FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA INFORME DE INGENIERÍA “USO DE AGREGADOS RECICLADOS EN CONCRETO DE MEDIANA Y BAJA ASISTENCIA” Proyecto: presentado por: Estudiante: Rebert Juan Mejía Mamani Para optar el título Profesional de Ingeniero civil MOQUEGUA – PERÚ 2014
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Uso de Agrgados Reciclados en Concretos de Mediana y Baja Asistencia
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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
INFORME DE INGENIERÍA
“USO DE AGREGADOS RECICLADOS EN CONCRETO DE MEDIANA Y BAJA ASISTENCIA”
Proyecto: presentado por:Estudiante: Rebert Juan Mejía Mamani
Para optar el título Profesional de Ingeniero civil
MOQUEGUA – PERÚ2014
UNIVERSUIDAD PARTICULAR ALAS PERUANAS DE MOQUEGUA
FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERÍA CIVIL
“USO DE AGREGADOS RECICLADOS EN CONCRETO DE MEDIANA Y BAJA ASISTENCIA”
Tesis presentado por:Estudiante: Robert Juan Mejía Mamani
Para optar el Título Profesional de INGENIERO CIVIL
MOQUEGUA – PERÚ2014
LISTA DE ABREVIATURAS
ACI American Concrete Institute
ASTM American Society for Testing and Materials
RCD Residuos de Construcción y Demolición
INEI Instituto Nacional de Estadística e Informática
ONU Organización de las Naciones Unidas
AASHTO American Association of State Highway and Transportation
Officials.
ITINTEC Instituto de Investigación Tecnología Industrial y Normas
Técnicas
MTC Ministerio de Transportes y Comunicaciones
DGCF Dirección General de Caminos y Ferrocarriles
EIA Estudio de Impacto Ambiental
CONAM Consejo Nacional del Ambiente
FONAM Fondo Nacional del Ambiente
INRENA Instituto Nacional de Recursos Naturales
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LISTA DE SIMBOLOS
a/c Relación agua cemento.
A % de agregado fino que pasa por la malla N° 4.
B % de agregado grueso que pasa por la malla N° 4.
T. M. Tamaño máximo del agregado.
fc Resistencia a la compresión.
E Módulo de elasticidad.
Rf Relación de finos.
d Abertura de la malla de referencia.
PME Peso de la muestra húmeda.
Pms Peso de la muestra seca.
PUS Peso unitario suelto.
PM Peso del material.
VR Volumen del recipiente.
PUV Peso unitario varillado.
PSSS Peso saturado superficialmente seco.
PS Peso de la muestra seca
PmA Peso matraz + agua
Pmwa Peso matraz + agua + arena.
PEM Peso de la muestra seca.
ρ Densidad de agua.
PUCS Peso unitario compactado seco.
MF Módulo de fineza de la combinación de agregados.
mf Módulo de fineza del agregado fino.
mg Módulo de fineza del agregado grueso.
rf Porcentaje del agregado fino con relación al volumen absoluto.
rg Porcentaje del agregado grueso con relación al volumen absoluto
total del agregado
fcp Resistencia a la compresión requerida.
α % en volumen absoluto del agregado fino de la mezcla de
agregados.
Β % en volumen absoluto del agregado grueso de la mezcla de
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agregados.
σt Capacidad portante del terreno.
Φ Angulo de Rozamiento del terreno.
yr Peso unitario del relleno.
yc Peso unitario del concreto.
fy Fluencia del acero de refuerzo.
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INTRODUCCION
La generación de residuos en un proceso de fabricación es inevitable, sucede que
cuando no hay una tecnología apropiada para el reaprovechamiento de los
residuos, estos irán a ser depositados en la naturaleza. En este contexto la industria
de la construcción ha generado residuos que alcanzan niveles preocupantes. El
final inadecuado del ciclo de vida de los desechos del concreto, consiste en formar
parte de escombreras, botaderos, rellenos sanitarios, riveras de los causes de los
ríos, terrenos abandonados; afectando de esta manera el paisaje de sectores
periféricos de las ciudades ocasionando problemas sanitarios, sociales e incluso
económicos. Es sabido también que en algunos lugares no se disponen de
agregados para la fabricación de concreto, o existen pero no cumplen con las
normas mínimas establecidas.
