FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y

URBANISMO

Escuela Académico profesional de IngenieríaCivil

TESIS

ESTUDIO DEL NIVEL EFECTIVIDAD DE LOS ADI-TIVOS ACELERANTES DE FRAGUA MARCA

SIKA 3 Y CHEMA 5 EN CONCRETOS APLICA-BLES A ZONAS ALTO ANDINAS DE REGIÓN

LAMBAYEQUE.

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO CIVIL

AUTORES

Bach.Zegarra Agip, Ana María

Bach.Zegarra Suarez, Jonatan Lincol

Pimentel, 23 de Mayo del 2015

TÍTULO DE LA TESIS

ESTUDIO DEL NIVEL EFECTIVIDAD DE LOS ADI-TIVOS ACELERANTES DE FRAGUA MARCA

SIKA 3 Y CHEMA 5 EN CONCRETOS APLICA-BLES A ZONAS ALTO ANDINAS DE REGIÓN

LAMBAYEQUE.

Aprobación de la tesis

2

Msc. Ing. Zuloaga Cachay, José FortunatoAsesor Metodológico

Ing. Marín Bardale Noé HumbertoAsesor Especialista

MSc. Ing. Coronado Zuloeta, OmarPresidente del Jurado de Tesis

Ing. Marín Bardales Noé HumbertoSecretario del Jurado de tesis

Ing. Marín Bardale Noé HumbertoVocal del Jurado de tesis

DEDICATORIA

3

DEDICATORIA

4

AGRADECIMIENTO

5

ÍNDICE

I. PLAN DE INVESTIGACIÓN________________________________________4

1.1 Planteamiento del problema.________________________________41.1.1 Situación problemática_____________________________________4

1.1.2 Formulación problemática.__________________________________8

1.1.3 Justificación e importancia._________________________________8

1.1.4 Objetivos_______________________________________________9

1.1.4.1 Objetivo general______________________________________9

1.1.4.2 Objetivo específico____________________________________9

II. MARCO TEÓRICO._____________________________________________10

1.2 Antecedentes de la investigación.__________________________10

1.3 Estado del arte.__________________________________________18

1.4 Bases teóricas científicas._________________________________201.4.1 Aditivo.________________________________________________20

1.4.1.1 Aditivos acelerantes__________________________________22

1.4.1.2 Aditivos incorporadores de aire__________________________25

1.4.1.3 Aditivos reductores de agua – plastificantes._______________28

1.4.1.4 Aditivos superplastificantes_____________________________29

1.4.1.5 Aditivos impermeabilizantes____________________________32

1.4.1.6 Aditivos retardadores_________________________________33

1.4.2 Concreto______________________________________________35

1.4.2.1 Cemento___________________________________________39

1.4.2.2 Agregados__________________________________________44

1.4.2.3 Agua______________________________________________50

1.5 Definición de términos básicos.____________________________53

III. Marco metodológico.___________________________________________55

1.6 Tipo y diseño de la investigación.___________________________551.6.1 Tipo de la investigación___________________________________55

1.6.2 Diseño de la investigación_________________________________55

1.7 Población y muestra______________________________________561.7.1 Población._____________________________________________56

6

1.7.2 Muestra_______________________________________________56

1.8 Hipótesis_______________________________________________57

1.9 Variables_______________________________________________571.9.1 Variable independiente___________________________________57

1.9.2 Variable dependiente_____________________________________57

1.10 Operacionalización.______________________________________581.10.1 Variables Independientes________________________________58

Tabla N° Operacionalización de variables independientes____________581.10.2 Variables Independientes________________________________60

1.11 Métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datos______611.11.1 Métodos de recolección de datos._________________________61

1.11.1.1Técnicas de recolección._______________________________61

1.11.1.2Instrumentos de recolección de datos_____________________61

1.12 Procedimientos para la recolección de datos_________________641.12.1 Diagrama de Flujo de procesos___________________________64

1.12.2 Descripción de Procesos________________________________65

1.12.2.1Selección de materiales_______________________________65

1.12.2.2Ensayos de laboratorio________________________________65

1.13 Plan de análisis estadísticos de datos_______________________771.13.1 Enfoque cualitativo_____________________________________77

1.13.2 Enfoque cuantitativo____________________________________77

1.14 Criterios éticos.__________________________________________781.14.1 Ética de la recolección de datos.__________________________78

1.14.2 Ética de la publicación__________________________________78

1.14.3 Ética de la aplicación___________________________________78

1.14.4 Código ético de la profesión:_____________________________78

1.15 Criterios de rigor científico________________________________80

IV. MARCO ADMINISTRATIVO_______________________________________81

1.16 Cronograma de actividades________________________________81

1.17 Presupuesto.____________________________________________81

7

1.18 Financiamiento__________________________________________82

8

RESUMEN

9

Abstract

10

INTRODUCCIÓN

11

CAPÍTULO I: PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

12

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1.1 Situación Problemática.

1.1.1. A nivel Internacional

(La Revista Construcción y Tecnología, 2005) Menciona que, los aditivos en

México constituyen un apoyo importante para el sector de la cons-

trucción pues sus productos proporcionan al concreto las caracterís-

ticas idóneas para su utilización. Por otra parte, la construcción for-

mal cada vez en mayor proporción, reconoce las ventajas y el desa-

rrollo de esta tecnología

Un aspecto fundamental para las estructuras hechas de concreto es

el asegurar que las resistencias de diseño en el concreto se cumplan

en la planta, y en las obras, por lo que se hace cada vez más nece-

sario verificar que los insumos cumplan con las características ade-

cuadas y esto lleva a analizar los agregados, la calidad del cemento,

del concreto, de la mezcla y el proceso de elaboración del mismo, y

una vez endurecido, rectificar la resistencia en el proceso de alcan-

zar su resistencia.

Hace algunos años bastaba con la prueba de revenimiento para el

concreto fresco y la de resistencia del concreto en especímenes en-

durecidos, pero la experiencia basada en los sucesos naturales, y

los provocados por el hombre (sismos, sobrecargas y deformaciones

del suelo, etc.) Han demostrado que las estructuras están sometidas

a esfuerzos diferentes a los del diseño.

Como una solución a la creciente necesidad de equipos que dieran

los parámetros al ingeniero para evaluar la calidad del concreto en

su elaboración, y de las estructuras se funda el grupo CONTROLS,

en Milán, Italia, el cual con un equipo de investigadores y doctores

en tecnología del concreto, asfalto, geotecnia, mecánica de rocas y

aceros, quienes se dan a la tarea de mejorar los equipos tradiciona-

13

les para mejorar la calidad en su precisión, y de manejo del éxito

obtenido se forman las filiales en España, Francia, Gran Bretaña y

en México, donde se comercializan los equipos y se cumple con las

normas internacionales.

