Tesis Concreto Con Diatomita UAC

INTRODUCCIÓN En la actualidad, la exigencia en la industria de la construcción en obras de infraestructura moderna que garantice seguridad, comodidad y economía es cada vez mayor, razón por la cual el uso de nuevos materiales y tecnología moderna tiene carácter vinculante en esta actividad. Los concretos de alta resistencia y concretos especiales son ampliamente usados con diversas formulaciones, y está relacionada tanto con variantes o adiciones en como los componentes tradicionales satisfacer exigencias particulares, con innovaciones en lospara equipos de producción, colocación y compactación que motivan, efectuar diseños de mezclas con características que difieren bastante de los concretos de uso corriente. El presente Tema de investigación se centra en el estudio experimental del empleo de la diatomita en la producción de concreto con agregados de las canteras de la región del Cusco, con la finalidad de mejorar las propiedades físicas y mecánicas del concreto en estado fresco y endurecido como: la resistencia a la compresión, baja permeabilidad, bajo calor de hidratación, etc. . El amplio desarrollo de nuevas técnicas de diseño en concretos son quizá la mejor evidencia de la evolución de la tecnología de concretos, con el objetivo de mejorar la calidad de los mismos y optimizar su uso.

ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO I 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................. 18 1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA .............................................................................. 18 1.1.1 DESCRIPCIÓN DE PROBLEMA ............................................................................. 18 1.1.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA .......................................... 18 1.1.2.1 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL...................18 1.1.2.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DE LOS PROBLEMAS ESPECÍFICOS .. 18 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA .................................................. 19 1.2.1 JUSTIFICACIÓN SOCIAL ........................................................................................ 19 1.2.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ..................................................................................... 19 1.2.3 JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD ........................................................................ 19 1.2.4 JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA ..................................................................... 20 1.3 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................... 20 1.3.1 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................... 20

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1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................... 21 1.4.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 21 1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................... 21 1.5 HIPÓTESIS ..................................................................................................................... 21 1.5.1 HIPÓTESIS GENERAL ............................................................................................ 21 1.5.2 SUB HIPÓTESIS ...................................................................................................... 21 1.6 DEFINICIÓN DE VARIABLES ........................................................................................ 22 1.6.1 VARIABLES INDEPENDIENTES ............................................................................ 22 1.6.2 VARIABLES DEPENDIENTES ................................................................................ 22 1.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES .................................................................... 22 2 MARCO TEÓRICO DE LA TESIS ........................................................................................ 24 2.1 ANTECEDENTES DE LA TESIS....................................................................................24 2.1.1 ANTECEDENTES A NIVEL NACIONAL .................................................................24 2.2 ASPECTOS TEÓRICOS PERTINENTES ......................................................................25 2.2.1 CEMENTO PORTLAND .......................................................................................... 25 2.2.1.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND.......................................................26 2.2.1.2 COMPOSICIÓN DEL CEMENTO PORTLAND..................................................... 28 2.2.1.3 TIPOS DE CEMENTOS Y SUS APLICACIONES PRINCIPALES.....................29 2.2.1.4 MECANISMO DE HIDRATACIÓN DEL CEMENTO.............................................29 2.2.1.4.1 PLÁSTICO ............................................................................................................. 30 2.2.1.4.2 FRAGUADO INICIAL .......................................................................................... 30 2.2.1.4.3 FRAGUADO FINAL ............................................................................................. 30 2.2.1.4.4 ENDURECIMIENTO ............................................................................................ 31

2.2.1.5 ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO..................................................... 31 2.2.1.6 CEMENTO PORTLAND TIPO IP ............................................................................ 31 2.2.2 AGREGADOS ..........................................................................................................32 2.2.2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS............................................................. 33 2.2.2.1.1 POR SU PROCEDENCIA ................................................................................... 33 2.2.2.1.2 POR SU GRADACIÓN ........................................................................................ 33 2.2.2.1.3 POR SU DENSIDAD ........................................................................................... 34

2.2.2.2 AGREGADO FINO ..................................................................................................... 35 2.2.2.3 AGREGADO GRUESO ............................................................................................. 36 2.2.2.4 MATERIAL MÁS FINO QUE LA MALLA #200...................................................... 36 2.2.2.5 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ................................................................................ 36

ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

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2.2.2.5.1 CONDICIÓN DE SATURACIÓN ........................................................................ 36 2.2.2.5.2 PESO ESPECÍFICO ............................................................................................ 37 2.2.2.5.3 PESO UNITARIO ................................................................................................. 37 2.2.2.5.4 PORCENTAJE DE VACÍOS ............................................................................... 37 2.2.2.5.5 ABSORCIÓN ........................................................................................................ 38 2.2.2.5.6 POROSIDAD ........................................................................................................ 38 2.2.2.5.7 HUMEDAD ............................................................................................................ 38

2.2.2.5.8 REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE .............................................................................. 38 2.2.2.5.9 REACCIÓN ÁLCALI CARBONATOS............................................................... 39 2.2.2.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO ............................................................................. 40 2.2.2.7 TAMAÑO MÁXIMO DE LAS PARTÍCULAS........................................................... 41 2.2.2.8 MÓDULO DE FINEZA ............................................................................................... 42 2.2.3 AGUA PARA CONCRETO ......................................................................................43 2.2.3.1 CONCEPTOS BÁSICOS DEL AGUA DE DISEÑO.............................................. 43 2.2.3.1.1 AGUA DE MEZCLADO ....................................................................................... 44 2.2.3.1.2 AGUA DE HIDRATACIÓN .................................................................................. 44 2.2.3.1.3 AGUA EVAPORABLE ......................................................................................... 44 2.2.3.1.4 AGUA LIBRE ........................................................................................................ 44

2.2.3.2 REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA................................................................ 44 2.2.4 ADICIONES MINERALES EN EL CONCRETO ......................................................45 2.2.5 PUZOLANAS............................................................................................................ 45 2.2.5.1 PUZOLANAS NATURALES ..................................................................................... 46 2.2.5.1.1 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN MINERAL ............................46 2.2.5.1.2 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN ORGÁNICO ........................47

2.2.5.2 PUZOLANAS ARTIFICIALES .................................................................................. 47 2.2.5.3 CLASIFICACIÓN DE LAS PUZOLANAS .............................................................. 48 2.2.6 FILLER ..................................................................................................................... 49 2.2.6.1 MATERIALES DE RELLENO O FILLERS............................................................. 49 2.2.6.2 PROPIEDADES Y MODO DE ACTUACIÓN DE LOS FILLERS........................50 2.2.7 DIATOMITA .............................................................................................................. 51 2.2.7.1 CARACTERÍSTICAS DE LA DIATOMITA.............................................................. 54 2.2.7.2 COMPOSICIÓN DE ADICIONES MINERALES EN EL CEMENTO.................. 56 2.2.7.3 ADICIONES EN EL CEMENTO ............................................................................... 57


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2.2.8 CONCRETO ............................................................................................................. 59 2.2.8.1 CONCEPTUALIZACIÓN DEL CONCRETO ......................................................... 59 2.2.8.1.1 CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO (CAD) .................................................59 2.2.8.1.2 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAR) ................................................ 59

2.2.8.2 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO FRESCO............................60 2.2.8.2.1 TRABAJABILIDAD ............................................................................................... 60 2.2.8.2.2 SEGREGACIÓN................................................................................................... 60 2.2.8.2.3 EXUDACIÓN ........................................................................................................ 61 2.2.8.2.4 CONTRACCIÓN................................................................................................... 61 2.2.8.3 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO ENDURECIDO ..................61 2.2.8.3.1 ELASTICIDAD ...................................................................................................... 61 2.2.8.3.2 RESISTENCIA ...................................................................................................... 61 2.2.8.3.3 EXTENSIBILIDAD ................................................................................................ 62

2.2.8.4 TIPOS DE CONCRETOS EN EL MERCADO....................................................... 62 2.2.8.4.1 CONCRETOS MASIVOS ................................................................................... 62 2.2.8.4.2 CONCRETO CON MICROSÍLICE .................................................................... 63 2.2.8.4.3 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO DE CONCRETO PRETENSADO ...............63 2.2.8.4.4 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA ............................................................ 63 2.2.8.4.5 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO ................ 63

2.2.9 DISEÑO DE MEZCLAS ........................................................................................... 64 2.2.9.1 PARÁMETROS BÁSICOS DE MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO ............................................................................................................................. 64 2.2.9.1.1 EL PRINCIPIO DE LOS VOLÚMENES ABSOLUTOS ................................... 64 2.2.9.1.2 LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN Y LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO ................................................................................................................ 65 2.2.9.1.3 LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS Y EL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE LA PIEDRA .................................................................................................. 65 2.2.9.1.4 LA TRABAJABILIDAD Y SU TRASCENDENCIA............................................ 66

3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ......................................................................... 67 3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................... 67 3.1.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ..................................................................................... 67 3.1.2 NIVEL DE INVESTIGACIÓN ................................................................................... 67 3.1.3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................. 68 3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................. 68


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3.2.1 DISEÑO METODOLÓGICO .................................................................................... 68 3.2.2 DISEÑO DE INGENIERÍA ....................................................................................... 69 3.3 POBLACIÓN Y MUESTREO .......................................................................................... 74 3.3.1 POBLACIÓN ............................................................................................................ 74 3.3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA POBLACIÓN...................................................................... 74 3.3.2 MUESTRA ................................................................................................................ 74 3.3.2.1 DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA.......................................................................... 74 3.3.2.2 CUANTIFICACIÓN DE LA MUESTRA................................................................... 75 3.3.2.3 CRITERIO DE EVALUACIÓN DE MUESTRA....................................................... 75 3.3.2.4 MÉTODO DE MUESTREO ....................................................................................... 76 3.3.3 CRITERIOS DE INCLUSIÓN ................................................................................... 76 3.4 INSTRUMENTOS EMPLEADOS EN LA INVESTIGACIÓN .......................................... 77 3.4.1 INSTRUMENTOS DE ESTUDIOS METODOLÓGICOS - FORMATOS ................. 77 3.4.2 INSTRUMENTOS DE ESTUDIO– EQUIPOS DE LABORATORIO......................95 3.5 PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................. 99 3.5.1 GRANULOMÉTRIA DE AGREGADOS ................................................................... 99 3.5.1.1 INSTRUMENTOS Y/O EQUIPOS ........................................................................... 99 3.5.1.2 PROCEDIMIENTOS .................................................................................................. 99 3.5.1.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 101 3.5.2 PORCENTAJE DE HUMEDAD Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS .....................102 3.5.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA............................................................ 102 3.5.2.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 103 3.5.2.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 104 3.5.3 PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS .......................................................105 3.5.3.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA............................................................ 105 3.5.3.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 105 3.5.3.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 107 3.5.4 PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS DEL AGUA ..................................................107 3.5.4.1 LABORATORIO ....................................................................................................... 107 3.5.4.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 107 3.5.4.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 107 3.5.5 FICHA TÉCNICA DEL CEMENTO PORTLAND TIPO IP .....................................108 3.5.5.1 RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................................................. 108 3.5.6 MOLIENDA DE LA PUZOLANA - DIATOMITA ....................................................109


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3.5.6.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA........................................................... 109 3.5.6.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 109 3.5.6.3 TOMA DE DATOS DE LA PRUEBA ..................................................................... 111 3.5.7 PROPIEDADES FÍSICAS QUÍMICAS DE LA DIATOMITA ..................................111 3.5.7.1 RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................................................. 111 3.5.8 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ..........................................112 3.5.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS ACI ................................................................................... 112 3.5.8.1.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA..................................................... 112 3.5.8.1.2 PROCEDIMIENTOS .......................................................................................... 112 3.5.8.1.3 TOMA DE DATOS ............................................................................................. 116 3.5.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO.............................................................................. 117 3.5.8.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS ................................................................................... 117 3.5.8.2.2 PROCEDIMIENTOS .......................................................................................... 117 3.5.8.2.3 TOMA DE DATOS ............................................................................................. 118 3.5.9 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO ................................119 3.5.9.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA........................................................... 119 3.5.9.2 PROCEDIMIENTOS DEL CONCRETO ENDURECIDO................................... 119 3.5.9.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 126 3.6 PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS DE DATOS ..........................................................129 3.6.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS ....................................129 3.6.1.1 CALCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 129 3.6.1.2 DIAGRAMA Y TABLAS DE LA GRANULOMETRÍA.......................................... 130 3.6.1.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 133 3.6.2 ANALISIS DEL % HUMEDAD Y ABSORCION DE AGREGADOS ......................133 3.6.2.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 133 3.6.2.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 134 3.6.3 ANÁLISIS DEL PESOS ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS ...........................135 3.6.3.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 135 3.6.3.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 135 3.6.4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE AGUA DE DISEÑO ..............................136 3.6.4.1 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 136 3.6.5 ANÁLISIS DEL CEMENTO PORTLAND IP ..........................................................136 3.6.5.1 DIAGRAMA ............................................................................................................... 136


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3.6.5.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 137 3.6.6 ANÁLISIS DE PROCESO DE MOLIENDA DE LA DIATOMITA ...........................137 3.6.6.1 CALCULO DE LA PRUEBA.................................................................................... 137 3.6.6.2 DIAGRAMA Y TABLA DE LA PRUEBA................................................................ 137 3.6.6.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 139 3.6.7 ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES FÍSICOQUÍMICAS DE LA ..........................139 DIATOMITA......................................................................................................................139 3.6.7.1 TABLA DE LA PRUEBA .......................................................................................... 139 3.6.7.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 140 3.6.8 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ...........................................140 3.6.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS A.C.I................................................................................. 140 3.6.8.1.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA.............................................................................. 140 3.6.8.1.1.1 . Selección de la resistencia promedio ...............................................140 3.6.8.1.1.2 . Selección del asentamiento o “Slump”.............................................141 3.6.8.1.1.3 . Características de los agregados .....................................................141 3.6.8.1.1.4 . Selección de volumen unitario de agua............................................142 3.6.8.1.1.5 . Selección del contenido de aire.......................................................142 3.6.8.1.1.6 . Selección de la relación agua –cemento p/resistencia ....................143 3.6.8.1.1.7 . Correcciones por incorporación de puzolana ...................................143 3.6.8.1.1.8 . Calculo del contenido de cemento ...................................................144 3.6.8.1.1.9 . Selección del agregado ....................................................................145 3.6.8.1.2 . DIAGRAMA Y TABLAS ................................................................................... 146 3.6.8.1.3 ANALISIS DE LA PRUEBA .............................................................................. 148 3.6.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO .............................................................................. 149 3.6.8.2.1 DIAGRAMA DE LA PRUEBA ........................................................................... 149 3.6.8.2.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .............................................................................. 149 3.6.9 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO..................................150 3.6.9.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA.................................................................................... 150 3.6.9.2 DIAGRAMA Y TABLAS ........................................................................................... 155 3.6.9.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 161 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................................163 4.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO ..............................163 4.1.1 ANÁLISIS FISICO QUIMICO DE LA DIATOMITA.................................................163 4.1.2 ANÁLISIS DE FINURA DE LA DIATOMITA ..........................................................164


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4.1.3 ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA DELIMITACIÓN DEL PORCENTAJE ..........164 ÓPTIMO DE DIATOMITA ...............................................................................................164 4.1.4 ANÁLISIS DE LAS PRUEBAS DE ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) 151 ...165 4.1.5 ANÁLISIS DE INCIDENCIA DEL ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO ...................................................................................166 4.1.6 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA PATRON ..........................................................167 4.1.7 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA OPTIMA ...........................................................168 4.1.8 ANÁLISIS DE COMPARACIÓN CUANTITATIVO DE LA RESISTENCIA PATRÓN VERSUS ÓPTIMA ...........................................................................................................168 5 DISCUSIÓN DE LA INVESTIGACÍON ...............................................................................172 5.1 ASPECTOS Y DISCUSIONES TÉCNICAS DE LA APLICACIÓN DE ........................172 DIATOMITA .........................................................................................................................172 GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS ...............................................................................175 CONCLUSIONES ...................................................................................................................182 RECOMENDACIONES ...........................................................................................................184 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................186 REFERENCIAS ......................................................................................................................187 TRABAJOS CITADOS ...........................................................................................................188


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ÍNDICE GENERAL DE TABLAS Tabla 1. Normas y propiedades físicas de los cementos................................................. 28

Tabla 2. Componentes químicos del cemento. ................................................................. 30

Tabla 3.Origen de fragmentación y producto resultante de los agregados.................... 36 Tabla 4. Minerales, rocas que pueden ser potencialmente reactivos con los álcalis

del cemento. ............................................................................................................................... 40 Tabla 5. Porcentajes de granulometría máximos permisibles......................................... 41

Tabla 6. Límites granulométricos máximos y mininos porcentaje pasante.................... 42

Tabla 7. Características de los agregados y su importancia........................................... 43

Tabla 8. Importancia de los agregados en el concreto. ................................................... 43

Tabla 9.Tamices estandarizados según Norma ASTM. ................................................... 44

Tabla 10. Límites permisibles de agua de diseño según norma ITINTEC 339.088. ..... 45

Tabla 11. Ventajas de las puzolanas en los cementos puzolánicos............................... 53

Tabla 12.Características físicas de los yacimiento de diatomita en el Perú. ................. 55

Tabla 13. Características químicas -yacimientos en el Perú. .......................................... 55

Tabla 14. Requisitos físicos de adiciones naturales en el concreto. ............................... 56

Tabla 15. Requerimiento químicos de adiciones puzolánicas......................................... 56

Tabla 16. Requerimientos físicos adiciones puzolánicas. ................................................ 58

Tabla 17.Propiedades Físicas, Calculadas en Laboratorio............................................. 69 Tabla 18.Secuencias y pasos para el cálculo del diseño de mezclas ACI-21 ............... 70


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Tabla 19. Criterio de evaluación del númerode muestras. ............................................ 74 Tabla 20 Formato para Análisis granulométrico del agregado fino................................. 76

Tabla 21. Formato para análisis granulométrico de agregado grueso........................... 77

Tabla 22. Formato para el cálculo de los pesos específicos de agregadofino y grueso. ............................................................................................................................................... 78

Tabla 23. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y absorción del agregado fino. ....................................................................................................................... 79 Tabla 24. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y porcentaje de absorción del agregado grueso. ......................................................................................... 80 Tabla 25. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los siete días. ............................................................................................................................................... 81

Tabla 26. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los catorce días. ....................................................................................................................................... 82 Tabla 27. Formato para el cálculo de la resistencia a la compresión a los veintiocho días. ....................................................................................................................................... 83 Tabla 28. Formato para el cálculo de la resistencia optima............................................. 84

Tabla 29. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial patrón........... 85

Tabla 30. Formato para el diseño de Mezcla A.C.I .......................................................... 85

Tabla 31. Pesos retenidos del agregado grueso .............................................................. 94

Tabla 32 Pesos retenidos del agregado fino ..................................................................... 94

Tabla 33. Toma de datos del porcentaje de humedad del agregado grueso................ 96 Tabla 34. Datos obtenidos en laboratorio para el cálculo del peso específico de los

agregados ............................................................................................................................. 99 Tabla 35. Análisis del agua................................................................................................. 99 Tabla 36. Peso específico del cemento portland ............................................................ 100

Tabla 37. Toma de datos de la granulometría de la diatomita...................................... 102


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Tabla 38. Recolección de datos para el desarrollo del diseño de mezclas . ................. 107

Tabla 39. Datos de asentamientos (revenimiento) con porcentajes de diatomita....... 109

Tabla 40. Datos de resistencia a compresión obtenidos a los siete días..................... 117

Tabla 41. Datos de resistencia a compresión a los catorce días.................................. 117

Tabla 42. Datos de resistencia a compresión a los veinte ocho días........................... 118

Tabla 43. Datos de resistencia a compresión patrón. .................................................... 118

Tabla 44. Datos de resistencia a compresión óptima..................................................... 119

Tabla 45. Módulo de fineza de agregado fino. ................................................................ 119

Tabla 46. Módulo de fineza y tamaño máximo nominal del agregado grueso............. 120

Tabla 47. Análisis granulométrico de agregado fino. ..................................................... 120

Tabla 48 Análisis granulométrico de agregado grueso .................................................. 121

Tabla 49. Porcentaje de humedad y absorción de los agregados................................ 123

Tabla 50. Peso específico de los agregados. ................................................................. 124 Tabla 51. Propiedades físicas del agua de diseño. ........................................................ 125

Tabla 52. Propiedades físicas del cemento Yura IP. ...................................................... 125

Tabla 53. Granulometría de la diatomita ......................................................................... 126 Tabla 54. Propiedades físicas y químicas de la diatomita. ............................................ 128

Tabla 55. Tabla ACI – Resistencia a la compresión promedio...................................... 129

Tabla 56. Tabla ACI – Asentamientos /tipo de estructura. ............................................ 129

Tabla 57. Propiedades físicas de los agregados-Diseño ACI....................................... 130


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Tabla 58. Volumen unitario de agua de diseño.............................................................. 130 Tabla 59. Contenido de aire atrapado para diseño de mezclas.................................... 131

Tabla 60. Relación agua cemento por resistencia.......................................................... 132 Tabla 61. Peso del agregado por unidad de volumen del concreto.............................. 133

Tabla 62. Resumen de materiales de diseño por m3 ..................................................... 134

Tabla 63. Diseño de mezcla ACI - sin ajuste del agua de diseño................................. 135

Tabla 64. Diseño de mezcla ACI – con reajuste de agua de diseño. ........................... 136

Tabla 65. Resistencia a compresión a los siete días. .................................................... 138

Tabla 66. Resistencia a la compresión a los catorce días............................................. 139

Tabla 67. Resistencia a compresión a los veinte ocho días.......................................... 140

Tabla 68. Resistencia a compresión patrón .................................................................... 141 Tabla 69. Resistencia a compresión patrón. ................................................................... 142

Tabla 70. Resistencia promedio a los siete días............................................................. 142 Tabla 71. Resistencia promedio a los catorce días ........................................................ 143

Tabla 72. Resistencia promedio a los veintiocho días................................................... 144

Tabla 73. Resumen de las resistencias con dosificaciones de diatomita..................... 145

Tabla 74. Resumen de la resistencia patrón. .................................................................. 147

Tabla 75. Composición física de la diatomita. ................................................................. 150

Tabla 76 Composición química de la diatomita. ............................................................. 150

Tabla 77. Resistencias con dosificaciones de diatomita................................................ 151

Tabla 78. Análisis de la resistencia patrón. ..................................................................... 154


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Tabla 79. Análisis de la resistencia óptima. .................................................................... 154 Tabla 80. Cuadro comparativo de la resistencia patrón versus resistencia óptima. ... 155

Tabla 81.Análisis granulométrico de agregado fino (Anexos). ...................................... 175

Tabla 82. Análisis granulométrico del agregado grueso (Anexos). ............................... 176

Tabla 83. Análisis granulométrico de la diatomita. ......................................................... 178

ÍNDICE GENERAL DE FIGURAS Figura 1. Operacionalización de variables. ....................................................................... 25 Figura 2. Piedra chancada de 1/2" y 3/4"......................................................................... 41

Figura 3. Clasificación de los materiales puzolánicos. ................................................... 49

Figura 4. Diatomita en estado natural en la Región del Cusco...................................... 54

Figura 5. Vista microscópica de la diatomita pennal y diatomita central. ...................... 54

Figura 6. Equipo de compresión axial para realizar pruebas de compresión............... 87

Figura 7. Horno eléctrico para determinar propiedades de los agregados................... 87

Figura 8. Juego de tamices estandarizados. ................................................................... 88


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Figura 9. Equipo vibratorio para granulometría de los agregados................................. 88

Figura 10. Probetas estándares para pruebas de compresión del concreto................ 89

Figura 11. Balanza analítica para determinar pesos exactos de los agregados. ......... 89

Figura 12. Equipo bomba de vacío para determinar peso específico........................... 90

Figura 13. Cono de absorción para determinar peso unitario........................................ 90

Figura 14. Mezcladora de concreto trompo electrónico. ................................................. 91

Figura 15. Recolección de materiales para la investigación........................................... 92

Figura 16. Proceso de cuarteo de agregado grueso y fino ............................................. 92

Figura 17. Proceso de selección de tamizado de agregado de mina roja..................... 93

Figura 18. Proceso de tamizado de los agregados .......................................................... 93

Figura 19. Selección y pesaje de los agregados en estado natural............................... 95

Figura 20. Pesado de agregado para su colocación en el horno eléctrico.................... 95

Figura 21. Calculo y pesado de agregado para la determinación del % de absorción. 96

Figura 22.Pesado de la muestra para determinar peso específico................................ 97

Figura 23. Calculo del porcentaje de humedad del agregado fino................................. 98

Figura 24 Cálculo del peso específico del agregado grueso.......................................... 98 Figura 25. Colocación de diatomita para su trituración y/o molienda........................... 100

Figura 26. Trituración y molienda de la diatomita .......................................................... 101 Figura 27. Tamizado de la diatomita por la malla 200 ................................................... 101

Figura 28.Recoleccion de muestra de diatomita para su análisis fisicoquímico. ........ 102


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Figura 29. Pesado de materiales para su dosificación. ................................................. 103

Figura 30.Proceso de pesado de la diatomita ................................................................ 103 Figura 31. Limpieza de briquetas para colocado de concreto...................................... 104

Figura 32. Colocación de los agregados y diatomita para mezclado........................... 104

Figura 33. Extracción del concreto para la prueba de consistencia............................. 105 Figura 34. Pintado de briquetas con petróleo. ................................................................ 105

Figura 35. Colocación de concreto en briquetas. ........................................................... 106

Figura 36.Colocado y Chuseado del concreto en las briquetas. ................................... 106

Figura 37. Limpieza de la rebaba, briquetas.................................................................. 107 Figura 38. Determinación de la prueba de asentamiento mediante el cono de Abrams. ............................................................................................................................................. 108

Figura 39. Proceso de cuantificación de la prueba de "Slump".................................... 108

Figura 40. Desmoldado de briquetas para pruebas de compresión............................ 110

Figura 41. Desmoldado de briquetas óptimas para pruebas de compresión............. 110

Figura 42. Desmoldado de briquetas patrón para pruebas de compresión................ 111 Figura 43. Etiquetado de briquetas para reconocimiento e identificación de sus

condiciones. ........................................................................................................................ 111 Figura 44. Curado de briquetas y/o probetas................................................................. 111 Figura 45. Proceso de curado periódico de briquetas con diatomita........................... 112

Figura 46. Preparación de briquetas para pruebas de compresión............................. 112

Figura 47. Refrentado de cilindros de concreto con almohadillas de neopreno......... 113

Figura 48. Testado de cilindros en prensa hidráulica .................................................... 113

Figura

49.

