Tesis Concretos modificados

7/26/2019 Tesis Concretos modificados

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UNIVERSIDAD FIDÉLITAS

Ingeniería Civil

Proyecto de Graduación para optar por el grado de

Licenciatura En Ingeniería Civil

Título:

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



ii

TRIBUNAL EXAMINADOR

__________________________________

Ing. Carlos Fernández Córdoba

Director de Carrera

___________________________________

Ing. Alejandro Brenes Fernández

Tutor

_____________________________

Ing. Laura Vázquez Chacón

Lector



iii

DECLARACIÓN JURADA

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.

___________________________

Jeison Vargas Méndez.

Cédula: 1-1339-0462



iv

DECLARACIÓN JURADA

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.

___________________________

Rodolfo Fonseca Padilla

Cédula: 1-1304-0645



v

CARTA DE AUTORIZACIÓN DEL TUTOR

San José, 06 de febrero del 2014

Señor

Ing. Carlos A. Fernández Córdoba

Director de la Carrera de Ingeniería Civil.

Universidad Fidélitas

Estimado señor Director:

Yo, Alejandro Brenes Fernández, mayor, soltero, Ingeniero Civil, domiciliado en el

distrito Occidental del cantón Central de la provincia de Cartago, portador de la cedula de

identidad número: 108970649 en mi condición de tutor del trabajo final de graduación titulado

“Concretos modificados con residuos industriales” propuesta por los estudiantes Jeison

Vargas Méndez y Rodolfo Fonseca Padilla, manifiesto lo siguiente:

1. Que el proceso de trabajo final de graduación culmina satisfactoriamente.

2. Que se ha incorporado en el documento final las sugerencias hechas por el Tribunal

Examinador.3. Que he cumplido con las labores de tutoría encomendadas por la universidad en forma

y fondo.

4. Que considero que el documento final responde a las exigencias académicas

establecidas por la Universidad y establecidas en el “Manual de Trabajos Finales de

Graduación”.

Atentamente

__________________________________

Alejandro Brenes Fernández

Tutor



vi

CARTA DE AUTORIZACIÓN DEL LECTOR


Sr.


Director de la Carrera de Ingeniería Civil


Presente


Yo, Laura Vázquez Chacón, mayor, casada, Ing. civil, domiciliado en el distrito San

Isidro del cantón de Vázquez de Coronado de la provincia de San Jose, portador de la cedula

de identidad número 1-1249-802, en mi condición de lector del trabajo final de graduación

titulado “Concretos modificados con residuos industriales” propuesta por los estudiantes

Jeison Vargas Méndez y Rodolfo Fonseca Padilla, manifiesto lo siguiente:

1. Que la lectura del trabajo final de graduación concluye satisfactoriamente.

2. Que he leído el documento final y he hecho mis observaciones en el mismo.

3. Que he cumplido con mis labores de lector encomendadas por la universidad en forma

y fondo.

4. Que considero que el documento responde a las exigencias académicas establecidas

por la Universidad y establecidas en el “Manual de Trabajos Finales de Graduación”.

Atentamente

__________________________________

Laura Vázquez Chacón

Lector



vii

CARTA DE REVISIÓN FILOLÓGICA


Sr.


Director de la Carrera de Ingeniería Civil



Por este medio yo, Édgar Joaquín Vargas Cordero, mayor, soltero, Licenciado en Filología

Española, incorporado al Colegio de Licenciados y Profesores en Letras, Filosofía,

Ciencias y Artes, con el número de carné 4731, vecino de Cartago, portador de la cédula de

identidad 3-0206-0567, hago constar:

1. Que he revisado el trabajo final de graduación para optar por el grado académico de

Licenciatura en Ingeniería Civil, denominado “Concretos modificados con

residuos industriales”.2. Que el trabajo final de graduación es sustentado por los estudiantes Jeison Vargas

Méndez y Rodolfo Fonseca Padilla

3. Que se le han hecho las correcciones pertinentes en acentuación, ortografía,

puntuación, concordancia gramatical y otras del campo filológico.

En espera de que mi participación satisfaga los requerimientos de la Universidad Fidélitas

se suscribe atentamente

____________________________MSc. Édgar Joaquín Vargas CorderoCédula 3-0206-0567Carné 4731



viii

ABREVIATURAS

a) Siglas.

ACI ……………………… American Iron and Steel Institute

AISI ……………………… American Iron and Steel Institute

ASTM ……………………… American Society for Testing and Materials

Ecu ……………………… Ecuación

Fig ……………………… Figura

Gbs ……………………… Peso específico bruto seco

Gbss ……………………… Peso específico bruto saturado superficie seca

Gs ……………………… Peso específico aparente

HIPS ……………………… High Impact Polystyrene

MF ……………………… Modulo de finura de los agregados

SH ……………………… Secado al horno

SSS ……………………… Saturado con superficie seca



ix

b) Símbolos

g ……………………… Gramo (Masa)

L ……………………… Litro (volumen)

lb ……………………… Libra (unidad de masa)

m ……………………… Metro (longitude)

m² ……………………… Metro cuadrado (area)

m³ ……………………… Metro cúbico (volumen)

N ……………………… Newton kg • m/s² (fuerza)

in ……………………… Pulgadas

f’c ……………………… Resistencia a la compresión del concreto

¢ ……………………… Colones

n.° ……………………… Número

c) Prefijos de los símbolos SI

c …………... centi ………….......

m …………... mili ………….......

k …………... kilo ………….......



x

DEFINICIONES

Agregado. Material granular, duro de composición mineralógica como la arena, la grava, la

escoria o la roca triturada, se emplea para ser mezclado en diferentes tamaños.

Agregado A. Término utilizado en este trabajo para nombrar el agregado grueso utilizado en

las mezclas de concreto.

Agregado B. Término utilizado en este trabajo para nombrar el agregado fino estudiado en el

laboratorio y rechazado por incumplimiento de límites de granulometría.

Agregado C. Término utilizado en este trabajo para nombrar el agregado fino utilizado en las

mezclas de concreto.

Agregado fino. Agregado que pasa el tamiz de 4,75 mm (n.°4).

Agregado grueso. Agregado retenido en el tamiz de 4,75 mm (n.°4).

Cimbra. Molde en donde se vierte el concreto semilíquido.

Concreto. Mezcla de una pasta de cemento y agua, con roca triturada, arena u otros

agregados para formar un conglomerado con consistencia de piedra.

Concreto A1. Término utilizado en este trabajo para nombrar a la mezcla de concreto con

resistencia a la compresión de 210 kg/cm².

Concreto A2. Término utilizado en este trabajo para nombrar a la mezcla de concreto con

resistencia a la compresión de 250 kg/cm².



xi

Concreto colado en el lugar. Fabricado en la obra en su lugar definitivo.

Concreto de peso ligero. Concreto en el que se reemplaza agregado fino o grueso de peso

normal por agregado ligero (zonolita, pizarras expandidas, ceniza etc.).

Concreto reforzado. Es la combinación de utilizar acero recubierto con concreto, el acero

absorbe los esfuerzos en tención y minoritariamente en compresión, por su parte el concreto

absorbe los esfuerzos en compresión.

Concreto Simple. Concreto sin ningún refuerzo.

Concretos de alta resistencia. Concretos con una resistencia a la compresión mayor a 6000

lb/in².

Densidad. Es la masa por unidad de volumen de un material.

Diseño de mezcla. Procedimientos de laboratorio que tienen como propósito determinar

(dentro de los límites de las especificaciones de proyecto) una graduación de agregado mineral

y un contenido de ligante o de cemento, que produzcan una mezcla que logre un balance entre

todas las propiedades deseadas.

Encofrado. Es el conjunto de moldes capaces de soportar y dar forma a los elementos de

concreto, mientras este adquiere resistencia propia.

Especificaciones. El vocablo general aplicado a todas las normativas, disposiciones yrequisitos técnicos, relativos a la ejecución de la obra.

Grava. Piedra natural, encontrada en ríos y tajos.



xii

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

colocadas y compactadas.

http://definicion.de/reciclaje/


http://definicion.de/material/


http://definicion.de/planeta/

http://definicion.de/planeta/


http://definicion.de/material/





xiii

RESUMEN EJECUTIVO

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



xiv

CONTENIDO

Pag

CAPITULO I ………………………………………………………………………… 33

Introducción ………………...………………………………………………………... 33

1.1 Planteamiento del tema de estudio …………………………………….. 33

1.2 Antecedentes ………………….………………………………………... 34

1.3 Descripción del proyecto …………………………….………………… 37

1.4 Justificación …………………………………………………….……… 39

1.5 Objetivo general ……………………………………………………… .. 42

1.6 Objetivos específicos …………………………………………………... 42

1.7 Alcances y limitaciones ………………………………………………... 43

1.7.1 Alcances .………………….………………………..………………... 43

1.7.2 Limitaciones .…...…………………………………………………… 44

1.8 Cronograma del desarrollo del trabajo final de graduación …………... 46

CAPITULO II ………………………………………………………………………... 50

Marco Teórico ………………...……………………………………………………… 50



xv

2.1 Concreto ………………….…………………………………………….. 50

2.2 Resistencia a la compresión del concreto ………………………….…... 52

2.3 Resistencia a la tensión del concreto …………………………………... 54

2.4 Durabilidad y permeabilidad del concreto ……………………………... 54

2.5 Concretos de alta resistencia a la compresión ………………………..... 55

2.6 Materiales …………………………………………………………… .... 56

2.6.1 Agregados ………………………………………………………........ 56

2.6.1.1 Analisis granulométrico con mallas ……………………….......... 59

2.6.1.2 Modulo de finura (MF) ……………………………………….. 60

2.6.2 Cemento …………………………………………………………… ... 61

2.6.3 Agua ….……………………………………………………………… 64

2.7 Dosificación de una mezcla de concreto ……………………………..... 65

2.8 Muestras de concreto ………………………………………………....... 66

2.8.1 Tipos de falla en pruebas a compresión del concreto …………….… 67

2.9 Mezclado del concreto .………………………………………………… 70

2.10 Control durante el transporte, vaciado, vibrado y curado del concreto … 71



xvi

2.11 Residuos …………………………………………………………… ....... 73

2.11.1 Clasificación de los residuos ………………………………………... 74

2.11.2 Clasificación de los residuos según su peligrosidad ………………… 74

2.11.2.1 Residuos no peligrosos …………………………………………. 74

2.11.2.2 Residuos peligrosos …………………………………………….. 75

2.11.3 Residuos industriales .………………………………………………... 75

2.12 Materiales Industriales …………………………………………………. 77

2.13 Residuos industriales utilizados en el proyecto ………….…………….. 78

2.13.1 Vidrio ………………………….…………………………………….. 78

2.13.2 Acero ………………………………………………………………... 81

2.13.3 Poliestireno ………………………………………………………….. 87

CAPITULO III …………………………………...………………………………….. 91

Marco metodológico ……………………………………………………………….. 91

3.1 Aspectos Generales …….………………………………………………. 91

3.2 Pruebas a los agregados ……………………………………………….. 92

3.2.1 Práctica estándar para agregados de muestreo, ASTM D75 ………… 92



xvii

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





xix

3.5.11 Tablas del concreto A2, modificado agregando 6% desu peso de poliestireno (HIPS) ……………………………………… 142

3.6 Gráficos de resistencia a la compresión de las mezclas de concreto …... 143

CAPITULO IV ………………………………………………………………………. 149

Análisis de resultados ……………………..…………………………………………. 149

4.1 Aspectos generales ……………….…………………………………….. 149

4.2 Análisis del concreto A1 (210 kg/cm²) y el concreto A2 (250 kg/cm²) .. 151

4.3 Análisis del concreto A2 modificado con vidrio ………………………. 154

4.4 Análisis del concreto A2 modificado con virutas de acero ……………. 159

4.5Análisis del concreto A2 modificado con poliestirenode alto impacto (HIPS) ……………………………………………….... 163

CAPITULO V ……………………………………………………………… ..………. 169

Conclusiones y recomendaciones ……………………….…………………………... 169

5.1 Conclusiones ……………………………….…………………………... 166

6.2. Recomendaciones……………………………………………………….. 172

BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………..……….. 176



xx

ÍNDICE DE FIGURAS

Pag

1.1 Panteón de Agripa .………………………………………………………….... 35

1.2 Coliseo Romano ………………………………………………………....….... 35

1.3 Vertedero de Agbogbloshie, en Ghana………………………………….…..... 40

2.1 Colocación de concreto …………………………………………………..…... 52

2.2 Edificio de concreto reforzado …………………………………………...…... 52

2.3 Prensa hidráulica para ensayos de concreto ……………………………...…... 53

2.4 Agregado grueso ………………………………………………................….... 58

2.5 Agregados fino …………………………………………………………..….... 58

2.6 Equipo y compuesto para evitar el cabeceo de cilindro de concreto …….….... 67

2.7 Falla tipo 1 …………………………………………………………….....….... 67

2.8 Falla tipo 2 ……………………………………………………………….….... 68

2.9 Falla tipo 3 ……………………………………………………………….….... 68

2.10 Falla tipo 4 ………………………………………………………….......….... 69

2.11 Falla tipo 5 ……………………………………………………………...….... 69

2.12 Falla tipo 6 ……………………………………………………………...….... 69

2.13 Falla tipo 7 ……………………………………………………………...….... 70





xxii

3.2 Almacenaje de los agregados …………………………………………….…... 93

3.3 Pila de agregado fino …………………………………………………….….... 93

3.4 Diagrama de flujo norma ASTM C702 ………………………………….….... 94

3.5 Esquema del cuarteo de agregado ………………………………………..…... 95

3.6 Cuarteo de agregado ……………………………………………………..….... 95

3.7 Secado de las muestras en el horno ……………………………………...….... 95

3.8 Muestras pesadas para análisis de contenido de humedad ………………….... 95


3.10 Pesaje de las muestras …………………………………………………..…... 98

3.11 Prueba del cono truncado ………………………………………………….... 98

3.12 Tamizado de la muestra ………………………………………………...….... 98

3.13 Pesaje de picnómetro, agua y agregado ………………………………..….... 98

3.14 Diagrama de flujo norma ASTM C127 ………………………………...….... 100


3.16 Tamizado de la muestra ………………………………………………...….... 102

3.17 Muestra de agregado fino tamizada …………………………………….….... 102




xxiii

3.19 Envarillado del agregado grueso ………………………………………..…... 105

3.20 Nivelado final del agregado grueso en el molde ……………………….….... 105



3.23 Molde utilizado en la prueba de revenimiento …………………………….... 110

3.24 Medición del revenimiento ……………………………………………..….... 110

3.25 Recolección de muestra de concreto ………………………………………... 110



3.28 Llenado de los cilindros ………………………………………………...…... 113

3.29 Preparación de las muestras …………………………………………….…... 113

3.30 Diagrama de flujo norma ASTM C39 ………....……………………………. 114

3.31 Desmoldado de los cilindros de concreto ………………………………….... 115

3.32 Pruebas de compresión en los testigos de concreto …………………….….... 115

3.33 Diagrama de proceso de adición del vidrio …………………………….….... 118

3.34 Trituración del vidrio …………………………………………………...….... 119

3.35 Vidrio molido …………………………………………………………..….... 119



xxiv

3.36 Tamizado del acero 4041 ……………………………………………….….... 122

3.37 Virutas de acero ………………………………………………………...….... 122

3.38 Diagrama de flujo del proceso de adición del acero 4041 ……………..….... 123

3.39 Diagrama de flujo del proceso de adición del poliestireno de alto impacto …. 127

3.40 Tamizado del poliestireno de alto impacto ……………………………..….... 127

3.41 Adición del poliestireno de alto impacto en la batidora ……………….….. .. 127



xxv

INDICE DE TABLAS

Pag 1.1 Pruebas del laboratorio para caracterizar los agregados ……………………... 38

1.2 Cronograma de los trabajos desarrollados en el laboratorio …………………. 46

1.3 Cronograma del trabajo escrito del Proyecto final de graduación …………… 49

2.1 Tamaño de abertura de las mallas según normas ASTM …………………….. 60

2.2 Tipos de los cemento Portland ……………………………………….............. 64

2.3 Prefijos para indicar el proceso de fabricación del acero ……………………. 86

2.4 Uso de los Prefijos para indicar el proceso de fabricación del acero …………. 86

3.1 Porcentaje de humedad en los agregados ……………………………………. 97

3.2 Resultados de la norma ASTM C127 (agregado A) …..……………………... 99

3.3 Resultados de la norma ASTM C128 ( agregado B) ………………………… 99

3.4 Resultados de la norma ASTM C128 (agregado C) ….……………………... 99

3.5 Agregado A, requisitos de clasificación del agregadogrueso según la norma ASTM C33 ..………………………………………….. 103

3.6 Agregado B, requisitos de clasificación delagregado fino según la norma ASTM C33 ...…...…………………………….. 103

3.7 Agregado C, requisitos de clasificación delagregado fino según la norma ASTM C33 ......……………………………….. 103

3.8 Determinación de peso unitario del agregadogrueso (agregado A) suelto, ASTM C29 ………….…………………………. 107

3.9 Determinación de peso unitario del agregadogrueso (agregado A) envarillado, ASTM C29 .………………………………. 107

3.10 Determinación de peso unitario del agregadofino (agregado B) suelto, ASTM C29 …...…………………………………. 107





xxvii

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



xxviii

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


3.52 Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 4% ...…. 141


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



xxix

INDICE DE GRÁFICOS

Pag

3.1 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A1 ………………. 143

3.2 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 ………………. 143

3.3 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2modificado, (vidrio 4%) ….…………………………………………………. 144