En 1994 la certificación del ISO 9001 avala la calidad de los equipos

Control, y en el 2003 se obtiene la certificación como empresa ISO

9001: 2000.

(Aditivos para Concreto, 2012). Señala que El Opus Caementicium roma-

no fue sin duda uno de los avances tecnológicos más importantes de

la construcción en el mundo antiguo.

Este concreto que tiene una estrecha similitud a nuestro CCR (Con-

creto Compactado con Rodillo) se constituyó en el soporte estructu-

ral de obras como el Coliseo, el Panteón o el Puente de la Guardia

que se aprestan a cumplir los dos milenios. El concreto de la anti-

güedad tenía como su ligante principal la cal viva o apagada, que los

romanos buscaban de la mayor pureza posible. La transformación

del óxido o hidróxido de calcio en carbonato de calcio (caliza), volvía

a darse en el tiempo cuando el CO2 de la atmósfera reaccionaba

con el agua y con estos compuestos inestables.

De esta manera la caliza que fue a través del fuego transformada en

Cal, volvía con el tiempo a convertirse en la roca que fue. El proceso

de endurecimiento de los morteros y concretos de cal era extrema-

damente lento debido a que la reacción del CO2 de la atmósfera,

con los compuestos de calcio progresa muy lentamente (mm/año).

Estos ligantes son los que se conocen como ligante aéreos, puesto

que endurecen con los elementos presentes en la atmósfera

Para contribuir a la estanqueidad de estas estructuras se tiene noti-

cia que se empleó en algunos casos leche, sangre, manteca de cer-

do y hasta huevos. Independientemente de la efectividad de estos

14

aditivos para cumplir en este caso un papel impermeabilizante, ve-

mos que son en extremo costosos y debieron usarse sólo en casos

muy específicos. La mayoría de estas opciones casi culinarias, ac-

tuaban como incorporadores de aire y bloqueadores de poros.

Las posibilidades de hoy con respecto a usar tecnologías sustitutivas

del cemento portland, la introducción de geo polímeros, de concretos

ultra optimizados (bajos contenidos de pasta) o concretos con altísi-

mos contenidos de adiciones minerales, van de la mano con el desa-

rrollo de tecnologías químicas de aditivos que nos permiten usar un

material con mejores propiedades en estado fresco como endurecido

1.1.2. A nivel nacional

Sotomayor, 2012. Indica que hoy en día se puede adaptar el concre-

to para lograr mezclas fluidas y de alto desempeño, con una vida útil

mucho más prolongada.

Especialistas en modificar las características del concreto, los aditi-

vos de BASF se emplean como ingredientes en el concreto o morte-

ro para modificar su estado plástico o endurecido, contribuyendo con

la mejora de la fluidez, trabajabilidad y bombeabilidad en obra, con la

mejora de sus resistencias mecánicas, reducción de la permeabili-

dad y mayor durabilidad en las estructuras.

Empleando aditivos, se puede lograr una mantención prolongada de

la fluidez del concreto, facilitando el proceso constructivo de las es-

tructuras sin afectar su fraguado normal.

Entre otros beneficios están la prolongación del fraguado y endureci-

miento del concreto, facilitando su transporte y suministro a grandes

distancias. Asimismo, se acelera el fraguado para agilizar los traba-

jos de acabados y desencofrado o se acelera sus resistencias mecá-

nicas para la puesta en servicio en tan solo pocas horas posterior a

15

su fabricación.

Uno de los productos que proporciona es el X-Seed, agente activa-

dor de la hidratación del cemento, que potencia el desarrollo de re-

sistencia, permitiendo agilizar el desencofrado de las estructuras y

duplicar la jornada de trabajo para incrementar la productividad en

obra.

Otra innovación es Glenium, hiperplastificante reductor de agua de

alto rango basado en la tecnología de policarboxilato, ideal para con-

cretos fluidos o autocompactantes donde se requiera eliminar el pro-

ceso de compactación del concreto.

Asimismo, BASF ha desarrollado el producto Delvo, el cual es un

inhibidor de hidratación y controlador del gradiente de temperatura

en climas cálidos, que facilita los procesos de fabricación y transpor-

te del concreto al proyecto sin retemplado alguno o adición de hielo

para no exceder la temperatura máxima exigida de 32°C.

En general se consideran condiciones extremas de temperatura para

el concreto cuando la temperatura ambiental es inferior a 5º C y su-

perior a los 28º C, en cuyo caso se debe tener especial cuidado en

la selección de materiales, dosificación, preparación, transporte, cu-

rado, control de calidad, encofrado y desencofrado del concreto.

También podemos considerar como condición extrema la combina-

ción de condiciones especiales de temperaturas ambientes, hume-

dades relativas y velocidad del viento.

Es necesario que se obtengan registros históricos de las temperatu-

ras ambientales máximas y mínimas de la zona en donde se cons-

truye la obra.

1.1.3. A nivel local

16

Dado que en la construcción de distintos tipos de estructuras se re-

quiere de concreto como parte fundamental de la estructuración, lo

cual ha generado la necesidad del uso de este en la construcción de

obras en la zona alto Andina de Lambayeque, especialmente en In-

cahuasi, donde la Municipalidad va a contar con buenos presupues-

tos producto del canon minero de la explotación de importantes yaci-

mientos mineros de la Zona.

Teniendo en cuenta las bajas temperaturas, el clima y la humedad

hacen que el fraguado requiera de mayor tiempo para su secado así

como mejorar su resistencia, para salvar este problema se recurre

al uso de aditivos de fragua y plastificantes (sikarapid y Chema

plast).

Debido a la falta de conocimiento de la población muchas veces se

elige el producto de menor precio en el mercado, pesando que se

genera un ahorro sin embargo no necesariamente el producto más

económico no es aquel que asegure una buena calidad en las es-

tructuras de concreto armado.

1.2 Formulación problemática.

¿Cuál es el nivel efectividad de los aditivos Acelerantes de fragua

marca Sika 3 y Chema 5 en concretos aplicados a zonas alto andi-

nas?

1.3 Delimitación de la Investigación

1.4 Justificación e importancia.

Teórica: La información recopilada y procesada servirá de sustento

para esta y otras investigaciones similares, ya que enriquecen el

marco teórico y/o cuerpo de conocimientos que existe sobre el tema

17

en mencionado.

Económica: el concreto con aditivos acelerantes mejora las propie-

dades mecánicas del concreto convencional reduciendo el tiempo de

fraguado y asimismo mejora la construcción reduciendo tiempo y

costo.

1.5 Limitaciones

1.6 Objetivos

Objetivo general

Evaluar el nivel efectividad de los aditivos Acelerantes de fragua

marca Sika Rapid y Chema plast en la aplicación del concreto en

Incahuasi.