Briquetas

optimas

del

25%

de

diatomita

...................................................... 114


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Figura 50. Corroboración de pruebas de compresión con 25% de diatomita. ............ 114 Figura 51. Refrentado de cilindros de concreto con diatomita para la

corroboración de la resistencia óptima. ......................................................................................................... 115 Figura 52. Corroboración del testado de briquetas en prensa hidráulica.................... 115

Figura 53. Falla de briquetas a compresión axial. .......................................................... 116

Figura 54. Falla de briquetas a compresión con 25% de diatomita.............................. 116

Figura 55. Curva granulométrica del agregado fino ....................................................... 121

Figura 56. Curva granulométrica de agregado grueso .................................................. 122

Figura 57. Curva granulométrica de la diatomita............................................................ 127 Figura 58. Prueba de asentamiento del concreto.......................................................... 137 Figura 59. Diagrama de curva de resistencia a los siete días...................................... 143

Figura 60. Diagrama de curva de resistencia a los catorce días.................................. 144

Figura 61. Diagrama de curva de resistencia a los veintiocho días............................. 145

Figura 62. Diagrama de curva de resistencias con dosificaciones de diatomita......... 146

Figura 63. Diagrama de la resistencia optima de diatomita.......................................... 146

Figura 64. Diagrama de la resistencia patrón ................................................................. 147 Figura 65. Diagrama de asentamiento con diferentes porcentajes de diatomita........ 152

Figura 66. Incidencia de la resistencia con porcentaje de diatomita y asentamiento. 153

Figura 67. Diagrama de esfuerzos comparativos patrón vs óptimo............................. 155

Figura 68. Porcentaje de incremento de la resistencia.................................................. 156

Figura 69. Diagrama de curva granulométrica de agregado fino. ................................ 177


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Figura 70. Diagrama de curva granulométrica de agregado grueso............................ 177

Figura 71. Calculo de peso específico del agregado fino y agregado grueso............ 179

Figura 72. Calculo del porcentaje de humedad y absorción del agregado fino.......... 180

Figura 73. Calculo de porcentaje de humedad y absorción de agregado grueso. ...... 181

Figura 74. Análisis físico químico de la diatomita. ........................................................ 182


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CAPÍTULO I “Planteamiento del Problema” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETRO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “


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1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 1.1.1 DESCRIPCIÓN DE PROBLEMA. El problema de los concretos normales es que con el pasar de los años han presentado serios problemas de durabilidad, y para contrarrestarlos se han invertido cuantiosas sumas de dinero para sus respectivas reparaciones. Razón por la cual, el interés de este trabajo en investigar acerca de un material puzolanico que brinde una mejora en la resistencia. Se mostró que la incorporación de tierras diatomeas en el concreto puede aumentar sustancialmente la resistencia a la compresión y la resistencia a

la reacción álcali-sílice

mientras que

se reduce

significativamente la porosidad y mejora la resistencia a los cloruros (ASTM C1202-97).

Con una baja permeabilidad, bajo calor de

hidratación, y que estas no afecten su trabajabilidad y durabilidad. Todas estas propiedades han logrado desarrollarse con el micro-sílice siendo este un aditivo artificial; es ahí que la diatomita como materia prima natural es una alternativa que cumple similares funciones que el micro sílice para la producción de concretos de alto desempeño. 1.1.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA. 1.1.2.1 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL. ¿Cómo influye en la resistencia a la compresión, del concreto fabricado con cemento puzolanico portland tipo IP y agregados de mina roja, cunyac y vicho, la adición de la puzolana natural (diatomita)? 1.1.2.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DE LOS PROBLEMAS ESPECÍFICOS. Problema específico N°1: ¿Cómo se mejora la resistencia a la compresión de concretos, sin la utilización de aditivos convencionales? Problema específico N° 2: ¿El uso de la Diatomita en la Producción de Concretos de mejora la consistencia?


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Problema específico N° 3: ¿Las propiedades físicas de los agregados de las canteras de mina roja, cunyac y vicho podrán satisfacer las propiedades de resistencia óptimas para obtener concretos de alto desempeño? Problema específico N° 4: ¿Cuál es el porcentaje óptimo de diatomita para mejorar la resistencia del concreto?

1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA 1.2.1 JUSTIFICACIÓN SOCIAL La diatomita un recurso natural empleado como material cementante, es una alternativa para el mejoramiento del concreto, por consiguiente genera un beneficio social a los habitantes de las zonas donde están ubicadas las canteras, ya que genera puestos de trabajo durante la explotación de las mismas, mejorando la calidad de vida a través de la mejora de sus ingresos económicos. 1.2.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA En la actualidad, la diatomita aún no es empleado en la construcción de obras de infraestructura en la región del Cusco, pero debido a la exigencia del uso de concreto de calidad en las construcciones, podría ser una alternativa de solución la aplicación de este aditivo natural. Al aumentar la resistencia de concreto, se justifica su uso en el incremento de la capacidad portante del concreto por consiguiente su aplicación es importante en construcciones modernas y a futuro. 1.2.3 JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD La diatomita es un material que cumple la misma función que el microsílice que es un material muy caro en el mercado y una alternativa de remplazo seria la diatomita, que existe en abundancia en el territorio peruano

por lo cual este material ya se viene explotando en zonas

cercanía al mar o zonas lacustres extintas, como Arequipa. Ayacucho, Pisco, Piura, y como reservas en estado no explotado en el departamento de Cusco. Estos concretos también se pueden utilizar


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para la elaboración de elementos pre-fabricados. Con estos concretos la trabajabilidad que se alcanza es óptima, con una relación agua cemento baja, también nos permite una buena

impermeabilidad, y

disminución de los poros del concreto. 1.2.4 JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA El empleo de este material cementante (diatomita), justifica su uso, por ser un aditivo que ayuda a mejorar la calidad del concreto y su empleo es factible, aunque en la ciudad del cusco todavía no se utiliza por falta de investigación a pesar de existir posibles canteras de este material sin explorar, sin embargo con el devenir de los años y el avance de la tecnológica, el empleo de este material cementante sería una buena alternativa en la industria de la construcción en la región del Cusco

1.3 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN 

El empleo de la diatomita como material cementante y como principal, actor en la investigación; la diatomita será de la quebrada de Urcos, de la pampa de Oxapampa.



En la presente investigación se delimita el uso de un solo tipo de cemento debido a que en el mercado es el más empleado en rubro de la construcción, es decir, cemento puzolanico Tipo IP de la marca YURA.



El empleo del agregado Fino, como materiales aglomerantes en el presente trabajo de investigación son de los distritos de Limatambo, Calca; de las Canteras de Cunyac y Urubamba.



El empleo del agregado Grueso, como materiales aglomerantes en el presente trabajo de investigación será del distrito de San Salvador de la cantera de Vicho, específicamente Piedra Chancada de ½” y Piedra Chancada de 3/4”.





Se limita a mejorar la resistencia del concreto de 210 Kgr/cm2, mediante la aplicación de una puzolana natural (Diatomita). Las pruebas de fractura de briquetas se hicieron a los 7, 14, y 28 días.


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El material puzolanico (diatomita) a investigar como aditivo en la investigación se limita a su uso de la zona quebrada de OxapampaUrcos



En la presente investigación se empleara un solo método de diseño de mezcla la del comité 211- A.C.I de American Concrete Institute

1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1 OBJETIVO GENERAL Analizar la resistencia a la compresión de concretos fabricados con cemento puzolánico portland tipo IP y agregados de mina roja, cunyac y vicho, y adicionados con puzolana natural (diatomita).

1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Objetivo específico 1: Analizar la resistencia de concretos adicionados con diatomita como aditivo natural puzolanico. Objetivo específico 2: Analizar la consistencia del concreto adicionado con diatomita como aditivo natural Objetivo específico 3: Analizar las propiedades físicas de los agregados de las canteras de mina roja, cunyac y vicho. Objetivo específico 4: Evaluar la resistencia a compresión axial óptima, considerando una dosificación del 25% de diatomita referida al peso del cemento.

1.5 HIPÓTESIS 1.5.1 HIPÓTESIS GENERAL Se incrementa la

resistencia a la compresión y la consistencia en

concretos fabricados con cemento puzolánico portland tipo IP y agregados de mina roja, cunyac y vicho, al adicionarle puzolana natural (diatomita).

1.5.2 SUB HIPÓTESIS. Sub hipótesis N° 1: Mediante la aplicación del aditivo natural puzolánico (diatomita) se incrementa la resistencia del concreto.


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Sub hipótesis N° 2: Con el empleo de la diatomita como aditivo natural, se mejora la consistencia del concreto. Sub hipótesis N° 3: Las propiedades físicas de los agregados de las canteras de mina roja cunyac y vicho cumplen los requisitos de la norma para diseño de mezclas de concreto. Sub hipótesis N° 4: Al adicionar 25% de diatomita a concretos fabricados con agregados de las canteras de mina roja, cunyac y vicho se obtiene la resistencia a compresión axial optima

1.6 DEFINICIÓN DE VARIABLES 1.6.1 VARIABLES INDEPENDIENTES 

Puzolana Natural (diatomita).



Agregados.

1.6.2 VARIABLES DEPENDIENTES 

Resistencia del concreto.



Consistencia del concreto.

1.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES. Figura 1. Operacionalización de variables.

Tipo de Denominación Descripción Indicador variable Independiente Puzolana Natural Material que se Porcentaje en (diatomita) presenta en la peso de diatomita naturaleza y que adicionada puede influenciar en el concreto Dependiente Resistencia del Resistencia al Resistencia a la concreto aplastamiento de compresión concreto Dependiente Consistencia del Grado de fluidez Slump o concreto del concreto revenimiento del Independiente Agregados

Características

concreto Granulometría


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de los agregados Peso especifico grueso y fino Peso unitario requeridos para Módulo de fineza el diseño de Porcentaje de mezclas humedad Porcentaje de absorción Fuente: Elaboración Propia, José Luis Astete García


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CAPÍTULO II “Marco Teórico” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “

2 MARCO TEÓRICO DE LA TESIS 2.1 ANTECEDENTES DE LA TESIS

2.1.1 ANTECEDENTES A NIVEL NACIONAL. 

Tema: “Estudio Experimental del Empleo de la Diatomita en la

Producción de Concreto de Alto Desempeño” realizado por Carol, Sánchez Stasiw realizado en la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas en el 2008 para optar el título profesional de ingeniero civil, el tema se centra en el estudio experimental del empleo de diatomita como material cementante suplementario en la producción de concreto de alto desempeño como alternativa al uso de la microsilice; con la aplicación de la diatomita de la empresa Agregados Calcáreos S.A. El objetivo de este trabajo fue la de evaluar el potencial, y posibilidades de


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reemplazo de cemento y el efecto en las propiedades mecánicas y físicas del concreto en estado fresco y endurecido. 

Tema: “Obtención del Concreto de Alta Resistencia” realizado por Patricia Vilca Aranda realizado en la Universidad Nacional de Ingeniería; sustentada en diciembre del 2008 en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniera. Los asesores designados para esta tesis fueron los ingenieros Carlos Barzola Gastelú y Enrique Rivva López. La tesis se desarrolló en el Laboratorio de Ensayos de Materiales de la UNI. El propósito de la tesis fue desarrollar una tecnología apropiada para obtener concretos de altas resistencia, haciendo uso de súper plastificantes y adiciones de microsílice. La metodología seguida plantea optimizar la proporción de los agregados para obtener la menor cantidad de vacíos. Entre algunas conclusiones podemos mencionar que (A) El concreto con aditivo súper plastificante con dosificación de 1.5% (del peso del cemento) reduce la cantidad de agua en 28%; (B) El peso unitario del concreto en estado fresco aumentó en 6% en el concreto con aditivo y aumenta en 10% en el concreto con aditivo más microsilice; (C) El contenido de aire en el ensayo del concreto en estado fresco disminuyó en 34% en el concreto con aditivo y también disminuyó en 77% en el concreto con aditivo más microsílice.

2.2 ASPECTOS TEÓRICOS PERTINENTES. 2.2.1 CEMENTO PORTLAND Es un producto de la calcinación de rocas calizas ya sea areniscas y arcillas que luego de este proceso obtenemos el Clinker para luego pulverizarlo y combinar con yeso ya así obtener el cemento el cual se comporta como un aglomerante. “Es un aglomerante hidrófilo, resulta de la calcinación de rocas calizas,

areniscas y arcilla, de manera de obtener un polvo muy fino que en presencia de agua se endurece adquiriendo propiedades resistentes ” (Pasquel Carbajal, 2002).


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“Producto que se obtiene por la pulverización del clinker Portland con la

adición de una o más formas de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el clinker. (Rivera L, 2013). 

Requisitos químicos cemento portland puzolánico YURA TIPO IP, Norma, NTP 334.090, ASTM 1157. (Productos, 2014)



Requisitos físicos cemento portland puzolánico YURA TIPO IP norma NTP 334.090, ASTM C-595. (Productos, 2014).

Requisitos Físicos

Tabla 1. Normas y propiedades físicas de los cementos. Tipo I Tipo II Tipo V Tipo MS

Tipo IP. I (PM)

Norma ASTM

ASTM-150

ASTM-150

ASTM-150

ASTM-1157

ASTM-C595

Normas Técnicas

NTP

NTP 334.009

NTP334.009

NTP 334.082

NTP 334.090

Peruanas

334.009 Tipo I

Tipo II

Tipo V

Tipo MS

Tipo IP. (PM)

Resistencia. Compresión. 3 días Kg. /cm2 Min.

120

100

80

100

130

7 días Kg. /cm2

190

170

150

170

200

Min.

280

280

280

280

250

28 días Kg. Min.

/cm2

Fuente: Empresa Cemento Yura Arequipa

2.2.1.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND Según (Pasquel Carbajal, 2002), el punto de partida del proceso de fabricación lo constituye la selección y explotación de las materias primas para su procesamiento consiguiente. Se inicia con la explotación de las canteras de materia prima para someterlas a un proceso de chancado primario en que se reduce su tamaño a pedirás del orden de 5” y luego se procesa este material en una chancadora secundaria que las reduce a un tamaño de ¾”, con lo

que están en condiciones de ser sometidas a molienda. Los materiales son molidos individualmente en un molino de bolas hasta ser


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convertidas en un polvo fino impalpable, siendo luego dosificados y mezclados íntimamente en las proporciones convenientes para el tipo de cemento que se desea obtener. La mezcla es posteriormente introducida en un horno giratorio consistente, las temperaturas desarrolladas a lo largo del horno producen primero la evaporación del agua libre, luego la liberación del CO2 y finalmente en la zona de mayor temperatura se produce la fusión de alrededor de un 20% a 30% de la carga y es cuando la cal, la sílice y la alúmina se vuelven a combinan aglomerándose en módulos de varios tamaños usualmente de ¼” a 1” de diámetro de color negro característico, relucientes y duros al enfriarse denominado “Cl inker de cemento portland”.

En la etapa final del proceso, el Clinker es enfriado y es molido en un molino de bolas conjuntamente con yeso en pequeñas cantidades (3%6%) para controlar el endurecimiento violento; la molienda produce un polvo muy fino que contiene hasta 1.1x102 partículas por Kg. U que pasa completamente por un tamiz N°200 y finalmente el cemento pasa a ser almacenado a granel. Los componentes químicos principales de las materias primas para la fabricación del cemento y las proporciones generales en que intervienen son: Tabla 2. Componentes químicos del cemento.

Porcentaje %

95 %

Componente Químico

Procedencia Usual

Oxido De Calcio(Cao)

Rocas Calizas

Oxido De Sílice (Sio2)

Areniscas

Oxido De Aluminio (Al2o3)

Arcillas

Oxido De Fierro (Fe2o3)

Arcillas, Minerales De Hierro

Oxido De Magnesio, Sodio 5%

Varios Minerales

Potasio, Titanio, Azufre


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Fosforo Y Magnesio Fuente: Tópicos De Tecnología Del Concreto Enrique Pasquel-Pág. 18

2.2.1.2 COMPOSICIÓN DEL CEMENTO PORTLAND Luego del proceso de formación del Clinker y molienda final, se obtiene los siguientes compuestos establecidos por primera vez por Le Chateles en 1852 y que son los que definen el comportamiento del cemento hidratado y que detallamos con su fórmula

química,

abreviatura y nombre corriente.  SILICATO TRICÁLCICO (3CaO.SiO2 – C3S - Alita).- Define la resistencia inicial (en la primer semana) y tiene mucha importancia en el calor de hidratación. 

SILICATO DICÁLCICO (2CaO.SiO2- C2S - Belita).- Define al resistencia a largo plazo y tienen menor incidencia en el calor de hidratación.



ALUMINATO TRICÁLCICO (2CaO.SiO2 – C3A).- Aisladamente no tiene trascendencia en la resistencia, pero con los silicatos condiciona el fraguado violento actuando como catalizador, por lo que es necesario añadir yeso en el proceso (3%-6%) para controlarlo.



ALUMINO FÉRRICO (4CaO.Al2O3.Fe2O3

– C4AF Celita).-

Tiene trascendencia en la velocidad de hidratación y secundariamente en el calor de hidratación. 

OXIDO DE MAGNESIO (MgO).- Pese a ser un componente menor, tiene importancia pues para contenidos mayores del 5% trae problemas de expansión en la pasta hidratada y endurecida.



OXIDO DE POTASIO Y SODIO (K2O.Na2O - Álcalis).- Tiene importancia para casos especiales de reacciones químicas con ciertos agregados, y los solubles en agua contribuyen a producir eflorescencia con agregados calcáreos. (Pasquel Carbajal, 2002)


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2.2.1.3 TIPOS DE CEMENTOS Y SUS APLICACIONES PRINCIPALES. Los tipos de cementos y sus aplicaciones principales se dan de la siguiente manera. 

Cemento Tipo I, de uso general donde no se requiere de propiedades especiales.



Cemento Tipo II, moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de hidratación, empleado en estructuras con ambientes agresivos o en vaciados masivos.



Cemento Tipo III, desarrollo rápido de resistencia con elevado



Cemento Tipo IV, de bajo calor de hidratación, para vaciados

calor de hidratación, para uso en climas fríos. masivos. 

Cemento Tipo V, alta resistencia a los sulfatos, para ambientes muy agresivos. (Pasquel Carbajal, 2002)

2.2.1.4 MECANISMO DE HIDRATACIÓN DEL CEMENTO Se denomina hidratación al conjunto de reacciones químicas entre el agua y los componentes del cemento, que llevan consigo el cambio de estado plástico al endurecido, con las propiedades inherentes a los nuevos productos formados. Los componentes ya mencionados anteriormente, al reaccionar con el agua forman hidróxidos e hidratos de calcio complejos. La velocidad con que se desarrolla la hidratación es directamente proporcional a la finura del cemento e inversamente proporcional al tiempo, por lo que inicialmente es muy rápida y va disminuyendo paulatinamente con el trascurso de los días, aunque nunca se llega a detener. Contrariamente a lo que se creía hace años, la reacción con el agua no une las partículas de cemento sino que cada partícula se dispersa en millones de partículas de productos de hidratación desapareciendo los constituyentes iniciales. El proceso es exotérmico


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generando un flujo de calor hacia el exterior denominado calor de hidratación. (Pasquel Carbajal, 2002). Dependiendo de la temperatura, el tiempo y la relación entre la cantidad de agua y cemento que reaccionan, se pueden definir los siguientes estados que se han establecido de manera arbitraria para distinguir las etapas del proceso de hidratación. 2.2.1.4.1 PLÁSTICO Unión de agua y el polvo de cemento formando una pasta moldeable. Cuando menor es la relación agua cemento, mayor es la concentración de partículas de cemento en la pasta compactada,

y por ende la

estructura de los productos de hidratación es mucho más resistente. La acción del yeso contrarresta la velocidad de las reacciones y en este estado se produce lo que se denomina el periodo latente o de reposo en que las reacciones se atenúan, u duran entre 40 y 120 minutos dependiendo de la temperatura ambiente y el cemento en particular. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.1.4.2 FRAGUADO INICIAL Condición de la pasta de cemento en que se aceleran las reacciones químicas, empieza el endurecimiento y la perdida de la plasticidad, midiéndose en términos de la resistencia a deformarse. Es la etapa en que se evidencia el proceso exotérmico donde se genera el ya mencionado calor de hidratación, que es consecuencia de las reacciones químicas descritas. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.1.4.3 FRAGUADO FINAL Se obtiene al término de la etapa de fraguado inicial, caracterizándose por endurecimiento significativo y deformaciones permanentes. La estructura de gel está constituida por el ensamble definitivo de sus partículas endurecidas. (Pasquel Carbajal, 2002)


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2.2.1.4.4 ENDURECIMIENTO Se produce a partir del fraguado final y es el estado en que se mantienen e incrementan con el tiempo las características resistentes. La reacción predominante es la hidratación permanente de los silicatos de calcio, y en teoría continua de manera indefinida. 2.2.1.5 ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO Durante el proceso de hidratación, el volumen externo de la pasta se mantiene relativamente constante, sin embargo, internamente el volumen de solidos se incrementa constantemente con el tiempo, causando la reducción permanente de la porosidad, que está relacionada de manera inversa con la resistencia de la pasta endurecida y en forma directa con la permeabilidad. Otro concepto in portante que hay que tomar en cuenta es que está demostrado que el menor valor de la relación agua/cemento para que se produzca la hidratación completa del cemento es del orden de 0.35 a 0.40 en peso para condiciones normales de mezclado y sin aditivos, dependiendo la relación precisa de cada caso particular. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.1.6 CEMENTO PORTLAND TIPO IP El Cemento Portland Puzolánico Yura IP, alta durabilidad, es un cemento elaborado bajo los más estrictos estándares de la industria cementera, colaborando con el medio ambiente, debido a que en su producción

se

reduce

ostensiblemente

la

emisión

de

CO2,

contribuyendo a la reducción de los gases con efecto invernadero. Es un producto fabricado a base de Clinker de alta calidad, puzolana natural de srcen volcánico de alta reactividad y yeso. Esta mezcla es molida industrialmente en molinos de última generación, logrando un alto grado de finura. La fabricación es controlada bajo un sistema de gestión de calidad certificado con ISO 9001 y de gestión ambiental ISO 14001, asegurando un alto estándar de calidad.


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Sus componentes y la tecnología utilizada en su fabricación, hacen que el Cemento Portland Puzolánico YURA IP, tenga propiedades especiales que otorgan a los concretos y morteros cualidades únicas de alta durabilidad, permitiendo que el concreto mejore su resistencia e impermeabilidad y también pueda resistir la acción del intemperismo, ataques químicos (aguas saladas, sulfatadas, ácidas, desechos industriales, reacciones químicas en los agregados, etc.), abrasión, u otros tipos de deterioro. Puede ser utilizado en cualquier tipo de obras de infraestructura y construcción en general. Especialmente para obras de alta exigencia de durabilidad. (Yura, 2014). 2.2.2 AGREGADOS Son materiales inertes que intervienen en el concreto, estos pueden ser obtenidos en forma natural o artificial, material aglomerado por la pasta de cemento y agua. “se define los agregados como los elementos inertes del concreto que

son aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente. Ocupa alrededor de las ¾ partes del volumen total; la denominación de inertes es relativa, porque si bien no intervienen directamente en las reacciones químicas entre el cemento y el agua para producir el aglomerante o pasta de cemento, sus características físicas afectan notablemente el producto resultante siendo en algunos casos tan importante como el cemento para el logro de ciertas propiedades particulares”. (Pasquel Carbajal, 2002).

Los agregados empleados en la preparación de los concretos de peso normal (2200 a 2500 Kg/cm 3) deberán cumplir con los requisitos de la norma ITINTEC 400.037 o de la norma ASTM C-33, si se emplea el agregado integral denominado “Concreto” deberá cumplir con lo indicado

en el acápite 3.2.12 de la Norma Técnica E-060. (Rivva López, 2007)


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2.2.2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS Los agregados empleados en el concreto podemos clasificarlos de la siguiente manera. 2.2.2.1.1 POR SU PROCEDENCIA 

AGREGADOS NATURALES: Son aquellos que se formaron por medio de un proceso geológico de forma natural y estos a su vez son extraídos de canteras a los cuales se les somete a procesos de selección y optimización para su empleo en la producción de concretos. “son los formados po r los procesos geológicos naturales que han de

ocurrido en el planeta durante miles de años, y que son extraídos seleccionados y procesados para su optimización y empleo en la producción de concreto. Cumplen las normas ASTM C-294”. 

AGREGADOS ARTIFICIALES: Los agregados artificiales provienen de un proceso de transformación de agregados naturales los cuales posteriormente se emplearan en la elaboración de concretos. “Provienen de un proceso de trasformación de materiales naturales,

que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional se habilitan para emplearse en la producción de concretos”.

(Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.2.1.2 POR SU GRADACIÓN La gradación específicamente se trata de la distribución volumétrica y tamaño de las partículas y estas están normadas de acuerdo a su granulometría. “La gradación es la distribución volumétrica de las partículas que como

ya hemos mencionado tienen suma importancia en el concreto. Se ha establecido convencionalmente la clasificación entre agregado grueso (piedra), y agregado fino (arena) en función a las partículas mayores y las menores de 4.75 mm (Malla Estándar ASTM # 4).


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Esta clasificación responde además a consideraciones de tipo practico ya que las técnicas de procesamiento de los agregados (zarandeo y chancado) propenden a separarlos en esta forma con objetivo de poder establecer un control más preciso en su procesamiento y empleo”.

(Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.2.1.3 POR SU DENSIDAD. Entendiendo densidad como la gravedad específica, es decir el peso entre el volumen de solidos referido a la densidad del agua, se acostumbra clasificarlos en normales con G.E= 2.5 a 2.75, ligeros con G.E< 2.5 y pesados con G.E > 2.75. Cada uno de ellos marca comportamientos diversos en relación al concreto, habiendo establecido técnicas y métodos de diseño y uso para cada caso. (Pasquel Carbajal, 2002) Tabla 3.Origen de fragmentación y producto resultante de los agregados.


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Origen De Fragmentación



Aluviones: canto rodado, gravas

Acción erosiva de las aguas

arenas, limos y arcillas en depósitos

pluviales, combinada con la 

erosión hidráulica y mecánica



Morrenas: bloques, cantos rodados,

fragmentos a lo largo del curso de

gravas, arenas, limos y arcillas en

las corrientes de aguas

depósitos glaciales; gravas, arenas, limos y arcillas que se depositan a 

Acción expansiva del agua al 

congelarse, combinada con la erosión mecánica producida por el arrastre de fragmentos por medio de la nieve y el hielo en el cauce de los nevados. Acción des integrante



lo largo de las costas. Depósitos eólicos: arena fina, limos y arcillas que se depositan y acumulan formando dunas y menos. Depósitos piro clásticos: grandes fragmentos, bloques, cenizas volcánicas que se depositan en las zonas de influencia de los volcanes, de acuerdo con la magnitud de las erosiones

debido al

diastrofismo y al intemperismo, combinado mecánica



fluviales y lacustres.

producida por el acarreo de

superficiales.