Estos residuos generados representan un gran volumen y constituyen un gran
problema debido a que su generación se va incrementando. Por esta situación
surge la motivación de la correcta gestión de estos residuos. Se les denomina
residuos de construcción y demolición (RCD), por parte de las administraciones
nacionales y locales, cuya preocupación es planificar y ejecutar acciones de
reciclaje de los RCD sustentados en un estudio técnico y económico para poder
hacer viable dicho reciclaje.
Desde tiempo atrás se viene experimentado con la reutilización de los RCD que
presentan un gran potencial para ser reciclados, pero el número de estudios en
nuestro medio es casi inexistente dificultando su fabricación en la elaboración de
nuevos concretos.
De forma general las investigaciones y tecnologías para el reaprovechamiento
delos residuos de concreto en nuestro medio, todavía está por comenzar. Dentro
de este contexto se vuelve importante conocer las propiedades físicas de
agregados reciclados y de concretos fabricados con estos agregados, para
viabilizar su utilización adecuada.
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CAPITULO I
PLANTEAMIENTO METODOLOGICO
1.1 DESCRIPCIÓN DE LAS REALIDADES PROBLEMÁTICAS
El progreso ha traído muchas ventajas al ser humano, sin embargo también ha
generado hábitos que atentan el medio ambiente. Uno de ellos es el elevado
consumo de recursos naturales que muchas veces sobrepasan no solo las
necesidades específicas sino la capacidad de uso de los ecosistemas. Pero también
generan gran cantidad de sólidos que son arrojados sin control y sin orden. De
continuar la tendencia de eliminación desmedida de residuos sólidos al medio
ambiente pronto no existirá lugares adecuados donde acumular desechos sólidos,
creando zonas con altos índices de contaminación. Las cuidadas han dado muchas
respuestas a estos problemas pero son soluciones temporales que se convierten en
círculos viciosos al paso del tiempo.
Uno de los cambios tecnológicos más grandes de nuestro tiempo es limitar y
utilizar la cantidad de residuos de la construcción e industriales que son el
resultado del desarrollo de la sociedad moderna. Dentro de esta estructura estánlos
siguientes aspectos:
- Limitación de los residuos en concordancia con las demandas de protección
ambiental y la creciente falta de lugares de depósito apropiados.
- Utilización de los residuos para un reciclaje adecuado y reutilización donde la
energía y las fuentes pueden ahorrarse.
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Figura N° 1.01 Residuos de la construcción, mezclados con basura y
desperdicios.
Una gran parte de los residuos deriva de los desechos de: Demolición de viejos
edificios y estructuras, rehabilitación y restauración de edificios y estructuras
existentes y la construcción de nuevos edificios.
Por el momento, se recicla una cantidad muy limitada de residuos de la
construcción. La mayoría se deposita o se usa como relleno dando así los pasos
necesarios para la agresión medio ambiental. Existen muchas razones económicas
y financieras para centrarse en el desarrollo de unas cuotas más altas de reciclaje.
Figura N° 1.02 Residuos de la construcción, formando parte de un basural.
La necesidad de reciclaje no solamente concierne a comunidades más
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industrializadas sino también a una demanda global con diferentes prioridades.
Desde el punto de vista económico, el reciclaje de residuos de la construcción
resulta solamente atractivo cuando el producto reciclado es competitivo con las
materias primas en relación al costo y calidad. Los materiales reciclados serán
competitivos siempre y cuando exista falta de materia prima y lugares de vertido
adecuados. Con el uso de materiales reciclados, se pueden obtener grandes
ahorros en el transporte de residuos de la construcción. Esto se nota especialmente
en el desarrollo urbano o en los proyectos de reconstrucción donde se reúnen
demolición y nueva construcción después de desastres. El reciclaje de residuos de
la construcción es por tanto de especial interés en grandes proyectosrelativos a
rehabilitación y reconstrucción después de catástrofes naturales y guerras.