Objetivo específico

1. Evaluar el proceso de fraguado (endurecimiento del concreto)

de las muestras de estudio en Incahuasi vs Chiclayo

2. Elaborar un diseño de mezcla de concreto convencional de

resistencia a la compresión f`c=210 kg/cm2.

3. Elaborar muestras (de acuerdo a los ensayos a realizar) de

concreto convencional y concreto con aditivos Acelerantes.

4. Evaluar y comparar las propiedades mecánicas Del concreto

(Tiempo de Fraguado, Resistencia a la compresión, Tempera-

tura, Slump entre otras) sin aditivo y con aditivo (Chema Plast

y Sika Rapid) a los 7 y 28 días.

5. Evaluar y comparar el proceso de fraguado (endurecimiento

del concreto) de las muestras de estudio en incahuasi vs Chi-

clayo

6. Analizar el aumento o reducción de costos al utilizar aditivos

acelerantes.

18

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

19

2. MARCO TEÓRICO

2.1Antecedentes de Estudios.

2.1.1 A nivel Internacional

Castellón y De La Ossa (2013), “Estudio Comparativo De La Resis-

tencia A La Compresión De Los Concretos Elaborados Con Ce-

mentos Tipo I Y Tipo III, Modificados Con Aditivos Acelerantes Y

Retardantes en Cartagena de Indias”. Llegaron a las siguientes

conclusiones.

Para la buena elaboración del concreto y sus resultados óptimos,

es de gran importancia que el ingeniero siga las proporciones que

especifica el diseño de mezcla, así mismo debe regirse a las nor-

mas y especificaciones que garanticen una buena calidad del mis-

mo.

El cemento tipo III desarrolla altas resistencias a edades tempra-

nas, debido a que aunque en sus propiedades físicas es similar al

Tipo I, su composición química es diferente y además sus partícu-

las han sido molidas más refinadamente; influenciada también por

el alto porcentaje de C3S como se puede observar en la siguiente

tabla.

20

Tabla 1 : Valores típicos de los compuestos de los diferentes tipos de cemento Portland

Fuente: Libro Tecnología del Concreto y Mortero.

Un alto grado de finura representa un costo considerable debido a

que aumentan el tiempo de molienda; y cuanto más fino sea un

cemento se deteriorará con mayor rapidez, debido a que absorbe

más fácilmente la humedad del aire; liberan mayor cantidad de ca-

lor de hidratación ocasionando mayor retracción y por lo tanto, son

más susceptibles a la fisuración. Pero un cemento fino, exuda me-

nos que uno más grueso, debido a que retiene mejor el agua al

tener mayor superficie de hidratación; por lo tanto, los tiempos de

fraguado son menores, esto significa que las partículas gruesas

demoran para hidratarse e inclusive no llegar a hacerlo nunca en

forma interior, quedando dentro de ellas un núcleo inerte, lo cual se

traduce en disminución de la resistencia a la compresión.

Conocer los tiempos de fraguado inicial y final, es importante por-

que así se puede estimar el tiempo disponible para mezclar, trans-

portar, colocar, vibrar y afinar concreto en obra, así como para cu-

rarlo y colocarlo en servicio.

La propiedad que con mayor frecuencia se hace referencia es la

resistencia a la compresión, debido a que es muy fácil evaluar y en

la mayoría de los casos es suficiente para garantizar un buen com-

21

portamiento estructural. Sin embargo, no hay que olvidar que exis-

ten otras propiedades que deben ser controladas para mejorar la

eficiencia de los procesos constructivos y aumentar su vida útil.

La dosificación de los aditivos debe hacerse siguiendo las instruc-

ciones de los fabricantes, pues utilizados en cantidades menores o

mayores a las recomendadas no producen los efectos deseados

sobre la resistencia del concreto. El período de curado de los ele-

mentos de concreto debe ser de por lo menos 7 días a una tempe-

ratura mínima de 10°C y máxima de 32°C.

Entre las fallas que se dieron en los cilindros para el ensayo de la

resistencia a la compresión podemos enunciar unas de tipo Colum-

nas, debiéndose esto a que el área superficial sometida a la carga

de la prensa es mínima en relación con el área real y total del cilin-

dro, también ocasionado por englobe o deformación de la mezcla

en la parte superior del cilindro expuesta a la intemperie fuera del

área circular del cilindro mismo.

En la mezcla de concreto elaborado con cemento Tipo I, con o sin

aditivos se presentó una resistencia a la compresión de tipo decre-

ciente, esto pudo ser debido a que la relación agua/cemento no fue

óptima para este diseño, ya que se utilizó la misma relación para

las tres muestras de concreto, es decir, sin aditivos, con aditivo re-

tardantes y con aditivo acelerantes.

Con esto, en investigaciones futuras sugerimos variar la cantidad

de aditivo bajo una misma relación agua–cemento para encontrar

la cantidad óptima de aditivo a una edad de 28 días o en su defec-

to, para evaluar el poder reductor de agua del aditivo en cuestión y

por ende todas las demás características afines con la reducción

de agua, controlando otros parámetros, como tiempo de fraguado y

evolución de resistencias en particular.

22

En la mezcla de concreto elaborada con cemento Tipo III, con o sin

aditivos se observó una resistencia a la compresión de tipo crecien-

te, esto pudo ser a debido a que las partículas del cemento Tipo III,

retienen mejor el agua al tener mejor superficie de hidratación, en-

tonces los tiempos de fraguado serán menores, lo cual se traduce

en un incremento en la resistencia a la compresión.

Teniendo en cuenta la relación agua/cemento, ésta fue óptima para

el diseño de 4000psi, ya que se utilizó la misma relación para las

tres muestras de concreto, es decir, sin aditivos, con aditivo retar-

dantes y con aditivo acelerantes y se obtuvieron buenos resultados.

Como se puede observar en la siguiente tabla.

Tabla 2 :"Concreto de Alta Resistencia"Fuente: Universidad San carlos de Guatemala

Córdova (2005). “Concreto de Alta Resistencia, Para obtener el

Título de Ingeniero Civil en la Universidad de San Carlos de

Guatemala” concluyó lo siguiente.

La resistencia alcanzada por los ensayos supera a los 9,000 PSI

(630kg/cm2) a los 28 días para los concretos con 12.5 sacos de

cemento con Microsilice y aditivos reductores de agua de alto ran-

go y 17 plastificantes. Con relaciones de agua/cemento entre 0.28

a 0.36 para distintos tipos de arenas.

Se obtuvieron resistencias un poco arriba de 6,000 PSI (420 Kg/

23

cm²) a 56 días, sin la utilización de aditivos, Microsilice, solamente

utilizando 10 sacos de cemento clase 5,000 PSI o cemento para

fabricar blocks ARI 24, teniendo el cuidado que la cantidad de agua

a mezclar no fuera demasiada y ésta no superara la relación

agua/cemento en 0.42.