Producto Resultante

con

la

producida

erosión por

el

transporte de fragmentos medio del viento.

por

Fragmentación dela roca fundida. Fuente: Tecnología del Concreto SENATI

2.2.2.2 AGREGADO FINO Se define como agregado fino a aquel, proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa al tamiz ITINTEC 9.5 mm (3/8”)

y que cumple con los límites establecidos en la norma Itintec 400.037 El agregado fino no deberá indicar presencia de materia orgánica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la norma ITINTEC 400.013. (Rivva López, 2007)


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2.2.2.3 AGREGADO GRUESO Se define como agregado grueso al material retenido en el Tamiz ITINTEC 4.75 mm (N°04) y cumple los límites establecidos en la norma ITINTEC 400.037. El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida o chancada, agregados metálicos naturales o artificiales, el agregado grueso deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular o semi angular, duras, compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa. (Rivva López, 2007). 2.2.2.4 MATERIAL MÁS FINO QUE LA MALLA #200 ¿…tiene trascendencia en la adherencia entre el agregado y la pasta,

afectando la resistencia. Por otro, lado las mezclas requieren una mayor cantidad de agua, por lo que se acostumbra limitarlos entre el 3% al 5%, aunque valores superiores hasta el orden del 7% no necesariamente causaran un efecto pernicioso notable que no pueda contrarrestarse mejorando el diseño de mezcla, bajando la relación agua/cemento y/o optimizando la granulometría…? (Pasquel Carbajal, 2002).

2.2.2.5 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS En general es importante para evaluar estos requerimientos e tener claro los conceptos relativos a las siguientes características físicas de los agregados y sus expresiones numéricas según (Pasquel Carbajal, 2002) son: 2.2.2.5.1 CONDICIÓN DE SATURACIÓN Referido a las condiciones de saturación de una partícula ideal de agregado, partiendo de las condiciones secas hasta cuando tienen humedad superficial, pudiendo distinguirse visualmente los conceptos de saturación. La saturación en los agregados es un parámetro muy importante que se tiene que tomar en cuenta en los diseños de mezcla ya que los


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agregados saturados o parcialmente saturados que proceden de las canteras deben ser establecidas a condiciones aptas para su empleo. 2.2.2.5.2 PESO ESPECÍFICO Podemos definir al peso específico como el cociente que se obtiene de dividir el peso de las partículas entre el volumen de las mismas sin considerar los vacíos entre ellas, las normas ASTM C-127 y ASTM C128,

establecen

los

procedimientos

estandarizados

para

su

determinación en laboratorio, los valores para agregados normales oscilan entre 2500 Kg. / m3 y 2750 Kg. /m3. El peso específico es un parámetro muy importante a la hora de hacer diseños, debido a que su valor numérico nos indica las condiciones en las cuales se encuentra el agregado.

A = Peso de los solido Vp = volumen de los poros en las particulas = =

2.2.2.5.3 PESO UNITARIO Es el cociente de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos, la norma ASTM C-29, define su método estándar para evaluarlo en las condiciones de acomodo de las partículas luego de compactarlas en un molde metálico apisonándolas con 25 golpes con una varilla de 5/8” en 03 capas. El cálculo del peso unitario de un agregado nos indica el grado de acomodo de las partículas en una estructura. 2.2.2.5.4 PORCENTAJE DE VACÍOS Es el volumen expresado en porcentaje de los espacios entre partículas de los agregados.


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%

2.2.2.5.5 ABSORCIÓN Capacidad de los agregados de llenar con agua los vacíos al interior de las partículas, este fenómeno se produce por capilaridad no llegándose a llenar absolutamente los poros pues siempre queda aire atrapado, esta característica reduce el agua de la mezcla. La norma ASTM C- 127 y ASTM C-128 establecen la metodología para su determinación.

%

2.2.2.5.6 POROSIDAD Es el volumen de espacios dentro de las partículas de agregado; tiene una gran influencia en todas las demás propiedades de los agregados pues es representativa de la estructura interna de las partículas. 2.2.2.5.7 HUMEDAD Es la cantidad de humedad superficial retenida en un momento determinado por las partículas del agregado, es una característica importante pues contribuye a incrementar el agua de mezcla en el concreto, razón por la cual se debe tomar en cuenta conjuntamente con la absorción para efectuar los reajustes necesarios en el diseño de mezcla. Las pruebas de humedad están normandas según ASTM C-566.

2.2.2.5.8 REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE El óxido de sodio y el óxido de potasio que constituyen los loa álcalis del en el cemento, en ciertas cantidades y en presencia de condiciones


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particulares de temperatura y humedad, pueden reaccionar con ciertos minerales definidos en la tabla Producen un gel expansivo. Normalmente se requieren contenidos de álcalis evaluados como (Na 2O+0.658 K2O) que sean superiores a 0.6%. La norma ASTM C-150, establece por otro lado una limitación de 0.6% en el contenido de álcalis de los cementos para prevenir la posibilidad de reacción álcali sílice. 2.2.2.5.9 REACCIÓN ÁLCALI CARBONATOS Este tipo de reacción es similar a la anterior, y se puede producir cuando se emplean agregados de la tabla N° donde reaccionan los carbonatos generando sustancias expansivas Existe el ensayo estándar ASTM C-586 para evaluar la reactividad potencial. Tabla 4. Minerales, rocas que pueden ser potencialmente reactivos con los álcalis del cemento.

Reacción lcali - Sílice

Reacción lcali Carbonato

Andesitas

Pizarra Opalinas

Dolomitas Calciticas

Argillitas

Filitas

Calizas Dolomíticas

Ciertas Calizas y

Cuarcitas

Dolomitas Calcedonia

Cuarzosa

Cristobalita

Riolitas

Dacita

Esquistos

Vidrio Volcánico

Dolomitas de grano fino

Pizarras silícicas y ciertas formas de cuarzo

Gneiss Granítico

Vidrio silíceo. Sintético y

Opalo

Tridimita

Natural Fuente: Materiales de Construcción de la empresa Yura

Figura 2. Piedra chancada de 1/2" y 3/4".


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Fuente: Materiales de Construcción de la empresa Yura

2.2.2.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO La granulometría viene a ser la determinación en forma indirecta del tamaño de las partículas, el cual consiste en tamizarlas por una serie de mallas estándares de aberturas conocidas y luego proceder a pesar los materiales retenidos en porcentaje con respecto al peso total, a todo este proceso es lo que se le llama análisis granulométrico, y que viene a ser la representación numérica de la distribución

volumétrica

de

las

partículas.

En

el

análisis

granulométrico, es recomendable que la granulometría se encuentre dentro de los siguientes límites. (Pasquel Carbajal, 2002). Tabla 5. Porcentajes de granulometría máximos permisibles.

MALLA

% QUE PASA

3/8 “

100

N°004

95 - 100

N°008 N°016 N°030

80 – 100 50 – 85 25 – 60

N°050

10 – 30

N°100

02 – 10

Fuente: Tecnología Del Concreto-Diseño De Mezcla-Enrique Rivva Lopez-Pag.25


Página 41 de 183 Tabla 6. Límites granulométricos máximos y mininos porcentaje pasante.

Fuente: Tecnología Del Concreto-Diseño De Mezcla- Enrique Rivva Lopez-Pag.36

2.2.2.7 TAMAÑO MÁXIMO DE LAS PARTÍCULAS Se define como el menor tamiz por el que pasa todo el agregado tamizado. Se define operativamente como Tamaño Máximo Nominal el correspondiente al menor tamiz que produce el primer retenido. “Es un conjunto de partículas de agregados para concreto, es

pertinente distinguir entre el tamaño máximo nominal efectivo y el que se designa como tamaño máximo nominal; el primero identifica con la malla de menor abertura en que alcanza a pasar efectivamente el total de las partículas del conjunto, cuando se le criba sucesivamente en mallas cuyas aberturas se incrementan gradualmente. La determinación de esta TMN es necesario cuando se analiza gradualmente muestras representativas de depósitos naturales, a fin de conocer el TMN disponible en el depósito en estudio, y su verificación es una medida de control indispensable durante el suministro del agregado ya clasificado, previamente a su empleo en la fabricación de concreto”. (Manual Analisis Granulometrico, 2014) “…. El tamaño máximo esta además muy relacionado con la

disposición y facilidades de colocación del concreto en los encofrados así como el tipo de estructura, por lo que se recomienda usualmente que no sea más de 1/3 del espesor de las losas, 1/5 de la mínima


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dimensión de los encofrados, ni más de ¾ del espesor mínimo en el acero de refuerzo. (Pasquel Carbajal, 2002) Tabla 7. Características de los agregados y su importancia. CARACTERISTICAS IMPORTANCIA Resistencia a la Abrasión

Resistencia al Desgaste

Resistencia a Congelación

Descascaramiento de la Superficie aspereza, pérdida de sección, deformación.

Resistencia a Sulfatos

Descascaramiento la superficie, aspereza, perdida de de sección, deforma.

Fuente: Elaboración Propia, Astete García, José Luis.

Tabla 8. Importancia de los agregados en el concreto.

CARACTERISTICAS Granulometría, módulo de fineza, tamaño máximo nominal.

IMPORTANCIA Trabajabilidad del concreto en estado fresco, economía, cálculo para el diseño de mezcla.

Forma y textura superficial de Trabajabilidad del concreto en estado las partículas fresco Resistencia a la rea ctividad con Salinidad, variación volumétrica, los álcalis y cambio de expansión volumen. Masa volumétrica

Calculo para el diseño de mezcla Fuente: Diseño De Mezclas – Enrique Pasquel Carbajal

2.2.2.8 MÓDULO DE FINEZA “Se define como la suma de los porcentajes retenidos acumulativos

de la serie estándar de tamices (ver tabla N° 008) y esta cantidad se divide entre 100. El sustento matemático del módulo de fineza reside en que es proporcional al promedio logarítmico del tamaño de partículas de una cierta distribución granulométrica”. (Pasquel

Carbajal, 2002) La norma establece la serie de tamices estándar para procedimientos de análisis granulométrico como se muestra en la siguiente tabla.


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Tabla 9.Tamices estandarizados según Norma ASTM.

Fuente: Tópicos De Tecnología Del Concreto 2da. Edición Enrique Pasquel

2.2.3 AGUA PARA CONCRETO 2.2.3.1 CONCEPTOS BÁSICOS DEL AGUA DE DISEÑO El agua es el elemento indispensable para la hidratación del cemento y el desarrollo de sus propiedades, por lo tanto este componente debe cumplir ciertos requisitos para llevar a cabo su función en la combinación química, sin ocasionar problemas colaterales si tiene ciertas sustancias que pueden dañar el concreto. El agua de mezcla en el concreto tiene tres funciones principales: •

Reaccionar con el cemento para hidratarlo.

• Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del

conjunto. • Procurar la estructura de vacíos necesarios en la pasta para

que los productos de hidratación tengan espacio para desarrollarse.


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Por lo, la cantidad de agua que interviene en la mezcla de concreto es normalmente por razones de trabajabilidad, mayor de la necesaria para la hidratación de cemento. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.3.1.1 AGUA DE MEZCLADO Se define como la cantidad de agua por volumen unitario de concreto. 2.2.3.1.2 AGUA DE HIDRATACIÓN Es aquella parte del agua srcinal de mezclado que reacciona químicamente con el cemento para pasar a formar parte de la fase solida del gel, es conocida también como agua de no evaporable. 2.2.3.1.3 AGUA EVAPORABLE El agua restante que existe en la pasta, es agua que puede evaporarse, pero no se encuentra libre en su totalidad. El gel cemento cuya característica principal es un enorme desarrollo superficial interno, ejerce atracción molecular sobre una parte del agua evaporable y la mantiene atraída. 2.2.3.1.4 AGUA LIBRE Es la que se encuentra fuera de la influencia de las fuerzas de superficie, de tal modo que tiene completa movilidad y puede evaporarse con facilidad. (Vasquez, 2007) 2.2.3.2 REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA La norma que establece los requisitos para mezcla de agua y curado del agua es la norma Nacional ITINTEC 339.088 (ver tabla N°10). Está prohibido el empleo de aguas acidas; minerales, carbonatadas, aguas provenientes de relaves; aguas que contengan residuos minerales o industriales; aguas con un contenido de sulfatos mayor del 1%; aguas que contengan algas, materia orgánica, Podrá utilizarse aguas naturales no potables. (Rivva López, 2007). Tabla 10. Límites permisibles de agua de diseño según norma ITINTEC 339.088.

DESCRIPCION

LIMITE PERMISIBLE


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Sólidos En Superficie

5000 P.P.M Máximo

Material Orgánico

3 P.P.M Máximo

Alcalinidad

1000 P.P.M Máximo

Cloruros (Ion Cl)

1000 P.P.M Máximo

Fuente: Tópicos De Tecnología Del Concreto-2da Ed. Enrique Pasquel. Pag-61

2.2.4 ADICIONES MINERALES EN EL CONCRETO “Las adiciones al cemento son materiales inorgánicos, algunas veces

son referidos como adicionales minerales y necesitan cumplir los requerimientos de las normas establecidas. Ellos pueden ser utilizados individualmente o en combinación con el concreto en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades. Pueden ser añadidos a la mezcla de concreto como un cemento que contenga la adición (blended) o como un ingrediente dosificado separadamente en un planta de concreto pre-mezclado”. (ASOCEM, 2014). “…Materiales inorgánicos que son incorporados al cemento o al

concreto, en diferentes porcentajes, con el fin de mejorar sus propiedades. (Vásquez A, Rosaura, 2013) Entre las ventajas más relevantes de las adiciones minerales al concreto están: En la mejora de sus propiedades resistentes: 

Mayor durabilidad.



Menor calor de hidratación.



Mayores resistencias.

2.2.5 PUZOLANAS “Según la norma ASTM C -618.01, las puzolanas son un material silíceo

o sillico-aluminoso, que por sí mismo puede tener poca o ninguna actividad hidráulica pero que, finamente dividido y en presencia de agua, reacciona químicamente con el hidróxido de calcio para formar

compuestos que poseen propiedades hidráulicas”. (Cabrera LA Rosa,

1963) ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

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“Materia esencialmente silicosa que finamente dividida no posee

ninguna propiedad hidráulica, pero posee constituyentes (sílice alúmina) capaces, a la temperatura ordinaria, de fijar el hidróxido de cal para dar compuestos estables con propiedades hidráulicas”. (Salazar,

2002) Según (Blanco.F, 2000) las puzolanas son materiales naturales o artificiales que contienen sílice y/o alúmina. No son cementosas en sí, pero cuando son molidos finamente y mezcladas con cal, la mezcla fraguará y endurecerá a temperaturas normales en presencia de apara, como el cemento. Las puzolanas pueden reemplazar de 15 a 40% del cemento portland sin reducir significativamente la resistencia del concreto. Básicamente hay dos tipos de puzolana, llamadas puzolanas naturales y artificiales. • Las puzolanas naturales esencialmente son cenizas volcánicas

de actividades volcánicas geológicamente recientes. Las puzolanas artificiales son el resultado de diversos procesos industriales y agrícolas, generalmente como subproductos. • Las puzolanas artificiales más importantes son arcilla cocida,

cenizas de combustible pulverizado, escoria de altos hornos granulada y molida y ceniza de cascara de arroz. 2.2.5.1 PUZOLANAS NATURALES Según (Alejandro, 2002) los materiales denominados puzolanas naturales pueden tener dos orígenes distintos, uno puramente mineral y otro orgánico. 2.2.5.1.1 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN MINERAL Son productos de transformación del polvo y “cenizas” volcánicas que,

como materiales piro clásticos incoherentes procedentes de erupciones explosivas, ricos en vidrio y en estado especial de reactividad, son aptos para sufrir acciones endógenas (zeolitización y cementación) o


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exógenas (agilización), de las cuales las primeras son favorables y las segundas desfavorables. Por una continuada acción atmosférica (meteorización) se convirtieron en tobas, esto es en rocas volcánicas, más o menos consolidadas y compactas, cristalinas, líticas o vítreas, según su naturaleza. El srcen volcánico de las puzolanas naturales es determinante de su estructura. La estructura de las rocas, que se han srcinado por el enfriamiento de grandes masas de lava que han fluido completamente, depende de la velocidad en que se ha producido el fenómeno. 2.2.5.1.2 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN ORGÁNICO Son rocas sedimentarias abundantes en sílice hidratada y formada en yacimientos o depósitos que en su srcen fueron submarinos, por acumulación de esqueletos y caparazones silíceos de animales (infusorios radiolarios) o plantas (algas diatomeas). Los materiales puzolánicos naturales están constituidos principalmente por rocas eruptivas y en particular efusivas y volcánicas, y dentro de éstas, por extrusivas, salvo las de naturaleza orgánica que son de srcen y formación sedimentaria. 2.2.5.2 PUZOLANAS ARTIFICIALES Según (Alejandro, 2002), se definen éstas como materiales que deben su condición de tales a un tratamiento térmico adecuado. Dentro de esta condición cabe distinguir dos grupos. I.

El formado por materiales naturales solicitadas de naturaleza arcillosa y esquistosa, que adquieren el carácter puzolánico por sometimiento a procesos térmicos “ex profeso”, a estos grupos

pueden asimilarse, por su analogía, las puzolanas designadas como mixtas o intermedias, o semi artificiales, es decir, aquellas, naturales que por su srcen se mejoran por un posterior tratamiento. Representantes típicos de este grupo son el polvo de


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ladrillo obtenido de productos de desecho de la cerámica de alfarería y las bauxitas naturales. II.

El constituido por subproductos de determinadas operaciones industriales, que, en virtud de su naturaleza y de las transformaciones sufridas en las mismas, adquieren las propiedades puzolánicas.

2.2.5.3 CLASIFICACIÓN DE LAS PUZOLANAS Las puzolanas se clasifican en dos grupos, como son: -

Puzolanas Naturales: Cenizas volcánicas, Tufos o tobas volcánicas (zeolitas), Tierras de diatomeas (diatomitas)

-

Puzolanas Artificiales: Cenizas volantes, Arcillas activadas térmicamente, Micro sílice (sílice fume), Cenizas de cáscara de arroz

También están otro grupo de puzolanas, escoria de Alto Horno y Filler. Figura 3. Clasificación de los materiales puzolánicos.

Fuente: Clasificación de las puzolanas y Definición de puzolanas, Texto Elaborado por Alejandro Salazar.


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2.2.6 FILLER Las adiciones muy finas de materiales supuestamente inertes son llamadas filler; el micro filler calizo interactúa con los constituyentes del Clinker, jugando básicamente un rol físico y contribuyendo al desarrollo de la resistencia a la compresión. 2.2.6.1 MATERIALES DE RELLENO O FILLERS. Según (Blanco.F, 2000), los fillers son materiales finos cuyos granos más gruesos no sobrepasan las 80 micras. Su nombre viene del inglés “tofill’, que significa rellenar.

Muy a menudo se trata de rocas silíceas, calcáreas o silico -calcáreas finamente molidas. Pero el término filler puede ser más general. “Productos obtenidos por molienda fina o por pulverización de ciertos

materiales naturales (Rocas) o no, como P.E. calizas, basaltos, escorias, bentonita, cenizas volantes, etc., que son eficaces por sus propiedades físicas (principalmente, gracias a una granulometría adecuada) cuando se mezclan con determinados cementos (aumento de la manejabilidad, disminución de la permeabilidad y de la capilaridad, reducción de la fisurabilidad o tendencia a la fisuración.) Los fillers son inertes si no ejercen ninguna acción química sobre los cementos en presencia de agua y son activos si tienen, incluso parcialmente, propiedades hidráulicas o puzolánicas en presencia de cemento y de agua “.

Los fillers se utilizan para la fabricación de ciertos cementos y como adiciones a morteros y hormigones, con el fin de corregir la granulometría, de aumentar la compacidad. En lo que sigue, solamente serán examinados el caso de los fillers provenientes de rocas calcáreas, silico-calcáreas o siliciosas.


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2.2.6.2 PROPIEDADES Y MODO DE ACTUACIÓN DE LOS FILLERS. Los fillers se diferencian unos de otros de acuerdo a sus características físicas como sigue: •

Su srcen, su composición química y mineralógica, sus defectos de estructura y las impurezas que contienen.

Su finura, la forma de sus granos y su estado superficial. • Su dureza y su porosidad. •

Los fillers calcáreos son los más reactivos en presencia de cemento, mientras que los siliciosos son prácticamente inertes. La reactividad dependerá de la naturaleza de la roca calcárea y de su estado de cristalización. Así, una calcita con una red cristalina desordenada da aumentos de resistencia más rápidos que una calcita bien cristalizada. La molienda podría “desordenar” la estructura y mejorar la reactividad,

por encima de las expectativas debidas al aumento de superficie específica, que se obtiene al tener un tamaño de partícula más fino. La arcilla eventualmente contenida en los fillers calcáreos influye favorablemente sobre la manejabilidad del hormigón. Se deben utilizar fillers con pequeños contenidos en arcilla y en materias orgánicas. Los fillers adicionados al cemento o al hormigón desempeñan desde el punto de vista físico varias funciones: • Completan la granulometría dando lugar a un hormigón más

trabajable y que retiene mejor el agua. • •

Obstruyen los capilares (Papel de hidrófugo). Modifican la cohesión de la pasta intersticial y aumentan su poder de lubrificación.

Investigaciones de laboratorio han mostrado que los fillers calcáreos no desempeñan solamente una función física, sino también una función físico-química. Estudios realizados han mostrado que los fillers


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calcáreos pueden reaccionar con el C3A del cemento para dar el monocarbo aluminato de calcio de formula C3A.CaCO3.10H2O. Los fillers tienen, por lo tanto, un papel energético, económico y técnico, cuando son adicionados en el momento de la molienda para la elaboración de ciertos cementos (con-molienda). Pero su acción puede ser muy diferente de un Clinker a otro. En consecuencia, la cementera debe seleccionar los fillers a incorporar en un clinker dado y optimizar sus mezclas (Dosificación, finura, etc.). (Blanco.F, 2000) A menudo el óptimo de filler calcáreo a incorporar es del orden del 10 %. El otro parámetro importante a tener en cuenta es la aptitud a la molienda respectiva del clinker y del filler. En efecto, para una mezcla a moler de clinker muy duro y de caliza muy blanda, la finura de cada componente en el cemento final será muy diferente (filler calizo muy fino, granos de clinker groseros). Esto tiene repercusión sobre la plasticidad y sobre la reactividad. Es por lo tanto necesario tenerlo en cuenta, de igual modo que para la adición de yeso y de eventuales constituyentes secundarios. La adición de filler en los hormigones es un poco diferente, pues la homogeneidad corre el riesgo de ser menos buena y la optimización no puede ya hacerse en las mismas condiciones. Esta adición es sin embargo Interesante con vistas a obtener hormigones más plásticos, que presentan poca exudación, más estancos y más fácilmente bombeables. Aquí el óptimo va a depender de los constituyentes del hormigón (cemento, granulometría de las arenas, etc.). (Blanco.F, 2000) 2.2.7 DIATOMITA “Las diatomitas son rocas sedimentarias silíceas de grano fino, formadas

por la acumulación de frústulas de diatomeas (acumulación por


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gravedad cuando muere la célula). Las frústulas se componen de sílice amorfa (ópalo). Las diatomeas son algas unicelulares microscópicas, muy abundantes en casi todos los hábitat

acuáticos, pudiendo

encontrarse solitarias o formando colonias, en agua dulce o salobre de acuerdo con su especie.” (Ramirez Carrion, 2014) “La diatomita es una sustancia no met álica compuesta esencialmente

por sílice amorfa generada por la fosilización de organismos acuáticos microscópicos.” (Naranjo de Lawrence, 1999) “La diatomita es una roca silícica sedimentaria de srcen biogénico

compuesta por esqueletos fosilizados de las frustulas de las diatomeas. Se forma por la acumulación y/o sedimentación de los esqueletos microscópicos de algas unicelulares y acuáticas, está compuesta de esqueletos opálicos fosilizados de la diatomea los esqueletos se componen de la sílice amorfa, la deposición de estos fósiles durante siclos da un grosor suficiente para su potencial explotación”. “La diatomita o tierra diatomea es una roca sedimentaria silícea formada

por microfósiles de diatomeas, algas marinas unicelulares que secretan un esqueleto silíceo llamado frustulas”. (Tagnit Hamou, Petrov, & Luke, 2003).

Tabla 11. Ventajas de las puzolanas en los cementos puzolánicos. A. En la resistencia mecánica E. En la plasticidad

A.1

A largo plazo, al prolongar el

D.1 Rebajando la relación a/c

período de endurecimiento

D.2 Reduciendo la segregación

A.1.1 A tracción

D.3

A.1.2 A compresión

Evitando exudación

la y sangrado

el

A.1.3 Mejor relación tracción - compresión


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B. En la estabilidad

F. En la impermeabilidad

B.1

Frente a la expansión por cal libre

F.1 Reduciendo la porosidad

B.2

Frente a la expansión por sulfatos

F.2 Evitando la formación de

B.3 Frente a la expansión por la reacción

eflorescencias

álcalis - agregado

F.3 Produciendo la mayor cantidad de

B.4 Frente a la retracción hidráulica

Tobermorita

de secado, por la menor relación a/c B.5 Frente a la retracción térmica por enfriamiento B.6 Frente a la fisuración

C. En la durabilidad

G. En la adherencia

C.1 Frente a ataques por agua puras y G.1 Del agregado a la pasta ácidas

G.2 Del mortero a las armaduras

C.2 Frente a ataques por aguas y suelos sulfatados C.3 Frente a ataques por agua de mar C.4 Frente a ataques por gases de descomposición y fermentación de materias orgánicas C.5 Frente a la desintegración. D. En el rendimiento y la economía D.1 Al corresponder a los cementos puzolánicos mayor volumen que a otros conglomerantes a igualdad de peso

H.

En el comportamiento

térmico H.1 Al liberar menor calor de hidratación H.2 Al producir menor elevación de temperatura

D.2 Al ser los cementos puzolánicos, en general, conglomerantes más baratos

Fuente: Puzolanas Naturales Texto Elaborado por Alejandro Salazar J.

Figura 4. Diatomita en estado natural en la Región del Cusco.


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Fuente: José Ramírez Carrión-Diatomitas En El Perú Características Aplicaciones MINISTERIO DE ENERGIA Y

MINAS-INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO. INGEMMET Dirección De Recursos Minerales

2.2.7.1 CARACTERÍSTICAS DE LA DIATOMITA Según (Ramirez Carrion, 2014), las características que a continuación se señalan están en forma genérica, es decir características de la diatomita a nivel de regiones que presentan canteras de diatomita. El color por lo regular es blanco, aunque pueden ser coloreadas. • Las diatomitas presentan baja densidad, y alta porosidad. • Las diatomeas presentan un escala de dureza según escala de •

dureza de Morh de 1.5 a 2.0 • Las diatomitas presentan una capacidad de abrasión suave, y alta

resistencia a temperaturas. • La diatomita presenta un área superficial de 10 a 30 m2/gr. La

calcinación la reduce de 0.5 a 5.0 m2/gr. •

La diatomeas presentan un índice de refracción de 1.40 a 1.46 Figura 5. Vista microscópica de la diatomita pennal y diatomita central.

Fuente: José Ramírez Carrión-Diatomitas en el Perú Características aplicaciones Ministerio De Energía

Tabla 12.Características físicas de los yacimiento de diatomita en el Perú.