3.4 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (vidrio 8%) ..……………………………………………........ 144

3.5 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (vidrio 12%) ………….…………………………………….. 145

3.6 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (acero 2%) …………….…………………………………... 145

3.7 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (acero 4%) ….……………………………………………… 146

3.8 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (acero 6%) …….…………………………………………… 146

3.9 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (HIPS 2%) ………….……………………………………… 147

3.10 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (HIPS 4%) ……………………………...………………… 147

3.11 Desarrollo de la resistencia a la compresión del concretoA2 modificado, (HIPS 6%) ……………….................................................... 148

4.1 Comparación de resistencia a la compresión del concretoA1 y concreto A2 ……………………………………………………………. 151

4.2 Comparación del revenimiento del concreto A1 y Concreto A2 …………… 152



xxx

4.3 Comparación de la densidad del concreto A1 y Concreto A2 ……………… 153

4.4 Comparación de resistencias a la compresión del concretoA2 modificado con vidrio ..……………..……………………………………. 155

4.5 Disminución en porcentaje de la resistencia a la compresiónal adicionar vidrio molido al concreto A2 ....……………………………….. 156

4.6 Comparación del revenimiento del concreto A2 modificado con vidrio …… 156

4.7 Comparación de la densidad del concreto A2 modificado con vidrio ……… 157

4.8 Comparación de resistencias del concreto A2modificado con virutas de acero ……..……………………………………. 160

4.9 Disminución en porcentaje de la resistencia a lacompresión al adicionar virutas de acero al concreto A2 …….……………... 160

4.10 Comparación del revenimiento del concreto A2modificado con viruta de acero …………...……………………………….. 161

4.11 Comparación de la densidad del concretoA2 modificado con viruta de acero ……………………..………………….. 162

4.12 Comparación de resistencias del concreto A2 modificado con poliestireno .. 164

4.13 Disminución porcentual de la resistencia a la compresiónal adicionar HIPS al concreto A2 …………………...…………………….. 165

4.14 Comparación del revenimiento del concreto A2 modificado con HIPS …… 166

4.15 Comparación de la densidad del concreto A2 modificado con poliestireno .. 166



xxxi

ÍNDICE DE ANEXOS

Pag

Anexo A. Memoria de cálculo de prueba estándar para el contenido total de

humedad evaporable del agregado mediante secado, ASTM C566 ……………… 186

Anexo B. Hoja técnica de la arena 6mm del material

adquirido en tajo de Grupo Orosi …………………………………………………. 188

Anexo C. Memoria de cálculo método de prueba estándar

para la densidad, densidad relativa (gravedad específica) y

absorción del agregado grueso y fino …………………………………………….. 189

Anexo D. Memoria de cálculo método de prueba estándar análisisde tamiz de agregados gruesos y agregados finos, ASTM C136 …..…………….. 194

Anexo E. Memoria de cálculo método de prueba estándar

para determinar la densidad en masa (peso unitario) e índice

de huecos en los agregados, ASTM C29 …………………………….…………… 198

Anexo F. Memoria de cálculo para el diseño deconcreto A2 (250 kg/cm²) ……………………………………...…………….…… 201



xxxii

Anexo H. Estimación de importe tarifario por nivel de

consumo de agua, utilizada en las mezclas de concreto ………………….............. 207

Anexo I. Especificaciones técnicas del cemento utilizado en el concreto .............. 208

Anexo J. Especificaciones técnica del poliestireno de alto impacto………………. 211

Anexo K. Especificaciones técnicas del acero 4140………………………………. 213

Anexo L. Base de datos de residuos sólidos (vidrio quebrado)

de Costa Rica …………...………………………………………………………… 214

Anexo M. Base de datos de residuos sólidos (poliestireno de

alto impacto) de Costa Rica ……….……………………………………………… 215

Anexo N. Equipo utilizado en los trabajos.de laboratorio para

desarrollar el proyecto …………………...………………………………………... 216

Anexo O. Precios de la arena, piedra cuartilla y cemento

en el depósito Las Gravilias y deposito El Pochote en

Cartago a la fecha del 11/10/2013 ……………...………………………………...

222



33

CAPITULO I

Introducción

1.1 Planteamiento del tema de estudio

La reutilización de los materiales es una idea que en los últimos años ha venido a marcar

un importante cambio en la cultura y economía de la humanidad. Es muy común que con el

paso del tiempo las construcciones lleguen al límite de su vida útil, pero buena parte de sus

elementos aún continúan siendo funcionales, al conservar sus características y resistencia.

Igualmente la industria genera una gran cantidad de desechos en sus procesos diarios, muchos

de esos residuos no pueden ser reciclados en el mismo procedimiento y no tienen un destino

final donde puedan ser utilizados de una manera que genere beneficios, inclusive muchos

terminan en basureros municipales y en el peor de los casos, en botaderos clandestinos, siendo

un desperdicio de material que en algún momento fue tratado para desarrollar características

que podrían ser de gran utilidad en diferentes ramas de la ingeniería. Es así como nace la idea

de reutilizar los materiales en nuevas obras, buscando opciones que permitan disminuir los

costos de producción.

No se puede dejar de lado el impacto ambiental que se produce al extraer los materiales

necesarios de la naturaleza para crear objetos de vidrio, plástico, metal, entre otros. En la

mayoría de estos casos hay que invertir una importante cantidad de procesos para mejorar la

calidad de los materiales, siendo esta una etapa en la que se requiere el uso de diferentes

fuentes energéticas. Así mismo, los desechos o residuos sólidos reciclables no deberían ser

almacenados y expuestos en lugares donde no cumplan alguna función, debido a que producen

una contaminación ambiental y visual no justificada.





35

Se sabe que en la antigüedad los egipcios utilizaron pastas y morteros elaborados con

arcilla, yeso y cal para unir elementos de mampostería en edificaciones. Luego hacia el 500

a.C. en la Antigua Grecia se empezaron a emplear tobas volcánicas las cuales se trataron con

agua y arena y le agregaron piedras trituradas, tejas rotas o ladrillos, y así se dio origen a los primeros concretos de la historia.

Los romanos comenzaron a extraer de una comuna de Nápoles, llamada Pozzuoli,

cenizas volcánicas con el fin de utilizarlas en sus edificaciones. Dichas cenizas contenían

sílice y alúmina, que al combinarlos con agua, cal viva, arena y grava daba como resultado

una especie de cemento que fue llamado Puzzolana. Al añadirle a este, materiales de baja

densidad como la piedra pómez se logró fabricar el primer concreto aligerado de la historia.

Cabe destacar que con este concreto se construyeron desde tuberías hasta grandes

edificaciones cuyos restos aún perduran, entre las cuales podemos citar el Coliseo Romano, la

Basílica de Majencio y El Panteón de Agripa.

Fig. 1.1: Panteón de Agripa Fig. 1.2: Coliseo Romano

Posteriormente en la Edad Media, después de la caída del Imperio Romano, este

cemento Puzolánico dejo de ser usado debido a la carencia de medios técnicos, humanos y a

la falta o lejanía de depósitos de tobas volcánicas. Es hasta en los siglos XVIII y XIX que se



36

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.



37

En la actualidad el concreto es el material más utilizado en industria de la construcción

debido a su manejabilidad, dureza, impermeabilidad, resistencia, facilidad de producción y

economía, logrando así una de las propuestas más atractivas en la sociedad para erigir

cualquier tipo de obra que permita satisfacer las necesidades de la población en general.

El concreto comúnmente se emplea en obras de arquitectura e ingeniería, tales como

edificios, puentes, diques, túneles, etc. Está constituido principalmente por cuatro

componentes: arena, piedra, cemento y agua, formando una composición homogénea. Al

mezclar el agua y el cemento se comienzan a producir una serie de reacciones químicas que

dan como resultado el endurecimiento del material. Adicional a los componentes mencionados

anteriormente se han creado ciertos aditivos, capaces de modificar algunas de las

características de concreto según la necesidad del constructor, entre estos podemos nombrar

retardantes, aceleradores, colorantes e impermeabilizadores.

Hoy en día se obtienen concretos con resistencias a la compresión, normalmente entre

un rango de los 150 kg/cm² a 500 kg/cm², e inclusive en casos aislados se fabrican concretos

capaces de resistir hasta 2000 kg/cm2, sin embargo, la resistencia a la tracción que posee es

muy poca, ya que esta generalmente oscila de un 10% a un 15% de la resistencia a la

compresión. Debido a esto comúnmente es necesario el uso del acero en los elementos deconstrucción fabricados con concreto.

1.3 Descripción del proyecto.

En este estudio se hace uso de tres desechos industriales el vidrio, el poliestireno de alto

impacto (HIPS) y las virutas de acero. Se Agregan cantidades controladas de estos materiales

a la mezcla de concreto, y se analizan qué sucede con las propiedades de resistencia a la

compresión en los cilindros de prueba.



38

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,

poliestireno de alto impacto y virutas de acero.



39

Los resultados demuestran si al integrar dichos materiales a una cierta dosificación

aumenta, se mantiene o disminuye la resistencia a la compresión del concreto. Antes de

obtener los resultados finales de esta investigación, se pueden plantear algunas hipótesis:

1) En el caso de que aumente la resistencia se concluiría que puede alcanzarse una

resistencia dada con menores cantidades de cemento, es decir, mayor cantidad de

concreto por un precio similar. Esto sería un buen resultado en primera instancia

pues, como bien sabemos, el cemento es el componente más costoso en el diseño

de una mezcla.

2) De mantenerse la resistencia al agregar estos residuos, se podría concluir que la

ganancia seria en el aumento del volumen de la mezcla.

3) En el caso en que los desechos industriales disminuyan la resistencia a la

compresión del concreto, se analizará la factibilidad de usarse como un concreto

ecológico, por consiguiente, se debe colocar en una balanza el costo del concreto,

su resistencia y el beneficio de reutilizar materiales catalogados como desechos,

que en muchas ocasiones termina en botaderos clandestinos o basureros

municipales.

Para los tres casos anteriores se analizará la densidad del concreto.

1.4 Justificación

El mal manejo de los desechos de la industria es uno de los aspectos que más impacta

negativamente en el medio ambiente, y es, uno de los problemas de mayor preocupación para

los gestores ambientales y para el país en general.



40

El crecimiento demográfico en América Latina se triplicó en las últimas seis décadas y

nuestro país no escapa a este fenómeno. Adicional a esto el estilo de vida de las personas ha

cambiado considerablemente. Aspectos como el desarrollo en campo de la infraestructura, los

avances en la tecnología y el mejoramiento de la calidad de vida han originado un aumento progresivo y no controlado del volumen de desechos.

Este proyecto, al igual que todos los que tratan del tema de reutilizar materiales, aporta

un mejoramiento de la calidad ambiental, implementando las iniciativas que proponen

minimizar el impacto en el medio ambiente producido por la industria en la búsqueda de

satisfacer las necesidades de consumo de la población. Por ejemplo, el poliestireno de alto

impacto es utilizado en artículos como juguetes, teclados y periféricos para las computadoras.

Una vez que estos artículos cumplen su vida útil, una cantidad considerable son desechados

como basura, sin tomar en cuenta que todos los materiales que lo componen fueron

procesados, invirtiendo en ellos muchas horas, utilizando diferentes fuentes de energía y

materias primas para darle características funciónales. Incentivar el uso de estos materiales de

residuo en la construcción es una forma de buscar una solución y un manejo adecuado de los

desechos, pero para ello debemos investigar cuál es su comportamiento y cuáles son los

beneficios o desventajas que puede aportar al proceso donde se deseen usar.

Fig. 1.3: Vertedero de Agbogbloshie, en Ghana





42

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),

en diferentes elementos de la construcción.



43

d) Realizar un análisis comparativo a nivel económico, al utilizar el concreto con

diferentes desechos industriales (vidrio molido, poliestireno de alto impacto y virutas

de acero) en la construcción.

1.7 Alcances y limitaciones.

1.7.1 Alcances

a) Sentar las bases para nuevos proyectos de investigación relacionados con los temas

de materiales alternativos, reúso e impacto ecológico.

b) Incentivar el uso de residuos industriales (vidrio, poliestireno de alto impacto y virutas

de acero) en las mezclas de concreto, como un aporte a la calidad del medio ambiente.

c) Estudiar la posibilidad de que el concreto modificado con residuos industriales pueda

sustituir en determinados elementos al concreto de uso común.

d) Analizar los resultados al fallar nueve cilindros de cada dosificación, tres cilindros a

los 7 días, tres a los 14 días y los restantes a los 28 días de producida la mezcla

e) Variar las dosificaciones en las mezclas de concreto al manipular únicamente los

residuos industriales, conservando las cantidades originales de agregado grueso,

agregado fino, agua y cemento

f) Realizar el estudio con fines de investigación. No necesariamente todos los concretos

obtenidos deben ser viables en lo técnico como en lo económico.



44

g) Analizar la factibilidad técnica y económica de cada una de las mezclas de concreto y

proponer recomendaciones al respecto.

h) Analizar las muestras de concreto, cumpliendo con los requisitos de reglamento para elconcreto estructural (ACI-318S-05)

i) Desarrollar el proyecto respetando las normas ASTM, Las normas utilizadas serán

ASTM D75, ASTM C702, ASTM C127, ASTM C128, ASTM C33, ASTM C136,

ASTM C29, ASTM C31 y ASTM C143.