La resistencia inicial de estos concretos es sumamente alta con ello

permitirá un desencofrado mucho más rápido que beneficiará en el

rendimiento en el trabajo.

Las propiedades de la Microsilice provocan disminución en la poro-

sidad en el concreto y esto permite que sea más durable, más re-

sistente y, además, con la utilización de aditivos reductores de

agua de alto rango y plastificantes se obtienen asentamientos que

van de 6” a 9”.

Entre las arenas utilizadas, la que proporcionó mejores resisten-

cias fue la arena del Río Motagua, ya que posee muy bajas canti-

dades de materia orgánica y mejor granulometría.

De la comparación entre mezclas de distintos cementos resultó que

los cementos de clase 5,000 PSI y el cemento para fabricar blocks

ARI 24 dieron resistencias altas, pero el de menos resistencia fue

el cemento UGC.

El costo de este tipo de concreto es mucho mayor al de un tradicio-

nal, debido a la presencia de Microsilice, aditivos y el aumento en

la 18 cantidad de cemento; pero el beneficio en la disminución de

tiempo en alcanzar resistencias altas, y en la disminución de gran-

des secciones estructurales y la durabilidad que tiene, lo hace tam-

bién una buena opción a tomar en cuenta.

Este concreto no requiere de maquinaria especial para su realiza-

ción, pues se rige igual que el tradicional, solamente requiere ma-

24

yor control de calidad entre los materiales y el tiempo de ejecución.

2.1.2 A nivel nacional

Benítez (2011), “Concreto (Hormigón) con cemento Portland Puzo-

lánico Tipo IP Atlas de Resistencias Tempranas con la Tecnología

Sika Viscocrete 20HE” Para Obtener el Título de Ingeniero Civil en

la Universidad Ricardo Palma, concluyo lo siguiente.

El concreto (hormigón) obtenido finalmente es un concreto fluido de

buena performance, y de mediana alta resistencia según las condi-

ciones requeridas.

Se observa que es necesario realizar mezclas de concreto (hormi-

gón), con contenidos de cemento mayores de 400kg, debido a que

siendo menor el contenido de cemento se altera los porcentajes de

la combinación de los agregados, requiriendo agregado fino en por-

centajes mayores para compensar la ausencia de finos en la mez-

cla.

En relación a la temperatura del concreto (hormigón), se puede

concluir que la temperatura en los diseños de mezcla patrón será

menor que en los diseños de mescla con aditivo, debido a la acción

del aditivo retardantes, sobre los compuestos del cemento, logran-

do disminuir así el calor de hidratación y garantizando un mayo

tiempo de trabajo para su puesto de obra.

El asentamiento obtenido en los diseños de mezcla con aditivo Sika

Viscocrete 20 HE presentan características muy trabajables y flui-

das, en especial en los contenidos de cemento de 325, 350 y 375

kg, manteniendo una trabajabilidad de 5 , en un periodo de dos ho-

ras, tiempo considerado para su puesto en obra aproximadamente.

Cabe mencionar que la cantidad de aditivo utilizado en los diseños

25

de mezcla fue de 8.0 cc de Sika Viscocrete 20 HE, acompañada

con aditivos Retardantes, modificados de viscosidad y estabilizados

en dosificaciones mínimas.

De acuerdo con lo establecido en las normas ASTMC 494, el tiem-

po de fragua en los diseños de mezcla con aditivo no debería ser

mayor a 3 horas con respecto al tiempo de fragua en los diseños

de mezcla patrón; cumpliendo así con lo mencionado en todos los

diseños realizados, garantizando un mejor y mayor tiempo de tra-

bajo en dichas mezclas.

Se tiene un nuevo concreto (hormigón), que presenta una excelen-

te geología, con características fluidas, y que puede ser utilizada

por su alta trabajabilidad en estructuras densamente reforzadas,

además de garantizar un acabado informe, por la alta cohesividad

que estos diseños de mezcla presentan.

Se deberá tener presente que este estudio se realizó con el cemen-

to portland Puzolánico tipo IP-Atlas y con ciertas condiciones de

agregados, si se desease llevar otras condiciones, se deberá hacer

un estudio más exacto, en cuanto a agregados, cemento y clima,

ya que se podría variar la dosificación de los aditivos

Huincho (2011), “Concreto de Alta Resistencia Usando Aditivo

Supe plastificante, Microsilice y Nanosilice con Cemento Portland

Tipo I en Lima-Perú” llegó a las siguientes conclusiones: Se ha lo-

grado obtener un concreto de alta resistencia a la compresión, con

un valor de 1423 kg/cm2 a la edad de los 90 días y que además

tienes la propiedad de ser un concreto auto compactado.

La dosis óptima de Microsilice encontrada es de 10% con la cual se

obtiene la máxima resistencia a la compresión de 1420 kg/cm2,

para el caso de la Nanosilice es 1% (968 kg/cm2) y para el caso de

la combinación de Microsilice y Nanosilice es de 5% de Microsilice

26

más 0.5% de Nanosilice (1065 kg/ccm2).

Los concretos con adiciones de Microsilice (1.0, 1.5 y 2.0 %), repor-

tan resistencias a la comprensión superiores a los concretos con

adición de Nanosilice (1.0, 1.5 y 2.0 %), sin embargo la adición

Nanosilice incrementa también la resistencia a la comprensión

del concreto pero no de la misma magnitud que la Microsilice, su

ventaja es su estado líquido y también el uso en bajas dosis (menor

al 1%).

La Nanosilice mejora las características tanto en estado fresco

como endurecido del concreto en comparación al patrón, esto es

beneficioso ya que al encontrarse en estado líquido su impacto am-

biental es nulo

Todos los materiales usados como los agregados, cementos, aditi-

vos y agua son convencionales, es decir se encuentran en la zona

lo que le da mayor aplicabilidad a estos concretos de alta resisten-

cia.

El aditivo superplastificante en una dosis del 3.0 % en peso del ce-

mento reduce la cantidad de agua en más del 40%.

En cuanto al beneficio (resistencia a la comprensión)-costo el uso

de la Nanosilice en 1% es más beneficioso que el uso de Microsili-

ce al 10%, sin embargo la más alta resistencia es obtenida con el

10% de Microsilice (1423 kg/cm2 a la edad de 90 días.

2.1.3 A nivel local

Dávila y Sáenz (2013). “Propuesta de elaboración de Concreto de

Alta Resistencia, con el Uso de Aditivos Superplastificante, Adicio-

nes de Microsilice y Cemento Portland Tipo I” concluyó lo siguiente.