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TIPO DE YACIMIENTO

LACUSTRE

REGION DENSIDAD REAL (gr,/cm3) DENSIDAD GLOBAL (gr./cm3) POROSIDAD TOTAL (%) SUPERFICIE ESPECÍFICA (Hg.m2/gr.)

MARINO

Ayacucho

Arequipa

Piura

Ica

2.22

2.12

2.26

2.51

0.36

0.40

0.38

0.59

83.76

80.90

83.24

76.43

11.30

N.D

13.50

7.30

Fuente: José Ramírez Carrión-Diatomitas en el Perú Características aplicaciones MINISTERIO DE ENERGIA Y

MINAS-INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO. INGEMMET Dirección de Recursos Minerales y Energéticos DRME

Para este trabajo de investigación se utilizó la diatomita extraída de la cantera de las pampas de Oxapampa, dicha cantera se encuentra en el departamento de Cusco. En la tabla se presenta un análisis físico químico de la diatomita, tanto en estado natural como también en estado calcinado. Se observa que la diatomita está dentro del promedio de los valores extranjeros lo que la hace atractiva comercialmente para el mercado internacional.

…………………………

Tabla 13. Características químicas -yacimientos en el Perú. TIPO DE LACUSTRE MARINO YACIMIENTO REGION

AREQUIPA

AYACUCHO

TACNA

PIURA

ICA

SiO2

84.89

85.78

68.00

65.50

73.80

Al2O3

2.62

2.71

8.15

2.00

9.70

Fe2O3

1.04

1.22

3.00

1.30

3.00

CaO

0.94

0.64

2.00

9.60

2.90

MgO

0.50

0.55

2.57

3.30

1.20

Na2O

0.92

0.26

1.38

1.90

1.80

P2O5

0.01

0.02

0.33

-

-

K2 O

0.58

0.39

1.45

0.50

1.30

7.34

8.29

11.20

14.75

4.66

PXC

PXC: PERDIDA POR CALCINACION Fuente: Diatomita En El Perú - Características Y Aplicaciones- José Ramírez Carrión -Dirección De Recursos Y

Minerales Y Energéticos-Ministerio De Energía Y Minas-DRNE-IMGEMET


Página 56 de 183

2.2.7.2 COMPOSICIÓN DE ADICIONES MINERALES EN EL CEMENTO Según las norma NTP-334.104-2001 Cementos, las adiciones minerales en el concreto como puzolana natural, ceniza volcánica, diatomita, deben cumplir con ciertos requisitos como se muestra en la tabla N°013. Tabla 14. Requisitos físicos de adiciones naturales en el concreto. REQUISITOS CLASE N FILLETE FINEZA: Cantidad retenida en el tamizado vía húmeda en la 34.00 malla N°325 Max. %

0.10

INDICE DE ACTIVIDAD RESISTENTE: Con cemento portland, a 7 días, min. %

75.00

114 -129

Con cemento portland, a 28 días, min. %

75.00

------------

Demanda de agua, Máxima. % de control

115.00

101 -106

Fuente: Normas Técnicas ASTM C-618

ESTABILIDAD: Expansión, máxima variación del promedio, %

0.8

------------

REQUICITOS DE UNIFORMIDAD: Densidad, máxima variación del promedio, % Porcentaje retenido en 45 Um (N°325),∆ máxima Fuente: Normas Técnicas ASTM C-618

Tabla 15. Requerimiento químicos de adiciones puzolánicas.

CHEMICAL REQUIREMENTS

MINERAL ADMIXTURE CLASS

Clase N

Clase F

Clase C

70.0

70.0

50.0

4.0

5.0

5.0

Dióxido de Sílice (SiO2) + Oxido de Aluminio(Al2O3)+ Oxido de Fierro (Fe2O3), min,%

Trióxido de Azufre (SO3), Max, %


Página 57 de 183

Contenido de Humedad, Max, %

3.0

3.0

3.0

Perdida por Calcinación, Max, %

10.0

6.0A

6.0

AThe

use of Class F pozzolan containing up to 12.0 % loss on ignition may be approved by the user if either acceptable

performance records or laboratory test results are made available

Fuente: Normas Técnicas ASTM C-618 Aplicaciones Puzolánicas.

2.2.7.3 ADICIONES EN EL CEMENTO En su forma básica el concreto es una mezcla cemento portland, arena, agregado grueso y agua. El principal material cementante en el concreto es el cemento portland, pero hoy en día la mayoría de las mezclas de concreto contienen adiciones al cemento que constituyen una porción del material cementante en el concreto. Estos materiales son generalmente sub productos de otros procesos o materiales de srcen natural. Ellos pueden o no ser procesados antes de ser utilizados en los concretos, algunos de estos materiales son denominados puzolánicos, que por sí mismo no tienen propiedades cementantes, pero cuando se utilizan con el cemento portland, reaccionan para formar componentes cementantes. Para su uso en el concreto, las adiciones al cemento, algunas veces son referidos

como

adiciones

minerales,

necesitan

cumplir

los

requerimientos de las normas establecidas. Ellos pueden ser utilizados individualmente o en combinación en el concreto. Pueden ser añadidos a la mezcla de concreto como un cemento que contenga la adición (blended) o como un ingrediente dosificado separadamente en la planta de concreto. Varios materiales naturales poseen, o pueden ser procesados para poseer propiedades puzolánicas, estos materiales están también


Página 58 de 183

cubiertos por la especificación normativa ASTM C-618. Las puzolanas naturales tienen generalmente un srcen volcánico y estos materiales silíceos tienden ser reactivos si son enfriados rápidamente. (Concrete, 2014).

Tabla 16. Requerimientos físicos adiciones puzolánicas. MINERAL ADMIXTURE CLASS Clase N

Clase F

Clase C

Finesa: Importe retenido cuando tamizados en húmedo sobre 45 μm (No. 325) tamizar max, % A

34.0

34.0

34.0

Índice de actividad Fuerza: B

75C

75C

75C

75C

75C

75C

115

105

105

0.8

0.8

0.8

5.0

5.0

5.0

Con el cemento portland, a los siete días, min, el porcentaje de control Con el cemento portland, a los 28 días, min, el porcentaje de control. Requerimiento de agua, máximo, porcentaje de control Solvencia: D Autoclave expansion or Uniformity requirements:

contraction,

max,

%

La densidad y la finura de las muestras individuales no deberá variar de la media establecido por el diez pruebas anteriores, o por todas las pruebas anteriores, si el número es menor que diez, por más de: Density, max variation from average, %


Página 59 de 183 Percent retained on 45-μm (No. 325), max variation, percentage points from average

5.0

5,0

5.0

Fuente : Normas Técnicas ASTM C-618 Aplicaciones Puzolánicas.

2.2.8 CONCRETO 2.2.8.1 CONCEPTUALIZACIÓN DEL CONCRETO El concreto es el aglomerante constituida por la pasta de cemento y agua, que aglutina a los agregados (arena fina, arena grueso y piedra chancada), y aire estableciéndose así una resistencia debido a la capacidad de la pasta para adherirse con los agregados y soportar esfuerzos de tracción y compresión a los que trabaja el concreto. “…Estructura básica o matriz, constituida por la pasta de cemento y

agua, que aglutina los agregados gruesos, finos, aire y vacíos, estableciendo un comportamiento resistente debido en gran parte a la capacidad de la pasta para adherirse a los agregados y soportar esfuerzos de tracción y compresión, así como a un efecto puramente mecánico propiciado por el acomodo de las partículas internas y sus características propias.” (Pasquel Carbajal, 2002)

2.2.8.1.1 CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO (CAD) Según el American concrete Institute (ACI), un concreto de alto desempeño

es

el

que

reúne

una

combinación

especial

de

requerimientos de desempeño y uniformidad que no siempre pueden ser logrados usando materiales tradicionales, mezclado normal, criterios de colocación normales y prácticos de curado ordinarios. (Pajuelo Amez & Pómez Montiel, 2001) 2.2.8.1.2 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAR) Para mezclas hechas con agregados normales, los concretos de alta resistencia son considerados a aquellos que tienen resistencias a la compresión mayores a los 6000 psi (40 MPa). Aquí dos argumentos, presentados por Kuhmar Mehta y Monteiro en su publicación de 1995, que justifican esta definición


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La mayor parte del concreto convencional esta entre 3000 y 6000 psi [210 kg/cm2 y 420 kg/cm2]. Para producir concreto por encima de 6000 psi es necesario un control más exigente de calidad de los agregados así como la selección y dosificación de los materiales (plastificantes, adiciones minerales, tipos y tamaños de agregados, etc.). Por lo tanto, para distinguir esta elaboración especial de concreto que tiene resistencia a la compresión por encima de los 6000 psi debe ser llamado “alta resistencia”.

Estudios experimentales muestran que en muchos aspectos la microestructura y propiedades del concreto con resistencia a la compresión por encima de los 6000 psi son considerablemente diferentes de aquellos concretos convencionales. (Portugal Barriga, 2007) 2.2.8.2 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO FRESCO 2.2.8.2.1 TRABAJABILIDAD Está definida como la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte, colocación y compactación del concreto, su evaluación es relevante, por cuanto depende realmente de las facilidades manuales o mecánicas de que se disponga durante las etapas del proceso, ya que un concreto que puede ser trabajable bajo ciertas condiciones de colocación y compactación no necesariamente resulta tal si dichas condiciones cambian. El método tradicional de medir la trabajabilidad es el “Slump” o asentamiento con el cono de Abrams. (Pasquel Carbajal,

2002) 2.2.8.2.2 SEGREGACIÓN Es la tendencia que tienen los componentes del concreto a descender debido a las densidades diferentes de estos, los más pesados tienden a descender y al contrario los de menos peso tienden a flotar o estar en suspensión. (Pasquel Carbajal, 2002)


Página 61 de 183

2.2.8.2.3 EXUDACIÓN Es la propiedad en donde el agua de la mezcla se separa de la masa y esta sube hacia la superficie del concreto, esta propiedad es inevitable en el concreto por lo cual es importante evaluarla y controlarla en cuanto a los efectos negativos que pudiera tener; la exudación está influenciada por la cantidad de finos en los agregados y la finura del cemento, por lo que cuanto más fina es la molienda de este y mayor es el porcentaje de material menor que la malla N°100 la exudación será menor pues se retiene el agua de mezcla. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.2.4 CONTRACCIÓN Es una de las propiedades más importantes en función de los problemas de fisuración que acarrea con frecuencia. Hemos visto que la pasta de cemento necesariamente se contrae debido a la reducción del volumen srcinal de agua por combinación química, y a esto se le llama contracción intrínseca que es un proceso irreversible. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.3 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO ENDURECIDO 2.2.8.3.1 ELASTICIDAD Es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga, sin tener deformación permanente, el concreto no es un material elástico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su diagrama carga v/s deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente se acostumbra definir como “ módulo de elasticidad estático”. Los módulos de elasticid ad normalmente oscilan

entre 250,000 a 350,000 Kg. /cm2, la norma que establece para determinar el módulo de elasticidad estático del concreto se especifica en la ASTM C-469. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.3.2 RESISTENCIA Es la capacidad de soportar cargas u esfuerzos, siendo su mejor comportamiento en compresión en comparación con la tracción, debido


Página 62 de 183

a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentración de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relación agua/cemento en peso. Un factor indirecto pero no por eso menos importante en la resistencia lo constituye el curado, ya que es el complemento del proceso de hidratación sin el cual no se llegan a desarrollar completamente las características resistentes del concreto. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.3.3 EXTENSIBILIDAD Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse, se define en función de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin llegar a fisurarse (micro fisuración). (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.4 TIPOS DE CONCRETOS EN EL MERCADO La clasificación de los concretos especiales actualmente es amplia, y está relacionada tanto con variantes o adiciones en los componentes tradicionales, para satisfacer requisitos muy particulares, como con innovaciones en los equipos de producción, colocación y compactación que motivan el efectuar diseños de mezcla con características que difieren bastante de los concretos de uso corriente. Como ilustración, para tener una visión general de las amplias posibilidades de la tecnología del concreto actual en cuanto a concretos especiales, se tiene la enumeración y descripción sucinta de concretos que de forma directa estén relacionados con la presente investigación. (Pasquel Carbajal, 2002) 2.2.8.4.1 CONCRETOS MASIVOS Para construcción de estructuras de grandes dimensiones, donde el problema del calor de hidratación se torna crítica por los volúmenes involucrados. Se utilizan agregados del orden de 6” de tamaño máximo,

contenidos de cemento muy bajos (100 Kg/cm 2 - 200 Kg/cm 2) usualmente con adiciones de puzolanas para reducir temperatura, y equipos

de

producción,

compactación

y

control

desarrollados


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especialmente para estos casos y que abaratan costos. (Pasquel Carbajal, 2002). 2.2.8.4.2 CONCRETO CON MICROSÍLICE Las funciones de metales silíceos y ferro silíceos producen gases y vapores, que contienen micro partículas de sílice, que son recolectadas por los sistemas que evitan la contaminación ambiental en la industria siderúrgica Estos contienen oxido de sílice (sio2) en grandes cantidades, que reaccionan con el cemento portland mejorando las características del gel y consecuentemente las del concreto. (Pasquel Carbajal, 2002). 2.2.8.4.3 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO DE CONCRETO PRETENSADO Prestressed Concrete Institute (PCI Committee on Durability 1994) Un concreto de alto desempeño es un concreto con o sin microsílice que tiene una relación agua/cemento de 0.38 o menos, resistencia a la compresión igual o mayor a 55.2 MPa (8000 psi) y permeabilidad (medida por AASHTO T-259 o T-277) 50% más baja que la de un concreto convencional. (Portugal Barriga, 2007). 2.2.8.4.4 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA El ACI define a un concreto de alta resistencia como aquel que alcanza una resistencia igual o superior a los 500 Kg/cm2 a los 28 días, usualmente estos concretos son considerados como del alto desempeño, sin embargo para cumplir esta condición deben poseer además otras características como son una adecuada trabajabilidad y durabilidad. 2.2.8.4.5 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO (Russell 1999). American Concrete Institute (ACI), Un concreto de alto desempeño es el que reúne una combinación especial de requerimientos de desempeño y uniformidad que no siempre puede ser logrado usando materiales tradicionales, mezclado normal, criterios de colocación normales y prácticos de curado ordinarios. Un concreto de alto


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desempeño es un concreto en el cual ciertas características son desarrolladas para una aplicación y medioambiente particular. Comentario d

e la de finición:

La definición propuesta en 1998 por el

Subcomité del ACI, es una definición general que intenta incluir una variedad de concretos que tienen propiedades especiales que no son comunes en un concreto convencional. 2.2.9 DISEÑO DE MEZCLAS “El diseño de mezclas de concreto, es conceptualmente la aplicación

técnica y practica de los conocimientos científicos sobre sus componentes y la interacción entre ellos, para lograr un material resultante que satisfaga de manera más efectiva los requerimientos particulares del proyecto constructivo. Cuando nos referimos a mezclas normales lo hacemos a concretos con densidades entre 2300 a 2400 Kg/m3 y resistencias máximas del orden de 350 a 400 Kg. /cm2, que en la actualidad no son difíciles de lograr si se optimizan adecuadamente todos los parámetros”. “Para los efectos de estimar cantidades de agua de amasado,

contenidos de aire atrapado, relaciones de agua/cemento, recomendaciones de asentamientos y aire incorporado, nos vamos a referir en todos los casos a las tablas elaboradas por el comité ACI211.1-91”44. (Pasquel Carbajal, 2002). 2.2.9.1 PARÁMETROS BÁSICOS DE MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO Según (Pasquel Carbajal, 2002)los parámetros básicos que se deben de tomar en consideración están: 2.2.9.1.1 EL PRINCIPIO DE LOS VOLÚMENES ABSOLUTOS Todos los métodos de diseño de mezclas exactos, se basan en el principio de considerar en el cálculo, los volúmenes de los componentes sin incluir los vacíos entre ellos, de manera que sumados conjuntamente con el aire que atrapa el concreto suministren la unidad de medida que


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se esté adoptando, que usualmente es 1 m3. En consecuencia, se trabaja en los cálculos con el peso específico de masa, sea en condición seca o saturada superficialmente seca, para obtener los volúmenes solidos de los componentes de modo de dosificarlos adecuadamente para lograr la unidad volumétrica de medida. 2.2.9.1.2 LA

RESISTENCIA LA

EN

COMPRESIÓN

Y

RELACIÓN AGUA/CEMENTO.

La resistencia a compresión es un requisito fundamental y esto exige condiciones especiales de durabilidad, se deriva entonces que un parámetro fundamental e ineludible en el diseño de mezcla es la relación agua/cemento, pues este valor regula la resistencia del concreto. 2.2.9.1.3 LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS Y EL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE LA PIEDRA. Esta generalizado mundialmente el criterio de utilizar las granulometrías o gradaciones de agregados que provean el mejor acomodo entre las partículas creando una estructura muy densa, resistencia e impermeable y favoreciendo la trabajabilidad. Dentro de la granulometría, un factor importante, es el tamaño máximo del agregado grueso y su forma, este factor influye en la cantidad de aguas que requiere la mezcla para satisfacer condiciones de trabajabilidad, y así cuando mayor sea el tamaño máximo del agregado y más redondeado, menor será el requerimiento de agua. “…Cuanto más fino y anguloso es el agregado supone mayor cantidad

de partículas y un mayor área a ser cubierta para fines de trabajabilidad, y cuando más grueso y redondeado, se reduce consecuentemente la cantidad de partículas y el área involucrada…”. “…. Las mezclas con el mayor Tamaño (EE.UU Patente nº ASTM C-

59500a.Standard Specification for Blended Hydraulic Cements, 2000) Máximo de agregado grueso, producían los diseños más resistentes, solo es válido para mezclas de resistencia media y Tamaño Máximo


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entre ¾” a 1 ½”, pero para mezclas ricas, las mayores resistencias se

logran con Tamaños Máximos del orden de ½” a 3/8”, concluyéndose en que el agregado grueso a mayor de 1 ½” únicamente contribuye a mejorar resistencias cuando se trata de mezclas pobres…”

2.2.9.1.4 LA TRABAJABILIDAD Y SU TRASCENDENCIA La trabajabilidad constituye el parámetro más manejable por lo que diseñan, producen y colocan concreto, sin embargo es el más difícil de definir, evaluar y cuantificar en términos absolutos. Se define como el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los diferentes procesos de fabricación, transporte, colocación, compactación y acabado.


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CAPÍTULO III “Metodología de la Investigación” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “

3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN La investigación presentada es de tipo cuantitativa, y a la vez aplicada debido a que se ha cuantificado los materiales usados de las canteras, la dosificación de la diatomita, y se midió la resistencia producida en cada caso, teniéndose como producto final la resistencia optima del concreto adicionado con ese aditivo natural. 3.1.2 NIVEL DE INVESTIGACIÓN “…Los estudios descriptivos buscan especificar las propiedades, las

características y los perfiles de objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un análisis. Es decir miden, evalúan o recolectan datos sobre


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diversos conceptos (variables), aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a investigar. En un estudio descriptivo se selecciona una serie de cuestiones y se mide o recolecta información sobre cada una de ellas, para así describir lo que se investiga…”

En nuestra investigación el estudio es descriptivo porque se recolectó, midió y cuantificó la información, sobre los conceptos o las variables aplicadas al estudio del concreto adicionado con diatomita. 3.1.3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN Se aplicó el método hipotético deductivo, debido a que se plantearon diversas hipótesis relacionadas con la resistencia, consistencia, y propiedades de los materiales involucrados en la investigación, las cuales fueron demostradas en base a la deducción de conceptos srcinados por las mediciones hechas.

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 3.2.1 DISEÑO METODOLÓGICO El diseño de la presente tesis es del tipo cuasi-experimental por que se realizó manipulaciones intencionales de las variables de estudio, los que determinaron

las relaciones o parámetros de causalidad entre las

variables. “….Se tiene dos grupos de objetos con las mismas características. Antes

de realizar el experimento se ha efectuado una pre prueba es decir se ha medido la cualidad que se desea observar en el experimento. A uno se le llamó grupo experimental y al otro grupo de control… “ “…Según la secuencia temporal de la investigación se clasifica el diseño

como, del tipo transversal, debido a que la investigación analiza las variables en un momento dado; la denominación de diseño transversal es apropiado cuando la investigación es centrada en analizar el nivel de las variables…”


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En este trabajo de investigación tendremos una comparación entre dos grupos, así como también la manipulación de la variable y el control o valides de los diseños de investigación, estos grupos fueron formados intencionalmente por el investigador en base a las propiedades de los concretos estudiados, por lo que se manifiesta que el diseño es cuasiexperimental. 3.2.2 DISEÑO DE INGENIERÍA. En la secuencia y proceso de desarrollo de la investigación se presentan procedimientos de selección de los materiales e insumos a emplearse, así como la determinación de las propiedades físicas y químicas de los mismos; también se pone en búsqueda la técnica y la metodología de diseño a emplearse. A continuación se muestra la secuencia de la investigación. I.

Definic ión de las canteras

y agregado s.

Para la selección del material más adecuado se ha realizado una serie de ensayos a los agregados, como son la granulometría, y P.E, para verificar cuál de las canteras cumple con los límites máximos que las normas establecen: -

Para agregados gruesos se ha empleado la NTP.400.013

-

Para agregados finos se ha empleado la NTP.400.037

II.

Definic ión de la pu zolana natur al.

La investigación se limitó a la aplicación de diatomita de la región Cusco y su posterior recojo de la cantera en la zona denominado Oxapampa del distrito de Urcos provincia de Quispicanchis. La zona se escogió por tener alta presencia de diatomita y por la accesibilidad a la zona. III.

Determin ación de las pro piedades físic as los agregado s.

Establecidos las canteras para los realizar los

agregados se procedió a

ensayos en laboratorio, y se determinaron las

propiedades que a continuación se detallan. Tabla 17.Propiedades Físicas, Calculadas en Laboratorio


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Agregado Fino

Agregado Grueso

Módulo de fineza

Peso específico (P.E)

Peso específico (P.E)

Tamaño máximo nominal (TMN)

Porcentaje de absorción (%)

Porcentaje de humedad (%)

Porcentaje de humedad (%)

Porcentaje de absorción (%) Peso seco saturado(PSS)

Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

IV.

Det erm in ac ión d el m é to d o d e d is eñ o.

Para la presente investigación se ha restringido el empleo de un solo método de diseño, la del Instituto Americano de Concreto con sus siglas A.C.I V.

Determ in ación del agu a de dis eñ o.

Como se describió en el marco teórico el agua es uno de los insumos que tiene mucha importancia en el concreto, para la investigación se ha empleado agua potable que cumple con los estándares de calidad. VI.

Dete rminación

del tipo de cemento.

Según se limita, el estudio abarca el empleo de un solo tipo de cemento, debido a su uso común en el mercado y en la construcción, cemento portland tipo IP Yura VII.

Ens ayo s en labo rato rio , gr anu lom etría y pr op iedad es físic as de los agrega dos .

Se procedió a realzar las pruebas de granulometría y determinación de propiedades físicas de los agregados. De acuerdo a los ensayos de granulometría los agregados que están dentro de los límites que las normas establecen están: - Cantera de Mina Roja y Cunyac, para arena fina y arena

gruesa, en una combinación de 70 y 30% respectivamente. -

Cantera de Vicho, para piedra chancada de ½” y ¾” en una

proporción de 70 y 30% respectivamente.


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Las canteras están ubicadas en la región del Cusco, VII I.

Cuanti ficac ión de la diatom ita en peso .

Para la determinación de la cantidad de diatomita en el concreto, por ser una investigación del tipo experimental se procedió a la aplicación de porcentajes en rangos del 10 %, 25% y 35 % con el fin de cuantificar el porcentaje más óptima. IX.

Di s eñ o d e m ezc la (A CI).

Asumimos que se conocen todas las características de los materiales como son el tipo de cemento elegido y sus propiedades, los agregados y sus pesos específicos y pesos unitarios secos, granulometrías, humedades, absorciones. Los pasos establecidos para el diseño se muestran en la siguiente tabla. Tabla 18.Secuencias y pasos para el cálculo del diseño de mezclas ACI-21

1.- Establecimiento de la cantidad de agua por m3 de concreto en función de las condiciones de trabajabilidad, el TMN de los agregados y ocasionalmente el tipo de cemento 2.- Definición de la relación agua/cemento en peso en base a la resistencia en compresión solicitada o requisitos de durabilidad. 3.- Calculo de la cantidad de cemento en peso en función de la relación agua /cemento y la cantidad de agua definida en los puntos 1 y 2. ( (

.)

.)= /

4.- Calculo de los volúmenes absolutos del agua y el cemento. ( .

.

.)

= (

( .

(

./

)

.)

)=


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.

(

/

)

5.- Estimación del porcentaje de aire por m 3 y el volumen absoluto que atrapara el concreto en función de las características granulométricas de los agregados. 6.- Obtención del volumen absoluto que ocupan los agregados, restando de 1 m 3 los volúmenes hallados de cemento, agua y aire. .

. =

− .

−

.

.

(

(

) −.

.

(

)

)

7.- Definición de la proporción en volumen absoluto en que intervendrán el agregado grueso y el fino en la mezcla. = −=

8.- Distribución del volumen obtenido en el paso 6 en la proporción definida en el paso 7. .

.

(

.

(

) = .∗

.

) = ( − ) .∗

( .

) (

)

9.- Calculo de los pesos que corresponden a los volúmenes de agregados obtenidos en el paso 8, utilizando los pesos específicos seco. (

.)

=

, ( =

.

(

) .∗ (

.

(

./

)

.) .

.

(

)∗. .

(

./


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10.- Corrección por humedad y absorción del diseño: -

.

-

(

(

+

. ∗(

+

.)=

.

(

)∗

.

(

.)

) (

.)=

)

-

(±) = (

− )

(±) =

-

-

−

(

. )(±) =

∗

(

-

(

.)=

∗

-

(

ñ = .

(

(

.

(

.)

.)

.)−

.)− .)

11.- Diseño final: - Agua final (Kgr.) - Peso Húmedo Piedra (Kgr.) - Peso Húmedo Arena (Kgr.) - Peso de Cemento (Kgr.) Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

X.

Elabo raci ón de pro betas ci línd ric as estánd ar.

Una vez realizado el diseño se procedió a preparar el concreto, y vaciarlo en moldes cilíndrico de acero, denominados briquetas de dimensiones 15 x 30 cm, los trabajos se han hecho con dosificaciones de diatomita en porcentajes ya establecidos. Las normas que regulan el procedimiento son la ASTM C-31 y ASTM C.39 o ITINTEC330.36 o 339.034.


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XI.

Curado de las pro betas de mu estreo (briqu etas cilínd ricas).

Para alcanzar la resistencia deseada es indispensable realizar un buen curado y así reducir el agrietamiento a edades tempranas. Si no se realiza adecuadamente, el concreto se encoge y agrieta desde recién endurecido, y su resistencia puede ser 30% menor: Existen varios sistemas para curar, empleándose el más eficiente: Se

han inundado los elementos totalmente con agua limpia:

Manteniendo el concreto saturado con agua; se ha regado constantemente durante 7 días. XII .