1.7.2 Limitaciones

a) Las pruebas de laboratorio fueron desarrolladas por estudiantes que cuentan con el

conocimiento técnico y práctico de las normas de necesaria aplicación en el proyecto.

b) La ausencia de modernos equipos programables en el laboratorio para realizar las

pruebas, limitan la precisión en los datos finales

c) No se estudiará la variación en la cantidad de cemento en las muestras para obtener

resistencias similares, pues este es tema suficiente para otro proyecto de investigación,

no obstante los resultados aquí obtenidos permitirán establecer las hipótesis de trabajo

de futuras investigaciones.

d) Debido a la carencia de equipo en el laboratorio de la universidad, únicamente se

obtendrán datos de resistencia a la compresión del concreto. Las pruebas de esfuerzo

cortante, flexión y durabilidad, entre otras, son tema suficiente para otros proyectos

que se podrán realizar en el futuro.

e) Debido a limitaciones de tiempo y a lo extenso de las pruebas no se caracterizarán los

materiales de residuos industriales que se utilizarán en las mezcla de concreto. La



45

caracterización físico-mecánica de los materiales de desecho es tema para todo un

proyecto completo. Únicamente se especificará el tamaño máximo de las partículas y

los demás datos serán tomados de la hoja técnica de dicho material.

f) Este estudio se limita a la comparación con las propiedades del concreto estándar para

propósito general (resistencia a la compresión de 210 kg/cm² a 250 kg/cm²).

g) Los trabajos en el laboratorio se realizaron en una época de mejoramiento y

remodelación de las instalaciones, por lo que en algunas ocasiones el ambiente para la

ejecución de los ensayos no fue el óptimo.

h) Este documento no considera las pruebas de durabilidad, tensión, corte, entre otrasdebido a que se escapan del alcance de la investigación.

i) Los costos de los residuos industriales procesados para adicionarlos al concreto serán

aproximados, tomando como referencia el costo de procesos similares. Esto se debe a

que en la actualidad, para el fin perseguido por este estudio, no existen suministros de

residuos triturados o técnicas especificadas para procesarlos.



46

1.8 Cronograma del desarrollo del trabajo final de graduación

Tabla 1.2: Cronograma de los trabajos desarrollados en el laboratorio

Ítem Nombre de Tarea Duración(díashábiles)

Comienzo Final

1.0Obtención de agregados y transporte allaboratorio

12 días 01/06/13 17/06/13

1.1 Espera de equipo de laboratorio 30 días 17/06/13 26/07/13

1.2Analizar de las propiedades del agregadofino para el diseño de mezcla

7 días 15/07/13 23/07/13

1.3

Analizar de las propiedades del agregado

grueso para el diseño de mezcla 7 días 22/07/13 30/07/13

1.4Fabricación de cilindros de concreto A1(210 kg/cm2)

1 día 20/08/13 20/08/13

1.5Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²)

1 día 21/08/13 21/08/13

1.6Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con vidrio molido al 4%

1 día 23/08/13 23/08/13

1.7 Fallar cilindros de concreto A1 (7 días) 1 día 27/08/13 27/08/13


1.9Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con vidrio molido al 8%

1 día 27/08/13 27/08/13

1.10Fallar cilindros de concreto A2 con vidriomolido al 4% (7 días)

1 día 30/08/13 30/08/13


1.12

Fabricación de cilindros de concreto A2

(250 kg/cm²) con vidrio molido al 12% 1 día 03/09/13 03/09/13


1.14Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con viruta de acero al 2%

1 día 05/09/13 05/09/13



47

Tabla 1.2 (continuación): Cronograma de los trabajos desarrollados en el laboratorio

Ítem Nombre de TareaDuración

(díashábiles)

Comienzo Final

1.15 Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con viruta de acero al 4%

1 día 04/09/13 04/09/13

1.16 Fallar cilindros de concreto A2 con vidriomolido al 8% (7 días)

1 día 05/09/13 05/09/13


1 día 06/09/13 06/09/13

1.18Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con viruta de acero al 6%

1 día 09/09/13 09/09/13

1.19

Fallar cilindros de concreto A2 con vidrio

molido al 12% (7 días) 1 día 10/09/13 10/09/13

1.20Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con poliestireno al 2%

1 día 18/09/13 18/09/13

1.21 Fallar cilindros de concreto A2 con viruta deacero al 4% (7 días)

1 día 11/09/13 11/09/13

1.22Fabricación de cilindros de concreto A2(250 kg/cm²) con poliestireno al 4%

1 día 11/09/13 11/09/13


1 día 12/09/13 12/09/13


1 día 12/09/13 12/09/13


1 día 16/09/13 16/09/13


1 día 17/09/13 17/09/13




1 día 18/09/13 18/09/13

1.30 Fallar cilindros de concreto A2 con poliestireno al 4% (7 días)

1 día 18/09/13 18/09/13





49

Tabla 1.2 (continuación): Cronograma de los trabajos desarrollados en el laboratorio


(díashábiles)

Comienzo Final

1.47 Fallar cilindros de concreto A2 con poliestireno al 6% (28 días)

1 día 18/10/13 18/10/13

Tabla 1.3: Cronograma del trabajo escrito del Proyecto final de graduación


(díashábiles)

Comienzo Final

2.0 Capítulo I - Introducción 13 días 03/06/13 19/06/13

2.1 Capítulo II - Marco Teórico 18 días 20/06/13 15/07/13

2.2 Capítulo III - Marco Metodológico 80 días 16/07/13 04/11/13

2.3 Capítulo IV - Análisis de Resultados 15 días 05/11/13 l25/11/13

2.4Capitulo V - Conclusiones y

recomendaciones

8 días 26/11/13 05/12/13



50

CAPITULO II

Marco Teórico

2.1 Concreto

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









54

2.3 Resistencia a la tensión del concreto

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



55

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.



56

(…) 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



57

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

permitan la formación de hormigueros ni vacíos



58

Los agregados deben cumplir con ciertas características; deben ser resistentes y durables

esto será reflejadas en el comportamiento global del concreto, pues no se puede suponer que se

obtendrán mezclas de alta calidad utilizando materia prima deficiente. Los agregados además

deben estar limpios, si en ellos se encuentra polvo, puede que no exista una buena adherenciacon la pasta de concreto.

El peso unitario para un concreto normal (con agregados naturales) está en un rango

aproximado de 2 250 kg/m³ a 2 450 kg/m³. Existen concretos con densidades entre los 800

kg/m³ y 1 920 kg/m³, a este tipo se les conoce como concretos de peso ligero. Contrario a los

concretos de peso ligero, también existen concretos cuyo peso unitario está entre los 3 200

kg/m³ y 5 300 kg/m³. A este tipo se le llama concretos pesados.

Fig. 2.4: Agregado grueso Fig. 2.5: Agregados fino

Los concretos de peso ligero se han venido utilizando cada vez con mayor frecuencia y

para su fabricación se utilizan igualmente agregados livianos. Existen varios tipos de estos

agregados, algunos no procesados como la piedra pómez o las cenizas, los cuales son

adecuados para concretos de aislamiento, pero la mejor opción para los concretos estructurales

ligeros son los agregados procesados, entre los que podemos mencionar arcillas expandidas,

pizarras, escoria o cenizas volantes en trozos.



59

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

procedimientos para el análisis granulométrico.



60

Tabla 2.1: Tamaño de abertura de las mallas según normas ASTM

Designación previa

Abertura

mm In3 75 3

63 2,5

2 50 2

37,5 1,5

1 25,0 1

19 0,75 12,5 0,50

9,5 0,374

n.° 4 4,75 0,187

n.° 8 2,36 0,0937

n.° 16 1,18 0,0469

n.° 30 0,600 0,0234n.° 50 0,300 0,0117

n.° 100 0,150 0,0059

2.6.1.2 Módulo de finura (MF)

También llamado módulo granulométrico, normalmente es calculado en el material fino,

es un parámetro referente a la finura del agregado. Se obtiene al sumar los porcentajes

retenidos acumulados en los tamices estándar (ASTM número 100, 50, 30, 16, 8, 4) dividido

entre 100.



61

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



62

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

tipos de cementos:

Cemento Portland (clinker + yeso o anhidrita).

Cemento Puzolánico (clínker + puzolana y yeso).





64

Tabla 2.2: Tipos de los cemento Portland

Tipo Descripción

I Uso general

IIUso general, calor de hidratación moderado yresistencia moderada a los sulfatos

III Alta resistencia inicial

IV Bajo calor de hidratación

V Alta resistencia a los sulfatos

Hay ocasiones en que el cemento portland muestra una gran expansión después del

fraguado. A este fenómeno comúnmente se le llama falta de sanidad del concreto. Este es el

defecto más importante que puede presentar. La falta de sanidad ocurre debido a la presencia

de pequeños porcentajes, ya sea de cal o magnesia no combinadas y sobrecosidas. Estos

óxidos en estado de sobrecocción se hidratan tan lentamente que la reacción no comienza

hasta que el concreto ha endurecido. Esta característica puede perjudicar gravemente las

estructuras de concreto. En el caso de la cal, una expansión puede demorarse meses, y para la

magnesia tarda inclusive varios años. Para detectar la falta de sanidad de un concreto se puede

consultar las normas ASTM C150 y ASTM C151.

2.6.3 Agua

El agua es un ingrediente clave en el concreto, junto con el cemento forman la pasta del

conglomerado. Influye directamente en la resistencia ya que la relación agua/cemento es la

base fundamental para realizar un diseño de mezcla, modificando su consistencia y

manejabilidad.





66

2.8 Muestras de concreto

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



67

utilizar mezclas como el azufre fundido y materiales granulares aplicados unas dos horas antes

de la prueba.

Fig. 2.6: Equipo y compuesto para

evitar el cabeceo de cilindro de concreto

2.8.1 Tipos de falla en pruebas a compresión del concreto

En las pruebas a compresión comúnmente se obtienen diferentes tipos de falla. Por lo

general cada una de estas nos indica diferentes características del cilindro de concreto y lacarga aplicada. Entre las más comunes tenemos:

a) Tipo 1: Se presenta cuando la carga de compresión está bien aplicada y el espécimen

de prueba está correctamente preparado.

Fig. 2.7: Falla tipo 1







70

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.



71

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



72

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



73

evaporación. Si este proceso se realiza adecuadamente permite un mejor control de la

retracción de fraguado.

Fig. 2.16: Curado del concreto

2.11 Residuos

Se define la palabra residuo como cualquier material desecho o sobrante producido por

el ser humano cuando este decide que el elemento deja de ser funcional. Estos se producen en

miles de toneladas diarias y por lo general provocan una grave afectación en el medio

ambiente.

Fig. 2.17: Residuos a la orilla del mar Fig. 2.18: Residuos sólidos



74

2.11.1 Clasificación de los residuos

Según su composición los residuos se clasifican en:

a) Residuos orgánicos: son aquellos de origen biológico, que alguna vez estuvo vivo o fue

parte de un ser vivo, por ejemplo: hojas, cáscaras, residuos de alimento, etc.

b) Residuos inorgánicos: son los de origen no biológico, de origen industrial o de algún

proceso no natural, por ejemplo: plástico, telas sintéticas, etc.

c) Residuos peligrosos: son aquellos residuos que constituye un peligro potencial y por lo

cual debe ser tratado en forma especial, por ejemplo: equipo médico infeccioso,residuo radiactivo, sustancias químicas y ácidos, etc.

2.11.2 Clasificación de los residuos según su peligrosidad

Los residuos, dependiendo de su peligrosidad, pueden clasificarse en dos formas: los

residuos no peligrosos y los residuos peligrosos. Los primeros no tienen ninguna afectación

para la salud, mientras que los segundos tienen algunas características tóxicas, corrosivas,

irritantes, inflamables o explosivas.

2.11.2.1 Residuos no peligrosos

No todos los residuos o desechos presentan características de peligrosidad para el serhumano. Existen varios tipos de residuos no peligrosos:

a) Residuos urbanos o municipales: estos son los producidos en las casas, oficinas,

comercios y servicios.



75

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.



76

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

aportes al medio ambiente.







79

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

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio


http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_sodio

http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono



http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/Calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno





http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio



http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_sodio



http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio



80

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:



81

Vidrio sódico-cálcico: formado por sílice, sodio y calcio principalmente, ejemplo: las

ventanas de los edificios, las botellas, vasos, etc.

Vidrio de plomo: este tipo de vidrio se sustituye el óxido de calcio por óxido de plomo,

ejemplo: vidrios de anteojos y cámaras fotográficas.

Vidrio de borosilicato: su principal componente después de la sílice es el óxido de

boro, es utilizado en utensilios de cocina, material de laboratorios etc.

Vidrio de sílice: contiene un 96% de sílice y es el más duro y costoso debido a que se

tiene que utilizar técnicas muy especiales para trabajarlo, ejemplo hornos, estufas, etc.

Fig. 2.24: Vidrio sódico cálcico Fig. 2.25: Vidrio de plomo

2.13.2 Acero

Se denomina acero a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable que

ronda entre el 0.03% y el 1.76% en peso dependiendo del grado. En el caso que la aleación

posea una concentración de carbono mayor a 2,0% se producen fundiciones mucho más

frágiles. La densidad media del acero ronda los 7 850 kg/m3.





83

Si bien, la cita anterior demuestra que el acero es un material altamente reciclable, en

nuestro país no existen fundidoras ni molinos para sacar provecho de esta característica, por lo

que los desechos de acero terminan en gran medida como material contaminante.

Fig. 2.26: Depósito de chatarra Fig. 2.27: Torre Eiffel, construida enen Arizona estructura metálica en 1889

Hoy en día existen muchos tipos de acero, según sean las necesidades de uso. Estos se

pueden clasificar según su composición química en:

a) Aceros no aleados. Se subdividen en:

Aceros de bajo carbono (%C < 0,25)

Aceros de carbono medio (0,25 < %C <0,5)

Aceros de alto carbono (2 > %C > 0,55)

b) Aceros aleados:

Aceros de baja aleación (elementos aleantes < 5%)

Aceros de alta aleación (elementos aleantes > 5%)

c) Aceros inoxidables: este tipo de aceros contienen un mínimo de 10,5% de cromo y un

máximo del 1,2% de carbono.



84

Los aceros también se pueden clasificar según su calidad en:

a) Aceros no aleados de calidad o especiales.

Aceros no aleados de calidad: estos son los que presentan característicasespecíficas en cuanto a su tenacidad, tamaño de grano, maleabilidad, etc.

Aceros no aleados especiales: son los que presentan una mayor pureza que los

aceros de calidad.

b) Aceros aleados de calidad o especiales:

Aceros aleados de calidad: aceros para productos planos, aceros para aplicaciones

eléctricas, etc.

Aceros aleados especiales: aceros destinados para aparatos a presión, para

herramientas, y para rodamientos, etc.

c) Aceros inoxidables: son aceros resistentes a la corrosión, con buena resistencia a la

oxidación en caliente y con buenas prestaciones frente a la fluencia.