27

El concreto no requiere de maquinaria especial para su realización,

pues se rige igual que el tradicional, solamente requiere mayor con-

trol de calidad entre los materiales y el tiempo de ejecución.

El costo de este tipo de concreto es mucho mayor a (53%) al de un

tradicional, debido a la precedencia de un Microsilice, aditivos; pero

el beneficio en la disminución de tiempo en alcanzar resistencias

altas, y en la disminución de grandes secciones estructurales y la

durabilidad que tiene, lo hace también una buena opción a tomar

en cuenta.

La resistencia inicial de estos concretos es sumamente alta y con

ello permitirá un desencofrado mucho más rápido que beneficiará

el rendimiento del trabajo.

El concreto con aditivo superplastificante con dosificación de 1.0%

(del peso del cemento) reduce la cantidad de agua en 48.88%.

El peso unitario del concreto en estado fresco disminuye en 7% en

el concreto con aditivo y disminuye en 2% en el concreto con aditi-

vo más Microsilice.

La resistencia en la comparación del concreto se incrementa con-

forme aumenta su edad.

Concreto patrón a los 28 días = 100% (550 kg/cm2)

Concreto patrón más aditivo (1.0%) a los 28 días = 166% (917 kg/

cm2)

Concreto patrón más aditivo (1.0%) más Microsilice (10%) a los 28

días =187% (1023 kg/cm2).

La alta resistencia a la comprensión del concreto en estado endure-

cido, se debe a una buena dosificación y al uso de un aditivo super-

plastificante más la Microsilice.

28

2.2 Estado del arte.

Lavado y Melchor (2013) “Estudio De Comparación De Aditivos

Para Acelerar El tiempo De Fragua Del Concreto En Zonas Alto

Andinas en Huancayo-Perú”, mencionaron lo siguiente: La cons-

trucción de estructuras que involucren concreto en la sierra de

nuestro país está en su mayor apogeo en estos momentos y se

hace necesario buscar soluciones para los problemas que surgen

debido al clima seco y de muy bajas temperaturas; es por ello que

la búsqueda de productos que puedan ser adicionados al cemento

para obtener una mayor resistencia y rapidez en los procesos de

fraguado y por ende de construcción han sido y serán indispensa-

bles para mejorar la calidad y eficiencia de los procesos de cons-

trucción que se necesita en estos momentos.

Gracias a ello en estos días existe diversidad de materiales que se

utilizan como aditivos. Con altas cualidades mecánicas y de perfor-

mance frente a acciones agresivas, por la conformación de pastas

cementosas de nuevo tipo, en las cuales los aditivos que se utilizan

además de permitir que el fraguado sea más rápido también se

conjugan con el aporte, de los aditivos químicos que permiten la

reducción de la mezcla y adiciones minerales, que densifican las

pastas e incrementan su resistencia y plasticidad.

Poco a poco y gracias a grandes estudios se desmitifica a los aditi -

vos químicos (aunque hoy en día, ya existen los biológicos); y se

logra ver la gran ayuda y mejoras que se pueden lograr con ellos.

Las zonas de menores recursos podrán así contar con una cons-

trucción de calidad a un precio razonable y sin tantas dificultades

por el clima en el que se encuentran.

29

2.3Bases teóricas científicas.

2.3.1.1 Aditivo

American Concrete Institute-ACI 116 (26). Define a un

aditivo como un material distinto del agua, los agregados, el

cemento hidráulico y las fibras de refuerzo, que se utilizan

como ingrediente del mortero o del concreto, y que se aña-

de a la revoltura inmediatamente antes o durante el mez-

clado

El Comité 116R del, American Concrete Institute-ACI, como

la Norma American Society for Testing and Materials -

ASTM C 125. Definen al aditivo como: “Un material distinto

del agua, de los agregados y cemento hidráulico que se

usa como componente del concreto o mortero. Las dosis en

las que se utilizan los aditivos, están en relación a un pe-

queño porcentaje del peso de cemento, con las excepcio-

nes en las cuales se prefiere dosificar el aditivo en una pro-

porción respecto al agua de amasado”.

Según la norma técnica American Society for Testing and

Materials ASTM-C497 considera que los efectos son muy

variados, una clasificación así es muy extensa, además

debido a que un solo aditivo modifica varias características

del concreto, además de no cumplir todas las que especifi-

ca.

30

- Tipo A: Reductores de Agua

- Tipo B: Retardadores de Fragua

- Tipo C: Aceleradores de Fraguado y Resistencia tem-

prana.

- Tipo D: Reductores de Agua y Retardantes

- Tipo E: Reductores de Agua y Aceleradores.

Según el comité 212 del ACI, los clasifica según los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso:

a. Aditivos acelerantes.

b. Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.

c. Aditivos para inyecciones.

d. Aditivos incorporadores de aire.

e. Aditivos extractores de aire.

f. Aditivos formadores de gas.

g. Aditivos productores de expansión o expansivos.

h. Aditivos minerales finamente molidos.

i. Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.

j. Aditivos pegantes (también llamados epóxicos).

k. Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la

reacción entre los agregados y los alcalices del cemento.

Aditivos inhibidores de corrosión.

l. Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.

m. Aditivos floculadores.

n. Aditivos colorantes.

31

Según la norma francesa Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants du Betons - AFNOR P 18-123. Establecen una clasificación más amplia:

a. Aditivos que modifican las propiedades reológicas del

concreto fresco:

- Plastificantes – Reductores de agua.

- Incorporadores de aire.

- Polvos minerales Plastificantes

- Estabilizadores

b. Aditivos que modifican el fraguado y endurecimiento:

- Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento.

- Retardadores de Fraguado.

c. Aditivos que modifican el contenido de aire:

- Incorporadores de Aire

- Antiespumantes.

- Agentes formadores de Gas.

- Agentes formadores de Espuma.

d. Aditivos que modifican la resistencia a las acciones físi-

cas:

- Incorporadores de Aire.

- Anticongelantes.

- Impermeabilizantes.

e. Aditivos misceláneos

- Aditivos de cohesión – emulsiones

32

- Aditivos combinados

- Colorantes

- Agentes formadores de espuma

Aditivos acelerantes

Sustancia que reducen el tiempo normal de endurecimiento

de la pasta de cemento y/o aceleran el tiempo normal de

desarrollo de la resistencia.

Proveen una serie de ventajas como son:

A. Desencofrado en menor tiempo del usual

B. Reducción del tiempo de espera necesario para

dar acabado superficial

C. Reducción del tiempo de curado

D. Adelanto en la puesta en servicio de las estructu-

ras

E. Posibilidad de combatir rápidamente las fugas de

agua en estructuras hidráulicas

F. Reducción de presiones sobre los encofrados

posibilitando mayores alturas de vaciado

G. Contrarrestar el efecto de las bajas temperaturas

en clima frío desarrollado con mayor velocidad el

calor de hidratación, incrementando la temperatu-

ra del concreto y consecuentemente la resisten-

cia.