Ejecución de pruebas de com presión axial a las briquetas.

Los

especímenes se sometieron a compresión axial, a los 7 días de su vaciado, luego a los 14 días y por ultimo a los 28 días. XII I.

An álisis y pro cesam iento de result ados .

Luego de efectuar los ensayos en laboratorio y haber recolectado todos los datos necesarios se procedió al procesamiento en gabinete y finalmente al análisis de los datos. XIV .

Conclu siones y recomend aciones.

En la etapa final se sacaron las conclusiones de la investigación realizada y las recomendaciones correspondientes, o ampliaciones en su estudio.

3.3 POBLACIÓN Y MUESTREO 3.3.1 POBLACIÓN 3.3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA POBLACIÓN La descripción de la población se limita a la aplicación de diatomita de la región del Cusco, como aditivo para obtener, un concreto, mejorando sus propiedades de resistencia a la compresión. 3.3.2 MUESTRA 3.3.2.1 DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA La población más representativa de la muestra son aquellos elementos que se han estudiado en la presente investigación y de esta manera se


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han generalizo los resultados a toda la población, es entonces que la muestra de la presente investigación es el concreto con diatomita de la región del Cusco. 3.3.2.2 CUANTIFICACIÓN DE LA MUESTRA La muestra está compuesta por 90 briquetas en toda la cuantificación de la prueba y de los resultados, es decir tanto en las pruebas de descarte así como en las pruebas patrón. 3.3.2.3 CRITERIO DE EVALUACIÓN DE MUESTRA Las muestras para la siguiente investigación está conformada por el concreto fabricado con agregados de la ciudad del Cusco adicionado con diatomita, es decir la muestra es del tipo censal ya que es coincidente con la población. Para poder evaluar esta muestra se han aplicado criterios muéstrales, es decir esta muestra se ha evaluada mediante elementos fabricados con concreto, adicionados con diatomita para poderlos

someter a las

pruebas de compresión; por lo tanto los elementos muéstrales están definidos y cuantificados de la siguiente manera. 

Para la elaboración de las pruebas se ha empleado cemento portland IP y agregados de las canteras de mina roja, cunyac y vicho; en la primera etapa se elaboraron 54 briquetas (18 briquetas por cada dosificación) de pre prueba, con dosificaciones de 15, 25 y 30% de diatomita en peso de bolsa de cemento a fin de obtener la calidad óptima deseada, los que fueron sometidos a pruebas de compresión de su resistencia. Una vez obtenida la formulación óptima se elaboró 18 briquetas más a fin de corroborar la resistencia óptima. Finalmente se elaboraron 18 briquetas normales sin adición de la diatomita a fin obtener datos para un cuadro de comparación, los cuales se muestran en el siguiente cuadro.



Las pruebas son comparativas, es decir, briquetas optimas del 25% de diatomita y briquetas patrón sin ninguna adición.


Página 76 de 183 Tabla 19. Criterio de evaluación del número de muestras.

Pruebas Experimentales Edades (Días)

7 Días

14 Días

28 Días

15% Diatomita

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

25% Diatomita

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

35% Diatomita

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

% Optimo de

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

Diatomita :25% Total de Briquetas

24 Briquetas

24 Briquetas

24 Briquetas

Pruebas de Control Briquetas Patrón

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

Total de Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

06 Briquetas

Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis

3.3.2.4 MÉTODO DE MUESTREO El método de muestreo es por conveniencia, ya que se fabricaron los elementos de estudio (briquetas) y no hubo una selección al azar, ni probabilísticas, se utilizaron todos los elementos fabricados. 3.3.3 CRITERIOS DE INCLUSIÓN 

Los elementos muéstrales fueron fabricados con la mezcla de los agregados finos de las canteras de Mina Roja, Cunyac de los distritos de Urubamba y Limatambo respectivamente.



Los elementos muéstrales fueron fabricados con la mezcla de los agregados gruesos de la cantera de Vicho, piedra chancada de ½” y ¾” del distrito de San Salvador.



Los elementos muéstrales fueron fabricados con agregados gruesos de la cantera de Vicho; Distrito de San Salvador



Los elementos muéstrales fueron fabricados con cemento portland Tipo IP, de la empresa YURA



Los elementos muéstrales fueron fabricados con agua potable.


Página 77 de 183

Los elementos muéstrales fueron fabricados con un aditivo natural



diatomita, material cementante en su estado natural de la zona de Oxapampa del distrito de Urcos provincia de Quispicanchis.

3.4 INSTRUMENTOS EMPLEADOS EN LA INVESTIGACIÓN 3.4.1 INSTRUMENTOS DE ESTUDIOS METODOLÓGICOS - FORMATOS 

Formato Excel para el cálculo de las curvas granulométricas para agregado fino.( VER TABLA N°019)



Formato Excel para el cálculo de las curvas granulométricas para agregado grueso.( VER TABLA N°020)



Formato Excel para el cálculo del Peso Específico del agregado fino



Formato Excel para el cálculo del Porcentaje de Humedad y

y agregado grueso.( VER TABLA N°021) Porcentaje de Absorción del agregado fino.( VER TABLA N°022) 

Formato Excel para el cálculo del Porcentaje de Humedad y Porcentaje de Absorción del agregado grueso .( VER TABLA N°023)



Formato Excel para el cálculo de Resistencia a compresión a los 07,



Formato Excel para el cálculo de Resistencia a compresión Patrón. (



Formato Excel para el Diseño de Mezcla ACI del comité 211 (VER

14, Y 28 días. ( VER TABLA N°024, 025, 026) VER TABLA N°027) TABLA N°028). Tabla 20 Formato para Análisis granulométrico del agregado fino.

Universidad Andina del Cusco Facultad de Ingeniería Carrera Profesional de Ingeniería Civil Análisis Granulométrico para Agregado Fino Muestra:

Fecha:

Clima:

Procedencia/Ciudad:

Malla 3”

Peso Retenido (gr.)

%Retenido

%Retenido

% Pasante

Acumulado

Acumulado

2 ½”


Página 78 de 183

2” 1 ½” 1” ¾” ½“

#4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 Total

Módulo de Fineza = Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis

Tabla 21. Formato para análisis granulométrico de agregado grueso.

Universidad Andina del Cusco Facultad de Ingeniería Carrera Profesional de Ingeniería Civil Análisis Granulométrico para Agregado Grueso Muestra:

Fecha:

Clima:

Procedencia/Ciudad:

Malla

Peso Retenido (gr.)

%Retenido

%Retenido

% Pasante

Acumulado

Acumulado

3” 2 ½” 2” 1 ½” 1” ¾” ½“


Página 79 de 183 #4 #8 #16 #30 #50 #100 #200 <#200 Total

Módulo de Fineza = Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

Tabla 22. Formato para el cálculo de los pesos específicos de agregado fino y grueso.


Página 80 de 183



Página 81 de 183 Tabla 23. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y absorción del agregado fino.

Fuente: Elaboración


Página 82 de 183


Página 83 de 183 Tabla Propia Astete García, José Luis.

Tabla 24. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y porcentaje de absorción del agregado grueso.



Página 84 de 183


Página 85 de 183 Tabla Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

25. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los siete días.



Página 86 de 183





Página 88 de 183 Tabla 26. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los catorce días.



Página 89 de 183 Tabla



Página 90 de 183 Propia Astete García, José Luis.

27. Formato para el cálculo de la resistencia a la compresión a los veintiocho días.



Tabla 28. Formato para el cálculo de la resistencia optima



Página 92 de 183



Página 93 de 183 Tabla 29. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial patrón.


Tabla 30. Formato para el diseño de Mezcla A.C.I

DISEÑO DE MEZCLAS USANDO EL MÉTODO DEL COMITÉ 211 DEL ACI Fecha de Diseño : Realizado por :

________________________________ Bach. Ing. Civil. José Luis Astete García Laboratorio de Concreto de la Universidad Laboratorio : Andina del Cusco CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES A USAR PARA LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO Cantera de donde se extraen los materiales: Cantera de mina roja y cunyac para agregado fino. Canteras de vicho para agregado grueso CARACTER STICAS DEL CONCRETO Resistencia a la compresión del Concreto

( fć ) =

Desviación estándar de antiguos ensayos realizados en esta Cantera ( s ) =

kg / cm2

kg / cm2


Página 94 de 183 Resistencia promedio a la compresión del Concreto ( fćr ) =

kg / cm2


Página 95 de 183

3.4.2 INSTRUMENTOS DE ESTUDIO – EQUIPOS DE LABORATORIO 

Maquina a compresión, capacidad máxima de compresión: 350 Kg/cm2 motor de 60 HP/cm2, modelo E.L.E. Figura 6. Equipo de compresión axial para realizar pruebas de compresión.

Fuente: Universidad Andina del Cusco – Laboratorio de Concreto de la Carrera Profesional de Ingeniería

Civil 

Horno Eléctrico, Temperatura máxima de cocción: 210 C°. Figura 7. Horno eléctrico para determinar propiedades de los agregados.


Civil


Página 96 de 183 

Juego de tamices estándar de bronce, marca E.L.E. Figura 8. Juego de tamices estandarizados.


Civil 

Vibradora eléctrica para tamizado- granulometría- motor de 1.4 HP1725 RRM-22G. Figura 9. Equipo vibratorio para granulometría de los agregados.

Fuente: Universidad Andina del Cusco – Laboratorio de Concreto de la Carrera Profesional de Ingeniería Civil



Modelos estandarizados de briquetas de Ø 0.30 cm X 0.60 cm. Figura 10. Probetas estándares para pruebas de compresión del concreto.




Balanza electrónica analítica: capacidad de 5000 gr. Modelo-E.L.E. Laboratorio de Concreto. Figura 11. Balanza analítica para determinar pesos exactos de los agregados.




Electrobomba de vacío, motor de 0.2HP. Marca LASSER. Figura 12. Equipo bomba de vacío para determinar peso específico.




Cono de absorción, con pilón metálico. Figura 13. Cono de absorción para determinar peso unitario.




Mezcladora de Concreto, capacidad máxima 0.25 m3 Figura 14. Mezcladora de concreto trompo electrónico.


3.5 PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS 3.5.1 GRANULOMÉTRIA DE AGREGADOS. 3.5.1.1 INSTRUMENTOS Y/O EQUIPOS.  Juego de tamices estándar según norma 

Vibrador electromecánico para zarandeo



Charolas y/o recipientes



Espátulas, brochas.



Pala y balanza de 1000 gramos.



Balanza de 2000 Kilogramos.

3.5.1.2 PROCEDIMIENTOS

Procedimiento N°1.- En la primera etapa se procede a la recolección de material para la investigación como agregado fino de la cantera de mina roja y cunyac, así como piedra chancada de vicho, del mismo modo la recolección de diatomita del sector de Oxapampa de la provincia de Quispicanchis – Urcos.


Página 100 de 183 Figura 15. Recolección de materiales para la investigación


Procedimiento N°2.- En la segunda etapa se e procedió al cuarteo de los agregados. Figura 16. Proceso de cuarteo de agregado grueso y fino


Procedimiento N°3.- En la tercera etapa se procedió al tamizado de los agregados finos y debido a una optimización se procedió a realizar una mezcla de agregado de mina rioja y cunyac. En lo que se respecta al agregado grueso se realizó la misma optimización de agregado grueso, se realizó una mezcla de piedra chancada de ½” u piedra chancada de 3/4”.

En la granulometría del agregado fino como del agregado grueso la mezcla cumple los requisitos granulométricos establecidos por la norma ASTM C-33. Hay que tener en consideración que las pruebas de laboratorio del tamizado de los agregados se realizaron con pesos


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retenidos en cada malla, que luego se convirtieron en porcentajes retenidos en cada malla. Figura 17. Proceso de selección de tamizado de agregado de mina roja.


Procedimiento N°4.- En la cuarta etapa se procedió al peso de los agregados y a su respectiva colocación en la serie de tamices estándar para el proceso de zarandeo en la vibradora. Figura 18. Proceso de tamizado de los agregados


3.5.1.3 TOMA DE DATOS


Página 102 de 183

En la recolección de dato de laboratorio de la granulometría se observa según los límites establecidos en la normas que los agregados deben cumplir un cierto límite y según esto se optó por tomar una mezcla de agregados, es así que se tomó 70 % de pCh de ½” y 30% de pCh de ¾

en lo que respecta a agregado grueso; y en fino se tomó 70% de arena de mina roja y 30% de arena de cunyac ; todo esto para el cumplimiento de los limites granulométricos que establece la norma. Tabla 31. Pesos retenidos del agregado grueso

Peso Retenido de piedra Chancada de Vicho. Tamices ¾” ½” 3/8”

N°4

Piedra Chancada

Piedra Chancad

de ½”

de ¾”

140 gr. 1790 gr. 1280 gr. 765 gr.

2855 gr. 515 gr. 0 gr. 0 gr.


Tabla 32 Pesos retenidos del agregado fino

Peso Retenido de piedra Chancada de Vicho. Tamices N°8 N°16 N°30 N°50 N°100

Mina roja 140 gr. 1790 gr. 1280 gr. 765 gr. 0 gr.

Cunyac 2855 gr. 515 gr. 0 gr. 0 gr. 0 gr.


3.5.2 PORCENTAJE DE HUMEDAD Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS 3.5.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA 

Horno eléctrico



Cono de absorción con pilón



Recipientes para el secado



Balanza electrónica de 500 gamos. Charolas de acero inoxidable, recipiente de aluminio.




Página 103 de 183


Procedimiento N°01.- En la primera etapa se calculó el porcentaje de humedad de los agregados, se selecciona una cantidad adecuada de agregado para luego pesarlo, en una capsula o charola, colocar una porción previamente pesando el contenido sin el material y luego con él, enseguida se toman los datos para su debido calculo. Figura 19. Selección y pesaje de los agregados en estado natural.


Procedimiento N°02.- Después de pesar la muestra húmeda más el recipiente colocar la muestra al horno, en una temperatura de 120 C° , manteniendo esta temperatura constante, mantener las muestras ene le horno durante 24 horas desde el colocado, luego del ese tiempo se procedió a sacar las muestras y a pesarlas. Figura 20. Pesado de agregado para su colocación en el horno eléctrico



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Procedimiento N°03.- En la tercera etapa se calculó el porcentaje de absorción del agregado y para ello primeramente se seleccionó una muestra natural representativa de dicho material, y se procedió a pesar, primeramente el recipiente vacío y luego con el material, una vez realizado los pesajes se procedió a pesa la muestra húmeda en una balanza preparada especialmente para dicha prueba. Figura 21. Calculo y pesado de agregado para la determinación del % de absorción.


3.5.2.3 TOMA DE DATOS En la toma de datos se presentan todos los valores que nos permitan cálculos el porcentaje de humedad y de absorción de los agregados, como el peso de recipiente seso, peso del material saturado superficialmente seco y peso seco de la muestra en estado tal cual llego al laboratorio es decir sin ninguna manipulación. Tabla 33. Toma de datos del porcentaje de humedad del agregado grueso

Porcentaje de Humedad P-Ch al 7 0% Peso de Recipiente

Peso Saturado superficialmente

Peso seco

seco 89.90 gr.

481.30 gr.

477.80 gr.

Porcentaje de Humedad P-Ch al 3 0% Peso de Recipiente 83.90 gr.

Peso Saturado superficialmente Peso s seco 456.00 gr.

eco 452.20 gr.



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3.5.3 PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS 3.5.3.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA 

Fiola de 300 ml. transparente



Balanza electrónica de 1000 gramos



Secadora con aire caliente



Electrobomba de vacío


Procedimiento N°01.- Para determinar el peso específico del agregado fino primeramente se pesa el recipiente que lo contendrá en forma vacía y se pesara en forma vacía, luego se procedió a pesar el agregado más la muestra, en el cálculo del peso específico del agregado fino se tomó cuidado debido a que se calcularon los pesos específicos de dos canteras, la de mina roja y cunyac, cada una en un porcentaje La muestra de agregado fino en un abalanza analítica, del mismo modo para el agregado grueso. Figura 22.Pesado de la muestra para determinar peso específico.


Procedimiento N°02.- En la segunda etapa se procede a pesar la fiola sin ningún tipo de contenido , y tomar anote, luego se procederá a colocar el agregado fino en la fiola mediante el apoyo de un cono de papel, y una ver llenado la fiola con el agregado fino se procederá a pesar la fiola + agregado + agua; tomar en consideración que antes del pesaje se debe de succionar el aire atrapado mediante una pequeña


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bomba de vacío tomando mucha precaución de su uso y luego se procederá a la toma de datos. Nota: En el cálculo del peso específico del agregado fino se debe tener

en consideración los valores, debido a que estos influyen directamente en el cálculo del diseño de mezclas, y un valor mal determinado influiría en los resultados.

Figura 23. Calculo del porcentaje de humedad del agregado fino


Procedimiento N°03.- En la tercera etapa se procedió al cálculo del peso específico del agregado grueso, y que según la norma ASTM C.127 establece el procedimiento para el cálculo del peso específico del agregado grueso el cálculo se comienza con la determinación del peso de la muestra. Se procedió al pesado de la muestra representativa, luego se continuó con la determinación el peso de sus condiciones tanto en estado natural como peso saturado. En la determinación de los pesos específicos es muy importante tomar en cuenta la cantidad representativa que se está estudiando, y saber que dicho valor presenta trascendencia en el diseño de mezclas. Figura 24 Cálculo del peso específico del agregado grueso


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3.5.3.3 TOMA DE DATOS Según las pruebas realizadas en laboratorio se tienen: Tabla 34. Datos obtenidos en laboratorio para el cálculo del peso específico de los agregados Datos de laboratorio para cálculo de peso específicos de los agregados

Agregado Fino

Agregado grueso

Peso Peso de seco recipiente después del horno

Peso de la arena

Peso de la Fiola

Peso de la Fiola +agua +arena

694.20 gr.

500.00 gr.

220.00 gr

1213.10 gr

201.10 gr.

Peso Peso Peso después seco saturado del saturado horno 3970 gr.

4030.0 gr.

2482.0 gr.


3.5.4 PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS DEL AGUA 3.5.4.1 LABORATORIO 

Recolección de datos de agua de SEDAPAL cusco.

3.5.4.2 PROCEDIMIENTOS En el procedimiento se tomó una muestra representativa de agua de la zona y se procedió a la verificaron de sus propiedades químicas y físicas en el laboratorio. 3.5.4.3 TOMA DE DATOS Según los análisis de laboratorio realizados al agua nos dio los siguientes datos del agua a emplearse: Tabla 35. Análisis del agua


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Sale disueltas Sólidos en suspensión

1500 ppm

1500 ppm Material Orgánico 10ppm


3.5.5 FICHA TÉCNICA DEL CEMENTO PORTLAND TIPO IP 3.5.5.1 RECOLECCIÓN DE DATOS Cemento Portland Puzolánico Yura IP, alta durabilidad, es un cemento elaborado bajo los más estrictos estándares de la industria cementera,


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por lo que la recolección de sus datos no las proporciono la empresa Yura. Tabla 36. Peso específico del cemento portland Cemento Portland Puzolanico Yura IP

Peso Especifico 2.85 gr./cm3


3.5.6 MOLIENDA DE LA PUZOLANA - DIATOMITA 3.5.6.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA 

Juego de tamices estándar



Martillo de goma, espátula , badilejo



Charolas metálicas


Procedimiento N°01.- en la primera etapa se procedió a la colocación del material en una charola metálica en donde se extrajeron restos orgánicos como raíces y otras rocas. Figura 25. Colocación de diatomita para su trituración y/o molienda



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Procedimiento N°02.- En la segunda parte se inicia con el proceso de triturado y molienda de la diatomita, debido a que se encontró grumos y partículas. Figura 26. Trituración y molienda de la diatomita


Procedimiento N°03.- En la tercera etapa, luego del proceso de trituración de la diatomita, se procedió al tamizado por la malla N°100, y la malla N°200 hasta obtener un polvo muy fino, debido a las propiedades de la diatomita por ser un material cementante. Figura 27. Tamizado de la diatomita por la malla 200



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3.5.6.3 TOMA DE DATOS DE LA PRUEBA Se realizó un tamizado por las mallas más fina para la verificación de la finura de la diatomita, y para la eliminación de impurezas. Tabla 37. Toma de datos de la granulometría de la diatomita

Tamaño

g

Malla

Abertura

Peso

ASTM

mm

Retenido

3"

76.200

0.000

2 1/2" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 1/4" No4 No8 No10 No16 No20 No30

63.500 50.600 38.100 25.400 19.050 12.700 9.525 6.350 4.760 2.380 2.000 1.190 0.840 0.590

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 6.540 13.400 2.000 0.650 0.350

No40 No 50 No60 No80 No100 No200

0.420 0.300 0.250 0.180 0.149 0.074

0.430 0.330 0.460 10.400 22.500 334.400

Base Total

108.560 500.0


3.5.7 PROPIEDADES FÍSICAS QUÍMICAS DE LA DIATOMITA 3.5.7.1 RECOLECCIÓN DE DATOS La recolección de datos se hizo mediante un servicio en el laboratorio de química, de la Universidad Nacional San Antonio Abad, la muestra fue representativa de 100 gramos tamizados y sin ninguna calcinación. Figura 28.Recoleccion de muestra de diatomita para su análisis fisicoquímico.


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Recolección de muestra de diatomita Diatomita=

100

gramos

/

mue

representativa s/n calcinación Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

3.5.8 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO 3.5.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS ACI 3.5.8.1.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA  

Trompo y/o mezclado de concreto



Balanza de 20 Kilo gramos Juego de briquetas estandarizadas 0.30x0.60



Martillo de goma, balde de plástico, un par de carretillas, palas



Par de

charolas, par de espátulas, una galonera de petróleo. 3.5.8.1.2 PROCEDIMIENTOS

Procedimiento N°01.- En la primera etapa se procede con la selección del material y el pesado de los mismos, todo esto según el diseño de mezclas, se estimó los pesos de los agregados y de las dosificaciones. Figura 29. Pesado de materiales para su dosificación.


Figura 30.Proceso de pesado de la diatomita


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Procedimiento N°02.- En la tercera etapa se procedió a la preparación de las briquetas, y pintado con petróleo para su fácil desmoldado. Figura 31. Limpieza de briquetas para colocado de concreto.


Procedimiento N°03.- En la cuarta etapa se procedió a la preparación de la mezcla, esto consistiendo en la colocación de agregados, agua y diatomita esto según diseño de mezcla y dosificaciones desarrolladas. Figura 32. Colocación de los agregados y diatomita para mezclado.


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Procedimiento N°04.- Después de la colocación del concreto en el trompo se procedió al proceso de mezclado. Figura 33. Extracción del concreto para la prueba de consistencia.


Procedimiento N°05.- Luego se procede a determinar el asentamiento de concreto con las diferentes dosificaciones en peso de diatomita, dicho procedimiento se especifica más en la prueba de revenimiento.

Procedimiento N°06.-

luego de la medición de Slump para las

diferentes dosificaciones, luego se procedió a la limpieza de las


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briquetas y a su respectivo engrasado, para mejorar el desmoldado y que el concreto no se adhiera en las paredes de la briqueta. Figura 34. Pintado de briquetas con petróleo.


Procedimiento N°07.-

Después del engrasado se procedió a la

colocación del concreto en las briquetas, para la primera dosificación de diatomita, luego se proc edió al chuseado con una varilla de 5/8” en capas, el chuseado se realizó con mucho cuidado debido a que demasiado se puede producir la segregación del concreto. Figura 35. Colocación de concreto en briquetas.


Procedimiento N°08.- Procediendo con la colocación del concreto se procedió a la colocación con dosificaciones de diatomita de 25% y 35% respectivamente. Figura 36.Colocado y Chuseado del concreto en las briquetas.


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Procedimiento N°09.- Luego de la chuseada y colocado del concreto con las diferentes dosificaciones, se procedió a la limpia de la baba de concreto y a la nivelación del concreto con un badilejo, este procedimientos se realizó tanto para el concreto con las dosificaciones diversas y patrón, a su término se etiqueto cada briqueta. Se debe tener en consideración que durante la colocación del concreto se debe tener cuidado con la rebaba que se presenta, y considerar que siendo la diatomita un material altamente absorbente, considerar su desmoldado, y tiempo de fraguado. Figura 37. Limpieza de la rebaba, briquetas.


3.5.8.1.3 TOMA DE DATOS ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

Página 117 de 183

La toma de datos en el caso del diseño de mezclas fue del tipo cualitativo es decir mediante una recolección de todos los datos que se requieren para realizar el diseño de mezclas. Tabla 38. Recolección de datos para el desarrollo del diseño de mezclas.

ESPECIFICACI N

AGREGADO GRUESO

AGREGADO FINO

UND.

2.56

2.59

gr./cm3

1.67

-

gr./cm3

25.4 mm 1 pulg.

-

-

Peso Específico Seco (P.E. seso) Peso Unitario Compactado Seco Tamaño Máximo Nominal (TMN) Módulo de Fineza

-

2.59

-

% Absorción (%Abs)

1.51

1.39

%

% Humedad (% Hum.)

0.94

4.18

%


3.5.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO 3.5.8.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS 

Cono de Abrams.



Cinta métrica de 5 mts.



Espátula y barra de acero de 5/8”.

3.5.8.2.2 PROCEDIMIENTOS

Procedimiento N°01.- Luego se procedió a realizar la prueba de asentamiento y cálculo del Slump, esta prueba se calculó con el cómo de Abrams, la prueba de consistencia se realizó para las diferentes dosificaciones de diatomita que se planteó en la investigación, la prueba esta normada según la ASTM C-143. Figura 38. Determinación de la prueba de asentamiento mediante el cono de Abrams.


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Figura 39. Proceso de cuantificación de la prueba de "Slump"


3.5.8.2.3 TOMA DE DATOS La toma de datos fue mediante la prueba del cono de Abrams, para determinar el grado de asentamiento del concreto, tal como se detalla en la siguiente tabla. Lo valores establecidos en la tabla están, tanto para las 03 dosificaciones como para el diseño patrón y optimo del concreto. Tabla 39. Datos de asentamientos (revenimiento) con porcentajes de diatomita. Incidencia de Diatomita Asentamiento (revenimiento)

15 % de Diatomita

3.66 cm

25 % de Diatomita

3.00 cm

35 % de Diatomita

2.70 cm


Página 119 de 183 Concreto con % Optimo de Diatomita

3.65 cm.

Concreto Patrón

4.00 cm


3.5.9 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO 3.5.9.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA 

Equipo de compresión axial.

Almohadillas



de neopreno (accesorio de equipo de compresión) Martillo de Goma, Cinta métrica  Vernier, metro de 5 m.



Alicate, llave loro y un juego de brochas.