El acero como tal tiene una infinidad de usos que se le pueden dar. Se puede afirmar que

es uno de los materiales más utilizado en el planeta, por lo cual se pueden clasificar según su

aplicación en:

a) Aceros de construcción: por lo general este acero debe presentar buenas condiciones de

soldabilidad.

b) Aceros de uso general: este tipo de acero suele comercializarse en estado laminado.

c) Aceros cementados: estos aceros son sometidos a un tratamiento termoquímico en el

que se le aporta carbono a la superficie del acero.



85

d) Aceros para temple: se consigue mediante un tratamiento térmico cuyo objetivo es

endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Dicho proceso consiste en calentar el

material a una temperatura un poco mayor a la crítica y luego se somete a un

enfriamiento rápido.

e) Aceros inoxidables: este tipo de acero es resistente a la corrosión, dado a que contiene

cromo, el cual posee gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una

capa exterior pasivadora, evitando así la corrosión del hierro en capas interiores.

f) Aceros rápidos: estos aceros presentan una alta dureza y resistencia al desgaste, se

utilizan generalmente para herramientas de corte.

Existen algunas normas las cuales clasifican los aceros con números y letras. En este

documento se mencionan dos de ellas, la norma ASTM ( American Society for Testing and

Materials) y la norma AISI ( American Iron and Steel Institute), las cuales son las más

reconocidas.

Clasificación según ASTM ( American Society for Testing and Materials)

En esta clasificación no se toma en cuenta la composición sino más bien su aplicación.

La ASTM define la forma para nombrar cada tipo de acero, se utiliza la letra A seguida de dos

números, por ejemplo acero A36 (especificación para aceros estructurales al carbono). En la

página 5-118 del manual del AISC ( American Institute of Steel Construction) se puede

observar la tabla con las propiedades de los aceros según esta clasificación.

Clasificación según AISC ( American Institut of Steel Construction)

Esta norma utiliza para la clasificación de los aceros cuatro números, en algunos casos

se incorpora un prefijo mediante una letra para indicar el proceso de fabricación. El primer

número indica el tipo de acero o aleación, (1) significa que se trata de aceros al carbono, (2)



86

aceros al níquel y (3) para aceros al níquel-cromo. El segundo número específica, para el caso

de aceros de aleación simple, el porcentaje aproximado del elemento predominante en la

aleación. El tercer y cuarto número indica el porcentaje de carbono multiplicado por 100.

Los prefijos adicionales indican en la siguiente tabla

Tabla 2.3: Prefijos para indicar el proceso de fabricación del acero

Prefijos Indicaciones.

E Indica Fusión en horno eléctrico básico

H Indica grados de acero con templabilidad garantizada

C Indica fusión en horno por arco eléctrico básicoX Indicar alguna desviación del análisis de norma

TS Indicar que se trata de una norma tentativa

BIndicar que se trata de Grados de acero con un probable contenidomayor de 0.0005% en boro

LCIndica grados de acero con extra-bajo contenido en carbono (0.03%máx.)

F Grados de acero automático

Tabla 2.4: Uso de los Prefijos para indicar el proceso de fabricación del acero

AISI C1020 AISI 4140

CFusión en horno por arco eléctrico básico

4 Acero aleado (Cr-Mo)

1Indica que se trata de un acero corrienteu ordinario

1Contenido del 1,1% de Cr, 0,2% deMo

0 No aleado 4040: contenido del 0,40% de carbono(C)

20 Indica un contenido máximo decarbono (C) del 0,20%



87

2.13.3 Poliestireno

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

utilizado con múltiples propósitos.

http://es.wikipedia.org/wiki/BASF

http://es.wikipedia.org/wiki/BASF



88

Existen varios tipos de poliestireno, entre los cuales podemos mencionar:

a) Poliestireno Cristal (GPPS, siglas en inglés)

Es un material transparente, brillante, rígido y quebradizo que se obtiene a partir de la

proliferación del estireno puro. Por su fácil procesamiento en la fabricación se le conoce

popularmente como poliestireno de uso general. Presenta la característica de comportarse

como un sólido vítreo cuando se expone a temperaturas menores de 100°C y ser maleable

cuando se sobrepasa esa temperatura.

Algunos objetos fabricados con este tipo de poliestireno son: recipientes desechables,

artículos domésticos, contenedores para frutas o ensaladas, etc.

Fig. 2.28: Objeto fabricado con poliestireno cristaly poliestireno de alto impacto

b) Poliestireno de alto impacto (HIPS, siglas en inglés)

Este poliestireno se produce al añadir en la polimerización caucho (hasta un máximo de

14%) para mejorar su resistencia al impacto. Esta mezcla hace que el material pierda la

característica de ser transparente. A excepción de algunos fabricantes que comercian grados



89

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:





91

CAPITULO III

Marco metodológico

3.1 Aspectos Generales

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.



92

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.



93

Diseño del plan de

muestreo

Inspección visual del

material para descartar

variaciones

perceptibles

Toma de muestra de la

parte superior de la pila,

punto medio y base o

fondo simultáneamente

Maestreo desde

almacenaje del

producto final

Transporte de muestra

de agregados en sacos

para evitar

contaminación o

pérdida de partículas

Identificación de

agregados

Almacenaje en

condiciones controladas

en laboratorio

ASTM D75

-Agregado

fino

-Agregado

Grueso

Fin de

la prueba

Práctica estándar para agregados de muestreo

Fig. 3.1: Diagrama de flujo de la norma ASTM D75

Fig. 3.2: Almacenaje de los agregados Fig. 3.3: Pila de agregado fino





95

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.


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



96

Los resultados de laboratorio de la prueba estándar para el contenido total de humedad

evaporable del agregado usados en la investigación se presentan en tabla 3.1. La Norma se

aplico a 3 muestras de agregado, agregado A (grava), agregado B (Arena) y agregado C

(arena).

Obtención de la muestra del

sitio del almacenaje según la

noma ASTM D75

Determinación de la

masa de la muestra de

acuerdo al tamaño

máximo del agregado

Pesaje de la muestra

antes de introducirla al

horno

Reducción de las muestras

de Agregado a tamaños de

prueba, ASTM C702

Mediciones sucesivas

del peso, durante el

secado

Retiro de la muestra

del horno. Se debe usar

después del

enfriamiento

Cálculo de la humedad

total evaporada

ASTM C566

-Agregado

fino

-Agregado

Grueso

Fin de

la prueba

Secado de la muestra

por calentamientointroduciéndola al

horno


masa de la muestraseca

Método de prueba estándar para el contenido total de humedad

evaporable del agregado mediante secado

Fig. 3.9: Diagrama de flujo norma ASTM C566



97

Tabla 3.1: Porcentaje de humedad en los agregados

Contenido de humedad

Agregado A (Grava) 4,31 %

Agregado B (Arena) 5,07 %

Agregado C (Arena) 7,58 %

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.



98

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



99

Tabla 3.2: Resultados de la norma ASTM C127 (agregado A).

Agregado A (grava)

Datos Resultados

Peso específico aparente (Gs) 2,702

Peso específico bruto saturado superficie seca (Gbss) 2,514

Peso específico bruto seco (Gbs) 2,404

Absorción (%D) 4,59

Tabla 3.3: Resultados de la norma ASTM C128 (agregado B).

Agregado B (arena)Datos Resultados

Peso específico aparente (Gs) 2,536

Peso específico bruto saturado superficie seca (Gbss) 2,276


Absorción (%D) 8,03

Tabla 3.4: Resultados de la norma ASTM C128 (agregado C).

Agregado C (arena)

Datos Resultados


Absorción (%D) 3,9

La tabla 3.4 se extrae del anexo B, el cual es la hoja técnica del agregado C, disponible

comercialmente.

El anexo C muestra la memoria de cálculo del método de prueba estándar para la

densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción de los agregados grueso y fino,

ASTM C127, ASTM C128, con los resultados obtenidos en el laboratorio.



100

Obtención de una

muestra de agregado

(ASTM D75)

Reducción de la

muestra por el

método de cuarteo

(ASTM C702)

Tamizado de la muestra

y rechazo todos los

agregado que atraviesen

la malla de 4,75 mm

Determinación del

peso de la muestra

Lavado de la

Muestra, hasta

remover el polvo


hasta masa constante

por 24 horas en el

horno a 110°C

±5 °C

Sacado de la muestra

de prueba hasta masa

constante por 24 ± 4

horas en el

horno a 110°C

±5 °C


del horno y

utilización de la

misma una o dos

horas después


masa del agregado al

aire

Sumersión de la

muestra de

agregado en agua

por 24 ± 4 horas

Retiro del agua y

secado de la superficie

de la muestra con un

paño

Determinación de la masa

de la muestra al aire

(masa saturada superficie

seca)

Introducción de la

muestra en la

canastilla

Sumersión en agua y

determinación de la

masa aparente de la

muestra en el agua

Aplicación de

operaciones para

obtener resultados.

Gs, Pa, Gbss, GBs, %D.

ASTM C127

Agregado

Grueso

Fin de

la prueba

Gs = Peso específico aparentePa = Peso aparente

Gbs = Peso específico bruto seco

Gbss = Peso específico bruto saturado superficie seca

%D = Absorción

Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del agregados grueso




101

Obtención de una

muestra de agregado.

(ASTM D75)

Reducción de la

muestra por el

método de cuarteo.

Aprox 1 kg

(ASTM C702)

Retiro de la muestra del

horno y utilización de la

misma dos o tres horas

después.

Sumersión de la

muestra de

agregado en agua

por 24 ± 4 horas

Decantado del excesode agua evitando la

perdida de finos


hasta masa constante

por 24 horas en el

horno a 110°C

±5 °C

Sacado de la muestra de

prueba con aire o calor

hasta la obtención de

homogeneidad de secado,

logrando la condición de

saturada con superficie seca

Ejecución de la prueba

superficial húmeda del

agregado (prueba de

cono truncado)

Llenado parcialmente

del picnómetro con

agua y 500 ± 10 g de

agregado

Llenado el picnómetro

con arena hasta la marca

de calibración y agitación

del picnómetro para

eliminar el aire atrapado


masa total del

picnómetro (espécimen

+ agua + agregado)

Remoción del agregado

fino del picnómetro

Secado de la muestra a

masa constante por 24

horas en el

horno a 110°C

±5 °C


del horno y

determinación de la

masa al aire del

agregado seco


masa del picnómetro

lleno con agua, a una

temperatura de 23 °C

hasta la capacidad de

calibrado

ASTM C128

Agregado

fino

Fin de

la prueba

Gs = Peso específico aparente



%D = Absorción

Aplicación de las

operaciones para

obtener resultados.

Gbs, Gs,Gbss,

%D

Método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del agregados fino




102

3.2.5 Método de prueba estándar para el Análisis de tamiz de agregados finos y

gruesos, ASTM C136.


Determinar en los agregados finos y gruesos el tamaño y la distribución de las partículas

mediante el paso de la muestra por tamices progresivamente decrecientes. El agregado debe

estar dentro de un rango preestablecido en la norma, sin sobrepasar el margen inferior o

superior. La gráfica de límites varía según el tamaño máximo del árido y garantiza que el

agregado tenga buena distribución de tamaños para ser aplicado en una mezcla de concreto.

Fig. 3.16: Fig. 3.17: Tamizado de la muestra Muestra de agregado fino tamizada

La tabla 3.5 muestra el resultado del porcentaje del “agregado A” pasando por cada

tamiz, al aplicar la norma ASTM C136. Además, muestra los límites inferior y superior

establecidos como requisitos de clasificación del agregado grueso según la norma ASTM C33,

para un tamaño nominal de 25 mm a 4,75 mm. Las tablas 3.6 y 3.7 muestran los resultados

para el agregado B (arena), y el agregado C (arena) respectivamente.





104

Tabla 3.7 (continuación): Agregado C, requisitos de clasificación del agregado fino según lanorma ASTM C33.

Malla Límite inferior% Pasando Corr.n.°4, n.°200

Límite inferior

n.° 30 25 37 60n.° 50 10 19 30

n.° 100 2 5 10

n.° 200 0 0,99 0

Obtención de una

muestra de agregado

(ASTM D75)

Reducción de la

muestra por el método

de cuarteo

(ASTM C702)


hasta masa constante por

24 horas en el

horno a 110°C

±5 °C

Elección del tamaño de

la muestra según el

tamaño máximo delagregado

Colocación de lostamices en orden

descendiente de tamaño

Colocación de la

muestra en el tamiz

superior sinsobrellenarlo

Agitación de los

tamices por un tiempo

aproximado de 7 a 10

minutos

ASTM C136

-Agregado

fino

-Agregado

Grueso

Fin de

La prueba


masa y el porcentaje de

la muestra retenida en

cada tamiz

Verificación de que la

masa final no difiera

mas de 0,3 % de la

masa inicial de lamuestra

Método de prueba estándar para el Análisis de tamiz

de agregados finos y gruesos




105

El anexo D muestra la memoria de cálculo del método de prueba estándar para el

análisis de tamiz de agregados finos y gruesos, ASTM C136, con los resultados obtenidos en

el laboratorio.

3.2.6. Método de prueba estándar para la densidad aparente y los vacíos en el agregado,

ASTM C29.


La norma determina el peso unitario (masa por unidad de volumen o densidad) del

agregado seco en su condición suelto o compactado, a su vez es complementaria con otras

normas para calcular el vacío entre las partículas del material. Este ensayo es aplicado en

agregados en los que su tamaño máximo nominal es menor o igual a 5 in (125 mm).

Fig. 3.19: Envarillado Fig. 3.20: Nivelado finaldel agregado grueso del agregado grueso en el molde

El anexo E muestra la memoria de cálculo del método de prueba estándar para la

densidad aparente y los vacíos en el agregado ASTM C29, con los resultados obtenidos en el

laboratorio.



106

Obtención de una

muestra de agregado

(ASTM D75)

Reducción de la

muestra por el método

de cuarteo

(ASTM C702)


hasta masa constante por

24 horas en el

horno a 110°C

±5 °C

Calibración de

recipientes, mediante elllenado con agua, para

calcular su volumen

Llenado 1/3 del

volumen del molde y

varillado en 25 veces

con el apisonador sin

sobrepasar el espesor

de la capa

Llenado 2/3 del

volumen del molde y

varillado 25 veces con

el apisonador sin

penetrar la capa

anterior

Llenado total del

volumen del molde y

varillado 25 veces conel apisonador sin

penetrar la capa anterior

ASTM C129

-Agregado

fino

-Agregado

Grueso

Fin de

la prueba

Nivelado de la

superficie del agregado

en el limite del molde

Y varillado con el

apisonador


masa de la muestra y su

peso unitario

envarillado por unidad

de volumen

Llenado del recipiente

hasta su capacidad

máxima con el agregado

suelto


masa del la muestra y su peso unitario suelto por

unidad de volumen

Método de prueba estándar para la densidad aparente

y los vacíos en el agregado




107

Los cuadros siguientes muestran los resultados obtenidos al aplicar la norma ASTM C29

a los agregados en el laboratorio.