En general los acelerantes reducen los tiempos de fragua-

do inicial y final del concreto medios con métodos estándar

como las agujas proctor definidas en ASTM – C – 403 que

permiten cuantificar el endurecimiento en función de la re-

sistencia a la penetración.

33

Se emplean agujas metálicas de diferentes diámetros con

un dispositivo de aplicación de carga que permite medir la

presión aplicada sobre mortero obtenido de tamizar el con-

creto por la malla N° 4.

Se considera convencionalmente que se ha producido el

fraguado inicial cuando se necesita aplicar una presión de

500 lb/pulg2 para introducir la aguja una pulgada, y el fra-

guado final cuando se necesita aplicar una presión de

4,000lb/pul2 para producir la misma penetración.

Este método se emplea con los acelerantes denominados

convencionales cuya rapidez de acción permite mezclar y

producir el concreto de manera normal, pero en los no con-

vencionales que se emplean para casos especiales como el

del concreto lanzado (shotcrete) se utilizan otros métodos

como el de las agujas Gillmore dado que el endurecimiento

es mucho más rápido.

Una particularidad que se debe tener muy presente en los

acelerantes es que si bien provocan un incremento en la

resistencia inicial en comparación con un concreto normal,

por lo general producen resistencias menores a 28 días.

Mientras más acelerantes se emplea para lograr una mayor

resistencia inicial, se sacrifica acentuadamente la resisten-

cia a largo plazo.

Tienden a reducir la trabajabilidad si se emplean solo, pero

usados conjuntamente con incorporadores de aire, la mejo-

ran, ya que contribuyen a incrementar el contenido de aire

incorporado y su acción lubricante.

Disminuyen la exudación pero contribuyen a que aumente

la contracción por secado y consecuentemente la fisuración

si no se cura el concreto apropiadamente. Tienen una gran

cantidad de álcalis por lo que aumenta el riesgo de reactivi-

dad alcalina con cierto tipo de agregados.

34

Los concretos con acelerantes provocan una menor resis-

tencia a los sulfatos y son más sensibles a los cambios vo-

lumétricos por temperatura.

Los convencionales usualmente tienen en su composición

cloruros, carbonatos, silicatos, fluorsilicatos e hidróxidos,

así como algunos compuestos orgánicos como trietanolami-

na, siendo la proporción normal de uso del orden del 1% al

2% del peso del cemento.

Los no convencionales se componen de carbonato de so-

dio, aluminato de sodio, hidróxido de calcio o silicatos y su

proporción de uso es variable. Sea que se suministren líqui-

dos o en polvo, deben emplearse diluidos en el agua de

mezcla para asegurar su uniformidad y el efecto controlado.

El acelerantes más usado mundialmente o que es ingre-

diente de muchos productos comerciales es el cloruro de

calcio (C12Ca).

Su mecanismo de acción se da reaccionando con el Alumi-

nato Tricálcico y actuando además como catalizador del

silicato tricálcico provocando la cristalización más rápida en

la forma de cristales fibrosos.

Normalmente se suministra en escamas con una pureza. Al

diluirse siempre debe depositar en agua para entrar en so-

lución y no al revés pues sino se forma una película dura

muy difícil de disolver.

35

El riesgo de usar cloruro de calcio reside en que aumenta la

posibilidad de corrosión en el acero de refuerzo por lo que

su empleo debe efectuarse en forma muy controlada.

Aditivos incorporadores de aire

El congelamiento del agua dentro del concreto con el consi-

guiente aumento de volumen, y el deshielo con la liberación

de esfuerzos que ocasionan contracciones, provocan fisu-

ración inmediata si el concreto todavía no tiene suficiente

resistencia en tracción para soportar estas tensiones o

agrietamiento paulatino en la medida que la repetición de

estos cielos va fatigando el material.

A fines de los años cuarenta se inventaron los aditivos in-

corporadores de aire, que originan una estructura adicional

de vacíos dentro del concreto que permiten controlar y mi-

nimizar los efectos indicados.

El mecanismo por el cual se desarrollan estas precisiones

internas y su liberación con los incorporadores de aire se

explica en detalle en el Capítulo 12 en la parte relativa a

durabilidad ante el hielo y deshielo así como las recomen-

daciones en cuando a los porcentajes sugeridos en cada

caso, por lo que aquí sólo trataremos sobre las característi-

cas generales de este tipo de aditivos.

Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire:

a) Líquido, o en polvo soluble en agua

Constituidos por sales obtenidas de resinas de madera,

detergentes sintéticos sales lignosulfonadas, sales de áci-

dos de petróleo, sales de materiales proteínicos, ácidos

grasosos y resinosos, sales orgánicas de hidrocarburos

sulfonados etc. Algunos son de los llamados aniónicos, que

36

al reaccionar con el cemento inducen iones cargados nega-

tivamente que se repelen causando la dispersión y separa-

ción entre las partículas sólidas y un efecto lubricante muy

importante al reducirse la fricción interna.

Existe un campo muy grande de materiales con los cuales

se pueden obtener incorporadores de aire, sin embargo no

todos pueden producir la estructura de vacíos adecuada

para combatir el hielo y deshielo, lo que ha motivado una

gran labor de investigación por parte de los fabricantes y

científicos para hallas las combinaciones más eficientes

contra el fenómeno.

Este tipo de incorporadores de aire son sensibles a la com-

pactación por vibrado, al exceso de mezclado, y a la reac-

ción con el cemento en particular que se emplee, por lo que

su utilización debe hacerse de manera muy controlada y

supervisada para asegura los resultados pues de otro

modo estaremos incorporando menos vacíos y de calidad

diferente a la requerida.

Una de las ventajas de estos incorporadores, es que el aire

introducido funciona además como un lubricante entre las

partículas de cemento por los vacíos adicionales en su es-

tructura.

Las proporciones en que se dosifican normalmente estos

aditivos oscilan entre el 0.02% y el 0.10% del peso del ce-

mento consiguiéndose incorporar aire en un porcentaje que

varía usualmente entre el 3% y el 6% dependiendo del pro-

ducto y condiciones particulares.

b) En partículas sólidas

Consistentes en materiales inorgánicos insolubles con una

porosidad interna muy grande como algunos plásticos, la-

37

drillo molido, arcilla expandida, arcilla pizarrosa, tierra diato-

mácea etc.

Estos materiales se muelen a tamaños muy pequeños y o

lo general deben tener una porosidad del orden del 30%

por volumen.