3.5.9.2 PROCEDIMIENTOS DEL CONCRETO ENDURECIDO

Procedimiento N°01.- En la parte donde se realizaron las pruebas de compresión axial, se debe considerar el tiempo de desmoldado, es decir luego de 4 días de su vaciado, esto debido a que la diatomita retarda el tiempo de fraguado y condiciona su desmoldado, luego del periodo mencionado se procedió a su desmoldado de todos los especímenes, eso sin con mucho cuidado. El proceso de desmoldado de los espécimen patrón se realizó al día siguiente de su colocación en las briquetas, debido a que su condición se limita a un concreto normal sin diatomita, y que su condición es meramente para la cuantificación de la resistencia del concreto. Figura 40. Desmoldado de briquetas para pruebas de compresión.



Página 120 de 183

Procedimiento N°02.- luego se procedió a la re etiquetado de los especímenes en estado seco para su mejor ubicación, y reconocimiento. Figura 41. Desmoldado de briquetas óptimas para pruebas de compresión.

Fuente: Propia Astete García, José Luis.

Procedimiento N°03.- Las normas que establecen los parámetros para determinar

la resistencia a la compresión del concreto están

establecidos en: 

NTP 339.034 Método de Ensayo para el Esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de concreto



NTP 339.037 Practica Normalizada para el Refrendado de



Testigos cilíndricos de hormigón. ASTM C-39/C-39 M-01 Standard Test Method For Compressive Of Cilindrical, ASTM C-617-1998 Estándar Practice For Capping Cilindrical Concrete Specimens

Figura 42. Desmoldado de briquetas patrón para pruebas de compresión.



Página 121 de 183 Figura 43. Etiquetado de briquetas para reconocimiento e identificación de sus condiciones.


Procedimiento N°04.- Luego se procedió a la colocación de las briquetas en cilindros, las briquetas fueron sumergidas en su totalidad p/ su curado. Figura 44. Curado de briquetas y/o probetas.

Fuente : Elaboración Propia Astete García, José Luis.

Procedimiento N°05.- Debido a que la diatomita es un material sumamente absorbente debido a sus propiedades, se procedió a sacar los especímenes fuera del agua a los 4 días de su vaciado, para luego hacer un curado periódico cada tres días mediante regado. Figura 45. Proceso de curado periódico de briquetas con diatomita.


Página 122 de 183


Procedimiento N°06.- Luego de realizarles el curado respectivo y especificado en los anteriores procedimientos se procedió al desmoldado de los

especímenes para su fractura en el equipo de

compresión, las pruebas de compresión se realizaron progresivamente es decir a los siete, catorce y veinte ocho días y lo mismo se realizó para las briquetas patrón y para las briquetas óptimas. Figura 46. Preparación de briquetas para pruebas de compresión.


Procedimiento N°07.- Luego del desmoldado de las briquetas para la prueba de compresión se realizó mediciones de los especímenes, tanto de las alturas como de los diámetros con un vernier en milímetros, enseguida se procedió al Refrentado de briquetas y la colocación de las almohadillas de neopreno. Figura 47. Refrentado de cilindros de concreto con almohadillas de neopreno


Página 123 de 183


Procedimiento N°08.- Luego de preparar los especímenes se procedió a realizar la prueba de compresión de todos los especímenes en el equipo de compresión. Figura 48. Testado de cilindros en prensa hidráulica

Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis.

Procedimiento N°09.- Las pruebas de corroboración de resistencia se realizaron con el valor óptimo del 25% obtenido en el análisis de


Página 124 de 183

pruebas de descarte que se realizaron, lo cual ha servido para verificar la resistencia óptima, y así descartar fallas durante la elaboración de las probetas cilíndricas (briquetas). En las siguientes figuras se muestran estas pruebas A las cuales se fueron sometidas las briquetas Figura 49. Briquetas optimas del 25% de diatomita


Figura 50. Corroboración de pruebas de compresión con 25% de diatomita.


Figura 51. Refrentado de cilindros de concreto con diatomita para la corroboración de la resistencia óptima.


Página 125 de 183


Figura 52. Corroboración del testado de briquetas en prensa hidráulica.


Figura 53. Falla de briquetas a compresión axial.


Página 126 de 183


Figura 54. Falla de briquetas a compresión con 25% de diatomita.

Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis

3.5.9.3 TOMA DE DATOS Toma de datos

de las pruebas de resistencia.-

La toma de datos de las

pruebas de compresión se tomaron a los siete, catorce y veinte ocho días.


Página 127 de 183 Tabla 40. Datos de resistencia a compresión obtenidos a los siete días. Altura (cm) Ø (cm)

H prome.

f"c optimo Kgr./cm2

H-1 cm

H-2 cm

15.482

30.200

29.907

30.054

92.600

Fuerza (Kgr-F) 16360.00

15.058

30.007

30.000

30.004

76.940

13600.00

15.181

30.000

30.000

30.000

78.800

14510.00

15.179

30.000

30.000

30.000

93.600

16460.00

15.127

30.010

30.000

30.005

80.600

14890.00

15.300

30.000

30.000

30.000

79.300

14673.00

15.079

29.907

29.908

29.908

126.900

22420.00

14.952 15.126

30.400 30.408

30.400 30.500

30.400 30.454

125.400 132.800

22160.00 23470.00

15.053

30.400

30.309

30.355

134.500

23670.00

15.102

30.401

30.400

30.401

127.200

22460.00

15.079

30.030

30.045

30.038

125.900

22317.00

14.927

30.100

30.100

30.100

70.070

15380.00

14.975

30.000

30.100

30.050

73.750

14030.00

15.700

29.900

30.000

29.950

98.870

17420.00

15.050

30.100

30.150

30.125

97.230

17214.00

15.304

30.100

30.000

30.050

98.670

16998.00

30.000 30.000 30.000 73.800 Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis

16732.00

14.993

Tabla 41. Datos de resistencia a compresión a los catorce días. Altura (cm) Ø (cm)

H-1 cm H-2 cm

H prome.

f"c optimo Kgr./cm2

Fuerza (Kgr-F)

15.188 15.200

30.280 29.700 30.100 29.750

29.990 29.925

93.650 106.600

16670.00 18840.00

15.188

30.400 29.890

30.145

100.700

17790.00

15.163

30.100 30.000

30.050

102.700

17980.00

15.127

30.010 30.000

30.005

15.300

30.100 30.000

30.050

110.250

19940.00

15.163

30.200 30.300

30.250

162.600

28740.00

15.008

30.000 30.050

30.025

158.300

27210.00

15.045

30.250 29.980

30.115

169.600

29980.00

15.050

30.000 30.000

30.000

172.300

30612.00

15.075

30.200 30.200

30.200

166.500

29420.00

15.127

30.100 30.000

30.050

167.600

29720.00

15.275

30.100 30.200

30.150

131.890

23290.00

15.438

30.300 30.400

30.350

126.700

22860.00

14.950

29.980 29.900

29.940

15.000

30.100 30.100

30.100

115.600

20150.00

15.175 15.013

30.100 30.100 30.150 30.100

30.100 30.125

122.760 120.780

21898.00 21230.00

95.740

99.760

17230.00

17510.00


Tabla 42. Datos de resistencia a compresión a los veinte ocho días.


Página 128 de 183 Altura (cm)

15.213

30.100

29.900

f"c Fuerza optimo Kgr./cm2 (Kgr-F) 30.000 114.200 20190.00

15.350

30.300

30.150

30.225

143.800

25410.00

15.100

30.250

30.250

30.250

125.100

22110.00

15.150

30.100

30.000

30.050

132.400

23750.00

15.200

30.000

30.000

30.000

145.200

26320.00

15.263

30.200

30.150

30.175

135.500

24290.00

15.125

30.650

30.650

30.650

209.800

37070.00

14.925

30.000

30.050

30.025

206.700

36520.00

15.350

29.850

29.700

29.775

226.000

39940.00

15.200

30.100

30.000

30.050

218.500

39045.00

15.200

30.000

30.000

30.000

224.300

40310.00

15.079

30.030

30.100

30.065

228.300

39560.00

15.225

30.200

30.000

30.100

133.800

23650.00

15.225

30.200

30.350

30.275

142.600

25200.00

14.963

30.000

30.250

30.125

120.700

21340.00

15.088

30.200

30.150

30.175

128.900

22450.00

15.288

30.000

30.000

30.000

132.000

23878.00

15.063

30.000

30.000

30.000

148.000

25890.00

Ø (cm)

H-1 cm H-2 cm

H prome.


Toma de datos d

e las pruebas de resistencia patró

n y óptim a.

Tabla 43. Datos de resistencia a compresión patrón. Ø INFERIOR (cm) Ø 01

Ø SUPERIOR (cm)

Ø 02 Ø Ø 01 PROMEDIO

ALTURA (cm) f"c FUERZA Optimo ( Kgr-F) Ø 02 Ø H-01 H-02 HØ (cm) Kgr./cm2 PROMEDIO (cm) (cm) PROMEDIO (cm)

15.200 15.200

15.200

15.200 15.150

15.175

15.18830.150 30.200

30.175

132.16

23640.00

15.150 15.700

15.425

15.400 15.400

15.400

15.41330.000 30.000

30.000

142.90

25780.00

15.150 15.200

15.175

15.200 15.250

15.225

15.20030.300 30.300

30.300

134.00

24190.00

15.200 15.200

15.200

15.200 15.100

15.150

15.17530.100 30.000

30.050

128.40

23750.00

15.300 15.150

15.225

15.200 15.150

15.175

15.20030.000 30.000

30.000

145.20

25720.00

15.300 15.250

15.275

15.300 15.200

15.250

15.26330.000 30.150

30.075

135.50

24290.00

15.800 15.500

15.650

15.400 15.300

15.350

15.50029.900 29.600

29.750

186.50

32020.00

15.300 15.300

15.300

15.400 15.100

15.250

15.27529.900 28.900

29.400

182.30

30160.00

15.000 15.000

15.000

14.900 14.900

14.900

14.95028.900 29.000

28.950

187.90

32540.00

15.100 15.200

15.150

15.200 15.300

15.250

15.20030.100 30.000

30.050

198.70

36045.00

15.200 15.100 15.000 15.100

15.150 15.050

15.200 15.300 15.107 15.109

15.250 15.108

15.20030.000 30.000 15.07930.030 30.100

30.000 30.065

224.30 228.30

38310.00 39560.00

15.100 15.100

15.100

15.000 15.100

15.050

15.07529.600 29.900

29.750

205.25

36580.00


Página 129 de 183 15.200 15.000

15.100

15.200 15.100

15.150

15.12530.000 30.100

30.050

199.90

35870.00

15.100 15.100

15.100

15.100 15.100

15.100

15.10030.000 30.000

30.000

228.10

40050.00

15.200 15.100

15.150

15.000 15.050

15.025

15.08830.200 30.150

30.175

223.00

39830.00

15.000 15.200

15.100

15.200 15.200

15.200

15.15030.150 30.100

30.125

216.00

38278.00

15.200 15.000

15.100

15.000 15.100 15.050 15.07530.100 30.100 30.100 Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis

227.00

38960.00

Tabla 44. Datos de resistencia a compresión óptima. Altura (cm) Edades

H-1 cm

H-2 cm

H prome.

fć Kgr./cm2

Fuerza (Kgr-F)

15.482

30.200

29.907

30.054

92.600

22450.00

15.058 15.181

30.007 30.000

30.000 30.000

30.004 30.000

76.940 78.800

25780.00 23050.00

15.179 15.127

30.000 30.010

30.000 30.000

30.000 30.005

93.600 80.600

22910.00 22883.00

15.300

30.000

30.000

30.000

79.300

25700.00

15.079

30.120

29.908

30.014

166.080

29660.00

15.000

30.000

30.400

30.200

168.400

29760.00

15.126 15.053 15.102 15.079

30.120 30.000 30.125 30.030

30.500 30.309 30.400 30.045

30.310 30.155 30.263 30.038

157.180 170.400 170.400 167.200

28250.00 30125.00 30170.00 29870.00

15.000 15.150

30.100 30.000

30.110 30.100

30.105 30.050

214.700 224.660

37940.00 39700.00

15.100 15.150 15.100 15.125

30.110 30.100 30.112 30.000

30.000 30.000 30.110 30.110

30.055 30.050 30.111 30.055

242.720 244.350 224.886 73.800

40890.00 37239.00 40720.00 40840.00

15.100 15.000

30.100 30.000

30.100 30.100

30.100 30.050

70.070 73.750

50670.00 49672.00

15.125

29.900

30.000

29.950

98.870

50775.00

30.100 30.150 30.125 97.230 30.100 30.000 30.050 98.670 30.000 30.000 30.000 73.800 Fuente: elaboración propia Astete García, José Luis

51340.00 51400.00 50230.00

Ø (cm)

15.050 15.120 15.000

3.6 PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS DE DATOS 3.6.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS 3.6.1.1 CALCULO DE LA PRUEBA

Procedimiento de la granulometría de agregado fino. Tomando en cuenta los valores retenidos obtenidos en la granulometría del agregado fino y tomando en consideración la distribución volumétrica de las partículas por tamaño se obtuvo el módulo de fineza. Procedimiento en el cálculo del módulo de fineza


Página 130 de 183

.

Tabla 45. Módulo de fineza de agregado fino.

MODULO DE FINEZA DE LA ARENA FINA M.F ( 70% MINA ROJA + 30% CUNYAC)

2.59


Procedimiento de la granulometría de agregado grueso. De la granulometría delgrueso, agregado se calculó el tamaño máximo nominal del agregado quegrueso en términos generales significa el menor tamiz por el que pasa todo el agregado tamizado.

#

%

2"

0.0

0.00%

1 ½"

0.0

0.00%

1"

0.0

0.00%

¾"

954.5

25.16%

½"

2362.0

62.26%

⅜"

3258.0

85.88%

Tabla 46. Módulo de fineza y tamaño máximo nominal del agregado grueso.

Tamaño Máximo Nominal del Agregado Grueso T.M.N 25.4 mm ~ 1.0 Pulg. Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

3.6.1.2 DIAGRAMA Y TABLAS DE LA GRANULOMETRÍA

Diagramas de la granulometría de agregado fino. Diagrama de curva de la granulometría del agregado fino que cumple los límites de la norma ASTM C-33 Tabla 47. Análisis granulométrico de agregado fino. DISTRIBUCION GRANULOMETRICA DE LOS MATERIALES

Tamiz (mm)

ARENA MINA ARENA DE CONFITLLO VICHO ROJA CUNYAC % Retida

% Retida

% Retida

% Retida % Retida

Ind. Acum. Ind. Acum. Ind. Acum. Ind. Acu Ind. Acu

GRANULOMETRIA PONDERADA DE LOS AGREGADOS

#

%

% A. Pasa


Página 131 de 183 ⅜"

0.00

0.00

0.00

0.00 0.00 0.00

⅜"

0.0

0.00%

100.00%

N° 4

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

N° 4

0.0

0.00%

100.00%

100.00 100.00

0.26

0.26

0.00

0.00

N° 8

70.1

14.02% 85.98%

99.00 199.00

2.62

2.88 0.00 0.00

N° 16 140.2 28.03% 71.97%

N° 30

118.20 317.20 24.41 27.29 0.00 0.00

N° 30 230.2 46.05% 53.95%

N° 50

120.80 438.00 208.03 235.32 0.00 0.00

N° 50 377.2 75.44% 24.56%

N° 100

45.50 483.50 228.61 463.93 0.00 0.00

N° 100 477.6 95.53%

N° 200

16.50 500.00 36.07 500.00 0.00 0.00

N° 200 500.0 100.00% 0.00%

N° 8 N° 16

4.47%

FONDO

0.00 500.00

0.00 500.00 0.00 0.00

FONDO 500.0 100.00% 0.00%

LAVADO

0.00 500.00

500.00 0.00 0.00

LAVADO500.0 100.00% 0.00%

TOTAL 500.0 500.0 500.00 500.00 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 TOTAL 500.0 Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis.

De la granulometría del agregado fino se obtuvo la curva granulométrica. Figura 55. Curva granulométrica del agregado fino


Diagramas de la granulometría de agregado grueso.


Página 132 de 183

De la granulometría del agregado grueso se calculó el tamaño máximo nominal del agregado grueso, que en términos generales significa el menor tamiz por el que pasa todo el agregado tamizado. Tabla 48 Análisis granulométrico de agregado grueso DISTRIBUCION GRANULOMETRICA DE LOS MATERIALES

Mallas (mm)

PIEDRA VICHO 1/2 % Retenida Ind.

Acum.

vicho 3/4

0

% Retenida Ind.

GRANULOMETRIA PONDERADA DE LOS AGREGADOS

Acum.

% Retenida Ind.

% Retenida

% Retenida

Acum. Ind. Acum. Ind.

Acum.

2"

0.00

0.00

0.00

# 2"

% 0.0

1 ½"

0.00

0.00

0.00

1 ½"

0.0

1"

0.00

0.00

0.00

1"

0.0

¾"

140.00

140.00 2855.00 2855.00

¾"

954.5

0.00

½"

1790.00 1930.00

515.00 3370.00

½"

2362.0

⅜"

1280.00 3210.00

0.00 3370.00

⅜"

3258.0

N° 4

765.00 3975.00

0.00 3370.00

N° 4

3793.5

N° 8

0.00 3975.00

0.00 3370.00

N° 8

3793.5

FONDO

0.00 3975.00

0.00 3370.00

FONDO 3793.5

LAVADO

0.00 3975.00

0.00 3370.00

LAVADO 3793.5

TOTAL 3975.0

3975.0 3370.00 3370.00 0.00

0.00 0.0

0.0

0.0

0.0

TOTAL

3793.5


Figura 56. Curva granulométrica de agregado grueso


Página 133 de 183


3.6.1.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA En la prueba del análisis granulométrico se tuvo que realizar dosificaciones de agregados para el cumplimiento de los límites máximos y mínimos que la norma establece, se realizaron dosificaciones de los agregados, tal como sigue, piedra chancada de ½” y ¾”, en

porcentajes del 70 y 30 % respectivamente, en lo que respecta al agregado fino, dosificaciones de arena de vicho y cunyac, en un porcentaje de 70 y 30 % en lo que respecta a agregado fino. 3.6.2 ANALISIS DEL % HUMEDAD Y ABSORCION DE AGREGADOS 3.6.2.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA

Calculo del porcentaje de humedad. Según las pruebas realizadas a los agregados mediante el empleo de equipos para el cálculo de humedad y absorción en el horno eléctrico se obtuvieron los siguientes resultados: •%

= 0.70 ∗ .

% Humedad Agr. Fino %

+ 0.30 ∗ .

= (3.90) ∗ (0.70) + (4.83) ∗ (0.30) A


Página 134 de 183

%

•%

.

= 4.180

= 0.70 ∗ . ℎ. 1/2" + 0.30 ∗ . ℎ. 3/4"

% Hum. Agr. Grueso %

= (0.90) ∗ (0.70) + (1.03) ∗ (0.30) %

= 0.940

Calculo del porcentaje de absorción.

.

%

.

=∗ 100 .

= 1.39 %

% %

=

.

.

∗ 100

.

%

= 1.51%

Ta bla 49. Porcentaje de humedad y absorción de los agregados.

Propiedad Físicas

Agregado Fino

Agregado Grueso

Porcentaje de Humedad (%)

4.180A

0.940B

Porcentaje de Absorción (%)

1.390A

1.510B

Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis A

Los Valores Calculados se Muestran en la figura N°61 (ver anexos)

B

Los Valores Calculados se Muestran en el figura N°62 (ver anexos)

3.6.2.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA El cálculo del porcentaje de humedad y absorción de los agregados son parámetros muy importantes que nos dan para verificar las propiedades de los agregados y ver sus condiciones iniciales antes de su uso en el diseño de mezclas y sobre todo nos interesa para el ajuste por humedad del agua de diseño. ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

Página 135 de 183

3.6.3 ANÁLISIS DEL PESOS ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS. 3.6.3.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA En la siguiente tabla se muestran los valores obtenidos durante los ensayos de laboratorio a los cuales fueron sometidos los agregados de las canteras antes mencionados, esto según las normas ASTM C-127 y ASTM C-128.

Calculo del peso específico del agregado fino. 1 (500.00 − 309.50) 1 .0 .

= 2.59

/

3

/

Calculo del peso específico del agregado grueso.

.

= 2.56

Tabla 50. Peso específico de los agregados.

Propiedad Física

Peso Específico (P.E)

Arena Fina

Agregado Grueso

A2.59

gr./cm 3

B2.56

gr./cm3

A2590

Kgr./m 3

B2560

Kgr./m 3

Fuente: Elaboración Propia Astete García, José Luis. A

Los Valores Calculados de Muestran en la figura N°060 (ver anexos)

B

Los Valores Calculados se Muestran en la figura N°060 (ver anexos)

3.6.3.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA En la prueba, del cálculo del peso específico se be que los resultado están dentro del rango que todo agregado por lo normal debería de estar, es decir los valores para agregados normales oscila entre 2500 y


Página 136 de 183

2750 Kgr/m 3. Lo que nos indica que el agregado empleado está apto para su empleo en el diseño de mezclas. 3.6.4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE AGUA DE DISEÑO 3.6.4.1 ANÁLISIS DE LA PRUEBA El agua empleado en el diseño de mezclas; fue el agua potable del Distrito de San Jerónimo cuyos límites máximos y mínimos permisibles lo dispone y lo maneja dicha municipalidad, ya que el estudio se realizó en la Universidad Andina dicha institución está dentro de la jurisdicción de la mencionada Municipalidad. Tabla 51. Propiedades físicas del agua de diseño.

cloruros

300 ppm

288 ppm

sulfatos

300 ppm

120 ppm

Sales de magnesio

150 ppm

80 ppm

Sales

totales 1500 ppm

1400 ppm

solubles pH

Mayor de 7

Sólidos

en 1500 ppm

Neutro 1650 ppm

suspensión Materia orgánica

10 ppm

10 ppm

Fuente: Empresa Sedapal Cusco.

3.6.5 ANÁLISIS DEL CEMENTO PORTLAND IP 3.6.5.1 DIAGRAMA El Cemento Portland Puzolánico Yura IP, Alta Durabilidad, es un cemento elaborado bajo los más estrictos estándares de la industria cementera, según el diagramase especifica su propiedades principales para el diseño de la presente investigación. Tabla 52. Propiedades físicas del cemento Yura IP. REQUISITOS FÍSICOS

CEMENTO PORTLAND PUZOLÁNICO YURA TIPO IP Peso específico (gr/cm3) 2.85 Expansión en autoclave

0

Comparativo con Norma Requisitos Norma Técnica

Norma NTP 334.090 ASTM C-595

0.80 Máx.

NTP 334.009 / ASTM C 150 -

-


Página 137 de 183

Fraguado Vicat inicial (minutos) Fraguado Vicat final

170 270

45 Mín.

-

420 Máx.

-

(minutos) Fuente: Productos Yura de la Empresa YURA

3.6.5.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA Es un producto fabricado a base de Clinker de alta calidad, puzolana natural de srcen volcánico de alta reactividad y yeso. Esta mezcla es molida industrialmente en molinos de última generación, logrando un alto grado de finura. La fabricación es controlada bajo un sistema de gestión de calidad certificado con ISO 9001 y de gestión ambiental ISO 14001. 3.6.6 ANÁLISIS DE PROCESO DE MOLIENDA DE LA DIATOMITA 3.6.6.1 CALCULO DE LA PRUEBA En el cálculo de la granulometría de la diatomita solo se limitó al cálculo de su finura, debido a que la diatomita es un filler de alta finura. El proceso de molienda al cual fue sometida la diatomita, se realizó vía húmeda, en un estado sin calcinación, es decir la diatomita se analizó en su estado natural. En el proceso de molienda se calculó la cantidad retenida en el tamizado vía húmeda: °325 %

=

100

. %

= 100

%

= 21.71 %

3.6.6.2 DIAGRAMA Y TABLA DE LA PRUEBA En el proceso de tamizado se realizó para determinar la finura de la diatomita. La muestra de diatomita fue de la zona de Oxapampa muestra fue de 500 gramos en estado natural sin ningún tipo de calcinación, es decir se realizó un tamizado vía húmeda. ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

Página 138 de 183 Tabla 53. Granulometría de la diatomita

Tamaño

g

Malla Abertura

Peso

%

%

Retenido Retenido

ASTM

mm

3"

76.200

0.000

0.00

0.00

100.00

2 1/2" 2" 1 1/2" 1"

63.500 50.600 38.100 25.400

0.000 0.000 0.000 0.000

0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00

100.00 100.00 100.00 100.00

3/4" 1/2" 3/8" 1/4" No4 No8 No10 No16 No20 No30 No40 No 50 No60 No80

19.050 12.700 9.525 6.350 4.760 2.380 2.000 1.190 0.840 0.590 0.420 0.300 0.250 0.180

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 6.540 13.400 2.000 0.650 0.350 0.430 0.330 0.460 10.400

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.31 2.68 0.40 0.13 0.07 0.09 0.07 0.09 2.08

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.31 3.99 4.39 4.52 4.59 4.67 4.74 4.83 6.91

100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 98.69 96.01 95.61 95.48 95.41 95.33 95.26 95.17 93.09

No100 No200

0.149 0.074

22.500 334.400

4.50 66.88

11.41 78.29

88.59 21.71 0.00

Base Total

Retenido Parcial

% que

108.560 21.71 500.0 100.00

Acumulado pasa

100.00



Página 139 de 183


3.6.6.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA El análisis de la prueba de finura se cuantifico mediante la comparación de los límites que establece la norma ASTM-C618 en donde se verificó que la diatomita cumple con la norma que específica: 21.71 % de finura < Max. 34.00 % 3.6.7 ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES FÍSICOQUÍMICAS DE LA DIATOMITA 3.6.7.1 TABLA DE LA PRUEBA La diatomita como puzolana natural

fue

sometida a pruebas en

laboratorio para determinar sus propiedades físicas y químicas y así verificar su cumplimiento con la norma ASTM 618. Tabla 54. Propiedades físicas y químicas de la diatomita.

Composición química.

Carbonato de

40.20 %

Calcio(CaCO3) Sulfatos (SO4)

0.28 %

Óxido de Silicio (SiO2)

21.60 %

Calcio

28.38 %


Página 140 de 183

Magnesio

1.24 %

Óxido de Férrico (Fe 2O3)

2.28 %

Óxido de Aluminio (Al2O3) 0.75 %

Propiedades físicas.