Figura N' 1.03 Foto tomada en ChenChen donde se suelen eliminar residuos
y otro tipo de desperdicios
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El sector construcción ha experimentado un creciente aumento en los últimos
años, consumiéndose recursos naturales como agua, gravas, arenas, arcillas,
calizas, etc. trayendo como consecuencia el aumento en la producción de residuos
sólidos de construcción.
Otro de los problemas principales es el consumo indiscriminado de recursos
naturales que al paso del tiempo experimentaran un agotamiento y el
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encarecimiento de su uso por el transporte de lugares cada vez más alejados y de
necesariamente estudios previos para verificar su calidad en la industria de la
construcción.
Por otro lado los residuos del proceso constructivo provenientes de obras de
excavación para nueva construcción, reparación, rehabilitación y demolición no
son gestionados correctamente y son simplemente desechados a la vía pública,
pequeños botaderos, rellenos sanitarios, botaderos municipales sin control.
Figura N° 1.04 Foto Chen Chen residuos de ladrillos perturbando el paisaje
Estos residuos tienen bajo potencial contaminante pero se depositan generalmente
de manera incontrolada que se van convirtiendo en basureros públicos dando lugar
a importantes impactos negativos al medio ambiente tanto desde un punto de vista
ecológico como paisajístico y conducen a una situación caracterizada por la
proliferación de multitud de espacios y áreas degradadas, básicamente dentro y en
torno de ciudades.
También generan problemas de: salud (ocasionando alergias, enfermedades a los
ojos y vías respiratorias); sociales (conviviéndose en refugios temporales de
elementos nocivos para la sociedad) y económicos, (devaluando las zonas que se
convierten en botaderos).
Se notó un incremento desmesurado de volúmenes de desechos sólidos de la
construcción después del último terremoto en 2011.
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Figura N° 1.05 Escombros depositados en las márgenes
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
Aplicación de uso del agregado reciclado en concreto.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Aplicar métodos de importancia para la construcción de ingeniería civil.- Aplicar métodos para determinar propiedades y características de
agregados reciclados
1.4 FORMULACION DE LA HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION
1.4.1 HIPÓTESIS GENERAL.
La aplicación de concreto de importancia en el uso de agregados
reciclados es adecuada para la construcción en la ingeniería civil.
1.4.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICA.
La aplicación de métodos es de alta firmeza para las obras de envergadura
de la ingeniería civil.
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1.5 VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1 VARIABLE INDEPENDIENTE:
- Agregado reciclado.
(Indicadores)
Ladrillo Concreto (columnas, vigas)
De una investigación para su óptimo uso.
1.5.2 VARIABLE DEPENDIENTE:
1.6 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
1.6.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN:
Investigación Aplicativa
1.7 POBLACIÓN Y MUESTRA DE LA INTERVENCIÓN
1.7.1 Población
se considera de Mariscal Nieto, Cercado, San Antonio, Chen Chen, San Francisco, Samegua, Los Ángeles.
1.7.2 Muestra.
1.8 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.
1.8.1 Técnica:
1.8.2 Instrumentos:
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1.9 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION
1.9.1 JUSTIFICACION
La construcción es una actividad que produce un fuerte impacto en el ambiente, a través de la producción de residuos en sus distintas etapas, entre otros aspectos. Es una actividad constante y progresiva, ya que las necesidades sociales de distintas tipologías arquitectónicas también lo son.
El problema de los residuos de la construcción se agrava en los países como el nuestro en vías de desarrollo, donde todavía no se ha tomado conciencia suficiente acerca de la necesidad de recurrir a prácticas más ecológicas y que la preservación de los recursos se logra a través de los conceptos de: reducción, reutilización y reciclaje. Desde un punto de vista puramente económico, el reciclaje de residuos de construcción resulta atractivo cuando el producto reciclado es competitivo con las materias primas en relación al costo y calidad. Los materiales reciclados serán normalmente competitivos donde exista falta de materias primas y lugares de vertido adecuados. Con el uso de los materiales reciclados, se pueden obtener grandes ahorros en el transporte de residuos de la construcción y materias primas. Si bien la reutilización no es actualmente una costumbre local, hay profesionales que consideran la alternativa de adquirir materiales o componentes usados siendo ellos mismos quienes acuden a los comercios para verificar las condiciones de los materiales, en algunos casos, para reducir costos y, en otros, para adquirir elementos de un determinado estilo, en pos de la conservación del patrimonio arquitectónico.