La ventaja de estos aditivos con respecto a los anteriores

estriba en que son más estables ya que son inalterables al

vibrado o al mezclado. No obstante, al ser su obtención y

uso más complicados desde el punto de vista logístico, de

fabricación y de transporte, los grandes fabricantes a nivel

mundial han desarrollado más los primeros.

Hemos realizado algunos estudios preliminares con sillar

de la región de Arequipa, que como se sabe es un material

de origen volcánico con porosidad del orden del 25% al

30%, que indican que podrían ser un incorporador de aire

barato y eficiente, por lo que debería investigarse con ma-

yor profundidad en este sentido

En nuestro medio se emplean usualmente incorporadores

de aire líquidos, ya sea importados o de fabricación nacio-

nal con insumos importados, estando el campo virgen para

desarrollar incorporadores de aire con materiales locales de

adquisición corriente, que puedan abaratar su uso, de

modo de poder difundir su empleo normal en regiones don-

de por las condiciones climáticas son imprescindibles.

Un aspecto que hay que tener muy presente al usar estos

aditivos es el que ningún fabricante puede garantizar a prio-

ri el contenido del aire que inducen, pues depende como

hemos dicho de muchos factores, por lo que se requiere un

chequeo permanente con equipos para medición de aire

incorporado y compatibilizar estas mediciones con las ope-

raciones de mezclado y transporte, para asegurar que no

38

hay pérdida de aire incorporado durante el proceso cons-

tructivo.

Aditivos reductores de agua – plastificantes.

Son compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten em-

plear menor agua de la que se usaría en condiciones nor-

males en el concreto, produciendo mejores características

de trabajabilidad y también de resistencia al reducirse la

Relación Agua/Cemento.

Trabajan en base al llamado efecto de superficie, en que

crean una interface entre el cemento y el agua en la pasta,

reduciendo las fuerzas de atracción entre las partículas,

con lo que se mejora el proceso de hidratación.

Muchos de ellos también desarrollan el efecto aniónico que

mencionamos al hablar de los incorporadores de aire.

Usualmente reducen el contenido de agua por lo menos en

un 5% a 10%.

Tienen una serie de ventajas como son:

A. Economía, ya que se puede reducir la cantidad de cemen-

to.

B. Facilidad en los procesos constructivos, pues la mayor

trabajabilidad de las mezclas permite menor dificultad en

colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano

de obra.

C. Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la rela-

ción Agua/cemento.

D. Mejora significativa de la impermeabilidad

E. Posibilidad de bombear mezclas a mayores distancias sin

problemas de atoros, ya que actúan como lubricantes,

reduciendo la segregación.

39

En general, la disminución del asentamiento en el tiempo

es algo más rápida que en el concreto normal, dependien-

do principalmente de la temperatura de la mezcla.

Las sustancias más empleadas para fabricarlos son los

lignosulfonatos y sus sales, modificaciones y derivados de

ácidos lignosulfonados, ácidos hidroxilados carboxílicos y

sus sales, carbohidratos y polioles etc.

La dosificación normal oscila entre el 0.2% al 0.5% del

peso del cemento, y se usan diluidos en el agua de mezcla.

Aditivos superplastificantes

Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el

efecto aniónico se ha multiplicado notablemente.

A nivel mundial han significado un avance notable en la

Tecnología del Concreto pues han permitido el desarrollo

de concretos de muy alta resistencia.

En la actualidad existen los llamados de tercera genera-

ción, que cada vez introducen mejoras adicionales en la

modificación de las mezclas de concreto con reducciones

de agua que no se pensaba fueran posible de lograrse

unos años atrás. Se aplican diluidos en el agua de mezcla

dentro del proceso de dosificación y producción del concre-

to, pero también se pueden añadir a una mezcla normal en

el sitio de obra un momento antes del vaciado, produciendo

resultados impresionantes en cuanto a la modificación de la

trabajabilidad.

Por ejemplo, para una mezcla convencional con un slump

del oren de 2” a 3”, el añadirle superplastificante puede pro-

ducir asentamientos del orden de 6” a 8” sin alterar la rela-

ción Agua/Cemento.

40

En efecto es temporal, durando un mínimo del orden de 30

min a 45 min dependiendo del producto en particular y la

dosificación, pero se puede seguir añadiendo aditivo si es

necesario para volver a conferirle plasticidad al concreto.

La dosificación usual es el 0.2% al 2% del peso del cemen-

to, debiendo tenerse cuidado con las sobre dosificaciones

pues pueden producir segregación si las mezclas tienen

tendencia hacia los gruesos o retardos en el tiempo de fra-

guado, que obligan a prolongar e intensificar el curado, al-

gunas veces durante varios días, aunque después se desa-

rrolla el comportamiento normal.

Las mezclas en las que se desee emplear superplastifican-

te deben tener un contenido de finos ligeramente superior

al convencional ya que de otra manera se puede producir

segregación si se exagera el vibrado.

Producen generalmente incremento de burbujas superficia-

les en el concreto por lo que hay que optimizar en obra tan-

to los tiempos de vibrado como la secuencia de estas ope-

raciones, para reducir las burbujas al mínimo.

Si se desea emplear al máximo sus características de re-

ductores de agua, permiten descensos hasta del 20% a

30% trabajando con slumps del orden de 2” a 3”, lo que ha

permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia

(750 kg/cm2) con relaciones Agua/Cemento tan bajas como

0.25 a 0.30, obviamente bajo optimizaciones de la calidad

de los agregados y del cemento.

Su empleo sólo como plastificantes permite como hemos

dicho, el suministrar características autonivelantes a con-

cretos convencionales, lo que los hace ideales para vacia-

dos con mucha congestión de armadura donde el vibrado

es limitado.

41

En nuestro medio se han utilizado relativamente poco los

super-plastificantes, siendo uno de los casos más saltantes

en el concreto pesado del Block del Reactor en Huarangal

– Lima, donde la alta concentración de armadura y elemen-

tos metálicos embutidos, motivó que los empleáramos, con

excelentes resultados debido a sus características de mejo-

radores de la trabajabilidad.

En el Proyecto Majes Secciones D y E, hemos empleado

super-plastificantes como reductores de agua, para obtener

Relaciones Agua/Cemento bajas con trabajabilidades altas

(Agua/Cemento < 0.50, slump 3” a 4”), al existir estos con-

dicionantes por razones de impermeabilidad y durabilidad

de las estructuras hidráulicas, ante el riesgo potencial de

agresividad por cloruros y sulfatos de los suelos circundan-

tes. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios.

Como complemento, debemos mencionar que son auxilia-

res muy buenos para las inyecciones o rellenos (grouting),

por su efecto plastificante.

En el Perú se han usado los de procedencia norteamerica-

na y europea, pero es interesante anotar que el Japón tiene

el liderazgo actual en cuanto al desarrollo de estos produc-

tos, con versiones sumamente especiales.