Óxido de Potasio (K2O)

0.15 %

Humedad %

2.98 %

Peso Especifico

2.786

Otros

2.63%

Fuente: Laboratorio de Análisis Químico –Departamento Académico de Química Universidad Nacional San

Antonio Abad del Cusco (ver anexos)

3.6.7.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA Según los datos obtenidos en laboratorio, se observa que la diatomita presenta un alto contenido de carbonato de calcio, y esto afecta la resistencia del concreto, pero existe una ganancia en impermeabilidad debido a su finura, pero así mismo observamos que presenta un porcentaje considerable de óxido de silicio y óxidos que contribuye en la resistencia esto si se analiza químicamente la diatomita y su reacción álcali sílice. 3.6.8 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO. 3.6.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS A.C.I 3.6.8.1.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA. 3.6.8.1.1.1 . Selección de la resistencia promedio. Cuando no se cuenta con un registro de resultados de ensayos que posibilite el cálculo de desviaciones estándar de acuerdo a lo indicado, entonces se procede a tomar valores que se establece en la normas del diseño de mezclas. Tabla 55. Tabla ACI – Resistencia a la compresión promedio.

fć

fć

Menos de 210

fć +70

De 210 a 350 Sobre 350

fć+ 84 fć+ 98


Página 141 de 183 Fuente: Diseño de Mezclas – Tecnología del Concreto – Enrique Rivva López. Nueva edición

3.6.8.1.1.2 . Selección del asentamiento o “Slump” La selección del asentamiento, es muy importante, porque es aquella que define el grado de humedad de la mezcla. De acuerdo a la clasificación de las mezclas, se considerara obtener una mezcla plástica, cuyo asentamiento está entre 3 y 4 pulgadas (75mm a 100 mm), Según norma Alemana se Clasificaría como Concreto de Consistencia Plástica. (Rivva López, 2007) Tabla 56. Tabla ACI – Asentamientos /tipo de estructura.

TIPO DE CONSTRUCCION

ASENTAMIENTO

Zapatas y Muros de Cimentación Armada Cimentaciones Simpes, Cajones, Estructuras Vigas y Muros Armados Columnas de Edificios Losas y Pavimentos

Sub

3”

1”

3”

1”

4”

1”

4”

1”

3”

1”

Fuente: Diseño De Mezclas – Tecnología Del Concreto – Enrique Rivva López. Nueva Edición

3.6.8.1.1.3 . Características de los agregados Según ensayos realizados en laboratorio, como son: la granulometría, (TMN, el Modulo de Fineza), % de Humedad, % de Absorción y los Pesos Específicos, los resultados obtenidos se muestran en la tabla. Tabla 57. Propiedades físicas de los agregados-Diseño ACI.

ESPECIFICACI N Peso Específico Seco

UND.

AGREGADO

AGREGADO

GRUESO

FINO

2.56

2.59

gr./cm3

1.67

-

gr./cm3

25.4 mm 1 pulg.

-

-

-

2.59

-

(P.E. seso) Peso Unitario Compactado Seco Tamaño Máximo Nominal (TMN) Módulo de Fineza


Página 142 de 183

% Absorción (%Abs)

1.51

1.39

%

% Humedad (% Hum.)

0.94

4.18

%


3.6.8.1.1.4 . Selección de volumen unitario de agua. La selección del volumen unitario de agua se refiere a la determinación de la cantidad de agua que se debe incorporar a la mezcladora por unidad cúbica de concreto, para una consistencia determinada, cuando el agregado está al estado seco según la tabla.

Fuente: Rivva López, Enrique – Diseño de Mezclas – Tecnología del Concreto – Capitulo 9

Según la interacción del asentamiento de 3” a 4” y el Tamaño Máximo

Nominal se tiene la cantidad de volumen unitario de agua, la selección del volumen unitario de agua nos dará la relación agua-cemento efectiva. Los valores indicados en la tabla N°040 son los máximos a ser utilizados cuando se emplean agregados grueso angular razonablemente bien perfilado y graduado dentro de los limites propuestos por especificaciones aceptables ASTM C-033 o ITINTEC 400.037.

Según Tabla: 193.00 Lt/m 3 o Kgr./m3 0.193 m3/m3 3.6.8.1.1.5 . Selección del contenido de aire. En los concretos siempre hay un pequeño porcentaje de aire atrapado, el cual depende del aporte de los materiales, las condiciones de


Página 143 de 183

operación, la granulometría y el tamaño máximo del agregado; según estas condiciones y las normas ASTM C-33 se tiene la tabla N°54. Tabla 59. Contenido de aire atrapado para diseño de mezclas. TAM ÑO AIRE MAXI O

ATRAPADO

NOMI AL

(%)

3/8”

3.00 %

½”

2.50 %

¾” “

2.00 % 1.50 %

1

1.00 %

1

2”

0.50%


De la tabla se obtiene contenido de aire: 1.5 % » 0.015 m3/m3 3.6.8.1.1.6 . Selección de la relación agua –cemento p/resistencia. La relación agua-cemento de diseño, que es el valor a ser seleccionado en las tablas, se refiere a la cantidad de agua que interviene en la mezcla cuando el agregado está en condiciones de saturado superficialmente seco, es decir que no toma ni aporta agua. La relación agua-cemento efectiva se refiere a la cantidad de agua de la mezcla cuando se tiene en consideración la condición real de humedad del agregado. La tabla confeccionada de acuerdo a las normas ASTM C-33 o ITINTEC 400.037 3.6.8.1.1.7 . Correcciones por incorporación de puzolana.

Paso 01.- Cuando se emplea material puzolanico en el concreto, deberá considerase una relación en peso del agua a la suma del cemento más puzolana, en lugar de la tradicional relación agua-cemento en peso.

Pasó 02.- Para dicha determinación usualmente se emplean 02 aproximaciones en la determinación de la relación A/(C+P), la cual debe


Página 144 de 183

ser considerada equivalente a la relación A/C de una mezcla que solo contiene cemento portland, dichas aproximaciones son: -

Peso equivalente de materiales cementantes; y

-

Volumen absoluto equivalente de materiales cementantes en la mezcla

Paso 03.- Para la primera aproximación, la del peso equivalente, el peso total del material cementante permanece el mismo, esto es: W/(C+P) = W/C, pero el volumen absoluto total de cemento más puzolana será ligeramente mayor.

Paso 04.- Para la segunda aproximación se deberá calcular una relación W/(C+P), en peso, manteniendo la misma relación en volumen absoluto, lo cual deberá reducir el peso del material cementante en la unidad cú bica de concreto dado que el peso específico de la puzolana es normalmente menor que el del cemento. Tabla 60. Relación agua cemento por resistencia. f’ cr

Días)

(28

Relación Agua-Cemento de Diseño en Peso Concreto sin Aire Concretos con Aire Incorporado

Incorporado

150 200

0.80 0.70

0.71 0.61

250

0.62

0.53

300

0.55

0.46

FUENTE: Rivva López, Enrique – Diseño de Mezclas – Tecnología del Concreto – Capitulo 12

Según tabulación se obtuvo una relación agua-cemento de: 250 − 300 294 − 300

0.62 − 0.55 = − 0.55

,

= 0.55

Tabulando Relación Agua /Cemento Relación A/C = 0.55

3.6.8.1.1.8 . Calculo del contenido de cemento.


Página 145 de 183

El cálculo se realiza despejando, se tienen la relación agua – cemento y contenido de agua en peso despejando se tiene: Relación A/C Factor Cemento

0.55

P.E Cemento

351 Kgr./m3

2860 Kgr./m3

Volumen de Cemento

0.123 m3

3.6.8.1.1.9 . Selección del agregado. Según la tabla, elaborada por el comité 211 del ACI es función del tamaño máximo nominal del agregado grueso y del módulo de fineza del agregado

fino.

Un

punto

importante

a

considerar

es

que,

independientemente de la resistencia deseada, la cantidad de agregado grueso en un volumen unitario de concreto se hace depender únicamente del tamaño máximo nominal del agregado fino, y se mantiene constante para contenidos de cemento y valores de resistencia en compresiones diferentes. (Rivva López, 2007) Según esto se tiene la tabla. Tabla 61. Peso del agregado por unidad de volumen del concreto. Tamaño Máximo Volumen de agregado grueso, seco y compactado, por Nominal del

unidad de volumen de concreto para diversos módulos

Agregado Grueso

de fineza del fino 2.40

2.60

2.80

3.00

0.50

0.48

0.46

0.44

3/8”

0.59

0.57

0.55

0.53

½”

0.66

0.64

0.62

0.6

0.71

0.69

0.67

0.65

¾” 1”


De la tabla se obtiene el volumen de agregado grueso: =


Página 146 de 183

= 0.451

3

Peso de Agregado Grueso Seco y Compactado Tabulando 0.69 m 3 Volumen Absoluto = P.U *(V seco. Compact.) / P.E ~ 0.451 m 3 de agregado grueso/m 3 de concreto

Según diseño por 1 m3. Se calcula volumen de agregado fino: =1−(

+

+

+

.

)

= 1 − (0.123 + 0.193 + 0.015 + 0.451) = 1 − (0.783) = 0.217

Luego se procede a calcular el Peso del agregado fino seco:

= 563

/ 3

Cantidad de materiales a ser empleados como valores de diseño por m3: Tabla 62. Resumen de materiales de diseño por m3

Cantidad de materiales a ser empleados.

Cemento

351.00

Kgr./m3

Agua de diseño

193.00

Lt./m3

Agregado fino seco

563.00

Kgr./m3

Agregado grueso seco

1156.00

Kgr./m3


3.6.8.1.2 . DIAGRAMA Y TABLAS.

Diseño de mezclas sin reajuste de agua.


Página 147 de 183

En el diagrama del diseño de mezclas se presenta la cuantificación de todos los procedimientos y tablas establecidas en el ítem 3.6.8.1.1, el cuadro muestra el diseño de mezclas sin reajuste de agua. Tabla 63. Diseño de mezcla ACI - sin ajuste del agua de diseño.


Diseño de mezclas con reajuste de agua.


Página 148 de 183

“….El agua de mezclado incorporada a la mezcladora deberá ser

algébricamente reducida en un volumen igual a la humedad superficial o humedad libre aportada por los agregados, considerándose como tal al contenido de humedad del agregado menos su porcentaje de absorción. Tomar en consideración que la incorporación de puzolana (diatomita) disminuye la relación agua/cemento…” (Rivva López, 2007) Tabla 64. Diseño de mezcla ACI – con reajuste de agua de diseño.


3.6.8.1.3 ANALISIS DE LA PRUEBA.


Página 149 de 183

En el desarrollo del diseño de mezclas, se tomó en consideración la selección de la relación agua cemento, debido a que la puzolana rebaja la relación agua cemento pero esto solo en condiciones cuando el cemento es remplazado por alguna puzolana, es de ahí la consideración de que esta investigación se enfocó solo en la adición de dicha puzolana como aditivo. 3.6.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO 3.6.8.2.1 DIAGRAMA DE LA PRUEBA En las pruebas de asentamiento realizadas al concreto se tomaron los valores de Slump tal como se muestra en la figura. Figura 58. Prueba de asentamiento del concreto.

Pruebas de asentamiento del concreto "Slump" C° con ∆% de diatomita 4.5 4 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1

"Slump" C° Patron v/s C°Optimo 3.65

3.66 3

2.7

0.5 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

PORCENTAJE DE DIATOMITA (%)


3.6.8.2.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA. Según los datos obtenidos de la prueba de asentamiento del concreto en estado fresco podemos decir que, al adicionar diatomita como aditivo en un porcentaje establecido este material adquiere más consistencia en su estructura interna y aumenta su densidad por ende podemos afirmar que a mayor porcentaje de diatomita, el concreto presenta un estructura más consistente y densa lo cual conlleva a adquirir un asentado cada vez menor. Otro aspecto muy importe que se observó en el análisis del concreto en estado fresco durante las pruebas de mezclado fue la


Página 150 de 183

plasticidad del concreto; la presencia de la

diatomita como aditivo

puzolanico, se observó que se redujo la segregación evitando la exudación y el sangrado. Otro aspecto muy importante a considerar fue la adherencia de los agregados a la pasta. 3.6.9 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO 3.6.9.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA

Resistencia a compresión a los siete días. Tabla 65. Resistencia a compresión a los siete días.

Altura (cm) Ø (cm)

H-1 cm H2 cm

fćr

Resistencia a la compresión fćr

optimo

(Kgr./cm2)

H prome. Kgr./cm2 Fuerza (Kgr-F)

fć (calculada) Días Promedio

15.482 30.200 29.907

30.054

92.600 16360.00

86.904

15.058 30.007 30.000

30.004

76.940 13600.00

76.369

15.181 30.000 30.000

30.000

78.800 14510.00

80.164

15.179 30.000 30.000

30.000

93.600 16460.00

90.961

15.127 30.010 30.000

30.005

80.600 14890.00

82.851

15.300 30.000 30.000

30.000

79.300 14673.00

79.808

15.079 29.907 29.908

29.908

126.900 22420.00

125.545

14.952 30.400 30.400

30.400

125.400 22160.00

126.206

15.126 30.408 30.500

30.454

132.800 23470.00

130.610

15.053 30.400 30.309

30.355

134.500 23670.00

133.003

15.102 30.401 30.400

30.401

127.200 22460.00

125.387

15.079 30.030 30.045

30.038

125.900 22317.00

124.969

14.927 30.100 30.100

30.100

70.070 15380.00

7.000

82.843

7.000

127.620

87.886 7.000

90.245


Página 151 de 183 14.975 30.000 30.100

30.050

73.750 14030.00

79.659

15.700 29.900 30.000

29.950

98.870 17420.00

89.983

15.050 30.100 30.150

30.125

97.230 17214.00

96.765

15.304 30.100 30.000

30.050

98.670 16998.00

92.406

14.993 30.000 30.000

30.000

73.800 16732.00

94.772


Resistencia a compresión a los catorce días. Los resultados de las pruebas de resistencia a los catorce días a compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto” Tabla 66. Resistencia a la compresión a los catorce días.

Altura (cm) Ø (cm)

H-1 cm

H-2 cm

Hprome.

f"c

Resistencia a la compresión f"cr

optimo

(Kgr./cm2)

Kgr./cm2 Fuerza (Kgr-F) f"c (calculada) Días

15.188 30.280 29.700

29.990

93.650 16670.00

92.012

15.200 30.100 29.750

29.925

106.600 18840.00

103.825

15.188 30.400 29.890

30.145 100.700 17790.00

98.194 14.000

15.163 30.100 30.000

30.050 102.700 17980.00

99.570

15.127 30.010 30.000

30.005

95.872

95.740 17230.00

Promedio

99.655


Página 152 de 183 15.300 30.100 30.000

30.050

110.250 19940.00

108.456

15.163 30.200 30.300

30.250

162.600 28740.00

159.157

15.008 30.000 30.050

30.025

158.300 27210.00

153.813

15.045 30.250 29.980

30.115

169.600 29980.00

168.639

15.050 30.000 30.000

30.000

172.300 30612.00

172.079

15.075 30.200 30.200

30.200

166.500 29420.00

164.831

15.127 30.100 30.000

30.050

167.600 29720.00

165.369

15.275 30.100 30.200

30.150

131.890 23290.00

127.092

15.438 30.300 30.400

30.350

126.700 22860.00

122.125

14.950 29.980 29.900

29.940

99.760 17510.00

99.750

15.000 30.100 30.100

30.100

115.600 20150.00

114.026

15.175 30.100 30.100

30.100

122.760 21898.00

121.076

15.013 30.150 30.100

30.125

120.780 21230.00

119.929

14.000

163.981

14.000

117.333


Resistencia a compresión a los veintiocho días. Los resultados de las pruebas de resistencia a los catorce días a compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto” Tabla 67. Resistencia a compresión a los veinte ocho días.

Ø (cm)

Altura (cm)

fć

Fuerza

Resistencia a la compresión fć


Página 153 de 183 H-1 cm

H-2 cm

H optimo prome. Kgr./cm2

(Kgr-F)

(Kgr./cm2) fć (calculada) Días

15.213 30.100 29.900

30.000

114.200 20190.00

111.075

15.350 30.300 30.150

30.225

143.800 25410.00

137.309

15.100 30.250 30.250

30.250

125.100 22110.00

123.465

15.150 30.100 30.000

30.050

132.400 23750.00

131.749

15.200 30.000 30.000

30.000

145.200 26320.00

145.047

15.263 30.200 30.150

30.175

135.500 24290.00

132.757

15.125 30.650 30.650

30.650

209.800 37070.00

206.320

14.925 30.000 30.050

30.025

206.700 36520.00

208.743

15.350 29.850 29.700

29.775

226.000 39940.00

215.825

15.200 30.100 30.000

30.050

218.500 39045.00

215.173

15.200 30.000 30.000

30.000

224.300 40310.00

222.145

15.079 30.030 30.100

30.065

228.300 39560.00

221.524

15.225 30.200 30.000

30.100

133.800 23650.00

129.905

15.225 30.200 30.350

30.275

142.600 25200.00

138.419

14.963 30.000 30.250

30.125

120.700 21340.00

121.358

15.088 30.200 30.150

30.175

128.900 22450.00

125.563

15.288 30.000 30.000

30.000

132.000 23878.00

130.079

15.063 30.000 30.000

30.000

148.000 25890.00

145.284

Promedio

28.000

130.234

28.000

214.955

28.000

131.768


Resistencia a compresión óptima. Los

resultados

de

las

pruebas

de

resistencia

óptima

nos

fundamentalmente para la comparación de la mezcla de concreto


Página 154 de 183

Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto” Tabla 68. Resistencia a compresión patrón "Estudio experimental del empleo de la diatomita en la producción de concreto con agregados de Mina Roja, Cunyac y Vicho" Corroboración de la Resistencia Optima (25% de Diatomita)

Altura (cm) H-1 cm

H-2 cm

fć H Kgr./cm2 prome.

15.482

30.200

29.907

30.054

92.600

fć (calculado) 22450.00 119.254

15.058

30.007

30.000

30.004

76.940

25780.00

144.763

15.181

30.000

30.000

30.000

78.800

23050.00

127.345

15.179

30.000

30.000

30.000

93.600

22910.00

126.604

15.127

30.010

30.000

30.005

80.600

22883.00

127.326

15.300

30.000

30.000

30.000

79.300

25700.00

139.785

15.079

30.120

29.908

30.014

166.080

29660.00

166.087

15.000

30.000

30.400

30.200

168.400

29760.00

168.407

15.126

30.120

30.500

30.310

157.180

28250.00

157.210

15.053

30.000

30.309

30.155

170.400

30125.00

169.274

15.102

30.125

30.400

30.263

170.400

30170.00

168.429

15.079

30.030

30.045

30.038

167.200

29870.00

167.263

15.000

30.100

30.110

30.105

214.700

37940.00

214.696

15.150

30.000

30.100

30.050

224.660

39700.00

220.229

15.100

30.110

30.000

30.055

242.720

40890.00

228.335

15.150

30.100

30.000

30.050

244.350

37239.00

206.577

15.100

30.112

30.110

30.111

224.886

40720.00

227.386

15.125

30.000

30.110

30.055

73.800

40840.00

227.303

15.100

30.100

30.100

30.100

70.070

50670.00

282.948

15.000

30.000

30.100

30.050

73.750

49672.00

281.086

15.125

29.900

30.000

29.950

98.870

50775.00

282.598

15.050 15.120

30.100 30.100

30.150 30.000

30.125 30.050

97.230 98.670

51340.00 51400.00

288.598 286.266

Ø (cm)

Fuerza (Kgr-F)

Resistencia a la compresión fć (Kgr./cm2)

Días

Promedio

7.000

130.846

14.000

166.112

28.000

220.755

60.00

284.290


Página 155 de 183 15.000

30.000

30.000

30.000

73.800

50230.00

284.244


Resistencia a la compresión patrón.

Ø (cm)

Tabla 69. Resistencia a compresión patrón. ALTURA (cm) f"c Optimo FUERZA f"c Calculada f"c Promedio Kgr./cm2 Kgr./cm2 ( Kgr-F) H-PROMEDIO Kgr./cm2 (cm)

15.188

30.175

15.413

30.000

132.16

23640.00

130.49

25780.00 24190.00

138.18 133.31

134.34

15.200

30.300

142.90 134.00

15.175

30.050

128.40

23750.00

131.32

15.200

30.000

145.20

25720.00

141.74

15.263

30.075

135.50

24290.00

132.77

15.500

29.750

186.50

32020.00

169.69

15.275

29.400

182.30

30160.00

164.58

14.950

28.950

187.90

32540.00

185.37

15.200

30.050

198.70

36045.00

198.64

15.200

30.000

224.30

38310.00

211.12

15.079

30.065

228.30

39560.00

221.52

15.075

29.750

205.25

36580.00

15.125

30.050

199.90

35870.00

15.100 15.088

30.000 30.175

228.10 223.00

40050.00 39830.00

15.150

30.125

216.00

38278.00

204.95 199.64 223.64 222.78 212.34 218.28

15.075

30.100

227.00

38960.00

132.31 137.25 167.14 192.01 216.32 202.29 223.21 215.31


3.6.9.2 DIAGRAMA Y TABLAS

Resistencia a compresión a los siete días. En la tabla se muestra los resultados promedio de la prueba a compresión a edades de los 7 primeros días. El diagrama nuestra la curva de las pruebas a compresión los siete primeros días con las tres diferentes dosificaciones de diatomita. Tabla 70. Resistencia promedio a los siete días. Resistencia EDADES (Días) % de Diatomita Promedio


Página 156 de 183 7 Días

15% de Diatomita 82.843 Kgr.-F/cm2

7 Días

25% de Diatomita

7 Días

35% de Diatomita 90.245 Kgr.-F/cm2

127.620 Kgr.F/cm2


Figura 59. Diagrama de curva de resistencia a los siete días. RESISTENCIA PROMEDIO ALCANZADA A LA COMPRESION A LOS 7 DIAS CON 15%, 25% Y 35% DE DIATOMITA Resistencia a Compresíon a los 7 Días 145.000 127.620

130.000 115.000 100.000 85.000

90.245 82.843

70.000 55.000 40.000 25.000 10.000 10.00%

15.00%

20.00%

25.00%

30.00%

35.00%

40.00%

Porcentaje de Diatomita


Resistencia a compresión a los catorce días. En la tabla se muestra los resultados promedio de la prueba a compresión a edades de los 7 primeros días. El diagrama nuestra la curva de las pruebas a compresión los siete primeros días con las tres diferentes dosificaciones de diatomita.

Tabla 71. Resistencia promedio a los catorce días Resistencia EDADES (Días) % de Diatomita Promedio

14 Días

15% de Diatomita

99.655 Kgr.-F/cm2


Página 157 de 183

14 Días

25% de Diatomita

163.981 Kgr.-F/cm2

14 Días

35% de Diatomita

117.333 Kgr.-F/cm2


Figura 60. Diagrama de curva de resistencia a los catorce días RESISTENCIA PROMEDIO ALCANZADA A LA COMPRESION A LOS 14 DIAS CON 15%, 25% Y 35% DE DIATOMITA Resistencia a compresion a los 14 dias 180.000

163.981

160.000 140.000

117.333

120.000

99.655

100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0.000 10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%



Resistencia a compresión a los veintiocho días. En la tabla se muestra los resultados promedio de la prueba a compresión a edades de los 7 primeros días. El diagrama nuestra la curva de las pruebas a compresión los siete primeros días con las tres diferentes dosificaciones de diatomita.

Tabla 72. Resistencia promedio a los veintiocho días.

EDADES (Días)

% de Diatomita

Resistencia Promedio

28 Días

15% de Diatomita

130.234 Kgr.-F/cm

2


Página 158 de 183

28 Días

25% de Diatomita

28 Días

35% de Diatomita

214.955 Kgr.-F/cm2

131.768 Kgr.-F/cm2


Figura 61. Diagrama de curva de resistencia a los veintiocho días RESISTENCIA PROMEDIO ALCANZADA A LA COMPRESION A LOS 28 D AS CON 15%, 25% Y 35% DE DIATOMITA Resistencia a Compresion a los 28 Días 240.000

214.955

210.000 180.000 131.768

130.234

150.000 120.000 90.000 60.000 30.000 0.000 10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%



Resumen de la resistencia en porcentajes de diatomita. En la tabla se muestra los resultados promedio de la prueba a compresión con dosificaciones de 15%, 25% y 35% de diatomita, a pruebas de compresión a edades de siete, catorce y veintiocho días. El diagrama nuestra la curva de las pruebas a compresión los siete primeros días con las tres diferentes dosificaciones de diatomita Tabla 73. Resumen de las resistencias con dosificaciones de diatomita. % De Diatomita Edades (Días) Resistencia Promedio

15% Diatomita en

07 Días

82.84 Kgr.-F/cm2

Peso de Bolsa de Cemento

14 Días

99.66 Kgr.-F/cm2


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25% Diatomita en Peso de Bolsa de Cemento

35% Diatomita en Peso de Bolsa de Cemento

28 Días

130.23 Kgr.-F/cm2

07 Días

127.62 Kgr.-F/cm2

14 Días

163.98 Kgr.-F/cm2

28 Días

214.96 Kgr.-F/cm2

07 Días

90.25 Kgr.-F/cm2

14 Días

117.33 Kgr.-F/cm2

28 Días

131.77 Kgr.-F/cm2

Figura 62. Diagrama de curva de resistencias con dosificaciones de diatomita. Resistencia a los 7, 14 y 28 dias " Estudio Experimental del Empleo de la Diatomita en la Produccion de Concreto con Agregados de Mina Roja, Cunyac y Vicho" 15 % Diatomita

25 % Diatomita

35 %Diatomita

250.00 214.96 200.00 163.98 150.00

131.77

127.62

117.33 130.23

90.25

100.00

99.66 82.84 50.00 0.00 0.00 0 0.00

5

10

15

20

25

30

Edades (Dias)


Resistencia a compresión con diatomita Óptima. Diagrama se muestra la curva de resistencia óptima, 25% de diatomita. Figura 63. Diagrama de la resistencia optima de diatomita.


Página 160 de 183

Resistencia a la Compresión con Diatomita Optima Resistencia a Compresión Optima con 25% de Diatom ita 350.000 325.000 300.000 275.000 250.000 225.000 200.000 175.000 150.000 166.112 125.000 100.000 130.846 75.000 50.000 25.000 0.000 10.000 20.000

284.290 220.755

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

Edades (Dias)


Resistencia a compresión Patrón. Toma de datos de la resistencia a compresión patrón es decir un diseño de mezclas sin ningún tipo de adición puzolanico como es el caso de la diatomita, las resistencias obtenidas nos sirvió para un análisis comparativo de resistencias. Tabla 74. Resumen de la resistencia patrón.

EDADES (Días) 07 Días

Resistencia Promedio 134.630 Kgr.-F/cm2

14 Días

191.820 Kgr.-F/cm2

28 Días

213.610 Kgr.-F/cm2


Figura 64. Diagrama de la resistencia patrón


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Resistencia a Compresión f ćr Patron f"c Patron 250.00

213.61 191.82

200.00 134.63

150.00 100.00 50.00 0.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30

Edades (dias)


3.6.9.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA

Análisis de la prueba de resistencia a los siete días. Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión a los 7 días se realizaron según norma ASTM C-31 para curado y ASTM C-39 para resistencia a compresión. Los cilindros sometidos a ensayo de compresión y control de calidad, primero se sometieron a la operación del curado de acuerdo a lo establecido en la norma ASTM C31 “Práctica estándar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto en campo”.

Análisis de la prueba de resistencia a los catorce días. Las pruebas de compresión según norma ASTM C-39 a los 14 días fue indispensable para la presente investigación, debido a que esas edades se tomaron mucho cuidado en el curado, debido a que la diatomita es un material muy absorbente e impermeable, realizándose esta operación sin sumergir las probetas, sino a través del regado cada 2 días. Un buen curado era indispensable para alcanzar la resistencia deseada y de esa manera reducir el agrietamiento a edades tempranas

Análisis de la prueba de resistencia a los veintiocho días.