Tabla 3.8: Determinación de peso unitario del agregado grueso (agregado A) suelto, ASTM C29

Cálculo del peso unitario del agregado grueso suelto

Ensayo 1 2 3

Peso de la muestra (g) 12 803 12 757 12 840

Peso unitario (g/cm3) 1,328 1,323 1,332

Volumen del recipiente (cm3) 9 637,85

Peso volumétrico suelto (g/cm3) 1,327

Tabla 3.9: Determinación de peso unitario del agregado grueso (agregado A) envarillado, ASTM C29


Ensayo 1 2 3




Peso volumétrico compactado (g/cm3) 1,450

Tabla 3.10: Determinación de peso unitario del agregado fino (agregado B) suelto, ASTM C29


Ensayo 1 2 3



Volumen del recipiente (cm3) 3 600




108

Tabla 3.11: Determinación de peso unitario del agregado fino (agregado B) envarillado, ASTM C29


Ensayo 1 2 3




Peso volumétrico compactado (g/cm3) 1,10

Tabla 3.12: Determinación de peso unitario del agregado fino (agregado C), ASTM C29

Cálculo del peso unitario del agregado fino suelto


Fue necesario adquirir el agregado C del tajo del Grupo Orosi debido a que los

resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio para el agregado B adquirido al inicio del

proyecto, no cumplían con las especificaciones de granulometría (Modulo de finura) y peso

volumétrico suelto establecido en las normas ASTM.

3.3 Fabricación y tratamiento de las muestras de concreto.

3.3.1 Método de ensayo estándar para la determinación del revenimiento en el concreto

a base de cemento hidráulico, ASTM C143.


Este método de prueba determina el revenimiento en el concreto elaborado con

cemento hidráulico, tanto en laboratorio como en el campo. La prueba proporciona un control

de la consistencia del concreto no endurecido (una medida de trabajabilidad).



109

Obtención de las

muestras de concreto

(ASTM C172)

Remezclado de la

muestra

Humedecimiento las

herramientas y el

equipo

Llenado 1/3 del volumen

del molde y varillado 25

veces con la el apisonador

sin sobrepasar el espesor

de la capa

Llenado 2/3 del volumen

del molde y varillado 25

veces con el apisonador

sin penetrar la capa

anterior

Llenado totalmente del

molde y varillado 25 veces

con el apisonador sin

penetrar la capa anterior

ASTM C143

Concreto

fresco

Fin de

la prueba

El tiempo máximo desde

que se coloca la primera

porción de concreto hasta

que se levanta el cono no

debe ser mayor a 2,5

minutos

Medición de la distancia

entre el centro original

desplazado del concreto y la

barra, esta medida se

redondea al medio

centímetro más cercano

Estabilización del el

cono con los pies para

que quede firme sobre la

placa de base

Llenado del cono en tres

capas del mismo tamañoen volumen

Levantamiento del cono

con un movimiento

vertical, esta maniobra se

debe realizar en un lapso

de 5 ± 2 segundos

Enrazado de la superficie,

logrando una superficie

uniforme y lisa, retirando

cualquier exceso deconcreto en el cono y la

base

Método de ensayo estándar para la determinación del

revenimiento en el concreto a base de cemento hidráulico




110

Fig. 3.23: Molde utilizado en Fig. 3.24: Medición del revenimientola prueba de revenimiento

En las secciones donde se especifica la composición de cada mezcla de concreto se

indicarán los resultados al aplicar el método de ensayo estándar para la determinación del

revenimiento en el concreto a base de cemento hidráulico (ASTM C143), obtenidos en el

laboratorio.

3.3.2 Práctica normalizada para muestreo de concreto recién mezclado, ASTM C172.


Esta norma establece los procedimientos para obtener muestras representativas de

concreto fresco utilizado en el lugar del proyecto, las cuales se utilizarán para realizar ensayos

que determinen el cumplimiento de los requisitos de calidad, según las especificaciones bajo

las cuales el concreto ha sido suministrado.

Fig. 3.25: Recolección de muestra de concreto



111

Toma de la muestra de

dos o más porciones en

intervalos de espacios

regulares durante la

descarga del concreto

Toma de la muestra

en la mitad de la

descarga, nunca se

debe tomar la muestra

ni al principio ni al

final de la descarga.

No se debe exceder los 15 minutosentre la obtención de la primera y

la última porción de la muestra

completa.

Los ensayos de asentamiento,temperatura y contenido de aire deben

hacerse dentro de los siguientes 5

minutos después de obtener la última

porción de la muestra completa.

ASTM C172

Concreto

fresco

Fin de la

Prueba

Práctica normalizada para muestreo de concreto recién mezclado


3.3.3 Práctica estándar para fabricación y curado en la obra de especímenes, ASTM

C31.


Esta norma explica los procesos de elaboración y curado de muestras cilíndricas

representativas de concreto fresco para un trabajo determinado de construcción, con el fin de

obtener resultados de las propiedades del concreto utilizado en el proyecto.



112

Obtención de las

muestras de concreto

(ASTM C172)

Remezcla de la muestra

Humedecimiento de las

herramientas y el

equipo

Envarillado 25 veces por

capa uniformemente en

toda la sección del molde,

penetrando levemente la

capa inferior

Compactación del

concreto con golpes (de

10 a 15 veces) sobre la

superficie del molde,

después de ejecutar el

envarillado por capa

Enrazado de la superficie,

evitando depresiones

mayores a 3 mm

ASTM C31

Concreto

Fin de

la prueba

Almacenaje de los

cilindros en tanques de

curado con agua libre a

23° C

Protección de las muestrascontra daños y golpes a la

hora del transporte para

fallarlas. Este lapso de

tiempo no debe exceder de

4 horas

Posicionar el cilindro

correctamente para que

quede firme sobre la

placa de base

Llenado del cilindro en

tres capas del mismo

tamaño en volumen

Luego de 24 horas se

ejecuta el desmoldado y

marcaje de los cilindros

sin provocar daños a la

superficie fresca de la

muestra

Almacenaje de la muestra

una temperatura de 16°-

27° C, en un ambiente

húmedo, protegidas del

sol, viento ycontaminación

Práctica estándar para fabricación y curadoen la obra de especímenes




113

Fig. 3.28: Llenado de los cilindros Fig. 3.29: Preparación de las muestras

3.3.4 Método de ensayo normalizado para resistencia a la compresión de especímenes

cilíndricos de concreto, ASTM C39.


Este norma explica sobre la determinación de la resistencia a la compresión de

especímenes cilíndricos de concreto, estos pueden ser moldeados o núcleos perforados. Con

este ensayo se puede verificar si el concreto cumple con la resistencia a la compresión

deseada.

En esta norma se presentó la limitación de no asegurar la aplicación de una carga de

entre 565 lb/in2 a 1413 lb/in2 por segundo hasta que el cilindro falle, debido a la utilización de

la prensa hidráulica manual, sin embargo, todos los cilindros son fallados de la misma manera,

por lo que la variación en los resultados de la resistencia a la compresión será muy similar en

todas las muestras de concreto.

En las secciones donde se especifica la composición de cada mezcla de concreto se

indicarán los resultados al aplicar el método de ensayo normalizado para resistencia a la



114

compresión de especímenes cilíndricos de concreto (ASTM C39) obtenidos en el laboratorio.

Extracción del espécimen

del tanque de curado y se

colocación en la mesa de

trabajo

Medición de la altura

para verificar que

cumpla con la relación

de esbeltez

Medición de 3 diámetros

(superior, inferior e

intermedio) y obtención

de un diámetro

promedio

Nivelación de los

extremos del cilindro

utilizando una capa

delgada de pasta de

cemento Portland, cuatro

horas después de

moldeado

Colación del espécimen

en la máquina de

compresión

ASTM C39

Cilindro de

concreto

Fin de

la prueba

Aplicación de una carga

de entre 565 lb/in2 a 1413

lb/in2 por segundo hasta

que el cilindro falle

Retiro del cilindro y se

almacenaje para posteriores

análisis

Pesaje espécimen en

una balanza

Remoción del exceso de

humedad superficial con

un paño

Método de ensayo normalizado para resistencia a la compresión

de especímenes cilíndricos de concreto




115

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



116

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



117

son necesarios para producir un metro cubico o un kilogramo de concreto en las mezclas A1 y

A2. En el anexo F y anexo G se encuentran las memorias de cálculo de estos diseños

respectivamente, ahí se especifica el criterio de diseño, corrección por humedad, proporciones

de peso y volumen de los agregados.

Tabla 3.13: Proporciones por peso y volumen del concreto A1 (210 kg/cm²)

MaterialProporciónvolumétrica

Cantidad paraun m³

Proporciones enmasa

Cantidad para1 kg

Cemento 1 0,116 1 0,16

Arena 4,08 0,474 2,18 0,35

Piedra 6,12 0,710 3,62 0,42

Agua efectiva 1,56 0,182 0,43 0,07

Aire 0,12 0,015 --- ---

Tabla 3.14: Proporciones por peso y volumen del concreto A2 (250 kg/cm²)

Material

Proporción

volumétrica

Cantidad para

un m³

Proporciones en

masa

Cantidad para

1 kgCemento 1 0,125 1 0,17

Arena 3,48 0,435 1,88 0,32

Piedra 5,68 0,710 2,47 0,42

Agua efectiva 1,57 0,197 0,47 0,08

Aire 0,12 0,015 --- ---

Para el concreto A1 se fabricaron cuatro cilindros para obtener la resistencia a los 7, 14

y 28 días. En la tabla 3.34 de la sección 3.5.1 se presentan los resultados obtenidos aplicando

el método de ensayo ASTM C39. El desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto

A1 se demuestra en el gráfico 3.1 de la sección 3.6.



118

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





120

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



121




para un m³

Cemento 0,157 0,116




Vidrio 0,074 0,074

Aire --- 0,015

La tabla 3.40 en la sección 3.5.4 muestra los resultados de la falla del cilindro

fabricado con esta mezcla de concreto y el gráfico 3.4 de la sección 4.6 muestra la curva del

desarrollo de resistencia a la compresión hasta los 28 días de su fabricación.

3.4.1.3 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio, 12% de su masa total.

En esta mezcla de concreto se agrega vidrio molido en una cantidad que equivale a 12%

de su peso total sin modificar.

Tabla 3.19: Características del vidrio en la mezcla de concreto A2, 12% vidrio

Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con vidrio, 12% de su masa total

Densidad del vidrio (kg/m³) 2 500

Porcentaje de vidrio de la masa total del concreto 12

Costo del vidrio por kilogramo (colones) 20

Peso del vidrio por m³ de concreto (kg/m³) 278,882Volumen del vidrio en la mezcla por m³ de concreto(m³) 0,111

Volumen de concreto modificado con vidrio (m³) 1,111



122




para un m³

Cemento 0,151 0,111




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



123

Fig. 3.38: Diagrama de flujo del proceso de adición del acero 4041

3.4.2.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con virutas de acero, 2% de su masa total.

En esta mezcla de concreto se agrega virutas de acero 4140 en una cantidad que

equivale a 2% de su peso total sin modificar.

Tabla 3.21: Características del acero en la mezcla de concreto A2, 2% acero

Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con virutas de acero, 2% de su masa total

Densidad del acero 4140 (kg/m³) 7850

Porcentaje de acero 4140 de la masa total del concreto 2

Localización de un

taller donde reciclen los

residuos de trabajos

realizados

Contacto con

Fema Industrias

S.A

Secado del acero en elhorno 24 horas a una

temperatura de 80 °C

Adición de acero 4041

Fin del

proceso

Transporte del

material a los

laboratorios de la

Universidad Fidelitas

Tamizado del

acero

Pesaje del acero

Aplicación a la

mezcla de concreto

A2





125



Densidad del acero 4140 (kg/m³) 7 850


Costo de las virutas de acero 4140 por kilogramo (Colones) 140

Peso del acero 4140 (kg/m³) 92,961

Volumen del acero 4140 (m³) 0,012

Volumen del concreto modificado con acero 4041 (m³) 1,012

Tabla 3.24: Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con virutas de acero (4%)



para un m³

Cemento 0,163 0,124




Virutas de acero 0,038 0,015

Aire --- 0,012

La tabla 3.46 en la sección 3.5.7 muestra los resultados de la falla de los cilindros

fabricados con esta mezcla de concreto y el gráfico 3.7 de la sección 4.6 muestra la curva del


3.4.2.3 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con virutas de acero, 6% de su masa total.

En esta mezcla se agrega virutas de acero 4140 en una cantidad que equivale a 6% de

su peso total sin modificar.



126



Densidad del acero 4140 (kg/m³) 7 850


Costo de las virutas de acero 4140 por kilogramo (Colones) 140

Peso del acero 4140 (kg/m³) 139,441

Volumen del acero 4140 (m³) 0,018

Volumen del concreto modificado con acero 4041 (m³) 1,018

Tabla 3.26: Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con virutas de acero (6%)



para un m³

Cemento 0,160 0,123




Virutas de acero 0,057 0,015

Aire --- 0,018


fabricados con esta mezcla de concreto, y el gráfico 3.8 de la sección 4.6 muestra la curva del


3.4.3 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con poliestireno de alto impacto (HIPS).

El poliestireno de alto impacto utilizado fue adquirido en Ruclaplast S.A, bajo la

designación de reciclaje de poliestireno de alto impacto. El precio de este material sin procesar

en el mercado se aproxima a los 40 colones por kilogramo (ver Anexo M), en el anexo J se



127

encuentra una hoja técnica con sus características y sus principales usos. Las partículas de

HIPS utilizadas para modificar el concreto tienen un tamaño muy uniforme, y son capaces de

sobrepasar la malla n.° 4.

Localizar un centro de

acopio que recicle el

poliestireno de alto

impacto

Contactar

Ruclaplast S.A

Adición poliestireno dealto impacto

Fin del

Proceso

Transporte del materia

a los laboratorios de

la Universidad

Fidelitas

Tamizado del

poliestireno

Pesaje del

poliestireno

Aplicación a la

mezcla de concreto

A2

Fig. 3.39: Diagrama de flujo del proceso de adición del poliestireno de alto impacto

Fig. 3.40: Tamizado del Fig. 3.41: Adición del poliestireno poliestireno de alto impacto de alto impacto en la batidora



128

3.4.3.1 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con poliestireno de alto impacto, 2% de su

masa total.

En esta mezcla de concreto se agrega poliestireno de alto impacto triturado en unacantidad que equivale a 2% de su peso total sin modificar.

Tabla 3.27: Características del poliestireno de alto impacto en la mezcla de concreto A2, 2% HIPS

Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con HIPS, 2% de su masa total

Densidad del poliestireno de alto impacto (kg/m³) 1040

Porcentaje del poliestireno de la masa total del concreto 2

Costo del poliestireno de alto impacto por kilogramo (colones) 80

Peso del poliestireno de alto impacto (kg/m³) 46,480

Volumen del poliestireno de alto impacto (m³) 0,044

Volumen del concreto modificado con poliestireno (m³) 1,044

Tabla 3.28: Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con HIPS (2%)



para un m³

Cemento 0,166 0,119




Poliestireno de alto impacto 0,020 0,015

Aire --- 0,045

La tabla 3.50 en la sección 4.5.9 se muestra los resultados de la falla de los cilindros





129

3.4.3.2 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con poliestireno de alto impacto (HIPS), 4% de su

masa total.

En esta mezcla de concreto se agrega poliestireno de alto impacto triturado, en unacantidad que equivale a 4% de su peso total sin modificar.






Densidad del concreto sin modificar (kg/m³) 2 416,973

Peso del poliestireno de alto impacto (kg/m³) 92,961

Volumen del poliestireno de alto impacto (m³) 0,089





para un m³

Cemento 0,163 0,114




Poliestireno de alto impacto 0,038 0,015

Aire --- 0,089



130




3.4.3.3 Concreto A2 (250 kg/m²) modificado con poliestireno de alto impacto, 6% de su

masa total.