1.10 ANECEDENTES
La enorme creciente de población, junto con el importante desarrollo económico producido en los últimos años en el sector de la construcción conlleva, como efecto negativo para el medio ambiente, el notable aumento de la generación de residuos y, por ello, la necesidad de habilitar mecanismos de gestión adecuados y capaces de dar una respuesta ante tal situación. Estos residuos generados representan un gran volumen y constituyen un gran problema debido a que su generación va en aumento. Los residuos generados no se gestionan de manera individual y cualquier residuo, de cualquier origen, tiene como
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destino final el vertedero. Estos vertederos se diseñaron en un principio lejos de los núcleos urbanos, pero el actual crecimiento demográfico hace que estos, actualmente, se encuentren cerca de los núcleos de población y cada vez se necesiten vertederos de mayor tamaño. Por este motivo debe surgir la motivación de la correcta gestión de estos residuos, por parte de las Administraciones nacionales y locales, generando planes que marquen las directrices para una correcta gestión de los mismos.
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2. CAPITULO IIMARCO TEORICO
2.1. AGREGADOS NATURALES
2.1.1. DEFINICION
Se define a los agregados como los elementos inertes del concreto que son
aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente.
Ocupan alrededor de tres cuartas partes del volumen total del agregado, la calidad
de estos tiene una importancia primordial en el producto final.
El agregado es el material con más alto grado de porcentaje dentro del concreto,
su estudio de importancia real fue durante mucho tiempo descuidado. Sus
características notablemente al producto resultante, siendo de suma importancia
en algunos casos para el logro de ciertas propiedades particulares requeridas.
Además de propiedades físicas y mecánicas de los agregados tiene importancia no
solo en el acabado sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado
plástico.
La distribución volumétrica de las partículas tiene un gran trascendencia en el
concreto para obtener una estructura densa. Está científicamente demostrado que
debe haber un ensamble casi total de las partículas, de manera que las mas
pequeñas ocupen espacios entre las mayores y el conjunto este unido por la pasta
de cemento.
En relación y a su origen y su procedimiento de preparación el agregado puede ser
natural o artificial, las arenas y gravas son producto del interperismo y la acción
del viento y al agua. Las arenas manufacturadas no empleadas en el Perú y la
piedra chancada son productos de la preparación de piedras naturales en el
procesamiento de cualquier agregado se puede utilizar lavado y tamizado.
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Los agregados pueden ser obtenidos o producidos a partir de rocas ígneas,
sedimentarias o metamórficas. La aceptación de agregado para ser empleado en la
preparación de concreto para una obra de características determinadas, deberá
basarse en la información obtenida a partir de los ensayos de laboratorio de su
registro de servicios bajo condiciones de obras similares o de ambas fuentes de
información.
Los agregados livianos y pesados pueden ser naturales o artificiales. Entre los
livianos se incluye la piedra pómez las escorias de alto orden o las arcillas
expandidas, entre los pesados la limonita, la ematita, el espato pesado o los
agregados a base de mineral o trozos de acero. Los agregados reciclados están
adquiriendo relativa importancia en el Perú todavía no se emplea.
El ingeniero no puede ni debe aceptar que el concreto es fundamentalmente
cemento, agua y relación agua material cementante pudiéndose incluir en esta
combinación cualquier cosa para complementar la unidad cúbica del concreto.
Sabemos que el agregado desempeña un papel fundamental en el
comportamientoy propiedades del concreto y es obligatorio conocerlo para
obtener un producto de características deseadas. (Ref. Pasquel)
2.1.2. AGREGADO FINO
Se define como agregado fino aquel proveniente de la desintegración natural o
artificial de las rocas el cual pasa por el tamiz 9.4mm (3/8") y cumple con los
límites establecidos en las normas NTP 400.037 o ASTM C33.