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Las pruebas de compresión según norma ASTM C-39 se efectuó a los 28 días contando desde el día de su vaciado, Los valores obtenidos según el equipo de compresión axial se muestran en la siguiente tabla.

Análisis de la prueba de resistencia óptima (25 % de diatomita) Las pruebas de corroboración se realizaron con un porcentaje óptimo de diatomita correspondiente al 25%, de acuerdo al análisis de descarte de porcentajes, en la recolección de datos obtenido de la prueba de compresión según se muestra en las tablas se obtuvo un incremento de la resistencia, lo que nos indica que la diatomita se puede emplear como aditivo.

Análisis de la prueba de resistencia patrón. El diseño srcinal se ha hecho con la finalidad de comparar y verificar, si el trabajo de investigación con la incorporación de la

diatomita ha

mejorado o no, la resistencia del concreto se hizo a los 28 días. Las pruebas de compresión se realizaron según norma ASTM C.39 contando desde el día de su vaciado.


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CAPÍTULO IV “Resultados” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO 4.1.1 ANÁLISIS FISICO QUIMICO DE LA DIATOMITA. Según la prueba fisicoquímica a la cual fue sometida la diatomita en laboratorio se puede especificar lo siguiente ítems tomando en consideración la norma ASTM C-618: 

En lo que respecta a su composición química la diatomita estudiada presenta una suma de Dióxido de sílice más Oxido de aluminio y Oxido de fierro equivalente a 26.7%, y según la norma ASTM C-618, este valor cae por debajo de lo mínimo que dicha

norma específica, por ende la diatomita no clasifica en ninguna categoría del tipo de puzolanas.


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Nota: Es necesario recalcar que estos valores podrían variar si la

puzolana empleada pasaría a un proceso de calcinación, pero según el objetivo principal de esta investigación se enfocó en el empleo de una puzolana natural y ver sus efectos en el concreto. 

Refiriéndonos al porcentaje de humedad de la diatomita, este valor cuyo valor es de 2.98 %, cumple con la norma, que establece como valor máximo del 3.00 %, lo que nos indica que la diatomita presenta un contenido de agua que no afecte al agua de diseño. Tabla 75. Composición física de la diatomita.

Composición Física /Composition Fess Material

Porcentaje de Humedad

Según norma ASTM C-618

Diatomita (Diatomet)

2.98 %

3.00 gr/cm2

Max.

Tabla 76 Composición química de la diatomita.

Composición Química (%Peso) / Chemical Composition (% Weight) Material Diatomita

KO

Al O

Fe O

SiO

0.150

0.260

2.280

21.60

SO

Co -

Mg

Ca

0.280 40.20 1.240 28.38

(Diatomet )

4.1.2 ANÁLISIS DE FINURA DE LA DIATOMITA La diatomita presenta una finura del 21.71 % con una granulometría de material vía húmeda que es lo que la norma específica; dicho porcentaje pasante por la malla N°200, cumple con lo que la norma específica, cuyo valor máximo equivale al 34 %, con lo que nos indica que la diatomita empleada en la investigación mejoro la porosidad y la impermeabilidad del concreto. 4.1.3 ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA DELIMITACIÓN DEL PORCENTAJE ÓPTIMO DE DIATOMITA La investigación se realizó pruebas de delimitaciones en cuanto a la obtención del porcentaje óptimo de diatomita, la delimitación se realizó a fin de obtener la resistencia máxima con un porcentaje óptimo el cual fue


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el 25%, valor con el cual se alcanzó la máxima resistencia a compresión axial a los 28 días. Tabla 77. Resistencias con dosificaciones de diatomita.

Resultados de la Limitación del porcentaje óptimo de resistencia . Edades (Días) % de Diatomita

07

14

28

15% de Diatomita / Peso de Cemento

82.84 kg/cm2

99.66 kg/cm2

130.23 kg/cm2


127.62 kg/cm2

163.98 kg/cm2

214.96 kg/cm2


90.25 kg/cm2

117.33 kg/cm2

131.77 kg/cm2

Fuente:Elaboración propia Astete García, José Luis.

4.1.4 ANÁLISIS DE LAS PRUEBAS DE ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) Para esta prueba se ha utilizado el cono de Abrams tal como lo determina la norma ASTM C143 y cuyos resultados nos dan que el valor del Slump disminuye a medida que se incrementan los porcentaje de diatomita, según el porcentaje optimo (25% de diatomita), presenta un Slump de 3 pulg; esto indica que la mezcla está en un estado plástico, lo cual es aceptable en una mezcla. Figura 65. Diagrama de asentamiento con diferentes porcentajes de diatomita.

Curva de Asentamiento (Revenimiento) Curva de Asentamiento 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

4 3.66 3

Concreto con 15% de Diatomita el Grado Viscosidad Concreto con 25% Concreto con 35% Disminuye el de Diatomita el de Diatomita el Revenimiento Revenimiento Revenimiento Disminuye Disminuye Notablemente 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

2.7

4

4.5

Porcentajes de Diatomita


Página 166 de 183 Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis.

4.1.5 ANÁLISIS DE INCIDENCIA DEL ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO. Según la investigación realizada y tocando estos ítems en donde se analizó el grado de incidencia de la incorporación de puzolana en un 25%, y su acción frente a la resistencia del concreto y según pruebas de llega a la siguiente conclusión: En el análisis de incidencia de la resistencia podemos decir que: 

La resistencia es directamente proporcional al porcentaje de diatomita pero tomando en cuenta parámetros de control de calidad de materiales empleados en él.



El porcentaje de diatomita en peso de bolsa de cemento es inversamente proporcional al grado de asentamiento (revenimiento).



El, asentado en el concreto patrón está dentro de lo normal y nos



El grado de asentado del concreto con diatomita en un 25% de

indica que la consistencia se encuentra en lo normal. diatomita nos presenta una condición de consistencia un poco seca y no tal plástica lo que podría llevar a una mala trabajabilidad del concreto con dicho material. Figura 66. Incidencia de la resistencia con porcentaje de diatomita y asentamiento.


Página 167 de 183


4.1.6 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA PATRON La resistencia patron se refiere a aquel valor de fć sin ningun tipo de adicion y/o modificacion en el calculo del diseño de mezclas, biene a ser un parametro para cuantificar la investigacion. Los valores de fćr obtenidos nos ayudan a analisar y comparar con aquellos valores de fćr nodificado o adicionados y asi cuantificar nuestrta investigacion; es tanto asi que tienen dichos valores y se dan en la suiguiente cuadro.


Página 168 de 183 Tabla 78. Análisis de la resistencia patrón.

fćr Patrón Sin Ninguna Incorporación de Diatomita Edades (días) Resistencia (Kgr-F/cm2) A los 7 Días

134.630 Kgr.-F/cm2

A los 14 Días

191.820 Kgr.-F/cm2

A los 28 Días

213.610 Kgr.-F/cm2 Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis.

4.1.7 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA OPTIMA La resistencia optima es aquel valor de fć con una adicion del 25 % en peso de bolsa de cemento que alcanso la mayor resistencia, la valoración del comportamiento de la durabilidad de las mezclas de concreto, incluyendo además la mezcla control, fueron evaluados obteniendose los siguientes resultados. Tabla 79. Análisis de la resistencia óptima.

fćr Optimo Con un 25% de Incorporación de Diatomita

Edades (días)

2

Resistencia (Kgr-F/cm ) A los 7 Días

130.846 Kgr.-F/cm2

A los 14 Días

166.112 Kgr.-F/cm2

A los 28 Días

220.755 Kgr.-F/cm2 Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis.

4.1.8 ANÁLISIS DE COMPARACIÓN CUANTITATIVO DE LA RESISTENCIA PATRÓN VERSUS ÓPTIMA. En el análisis comparativo de la resistencia patrón y la óptima, se verifico un aumento sustancial en la resistencia del concreto. 2

La resistencia se cuantifico en un aumento de 7.145 kg/cm , esto nos indica que la diatomita es un material que se podría emplear como aditivo alternativo en el concreto. ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

Página 169 de 183 Tabla 80. Cuadro comparativo de la resistencia patrón versus resistencia óptima.

fćr Patrón Sin Ninguna

fćr Optimo Con un 25%

Incorporación de

de Incorporación de

Diatomita

Diatomita

(Kgr-F/cm2)

(Kgr-F/cm2)

Resistencia

A los 7 Días

134.630 Kgr.-F/cm2

130.846 Kgr.-F/cm

2

A los 14 Días

191.820 Kgr.-F/cm2

166.112 Kgr.-F/cm

2

A los 28 Días

213.610 Kgr.-F/cm2

220.755 Kgr.-F/cm

2


Figura 67. Diagrama de esfuerzos comparativos patrón vs óptimo.

Resistencia Patron VS Resistencia Optima 250.00

fć Patron

250.00

fć Optimo 213.61 220.76

191.82

200.00

150.00

200.00

166.11

134.63

150.00

130.85 100.00

100.00

50.00

50.00

0.00 0.00

0.00 0 0.00

5

10

0

5

10

15

20

25

30

15

20

25

30

Edades (dias) Fuente: Elaboración propia Astete García, José Luis.

En el analisis de resultados y observo que el incremento de la resistencia fue irregular debido a que la diatomita retarda el proceso de fraguado del concreto y esto se debe al grado de permeabilidad que posee la diatomit. Tal es la explicacion que se observa que la resistencia a los siete dias desarrolla una diferencia negativa de resistencia menor a la del patron, de ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

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-2.8 % , a los catorse dias de igual forma una resisitencia negativa en cuanto a la del patron del orden de -13.40 %, pero alos veinti ocho dias ya se observa el incremento de la resisitencia en comparracion con la del patron es decir el incremento es positivo con un valor de 3.35 % mas referencido sl 100 % de la resistencia patron. Figura 68. Porcentaje de incremento de la resistencia

Incremento de la resistencia 250 200 150

191.82

220.76 213.61

166.11 130.85 134.63

100 fćr Optimo

50 0

fćr Patron 1

2

3

fćr Optimo

130.85

166.11

220.76

fćr Patron

134.63

191.82

213.61

Porcentaje de Incidencia



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CAPÍTULO V “Discusión” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINAROJA, CUNYAC Y VICHO “

5 DISCUSIÓN DE LA INVESTIGACÍON 5.1 ASPECTOS Y DISCUSIONES TÉCNICAS DE LA APLICACIÓN DE DIATOMITA  ¿Qué se entiende por concreto de alto desempeño? Los concretos de alto despeño o alto performance son hoy en día, los que han alcanzado un mayor grado de optimización 

¿Cuál es el aporte de la diatomita en el concreto? El aporte de la diatomita en el concreto depende de los cuidados que se tenga en los diseños, es así que al adicionar puzolanas en el concreto (diatomita), se disminuye la relación agua/cemento, otro punto importante es la mejora de la resistencia mecánica a largo plazo al prolongar el período de endurecimiento, mejor relación tracción – compresión; En el aspecto de la plasticidad rebaja la relación a/c, reduce la segregación y evita la exudación y el sangrado; En el


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aspecto de

la impermeabilidad, reduce

la porosidad evitando la

formación de eflorescencias y produciendo la mayor cantidad de Tobermorita. 

¿Porque se dice aditivo natural o artificial? El comportamiento de los diversos tipos de cementos está definido dentro de un esquema relativamente rígido, ya que pese a sus diferentes propiedades, no pueden satisfacer todos los requerimientos de los procesos constructivos, es de ahí que sale el término de aditivo, los aditivos se denominan naturales a aquellos que no sufrieron ningún tipo de proceso transformativo pueda ser cono procesos de calcinación o moliendas, en tanto que un adictivo artificial es aquel que paso por un proceso de cambio, en donde se altera sus propiedades físicas iniciales, es tal el cas dela diatomita calcinada.



¿Cuál es el beneficio del uso del uso de esta puzolana (diatomita) como adición en el concreto? Posibles beneficios tecnológicos del uso de estos adiciones en el concreto incluyen incremento de la impermeabilidad y debido a ello de la durabilidad química (Aumento de la resistencia química al ataque por los sulfatos) , disminución del calor de hidratación y de la expansión térmica, mejor trabajabilidad, reducción de los costos de producción (10 toneladas de adición representa un ahorro de 1 tonelada de combustible), alcanzándose al mismo tiempo un incremento de la resistencia final, lo que en algunos casos puede justificar incluso un elevado costo del subproducto, como es el caso del humo de sílice.



¿Existen concretos fabricados con diatomita en la región del Cusco? En la actualidad en las construcciones, no existe su aplicación en concretos, debido al no conocimiento y su aplicación en la construcción de dicha puzolana (diatomita), por tal motivo la presente investigación trata de verificar si dicho material es factible en su aplicación o no.



¿Porque son utilizadas las adiciones al cemento? Pueden ser utilizadas para el mejoramiento del desempeño del concreto en su estado fresco y endurecido. Son principalmente utilizados para mejorar la trabajabilidad, la durabilidad y la resistencia. Estos materiales le permiten al productor de concreto diseñar y modificar la mezcla de concreto para satisfacer la aplicación deseada, las mezclas de concreto con elevados contenidos de cemento portland son susceptibles a la fisuración y a una mayor generación de calor. Estos efectos pueden ser controlados en algunas medidas mediante la utilización de adiciones al cemento.



¿Cómo afectan las propiedades del concreto la utilización de adiciones? En lo que es el concreto en su estado fresco, en general, las adiciones al cemento mejoran la consistencia y la trabajabilidad del concreto fresco, porque se le añade un volumen de finos a la mezcla. La adiciones de puzolanas como es el caso de la diatomita es utilizado típicamente con bajos, estas mezclas tiende a ser cohesivas y más viscosas que el concreto corriente. El tiempo de fraguado del concreto puede ser retardado con algunas adiciones utilizadas en porcentajes elevados. Esto puede ser beneficioso en clima caliente , el retardo es eliminado en invierno reduciendo el porcentaje de las adiciones al cemento en ele concreto debido adicionales, la cantidad a los finos adicionados, la cantidad y la tas de la exudación (sangrado) en estos concretos es frecuentemente baja. Una exudación baja, conjuntamente con el retado del fraguado puede causar fisuración por retracción plástico y por esto se pueden causar fisuración por retracción plástica y por esto se pueden hacer necesarias algunas precauciones especiales durante el vaciado.



¿Cuál en ámbito de influencia y aplicación de la diatomita en la construcción?


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En la actualidad en las construcciones, no existe su aplicación en concretos, debido al no conocimiento y su aplicación en la construcción de dicha puzolana (diatomita) en la región.

GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS ACI: Instituto Americano del Concreto de comité 211 que establece tablas para diseño de mezclas en concretos para la construcción.

ABSORCIÓN: Fluido que es retenido por cualquier material (agregados, arenas, piedras, materiales de construcción), después de un cierto tiempo de exposición.

ADITIVO: Producto químico o mineral que modifica uno o más propiedades de un material o mezcla de estas.


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AGREGADO FINO: Agregado fino es aquel proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa al tamiz Itintec 9.5 mm (3/8”)

AGREGADO GRUESO: se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz Itintec 4.75 mm(N°4)

ASTM: Normas técnicas internacionales que regulan y limitan aspectos físicos, químicos y regulan metodología a ensayos en laboratorio, todo relacionados con la construcción.

ABRASIÓN: Define el grado de exposición y desgaste a los que están sometidos los agregados.

AGLOMERANTE: Se llaman materiales aglomerantes a aquellos materiales que, en estado pastoso y con consistencia variable, tienen la propiedad de moldearse, de adherirse fácilmente a otros materiales.

BRIQUETA: Probeta metálica estandarizada de 15 x30 cm para pruebas de laboratorio a compresión axial.

CEMENTO: El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinada y posteriormente molida, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y


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endurecerse. Mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea, denominada concreto.

CLINKER: El clinker Portland se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y 1450 °C. El clinker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento Portland.

CLORUROS: Los cloruros son compuestos que llevan un átomo de cloro en estado de oxidación. Por lo tanto corresponden al estado de oxidación más bajo de este elemento ya que tiene completado la capa de valencia con ocho electrones.

CONTRACCIÓN: La contracción es una de las propiedades más importantes en función de los problemas de fisuración que acarrea con frecuencia a los concretos.

CURADO: El curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el concreto hasta que los espacios de cemento fresco, srcinalmente llenos de agua sean reemplazados por los productos de la hidratación del cemento. El curado pretende controlar el movimiento de temperatura y humedad hacia dentro y hacia afuera del concreto.

COMPRESIÓN: El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección.


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EXTENSIBILIDAD: la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se define en función de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin que ocurran fisuraciones.

EXUDACIÓN: Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto.

FISURACIÓN: Las Fisuras en el concreto, son roturas que aparecen generalmente en la superficie del mismo, debido a la existencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia. Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza, se convierte en grieta.

FRAGUADO FINAL: El fraguado es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad del concreto (o mortero de cemento), producido por la desecación y re cristalización de los hidróxidos metálicos procedentes de la reacción química del agua de amasado con los óxidos metálicos presentes en el Clinker que compone el cemento.

EFECTO FILLER: El propio efecto filler que mejora el empaquetamiento del cemento, bloquea los poros capilares), la denominación de filler es debido al grado de finura que estos tipos de materiales presentan del orden de 65 mc.

GRANULOMETRÍA: Se denomina granulometría, a la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria, de los materiales sedimentarios, así como de los suelos, con fines de análisis, tanto de su srcen como de sus propiedades mecánicas, y el cálculo de la abundancia de los correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala granulométrica.


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GRAVEDAD ESPECÍFICA: Gravedad específica se define como el cociente de la densidad de una sustancia dada a la densidad de agua, cuando ambos están en la misma temperatura.

HUMEDAD: Los agregados son materiales que tienen poros, por lo tanto un porcentaje de humedad atmosférica llega a introducirse en dichos poros y genera un porcentaje de humedad en los agregados. Esto es importante conocer ya que de esta manera podríamos agregar agua a cualquier mezcla; sin saberlo, que podría realizarse con el agregado.

IMPUREZAS ORGÁNICAS: las impurezas orgánicas se definen como aquellos materiales no aptos para el concreto, tanto como sus componentes cono sus adicciones.

LIMO: El limo es un sedimento clástico incoherente transportado en suspensión por los ríos y por el viento, que se deposita en el lecho de los cursos de agua o sobre los terrenos que han sido inundados. Para que se clasifique como tal, el diámetro de las partículas de limo varía de 0,002 mm a 0,06 mm.

MICROSILICE: La Micro sílice es una adición mineral de sílice en polvo que actúa como una puzolana de última tecnología para producir concretos de alto desempeño sumamente resistentes y durables.

MÓDULO DE FINEZA: El módulo de fineza es calculado por medio de datos del análisis granulométrico, sumando los porcentajes acumulados del agregado retenido en cada una de las mallas y dividiéndola entre 100. Las mallas utilizadas para hallar el módulo de fineza son: Nª 100, Nª 50, Nª 30,


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Nª 16, Nª 8, Nª 4, Nª, 9.5 mm (3/8), 19.0 m (3/4), 37.5 mm (11/2) y aún mayores que se incrementan en la proporción de 2 en 1.

MALLA #200: Malla de grado de finura alta por donde toda puzolana atraviesa en condiciones normales.

POROSIDAD: La porosidad o fracción de huecos es una medida de espacios vacíos en un material, y es una fracción del volumen de huecos sobre el volumen total.

PUZOLANA: Las puzolanas son materiales silíceos o aluminio-silíceos a partir de los cuales se producía históricamente el cemento.

RESISTENCIA DEL CONCRETO: La resistencia del concreto es uno de los factores de control más importantes para la verificación de la calidad del concreto en todo sistema estructural de concreto armado.

RESISTENCIA A COMPRESIÓN: La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto es uno de los parámetros de control, que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura.

SEGREGACIÓN: Las diferencia de densidades entre los componentes del concreto provocan una tendencia natural a que las partículas más pesadas desciendan, pero en general, la densidad de la pasta con los agregados finos es sólo un 20% menor que la de los gruesos (para agregados normales) lo cual sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz


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SILICATOS: Los silicatos son el grupo de minerales de mayor abundancia, pues constituyen más del 95% de la corteza terrestre, además del grupo de más importancia geológica por ser petro-génicos, es decir, los minerales que forman las rocas. Todos los silicatos están compuestos por silicio y oxígeno. Estos elementos pueden estar acompañados de otros entre los que destacan aluminio, hierro, magnesio o calcio.

SLUMP: Define el diseño de agua y amasado en el concreto es el factor principal que determina la trabajabilidad (docilidad, slump, asentamiento, plasticidad, etc.) de un concreto, y está totalmente relacionado a las resistencias a las cuales se requiere llegar.

TOBERMORITA: La tobermorita es un mineral de la clase de los inosilicatos, y dentro de esta pertenece al llamado “grupo de la tobermorita”. Fue descubierta en 1880 en Tobermory en la isla de Mull .

ZEOLITA: Las zeolitas son minerales aluminosilicatos micro-porosos que destacan por su capacidad de hidratarse y deshidratarse reversiblemente. Hasta octubre 2012 se han identificado 206 tipos de zeolitas según su estructura, de los cuales más de 40 ocurren en la naturaleza; los restantes son sintéticos. Las zeolitas naturales ocurren tanto en rocas sedimentarias, como volcánicas y metamórficas.


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CONCLUSIONES Conclusión N°01.- Se ha verificado la hipótesis general planteada, al incrementar la resistencia del concreto a compresión con un porcentaje de adición de diatomita, siendo la dosificación optima del 25%.

Conclusión N°02.- Se alcanzó el objetivo específico, la de analizar la resistencia del concreto con diatomita, al alcanzar una resistencia de 220.75 Kg/cm2, que se considera mejorado con respecto a una 2

resistencia de 210.75 Kg/cm . Conclusión N°03.- Al usar diatomita como aditivo natural en un porcentaje del 25% se logró alcanzar el objetivo específico N°2 al tener una resistencia de 220.75 Kg/cm 2.

Conclusión N°04.- Se logró el objetivo N°3 por lo tanto se demostró la sub hipótesis N°3 debido a que se fabricó concreto con agregados de mina roja, cunyac y vicho alcanzando un valor de 210.75 Kg/cm2.

Conclusión N°05.- Al adicionar 25% de diatomita se logró obtener la resistencia a compresión axial optimo considerada de 220.75 Kg/cm 2 con lo que se logró el objetivo específico N°4 demostrándose la sub hipótesis N°4.

Conclusión N°06.- Se demostró la sub hipótesis n°5 al dosificar 25% de diatomita obteniéndose una resistencia 220.75 Kg/cm 2 en el concreto. Conclusión N°07.- Con los resultados de los ensayos de actividad puzolánico presentados se ha verificado que la diatomita es un material puzolánico alternativo apto para la producción de concreto.

Conclusión N°08.- Las características de la diatomita cambian entre lotes debido a que es un material que sólo es extraído y sometido a un proceso de molienda, variando el contenido de sílice. Estas variaciones se reflejan posteriormente en los resultados de los diferentes ensayos realizados al concreto.

Conclusión N°09.- A mayor cantidad de diatomita, la relación agua/cemento aumenta. A pesar de que la cantidad de agua en la


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mezcla fue siempre constante y la variante fue la cantidad de aditivo necesaria para los diferentes diseños.

Conclusión N°10.- Los resultados obtenidos de los ensayos de asentamiento y peso unitario no varían entre los diferentes diseños, todos están en el rango entre 3” y 4” y 2400 Kg/m3, respectivamente.

Conclusión N°11.- Con respecto a la fragua, se puede decir que: a menor cantidad de diatomita, el tiempo de fraguado disminuye de manera directamente proporcional a la cantidad de aditivo usado. Conclusión N°12.- El contenido de diatomita disminuye la contracción del concreto.

Conclusión N°13.- De los diferentes diseños que contienen puzolanas, la más económica es la que contiene 25% de diatomita en peso de bolsa de cemento.


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RECOMENDACIONES Recomendación N°01.- Se debería de ampliar esta investigación con aplicación de dosificaciones en porcentajes de diatomita de 5%, 10% y más porcentajes.

Recomendación N°02.- Se sugiere ampliar el presente trabajo de investigación con la adición de la diatomita calcinado en diferentes porcentajes

para determinar cómo influye en la mejora de la

resistencia a compresión del concreto. Recomendación N°03.- Se sugiere ampliar las edades de fractura de las probetas a los 60 y 90 días, debido a que la diatomita como puzolana adquiere una mayor resistencia en el tiempo.

Recomendación N°04.- Se sugiere la ampliación del estudio, usando un desfloculante en la mezcla ya que la diatomita es un material que tiende a aglomerarse.

Recomendación N°05.- Se recomienda la ampliación del estudio desarrollando pruebas de resistencia a flexión, del concreto con diatomita.

Recomendación N°06.- Se plantea la ampliación del estudio, desarrollando pruebas de permeabilidad del concreto con diatomita, debido a que la diatomita retiene agua en su estructura interna. Recomendación N°07.- Sabiendo que la industria del cemento genera grandes cantidades de co2 (1 kg de co 2 por cada kg de cemento producido), liberándolos al medio ambiente, se debería incentivar el uso de materiales alternativos como aditivos naturales del concreto.

Recomendación N°08.- La producción de la diatomita en un mercado global, es controlado por grandes corporaciones internacionales que cuentan con tecnología de punta y marcas reconocidas; por consiguiente sería recomendable fomentar e incentivar el uso de este producto, industria de la construcción para la

mejorara de la

resistencia del concreto. .

Recomendación N°09.- Se puede ampliar su estudio para su aplicación en morteros y desarrollar así un nuevo material más consistente para su uso en estructuras de albañilería. ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

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Recomendación N°10.- Se debería

incentivar más

trabajos de

investigación referidos a este tema para que estos productos sean requeridos en el mercado y así fomentar su uso como aditivo alternativo.


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ANEXOS “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCION DE CONCRETO CON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “

Tabla 81. Análisis granulométrico de agregado fino (Anexos).


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Tabla 82. Análisis granulométrico del agregado grueso (Anexos).


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Figura 69. Diagrama de curva granulométrica de agregado fino.


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Figura 70. Diagrama de curva granulométrica de agregado grueso.


Tabla 83. Análisis granulométrico de la diatomita.


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Figura 71. Calculo de peso específico del agregado fino y agregado grueso.


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Figura 72. Calculo del porcentaje de humedad y absorción del agregado fino.



Figura 73. Calculo de porcentaje de humedad y absorción de agregado grueso.



Figura 74. Análisis físico químico de la diatomita.

Fuente: “Estudio Experimental del Empleo de la Diatomita en la Producción de Concreto con Agregados de Mina Roja, Cunyac y Vicho” –Departamento Académico de Química – Análisis Químico – Universidad Nacional de San Antonio


Página 199 de 183 Abad del Cusco UNSAAC


Página 200 de 183 José Luis Astete García Universidad Andina del Cusco


Tesis Concreto Con Diatomita UAC

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