En esta mezcla de concreto se agrega poliestireno de alto impacto triturado, en una

cantidad que equivale a 6% de su peso total sin modificar.






Peso del poliestireno de alto impacto (kg/m³) 139,441Volumen del poliestireno de alto impacto (m³) 0,134





para un m³

Cemento 0,160 0,108






131

Tabla 3.32 (continuación): Proporciones en peso y volumen, concreto A2 con HIPS (6%)



para un m³

Poliestireno de alto impacto 0,057 0,015 Aire --- 0,134



desarrollo de resistencia a la compresión, hasta los 28 días de fabricado.



132

3.5 Tablas de resultados obtenidos al fallar los cilindros de concreto.

3.5.1 Tablas del concreto A1 (210 kg/m²).

Tabla 3.33: Resultados al fallar los cilindros del concreto A1 (210 kg/m²)

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa lacompresión

(kN)

Resistenciaa lacompresión

(kg/cm²)

Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

20/08/13Diseño

210kg/cm²

5

7 27/08/13 Tipo 2 230 132,78 12 623 15,1

7 27/08/13 Tipo 2 220 127,01 12 456 14,9

14 03/09/13 Tipo 1 292 168,58 12 563 15

28 17/09/13 Tipo 1 370 213,61 12 476 14,9

Tabla 3.34: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A1 (210 kg/m²)

Resumen de resultados del concreto A1 (210 kg/m²).

Peso aproximado (g) 12 529,50

Promedio diámetro (cm) 14,98

Revenimiento (cm) 5,00

Promedio de Resistencia (kg/cm²)7 Días 14 Días 28 Días

129,90 168,58 213,61



133

3.5.2 Tablas del concreto A2 (250 kg/m²)

Tabla 3.35: Resultados al fallar los cilindros del concreto A2 (250 kg/m²)

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la

compresión(kg/cm²)

Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

21/08/13Diseño

250kg/cm²

7,25

7 28/08/13

Tipo 1 240 138,56 12 475 14,9

Tipo 2 230 132,79 12 555 14,95

Tipo 2 235 135,67 12 620 15

14 04/09/13

Tipo 3 300 173,20 12 675 15,1

Tipo 1 335 193,41 12 390 14,75

Tipo 1 340 196,29 12 398 14,7

28 19/09/13

Tipo 1 450 259,80 12 425 14,8

Tipo 1 440 254,03 12 703 15

Tipo 2 435 251,14 12 670 14,96

Tabla 3.36: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2 (250 kg/m²)






135,67 187,63 254,99



134

3.5.3 Tablas del concreto A2, modificado agregando 4% de su peso de vidrio molido.

Tabla 3.37: Resultados al fallar los cilindros del concreto A2, modificado agregando 4% de su peso de vidrio molido

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

23/08/13

Diseño250

kg/cm²con

vidrio4%

6,5

7 30/08/13

Tipo 2 235 135,67 12 550 15Tipo 2 251 144,91 12 456 14,9

Tipo 3 245 141,45 12 435 15

14 06/09/13Tipo 2 310 178,97 12 477 14,8Tipo 2 325 187,63 12 730 15,1Tipo 3 315 181,86 12 585 14,8

28 20/09/13

Tipo 1 430 248,25 12 687 15,1Tipo 1 450 259,80 12 645 14,9Tipo 2 390 225,16 12 665 14,8

Tabla 3.38: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con vidrio molido 4%






140,68 182,82 244,40



135


Tabla 3.39: Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2, modificado agregando 8% de su peso de vidrio molido

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

29/08/13

Diseño250

kg/cm²con

vidrio8%

5

7 05/09/13

Tipo 2 230 132,79 12 354 14,8

Tipo 1 220 127,01 12 258 15,1

Tipo 2 230 132,79 12 456 14,9

14 12/09/13

Tipo 3 300 173,20 12 269 15,1

Tipo 2 315 181,86 12 365 15

Tipo 2 320 184,75 12 187 15

28 26/09/13

Tipo 2 365 210,73 12 148 14,75

Tipo 1 360 207,84 12 380 14,8

Tipo 1 340 196,33 12 230 14,8







130,89 179,94 204,95



136


Tabla 3.41: Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2, modificado agregando 12% de su peso de vidrio molido

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

03/09/13

Diseño250

kg/cm²con

vidrio12%

3,50

7 10/09/13

Tipo 2 230 132,79 12 456 14,9

Tipo 2 230 132,79 12 245 14,9

Tipo 3 210 121,24 12 554 15,1

14 17/09/13

Tipo 2 280 161,65 12 385 15

Tipo 3 265 152,99 12 325 14,9

Tipo 2 270 155,88 12 465 15

28 01/10/13

Tipo 1 360 207,84 12 428 15

Tipo 1 350 202,07 12 450 15

Tipo 2 320 184,75 12 425 14,8







128,94 156,84 198,22



137

3.5.6 Tablas del concreto A2, modificado agregando 2% de su peso de virutas de acero 4140

Tabla 3.43: Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2, modificado agregando 2% de su peso de virutas de acero

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

05/09/13

Diseño250

kg/cm²con

virutas deacero 2%

4,5

7 12/09/13Tipo 2 200 115,47 12 800 14,7Tipo 2 210 121,24 12 650 15,1

Tipo 2 205 118,35 12 350 14,7

14 19/09/13

Tipo 2 310 178,97 12 520 14,8Tipo 2 290 167,43 12 335 15

Tipo 1 255 147,22 12 793 15

28 03/10/13

Tipo 2 350 202,07 12 420 14,8

Tipo 1 385 222,27 12 700 14,95

Tipo 1 360 207,84 12 745 15

Tabla 3.44: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con acero 2%






118,35 164,54 210,73



138



Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

04/09/13

Diseño250

kg/cm²con

virutas deacero 4%

3,5

7 11/09/13

Tipo 2 205 118,35 12 462 14,9Tipo 2 210 121,24 12 352 14,8Tipo 3 220 127,01 12 458 15

14 18/09/13

Tipo 2 270 155,88 12 586 15

Tipo 1 285 164,54 12 652 15,1Tipo 2 305 176,09 12 525 15,1

28 02/10/13Tipo1 370 213,61 12 450 14,9Tipo 2 335 193,41 12 710 15Tipo 3 340 196,29 12 715 15,1







122,20 165,50 201,10



139



Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

09/09/13

Diseño250

kg/cm²con

virutas deacero 6%

3,5

7 16/09/13

Tipo 2 175 101,03 12 064 14,8

Tipo3 155 89,49 12 320 14,9

Tipo 2 145 83,71 12 350 14,95

14 23/09/13

Tipo3 290 167,43 12 865 15,1

Tipo 2 285 164,54 12 726 15,15

Tipo 2 220 127,01 12 115 14,8

28 07/10/13

Tipo 1 330 190,52 12 480 14,95

Tipo 2 310 178,97 12 420 14,9

Tipo 2 280 161,65 12 395 14,85



Peso aproximado (g) 12 415




91,41 152,99 177,05



140

3.5.9 Tablas del concreto A2, modificado agregando 2% de su peso de poliestireno de alto impacto (HIPS).

Tabla 3.49: Resultados de la falla de los cilindros del concreto A2, modificado agregando 2% de su peso de HIPS

Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

18/09/13

Diseño 250kg/cm² con

poliestireno2%

4,5

7 24/09/13

Tipo 3 145 83,71 12 095 14,7

Tipo 3 250 144,33 12 350 15

Tipo 2 260 150,11 12 555 15,1

14 01/10/13

Tipo1 310 178,97 12 340 14,85

Tipo 2 280 161,65 12 105 14,75

Tipo 2 315 181,86 12 115 14,7

28 15/10/13

Tipo1 410 236,71 12 400 15

Tipo1 400 230,93 12 110 14,9

Tipo 2 385 222,27 12 180 14,9

Tabla 3.50: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 2%.Resumen de resultados del concreto A2 (250 kg/m²).

Peso aproximado (g) 12 250




126,05 174,16 229,97



141

3.5.10 Tablas del concreto A2, modificado agregando 4% de su peso de poliestireno (HIPS)


Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

11/09/13


poliestireno4%

3,5

7 18/09/13

Tipo 3 150 86,60 12 125 15,05

Tipo 1 260 150,11 12 280 15,1

Tipo 3 180 103,92 11 935 14,9

14 25/09/13

Tipo 2 270 155,88 11 890 14,9

Tipo 2 250 144,33 11 840 14,9

Tipo 2 240 138,56 11 930 15

28 09/10/13

Tipo1 330 190,52 11 760 14,8

Tipo1 320 184,75 11 785 14,9

Tipo 2 250 144,33 11 685 14,85

Tabla 3.52: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 4%






113,54 146,46 187,63



142

3.5.11 Tablas del concreto A2, modificado agregando 6% de su peso de poliestireno (HIPS)


Fecha decolado

MezclaRevenimiento

(cm)Curado(Días)

Fecha defalla

Tipo deFalla

Resistenciaa la

compresión(kN)

Resistenciaa la


Peso decilindro

(g)

Diámetro(cm)

20/09/13


poliestireno6%

3

7 27/09/13

Tipo 2 200 115,42 11 840 15

Tipo 3 160 92,37 11 597 14,9

Tipo 2 200 115,47 11 590 14,9

14 04/10/13Tipo 2 250 144,33 11 850 15

Tipo 1 240 138,56 11 580 14,8

Tipo 2 210 121,24 11 740 15,1

28 18/10/13

Tipo 2 310 178,97 11 750 14,8

Tipo 1 300 173,20 11 675 15

Tipo1 240 138,56 11 810 15,1

Tabla 3.54: Resumen de resultados de los cilindros del concreto A2, con HIPS 6%






107,77 134,71 176,09



143

3.6 Gráficos de resistencia a la compresión de las mezclas de concreto.

Gráfico 3.1: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A1

Gráfico 3.2: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2

0

129,90

168,58

213,61

0

70

140

210

280

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 o n k g / c m ²

Edad del concreto (días)

Concreto A1

0

135,67

187,63

254,99

0

70

140

210

280



Concreto A2



144

Gráfico 3.3: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 modificado (vidrio 4%)

Gráfico 3.4: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 modificado, (vidrio 8%)

0

140,68

182,82

244,40

0

70

140

210

280



Concreto A2 modificado (vidrio molido 4%)

0

130,86

179,94

204,95

0

70

140

210

280

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 o n k g / c m ²





145

Gráfico 3.5: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 modificado, (vidrio 12%)

Gráfico 3.6: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 modificado, (acero 2%)

0

128,94

156,84

198,22

0

70

140

210

280




0

118,35

164,54

210,73

0

70

140

210

280



Concreto A2 modificado (virutas de acero 2%)



146



0

122,20

165,50

201,10

0

70

140

210

280




0

91,41

152,99177,05

0

70

140

210

280






147

Gráfico 3.9: Desarrollo de la resistencia a la compresión del concreto A2 modificado, (HIPS 2%)


0

126,05

174,16

229,97

0

70

140

210

280



Concreto A2 modiificado (HIPS 2%)

0

113,54

146,26

187,63

0

70

140

210

280

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 o n k g / c m ²


Concreto A2 modificado (HIPS 4%)



148


0

107,77

134,71

176,09

0

70

140

210

280



Concreto A2 modificado (HIPS 6%)



149

CAPITULO IV

Análisis de resultados

4.1 Aspectos generales

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

virutas son pequeñas.



150

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



151

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


Concreto A1 vrs A2

A2

A1



152

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

5 cm

7,25 cm

Revenimiento en cm del concreto A1 vrs A2

Concreto A1 Concreto A2



153

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

Densidad Kg/m3

2 371,31

2 396,19

Densidad del concreto A1 vrs A2

Concreto A2 Concreto A1



154

variación económica es relativamente baja, tomando en cuenta que el precio total de diferencia

de los materiales ronda los ₡3 000,00.

Tabla 4.1: Costo del concreto A1 y el concreto A2

Costos (colones/m³) de cada mezcla de concreto.

Material A1 (210 kg/m²) A2 (250 kg/m²)

Cemento 41 229,55 44 627,59

Agregado fino 7 050,48 6 465,14

Agregado grueso 10 533,34 10 533,34

Agua 132,31 143,21

Total (colones) 58 945,69 61 769,29

4.3 Análisis del concreto A2 modificado con vidrio

Para este análisis se realizan diferentes gráficos, tomando la información de las tablas

3.36, 3.38, 3.40, y 3.42 de la sección 3.5 que resumen los resultados obtenidos al fallar loscilindros de muestra de cada concreto.

El gráfico 4.4 hace referencia a una comparación entre cuatro tipos de concretos

diferentes. La línea roja muestra la curva de resistencia del concreto A2 (250 kg/cm 2), las

demás líneas describen la resistencia de los concretos modificados agregándoles cantidades de

vidrio molido, específicamente 4%, 8% y 12% del peso final del concreto A2. Se puede

observar que a medida que aumenta el porcentaje de vidrio adicionado a la mezcla, la

resistencia a la compresión del concreto disminuye gradualmente.

Para las mezclas con vidrio el porcentaje de disminución de la resistencia es

relativamente bajo. En el gráfico 4.5 observamos que al agregar vidrio molido en una cantidad

equivalente al 4% del peso total de concreto, la resistencia llega a 244 kg/cm² perdiendo





156

Gráfico 4.5: Disminución en porcentaje de la resistencia a la compresión al adicionar vidrio molido alconcreto A2

Gráfico 4.6: Comparación del revenimiento del concreto A2 modificado con vidrio

El gráfico 4.7 indica la variación de la densidad del concreto según la cantidad de vidrio

que se le agregue a la mezcla. En este caso la densidad del vidrio es similar a la del concreto,

100% 95,8%

80,4 % 77,7%

% 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

c o n c r e t o

Disminución en la resitencia a la compresión

A2

4% Vidrio

8% Vidrio

12% Vidrio

7,25 cm 6,50 cm5,00 cm

3,50 cm

Revenimiento en cm del concreto A2 modificado con vidrio

Concreto A2 4% vidrio 8% Vidrio 12% Vidrio



157

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

Densidad Kg/m3

2396,19

2394,39

2345,00

2355,71

Densidad del concreto A2 modificado con vidrio

12% Vidrio 8% Vidrio 4% Vidrio Concreto A2



158

se observa en la última columna de las tablas, el precio disminuye conforme agregamos vidrio

a la mezcla. Esto sucede, porque a pesar de que se está agregando un material que tiene un

costo adicional al diseño A2, esta cantidad de material aumenta el volumen del concreto.

Tomando en cuenta que el vidrio es un material relativamente barato, logra hacer que el precio por unidad de volumen de concreto disminuya.

Tomando como referencia el precio de ₡61 769,295 del concreto A2, se obtiene que al

agregarle vidrio molido equivalente a 4% de su peso total, el valor de la mezcla disminuye en

un 2,21% del costo inicial del concreto. Para la mezcla con un contenido de 8% de vidrio el

valor de la mezcla disminuye en un 4,42% del costo inicial. Finalmente para la mezcla con un

contenido de 12% de vidrio el valor de la mezcla disminuye en un 6,64% de costo inicial del

concreto.