2.1.3. AGREGADO GRUESO
Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75mm (#4) y
que cumple con los límites establecidos de la norma ITINTEC 400.037 o ASTM
C33.
Los agregados gruesos deben cumplir ciertas propiedades para darles uso óptimo
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como partículas durables, limpias, resistentes y libre de químicos absorbidos,
recubrimientos de arcillas y de otros materiales finos que pudieron afectar la
hidratación y la adherencia de la pasta cemento. No se recomiendo el uso de
partículas que sean desmenuzables o susceptibles a resquebrajarse. (RefRivva)
2.1.4. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS
2.1.4.1. Granulometría y Modulo de Fineza
Teniendo en cuenta la forma irregular de las partículas de los agregados se
establece un criterio numérico individual para definir el tamaño de cada
partícula midiendo sus dimensiones.
Como sería sumamente difícil medir el volumen de los diferentes tamaños de
partículas se usa una manera indirecta que concite en tamizarlas por una serie
de mallas de aberturas conocidas y luego pesar los materiales retenidos,
refiriéndolos en un porcentaje respecto al peso total. A esto se le denomina
análisis granulométrico que es la representación numérica d la distribución
volumétrica de las partículas por tamaños.
Los valores hallados se representan gráficamente en un sistema coordenado
semilogarítmico que permite apreciar la distribución acumulada.
Cuando se representa la distribución granulométrica de la mezcla de agregados,
de pesos específicos que no difieren mucho la granulométrica es prácticamente
igual sea la mezcla en peso o en volumen absoluto, pero cuando se trata de
agregados de pesos específicos muy diferentes hay que hacer las convenciones
a volumen absoluto para que represente realimente la distribución
granulométrica que es la que interesa para la elaboración del concreto.
2.1.4.1.1. Modulo de Fineza
El modulo de fineza no deberá ser menor a 2.3 ni mayor de 3.1 debiendo ser
mantenido dentro de los limites mas o menos 0.2 del valor asumido para la
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selección de las proporciones de la mezcla. Si se sobrepasa el valor asumido
por exceso o por defecto la supervisión podrá autorizar reajustes en las
proporciones de la mezcla o rechazar el agregado para compensar las
graduaciones en la granulometría. Estos ajustes no deberán significar reducción
en el contenido del cemento.
El modulo de fineza del agregado grueso y fino se obtiene conforme a la norma
ASTM C-125.
Se define como la suma de los porcentajes acumulados retenidos en las mallas
3", 1", 1 ½”, 3/4,3/8", #4, #8, #16, #30, #50 y #100 dividida entre 100.
elmodulo de fineza es un índice de la finura del agregado entre mayor sea el
numero de finura mas grueso será el agregado. Gran numero de granulometrías
de agregado fino o grueso o de una combinación de ambos puede dar un
módulo de fineza determinado, esta es la principal desventaja del empleo de
este factor, el cual se utiliza como índice de control de uniformidad de
materiales.
2.1.4.2. Agregado Fino.
Adicionalmente a lo mencionado anteriormente el agregado fino deberá
cumplir:
- La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua con
valores retenidos en las mallas # 4 al # 100.
- El agregado no deberá retener más de 45% en dos tamices consecutivos
cualesquiera.
- Contener suficiente cantidad de material que pasa la malla # 50. a fin de
obtener en el concreto adecuada trabajabilidad, ello especialmente en
mezclas con pastas pobres.
- Tener un máximo de 3% a 5 % de material que pasa la malla # 200. No se
confundirá los finos del agregado con el limo la marga u otras impurezas
indeseables.
- Emplear un agregado grueso con poco o ningún material en las mallas #4 y
#8 en aquellos casos en que el agregado fino tiene un porcentaje importante
en esas mallas, a fin de evitar un concreto áspero. Granuloso y de acabado
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difícil.
- Evitar emplear salvo que las circunstancias del entorno lo obliguen a ello
como el caso de la selva baja. Agregado excesivamente fino.
- Recordar que los límites permisibles para el agregado fino depende en
alguna forma del perfil y características superficiales de las partículas.