Tabla 4.2: Costo del concreto A2 y sus modificaciones con vidrio molido


Material A2A2

(4%vidrio)A2

(8%vidrio)A2

(12%vidrio)

Cemento 44 627,59 42 968,15 41 308,70 39 649,26

Agregado fino 6 465,14 6 224,73 5 984,33 5 743,93Agregadogrueso

10 533,34 10 141,66 9 749,99 9 358,32

Agua 143,21 137,89 132,56 127,24

Vidrio molido --- 929,60 1 859,21 2 788,81

Total (colones) 61 769,29 60 402,05 59 034,82 57 667,58



159

4.4 Análisis del concreto A2 modificado con virutas de acero.

Para este análisis se realizan diferentes gráficos tomando la información de de las tablas

3.36, 3.44, 3.46 y 3.48 de la sección 3.5 que resumen los resultados obtenidos al fallar loscilindros de muestra de cada concreto.

El gráfico 4.8 muestra la comparación de las resistencias de las mezclas de concreto

modificadas con virutas de acero y la mezcla de concreto A2. La línea roja indica la resistencia

alcanzada por el concreto de referencia de acuerdo a la edad en días, las demás líneas

describen la resistencia de los concretos modificados agregándoles cantidades de virutas de

acero, específicamente 2%, 4% y 6% del peso final del concreto A2. En este caso, al igual que

en el anterior donde se adicionaba vidrio molido, se produce una disminución gradual de la

resistencia a la compresión. A medida que se aumentan las cantidades de virutas de acero en la

mezcla, esto puede ser resultado de que estas partículas adicionales pueden debilitar la pasta

del cemento al poseer mayoritariamente superficies laminares y planas, así mismo estas

mezclas con virutas de acero producen un aumento en el área de la superficie especifica de los

agregados, y la pasta de concreto puede no ser la suficiente para recubrir todas las áreas

superficiales.

Para las mezclas con virutas de acero el porcentaje de disminución de la resistencia es

considerable, en el gráfico 4.9. Se puede observar que al agregar 2% del peso total de concreto

en virutas de acero, la resistencia a la compresión llega a 210 kg/cm², perdiendo un 17,4% de

la resistencia de diseño. Para el concreto modificado con 4% de virutas de acero la variación

en la resistencia es de 21,6% de la resistencia a la compresión original llegando a 201,95

kg/cm² y por último, el concreto modificado con 6% de virutas de acero llega a una resistencia

a la compresión de 198,92 kg/cm², perdiendo un 22,3 % de la resistencia original del concreto.

.



160

Gráfico 4.8: Comparación de resistencias del concreto A2 modificado con virutas de acero

Gráfico 4.9: Disminución en porcentaje de la resistencia a la compresión al adicionar virutas de aceroal concreto A2

-

135,67

187,63

254,99

210,73

0,00

201,10

177,05

-

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

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


Concreto A2 modificado con acero

A2

2% acero

4% Acero

6% Acero

100 %

82,6 % 78,9 %69,4 %

% d


c o n c

r e t o

Concreto modificado con virutas de acero

A2

2% V de acero

4% V de acero

6% V de acero



161

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

Concreto A2 2% Acero 4% Acero 6% Acero



162

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.

Densidad Kg/m3

2396,19

2408,67

2369,95

2362,77

Densidad del concreto A2 modificado con acero

6% Acero 4% Acero 2% Acero Concreto A2



163

Tabla 4.3: Costo del concreto A2 y sus modificaciones con viruta de acero 4140


Material A2A2

(2% acero)A2

(4% acero)A2

(6% acero)

Cemento 44 627,59 44 363,35 44 099,10 43 834,86

Agregado fino 6 465,14 6 426,86 6 388,58 6 350,29

Agregado grueso 10 533,34 10 470,97 10 408,60 10 346,23

Agua 143,21 142,37 141,52 140,67

Virutas de acero --- 6 507,23 13 014,47 19 521,70

Total (colones) 61 769,29 67 910,79 74 052,28 80 193,78


agregarle virutas de acero equivalente a 4% de su peso total, el valor de la mezcla aumenta en

un 9,94% de costo inicial del concreto. Para la mezcla con un contenido de 8% de virutas de

acero el valor de la mezcla aumenta en un 19,88% de costo inicial del concreto. Finalmente

para la mezcla con un contenido de 6% de acero el valor aumenta en un 29,83% de costo

inicial del concreto.

4.5 Análisis del concreto A2 modificado con poliestireno de alto impacto (HIPS).

Para este análisis se realizan diferentes gráficos tomando la información de las tablas

3.36, 3.50, 3.52, y 3.54 de la sección 3.5 que contiene los resultados obtenidos al fallar los

cilindros de muestra de cada concreto.

En el gráfico 4.12 se comparan las resistencias del concreto A2 modificado con

poliestireno con un peso equivalente al 2%, 4% y al 6% del peso total del concreto. En este

caso, al igual que las comparaciones anteriores con diferentes residuos, la resistencia tiende a

disminuir cuanta más cantidad de poliestireno se le agregue a la mezcla. Las partículas del

poliestireno no están incluidas en el diseño inicial, y al igual que las virutas de acero presentan





165

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


c o n c r e t o

Concreto modificado con HIPS

A2

2% HIPS

4% HIPS

6% HIPS



166

mezcla se reduzca considerablemente. Este dato puede ser de suma importancia para la

fabricación de concretos ligeros

Gráfico 4.14: Comparación del revenimiento del concreto A2 modificado con HIPS

Gráfico 4.15: Comparación de la densidad del concreto A2 modificado con poliestireno

7,25

4,50 3,50 3,00

Revenimiento en cm del concreto A2 modificado con HIPS

Concreto A2 2% Poliestireno 4% Poliestireno 6% Poliestireno

Densidad Kg/m3

2396,19

2348,82

2267,51

2222,87

Densidad del concreto A2 modificado con poliestireno

6% Poliestireno 4% Poliestireno 2% Poliestireno Concreto A2



167

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


Material A2 A2(2% HIPS)

A2(4% HIPS)

A2(6% HIPS)

Cemento 44 627,59 42 633,07 40 638,55 38 644,02

Agregado fino 6 465,14 6 176,19 5 887,25 5 598,31

Agregado grueso 10 533,34 10 062,58 9 591,82 9 121,05

Agua 143,21 136,81 130,417 124,01

HIPS --- 3 718,42 7 436,84 11 155,26

Total (colones) 61 769,29 62727,08 63 684,88 64 642,67


agregarle HIPS triturado equivalente a 2% de su peso total, el valor de la mezcla aumenta en

un 1,55% de costo inicial del concreto. Para la mezcla con un contenido de 4% de HIPS el



168

valor de la mezcla aumenta en un 3,10% de costo inicial del concreto, Finalmente para la

mezcla con un contenido de 6% de HIPS el valor de la mezcla aumenta en un 4,65 % de costo

inicial del concreto.



169

CAPITULO V

Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

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.



170

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

y el costo de producción aumenta en un 1,55%



171

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,


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,


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,


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.



172

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

avance en las investigaciones.



173

V. Realizar un trabajo de investigación para cada uno de los materiales de residuo

industrial por separado, con el fin de profundizar más en el comportamiento de la mezcla de

concreto.

VI. Continuar la investigación al proponer el concreto modificado con vidrio como un

concreto modificado económico.

VII. Continuar la investigación al proponer el concreto modificado con poliestireno de alto

impacto como un concreto modificado liviano.

VIII. Investigar la factibilidad de encontrar un metal de menor costo que las virutas de acero,

que pueda ser adicionado a las mezclas de concreto sin incrementar considerablemente su

costo, para realizar pruebas y conocer su comportamiento

IX. Utilizar concretos más resistentes a la compresión en la obras comunes, pues en la

práctica actual se ha encontrado que muchas veces las mezclas diseñadas para 210 kg/cm² no

alcanzan dicha resistencia. La utilización del concreto 250 kg/cm² representa un aumento

aproximado al 5% del costo de un concreto 210 kg/cm².

X. Realizar un estudio comparativo entre el uso de los concretos con resistencia a la

compresión 210 kg/cm² y 250 kg/cm², con el fin de determinar las ventajas y desventajas de

utilizarlos.

XI. Utilizar el concreto modificado con residuos industriales en proyectos, con la intensión

de mejorar el manejo de los desechos y beneficiar el medio ambiente.

XII. Sustituir agregados pétreos por residuos industriales, mezclándolos con la arena para

producir una granulometría y realizar un diseño de mezcla que los involucre.



174

XIII. Realizar los estudios adicionales necesarios para analizar la factibilidad de utilizar

estas mezclas como concreto de relleno de las celdas de mampostería tipo A, B y C.

XIV. Utilizar las mezclas de concreto modificadas con residuos industriales en lasfundaciones para baldosas horizontales.

XV. Realizar estudios de resistencia a la tensión y resistencia al corte de las mezclas

modificadas con residuos industriales para su utilización como concreto estructural.

XVI. Producir morteros con residuos industriales para conocer su resistencia a la

compresión.

XVII. Se recomienda a la Universidad ampliar los plazos establecidos para la entrega de los

trabajos de investigación pura, debido a que el trabajo se divide en experimentación y

documentación de resultados.

XVIII. Se recomienda a la Universidad mejorar el procedimiento para adquirir equipo nuevo,

necesario para desarrollar los proyectos de investigación.

XIX. Programar de manera eficiente las remodelaciones en el laboratorio, con el fin de no

alterar los resultados de las investigaciones llevadas a cabo.

XX. Se recomienda que los equipos de laboratorio sean utilizados exclusivamente con fines

académicos, pues el que sean utilizados para construcción de nuevas instalaciones representa

un obstáculo para el desarrollo de proyectos de investigación.

XXI. Se recomienda a la Universidad contar con un encargado de laboratorio certificado

para aplicar las normas ASTM, que supervise a los estudiantes en la ejecución de cada una de

ellas.



175

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.



176

BIBLIOGRAFÍA

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-Figura 2.23

Energía embotellada, el reciclado del vidrio en España [Fotografía de fabricación de botellasde vidrio]. Recuperado de http://www.crismol.com

-Figura 2.24

Vidrio sódico cálcico [Fotografía de vidrio sódico cálcico]. Recuperado dehttp://www.123rf.com

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Coche para chatarra [Fotografía de depósito de chatarra en Arizona]. Recuperado dehttp://footage.framepool.com

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Torre Eiffel [Fotografía de Torre Eiffel, construida en estructura metálica en 1889].Recuperado de http://www.venamimundo.com

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Poliestireno [Fotografía de objeto fabricado con poliestireno cristal y poliestireno de altoimpacto]. Recuperado de http://www.plasticosymasplasticos.com.

-Figura 2.29

[Fotografía de poliestireno expandido]. Recuperado de http://www.termomodernizaje.com.



182

-Figura 3.2

Fonseca, R. [Fotografía de almacenaje de los agregados]. (2013), Autor.

-Figura 3.3

Fonseca, R. [Fotografía de pila de agregado fino]. (2013), Autor.

-Figura 3.5

Fonseca, R. [Fotografía de esquema del cuarteo de agregado]. (2013), Autor.

-Figura 3.6

Fonseca, R. [Fotografía de cuarteo de agregado]. (2013), Autor.

-Figura 3.7

Fonseca, R. [Fotografía de secado de las muestras en el horno]. (2013), Autor.

-Figura 3.8

Fonseca, R. [Fotografía de muestras pesadas para análisis de contenido de humedad]. (2013),Autor.

-Figura 3.10

Fonseca, R. [Fotografía de pesaje de las muestras]. (2013), Autor.

-Figura 3.11

Fonseca, R. [Fotografía de prueba del cono truncado]. (2013), Autor.

-Figura 3.12

Fonseca, R. [Fotografía de tamizado de la muestra]. (2013), Autor.



183

-Figura 3.13

Fonseca, R. [Fotografía de pesaje de picnómetro, agua y agregado]. (2013), Autor.

-Figura 3.16

Fonseca, R. [Fotografía de tamizado de la muestra]. (2013), Autor.

-Figura 3.17

Fonseca, R. [Fotografía de muestra de agregado fino tamizada]. (2013), Autor.

-Figura 3.19

Fonseca, R. [Fotografía de envarilladodel agregado grueso]. (2013), Autor.

-Figura 3.20

Vargas, J. [Fotografía de nivelado final del agregado grueso en el molde]. (2013), Autor.

-Figura 3.23

Vargas, J. [Fotografía de molde utilizado en la prueba de revenimiento]. (2013), Autor.

-Figura 3.24

Vargas, J. [Fotografía de medición del revenimiento]. (2013), Autor.

-Figura 3.25

Vargas, J. [Fotografía de recolección de muestra de concreto]. (2013), Autor.

-Figura 3.28

Fonseca, R. [Fotografía de llenado de los cilindros]. (2013), Autor.



184

-Figura 3.29

Fonseca, R. [Fotografía de preparación de las muestras]. (2013), Autor.

-Figura 3.31

Fonseca, R. [Fotografía de desmoldado de los cilindros de concreto]. (2013), Autor.

-Figura 3.32

Fonseca, R. [Fotografía de pruebas de compresión en los testigos de concreto]. (2013), Autor.

-Figura 3.34

Vargas, J. [Fotografía de la trituración del vidrio]. (2013), Autor.

-Figura 3.35

Vargas, J. [Fotografía de vidrio molido]. (2013), Autor.

-Figura 3.36

Fonseca, R. [Fotografía de tamizado del acero 4041]. (2013), Autor.

-Figura 3.37

Vargas, J. [Fotografía de virutas de acero]. (2013), Autor.

-Figura 3.40

Fonseca, R. [Fotografía de tamizado del poliestireno de alto impacto]. (2013), Autor.

-Figura 3.41

Fonseca, R. [Fotografía de prensa la adición del poliestireno de alto impacto en la batidora].(2013), Autor.



185

Anexos



186

Anexo AMemoria de cálculo de prueba estándar para el contenido total de humedad

evaporable del agregado mediante secado, ASTM C566 Fórmula utilizadas.

Donde

%H= Porcentaje de contenido de humedad de la muestra

W = Masa de la muestra húmeda (g).

D = Masa de la muestra seca (g).

Tabla A.1: Peso de la muestra según tamaño máximo del agregado

Tamaño mm Tamaño in min kg

4,75 0,187 0.59,5 3/8 1.5

12,5 1/2 2

19,0 3/4 3

25,0 1 4

37,5 1 ½ 6

50 2 8

63 2 ½ 10

75 3 13

90 3 ½ 16

100 4 25

150 6 50



187

Tabla A.2: Peso del agregado húmedo y seco. Piedra (agregado A).

MuestraPeso de lacharola (g)

Peso de lamuestrahúmeda mascharola (g)

Peso de lamuestrahúmeda

(g)

Peso de lamuestraseca mas

charola (g)

Peso de lamuestraseca (g)

Porcentajede

humedad

1 218,8 2 516 2 297,2 2 419,5 2 200,7 4,38

2 224 2 508 2 284 2 415,5 2 191,5 4,22

3 226,6 2 516 2 289,4 2 421 2 194,4 4,33

Promedio 4,31

Tabla A.2: Peso del agregado húmedo y seco. Arena (agregado B).


Peso de lamuestra

húmeda mascharola (g)


(g)


charola (g)

Peso de lamuestraseca (g)

Porcentajede

humedad

1 222,8 2 765 2 542,2 2 628,5 2 405,7 5,67

2 226 2 398 2 172 2 294,5 2 068,5 5,00

3 222,4 2 356 2 133,6 2 263,4 2 041 4,54Promedio 5,07

Tabla A.2: Peso del agregado húmedo y seco. Arena de río (Agregado C)


Peso de lamuestra

húmeda mascharola (g)


(g)


charola (g)

Peso de lamuestra

seca (g)

Porcentajede

humedad1 221,5 1723,5 1502 1617 1395,5 7,63

2 222,2 2010,7 1788,5 1889 1666,8 7,30

3 222 2338,3 2116,3 2185 1963 7,81

Promedio 7,58



188

Anexo B Hoja técnica de la arena 6mm del material adquirido en tajo de Grupo Orosi



189

AnexoC Memoria de cálculo, método de prueba estándar para la densidad, densidad

relativa (gravedad específica) y absorción del agregado grueso y fino

C.1 Memoria de cálculo, método de prueba estándar para la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del agregado grueso, ASTM C127.

Tabla C.1: Datos norma ASTM C127 (Agregado A)

Datos de laboratorio

Peso de la charola (g) 226,5

Peso de la Canasta (g) 185,8

Peso de la canasta Sumergida (g) 171

Peso saturado superficie seca mas bandeja (g) 3 955,5

Peso Saturado Superficie seca (g) 3 729

Peso sumergido de la muestra más canasta (g) 2 417

Peso sumergido de la muestra (g) 2 246

Peso seco mas bandeja (g) 3 792

Peso Seco (g) 3 565,5

Fórmulas utilizadas.

a) Peso específico bruto seco



190

b) Peso específico aparente

c) Peso específico bruto saturado superficie seca

d) Absorción)

Donde




%D = Absorción

Ps = Peso seco

Psum = Peso sumergido de la muestra

Psss = Peso saturado superficie seca





192

b) Peso específico aparente (Gs)

c) Peso específico bruto saturado superficie seca (Gbss)

d) Peso específico bruto seco (Gbs)

e) Absorción (%D)

Donde




%D = Absorción

Ps = Peso seco

Psum = Peso sumergido de la muestra

Psss = Peso saturado superficie seca



193

Pa = Peso aparente o peso sumergido

Tabla C.4: Resumen de resultados (Agregado B)

ResultadosPeso específico aparente (Gs) 2,536

Peso aparente (Pa) 281,3

Peso específico bruto saturado superficie seca (Gbss) 2.276


Absorción (%D) 8,03 %



194

AnexoD Memoria de cálculo, método de prueba estándar análisis de tamiz de agregados

gruesos y agregados finos, ASTM C136

D.1 Memoria de cálculo método de prueba estándar análisis de tamiz de agregados

gruesos, ASTM C136 (agregado A)

Tabla D.1: Granulometría (Agregado A)

MallaPeso

Retenido +charola (g)

PesoRetenido

(g)

%Retenido

% RetenidoAcumulado

%Pasando

11/2" 0 0 0 0 100

1" 276,5 51 0,977 0,977 99,02

3/4" 875,4 649,9 12,445 13,422 86,58

1/2" 1632 1406,5 26,934 40,355 59,66

3/8" 1755 1529,5 29,289 69,644 30,38

n.° 4 1610,5 1385 26,522 96,166 3,87

n.° 8 323 97,5 1,867 98,033 1,97

n.° 16 248,3 22,8 0,437 98,470 1,57

Charola 305,4 79,9 1,530 100



195

Tabla D.2: Pesos de la muestra (Agregado A)

Pesos de la muestra

Peso Muestra 5224 g

Peso charola 225,5 gPeso final: 5222,1 g

Tabla D.3: Limites de aceptación según norma ASTM C33 (Agregado A)

Malla Límite inferior % Pasando Límite Superior

11/2" *** 100 ***

1" 95 99,02 100

3/4" *** 86,58 ***

1/2" 26 59,66 60

3/8" *** 30,38 ***

n.° 4 0 3,87 10

n.° 8 0 1,98 5

n.° 16 *** 1,57 ***

D.2 Memoria de cálculo, método de prueba estándar análisis de tamiz de agregados

finos, ASTM C136 (agregado B)

Peso inicial de la muestra: 1003 g

Peso final de la muestra: 1001,2 g



196

Tabla D.4: Tabla de granulometría (Agregado B) ASTM C136

Malla Peso Retenido (g) % Retenido% RetenidoAcumulado

% Pasando

1" 0 0,000 0,000 100,000

3/4" 0 0,000 0,000 100,000

1/2" 0 0,000 0,000 100,000

3/8" 0 0,000 0,000 100,000

n.° 4 26,3 2,622 2,622 97,378

n.° 8 54,5 5,434 8,056 91,944

n.° 16 46,2 4,606 12,662 87,338

n.° 30 68,1 6,790 19,452 80,548

n.° 40 83,2 8,295 27,747 72,253

n.° 50 134,8 13,440 41,186 58,814

n.° 100 341,5 34,048 75,234 24,766

n.° 200 198,5 19,791 95,025 4,975

Charola 48,1 4,796 99,821

Tabla D.5: Corrección por mallas (Agregado B)

MallaPeso Retenido

(g)% Retenido

% RetenidoAcumulado

% Pasando

1" 0 0 0 1003/4" 0 0 0 100

1/2" 0 0 0 100

3/8" 0 0 0 100

n.° 4 0 0 0 100

n.° 8 54,5 5,880 5,880 94,120

n.° 16 46,2 4,985 10,865 89,135

n.° 30 68,1 7,348 18,213 81,787

n.° 40 83,2 8,977 27,190 72,810n.° 50 134,8 14,545 41,735 58,265

n.° 100 341,5 36,847 78,582 21,418

n.° 200 198,5 21,418 100,000 0,000

Charola 0 0 100,000





198

AnexoE

Memoria de cálculo, método de prueba estándar para determinar la densidad en

masa (peso unitario) e índice de huecos en los agregados, ASTM C29

Tabla E.1: Datos del agregado fino (Agregado B)

Datos con el agregado fino suelto

Ensayo 1 2 3

Peso de la muestra más el molde (g) 6 992 7 025 6 995


Peso del molde (g) 3 600


Tabla E.2: Datos del agregado fino (Agregado B)


Ensayo 1 2 3

Peso de la muestra más el molde (g) 7 526 7 568 7 598Peso de la muestra (g) 3 926 3 968 3 998



Tabla E.3: Datos del agregado grueso (Agregado A)


Ensayo 1 2 3







199

Tabla E.4: Datos del agregado grueso (Agregado A)


Ensayo 1 2 3





Tabla E.5: Determinación de peso unitario del agregado fino (Agregado B)


Ensayo 1 2 3

Peso de la muestra (gramos) 3 926 3 968 3 998

Peso unitario (gramos / cm3) 1,090 1,102 1,110


Promedio (gramos / cm

3

) 1,100

Tabla E.6: Determinación de peso unitario del agregado fino (Agregado B)


Ensayo 1 2 3




Promedio peso unitario (g/cm3) 0,945



200

Tabla E.7: Determinación de peso unitario del agregado grueso (Agregado A)


Ensayo 1 2 3

Peso de la muestra (g) 12 803 12 757 12 840Peso unitario (g/cm3) 1,328 1,323 1,332



Tabla E.8: Determinación de peso unitario del agregado grueso (Agregado A)


Ensayo 1 2 3





Fórmula utilizada

Resumen de los resultados.

Tabla E.8: Promedio de peso unitario de los agregado, ASTM C29

Agregado gramos / cm3

Grueso suelto (agregado A) 1,327

Grueso envarillado (agregado A) 1,450

Fino suelto (agregado B) 0,945

Fino envarillado (agregado B) 1,100



201

AnexoF

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



202

Tabla F.2 Agua efectiva en la mezcla A1 (210 Kg/cm³)

MaterialPeso por dosificación en

Estado seco (kg)%W % D Pwl

Agregado fino 759,15 7,58 4,00 27,18

Agregado grueso 942,50 4,31 4,59 -2,64

Sumatoria pwl (kg) 24,54

Tabla F.3. Peso de los agregados corregidos por humedad A1 (210 Kg/cm³)

Corrección en el peso de los materiales por humedad

Peso del agua no corregido (kg/m³) 183,00

Peso del agua corregido por humedad (kg/m³) 158,46

Peso del agregado fino no corregido (kg/m³) 759,15

Peso del agregado fino corregido por humedad (kg/m³) 816,69Peso del agregado grueso no corregido (kg/m³) 942,50

Peso del agregado grueso corregido por humedad (kg/m³) 983,12

Peso concreto (kg/m³) 2 346,817



203

Tabla F.4 proporciones en peso y volumen para el concreto (210 Kg/cm³)


Cantidad paraun m³

Proporciones enmasa

Cantidad para1 kg

Cemento 1 0,116 1 0,16

Arena 4,08 0,474 2,18 0,35

Piedra 6,12 0,710 3,62 0,42Agua efectiva 1,56 0,182 0,43 0,07

Aire 0,12 0,015 --- ---

Tabla F.5: Costos de los materiales por m³ de concreto A1 (210 Kg/cm³)

Costos del concreto (colones/m³)

Cemento 41 229,552

Agregado fino 7 050,485

Agregado grueso 10 533,343

Agua 132,314

Total (colones). 58 945,694



204

AnexoG Memoria de cálculo para el diseño de concreto A2 (250 kg/cm²)

Tabla G.1 Criterios de diseño método estadunidense (ACI 211.1-81) Concreto A2 (250 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 granulometría

de losagregados

Tamañomáximo -

revenimiento

Perfil, latextura y

granulometríade los

agregadosRevenimiento (cm) 8Cantidad de agua por metro cubico de concreto (L/m³) 195 197 195 197

Cantidad aproximada de aire atrapado en el concreto (m³) 0,015 0,015 0,015 0,015Volumen del agua (m³) 0,195 0,197 0,195 0,197Relación Agua cemento 0,62 0,62 0,50 0,50Contenido de cemento (kg/m³) 314,516 317,742 390 394Sacos de cemento (sacos/m³) 6,290 6,355 7,800 7,880Volumen del cemento (m³) 0,100 0,101 0,124 0,125Peso 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) 0,298 0,295 0,274 0,271Peso seco del agregado fino (kg) 766,114 758,342 704,528 696,125



205

Tabla G.2 Agua efectiva en la mezcla A2 (250 Kg/cm³)

MaterialPeso por dosificación en

Estado seco (kg)%W % D Pwl

Agregado fino 696,12 7,58 4,00 24,92

Agregado grueso 942,50 4,31 4,59 -2,64

Sumatoria pwl (kg) 22,28

Tabla G.3. Peso de los agregados corregidos por humedad A2 (250 Kg/cm³)

Corrección en el peso de los materiales por humedad

Peso del agua no corregido (kg/m³) 198,00

Peso del agua corregido por humedad (kg/m³) 175,72

Peso del agregado fino no corregido (kg/m³) 696,12

Peso del agregado fino corregido por humedad (kg/m³) 748,89

Peso del agregado grueso no corregido (kg/m³) 942,50

Peso del agregado grueso corregido por humedad (kg/m³) 983,12

Peso concreto (kg/m³) 2324,013



206

Tabla G.4 proporciones en peso y volumen para el concreto A2 (250 Kg/cm³)


Cantidad paraun m³

Proporciones enmasa

Cantidad para1 kg

Cemento 1 0,125 1 0,17Arena 3,48 0,435 1,88 0,32

Piedra 5,68 0,710 2,47 0,42

Agua efectiva 1,57 0,197 0,47 0,08

Aire 0,12 0,015 --- ---

Tabla G.5: Costos de los materiales por m³ de concreto A2 (250 Kg/cm³)

Costos del concreto (colones/m³)Cemento 44 627,592

Agregado fino 6 465,141

Agregado grueso 10 533,343

Agua 143,219

Total (colones). 10 533,343





208

AnexoI

Especificaciones técnicas del concreto utilizado en el concreto



209



210



211

AnexoJ Especificaciones técnicas del poliestireno de alto impacto, (tomada de la página de

Equipol, S.A. empresa dedicada a la comercialización, distribución y fabricación de productos

plásticos para la Industria de la Construcción)





213

AnexoK Especificaciones técnicas del acero 4140 (tomada de la página de Sumitec

suministros técnicos S.A.)



214

AnexoL

Base de datos de residuos sólidos (vidrio quebrado) de Costa Rica (tomado de la

página www.redcicla.org)



215

AnexoM Base de datos de residuos sólidos (poliestireno de alto impacto) de Costa Rica

(tomado de la página www.redcicla.org)



216

AnexoN Equipo utilizado en los trabajos.de laboratorio para desarrollar el proyecto

Tabla M.1: Equipo utilizado en el trabajo de investigación

Equipo Uso

Sacos de nylon Transporte de agregados

Bolsas plásticasAlmacenaje de agregadosseleccionado

Baldes de plásticoAlmacenamiento demateriales

Vehículo Pick up Transporte de los agregados

Llaves corofijas 15 mm y 14 mm Manipulación de moldes

Manteado de toldo Protección de los agregados

Batidora de concreto.Fabricación de mezclas de

concreto

Balanza con una precisión de 1g, con capacidad para 20kg

Normas ASTM



217

Tabla M.1(continuación): Equipo utilizado en el trabajo de investigación

Equipo Uso

Balanza con una precisión de 0,1g, con capacidad para 2610g

Normas ASTM

Canasta de alambre. Normas ASTM

Recipiente o tanque para sumergir la canasta. Normas ASTM

Bandeja plana de metal. Normas ASTM

Cuchara de pulpero pequeña Normas ASTM

Cuchara de pulpero grande Normas ASTM

Horno. Normas ASTM

Paño Normas ASTM

Picnómetro de 500ml. Normas ASTM

Molde cónico de 1.5" en su parte superior, 3.5" en

su parte inferior, de altura. Normas ASTM



218


Equipo Uso

Mazo de 12onzas, con diámetro de 1" paracompactar.

Normas ASTM

Cepillo con hilos suaves. Normas ASTM

Brocha. Normas ASTM

Termómetro. Normas ASTM

Calentadores eléctricos. Normas ASTM

Bomba de vacío. Normas ASTM

Pipeta con bulbo. Normas ASTM

Embudo. Normas ASTM

Gotero. Normas ASTM

Espátula ancha. Normas ASTM





220


Equipo Uso

Manta de lona para cuarteo Normas ASTM

Termómetro Normas ASTM

Botella de vidrio graduada de 12 o 16 onzas, contapones de goma. Normas ASTM

Cono truncado de 0,30cm de altura con su superficielisa cuya área es superior varios centímetros a la base del cono.

Normas ASTM

cuchara de albañil Normas ASTM

Llaneta Normas ASTM

Pala Normas ASTM

Mazo de hule Normas ASTM

Cinta métrica Normas ASTM

Regla metálica Normas ASTM



221


Equipo Uso

Varilla de acero de 16mm de diámetro con unextremo redondeado y de 610mm de longitud.

Normas ASTM

Mazo con cabeza de hule que pese 1.25 ± 50 libras(0,57 ± 0,23 kg).

Normas ASTM

Nueve moldes no absorbentes de acero de 15cm dediámetro y de 30cm de altura Normas ASTM

Cepillo con hilos suaves para las mallas Normas ASTM

Manguera Normas ASTM



222

AnexoO

Precios de la arena, piedra cuartilla y cemento en el depósito Las Gravilias y

deposito El Pochote en Cartago a la fecha del 11/10/2013

Tabla O.1: Precios de agregados en el depósito de materiales El Pochote, Cartago

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