Aditivos impermeabilizantes

Esta es una categoría de aditivos que sólo está individuali-

zada nominalmente pues en la práctica, los productos que

se usan son normalmente reductores de agua, que propi-

cian disminuir la permeabilidad al bajar la Relación Agua/

Cemento y disminuir los vacíos capilares.

Su uso está orientado hacia obras hidráulicas donde se

requiere optimizar la estanqueidad de las estructuras.

42

No existe el aditivo que pueda garantizar impermeabilidad

si no damos las condiciones adecuadas al concreto para

que no exista fisuración, ya que de nada sirve que aplique-

mos un reductor de agua muy sofisticado, si por otro lado

no se consideran en el diseño estructural la ubicación ade-

cuada de juntas de contracción y expansión, o no se optimi-

za el proceso constructivo y el curado para prevenir agrieta-

miento.

Hemos tenido ocasión de apreciar proyectos hidráulicos

donde en las especificaciones técnicas se indica el uso ex-

clusivo de aditivos impermeabilizantes, lo cual no es correc-

to y lleva a confusión pues esta connotación que es subjeti-

va, la han introducido principalmente los fabricantes, pero

en la práctica no son en general otra cosa que reductores

de agua.

Existe un tipo de impermeabilizantes que no actúan redu-

ciendo agua sino que trabajan sobre el principio de repeler

el agua y sellar internamente l estructura de vacíos del con-

creto, pero su uso no es muy difundido pues no hay seguri-

dad de que realmente confieran impermeabilidad y definiti-

vamente reducen resistencia. Las sustancias empeladas en

este tipo de productos son jabones, butilestearato, ciertos

aceites minerales y emulsiones asfálticas.

Otros elementos que proporcionan características de incre-

mento de impermeabilidad son las cenizas volátiles, las

puzolanas y la Microsilice, que en conjunción con el cemen-

to generan una estructura mucho menos permeable que la

normal, pero su uso es más restringido.

Aditivos Retardadores

Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endureci-

miento normal del concreto, con miras a disponer de un

43

período de plasticidad mayor que facilite el proceso cons-

tructivo.

Su uso principal se amerita en los siguientes casos:

A. Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia

de colocación del concreto provocaría juntas frías si se

emplean mezclas con fraguados normales.

B. Vaciados en clima cálido, en que se incrementa la veloci-

dad de endurecimiento de las mezclas convencionales.

C. Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir

atoros.

D. Transporte de concreto en Mixers a largas distancias.

E. Mantener el concreto plástico en situaciones de emergen-

cia que obligan a interrumpir temporalmente los vaciados,

como cuando se malogra algún equipo o se retrasa el su-

ministro del concreto.

La manera como trabajan es actuando sobre el Aluminato

Tricálcico retrasando la reacción, produciéndose también un

efecto de superficie, reduciendo fuerzas de atracción entre

partículas.

En la medida que pasa el tiempo desaparece el efecto y se

desarrolla a continuación el de hidratación, acelerándose ge-

neralmente el fraguado.

Hay que tener cuidado con las sobredosificaciones pues pue-

den traer complicaciones en el desarrollo de la resistencia,

obligando a adoptar sistemas de curado adicionales.

Usualmente tienen características plastificantes. Los produc-

tos básicos empleados en su fabricación son modificaciones

y combinaciones de los usados en los plastificantes y adicio-

nalmente, algunos compuestos de étercelulosa.

44

Se dosifican generalmente en la proporción del 0.2% al 0.5%

del peso del cemento.

RAZONES DE EMPLEO DE UN ADITIVO

Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:

A) En el concreto fresco:

- Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido

de agua.

- Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabaja-

bilidad.

- Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.

- Crear una ligera expansión.

- Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación.

- Reducir la segregación.

- Facilitar el bombeo.

- Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.

B) En el concreto endurecido:

- Disminuir el calor de hidratación.

- Desarrollo inicial de resistencia.

- Incrementar las resistencias mecánicas del concreto.

- Incrementar la durabilidad del concreto.

- Disminuir el flujo capilar del agua.

- Disminuir la permeabilidad de los líquidos.

- Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.

- Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.

MODOS DE USO- Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la

mezcla y comúnmente son usados entre el 0.1 % y 0.5

% del peso del cemento.

45

- La utilización de aditivos no debería, con toda objetivi-

dad ser subestimada o menospreciada.

- El efecto deseado y su uso lo describen los propios fa-

bricantes pero algunos son desconocidos incluso por

ellos, por lo que es importante que antes de su uso se

realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del

material.

- El uso del aditivo debe incluirse en el diseño de mezcla

de concreto.

2.3.1.2 Concreto

Según Flavio Abanto Castillo (2000) el término de concreto

es una mezcla de cemento Portland, agregado fino, agre-

gado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para

obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la

resistencia. El cemento y el agua reaccionan químicamente

uniendo las partículas de los agregados, constituyendo un

material heterogéneo. Algunas veces se añaden ciertas

sustancias, llamadas aditivos, que mejoran o modifican

algunas propiedades del concreto”.

Rivva (2000) define el concreto resaltando que se trata de

un producto artificial compuesto de un medio ligante deno-

minado pasta, dentro del cual se encuentran embebidas

partículas de un medio ligado denominado agregado; La

pasta es el resultado de la combinación entre el agua y el

cemento, el agregado es referido por el autor como la fase

discontinua del concreto ya que las partículas no se en-

cuentran unidas, existen a su vez los agregados finos y los

agregados gruesos. El concreto en algunos casos se mez-

cla con aditivos según el uso o las condiciones de instala-

46

ción, se caracteriza por ser un compuesto que presenta

una gran resistencia a la compresión lo cual es considerado

como uno de los mejores materiales en la construcción de

proyectos de infraestructura pues proporciona seguridad y

estabilidad a las estructuras. Asimismo identifica como ele-

mentos fundamentales de la pasta los siguientes:

1. El gel que es el producto resultante de la reacción quí-

mica al hidratar el cemento

2. Los poros que se incluyen en la pasta.

3. El cemento no hidratado (Si hay)

4. Los cristales de Hidróxido de Calcio que pudiesen for-

marse durante la hidratación del cemento.

Un proceso primordial para lograr un concreto de calidad es

el de hidratación, al respecto.

Nilson (2001) explica que se debe agregar agua adicional

a la requerida para realizar la mezcla, ya que es esta da a

la mezcla la trabajabilidad adecuada para llenar las forma-

letas y rodear el acero de refuerzo embebido antes que

inicie el endurecimiento. Se conoce que se pueden obtener

concretos en un alto rango de propiedades, estos rangos

altos se obtienen al ajustar apropiadamente las proporcio-

nes de los materiales que lo constituyen así:

1) Utilizando cementos especiales (Cementos de alta

resistencia inicial).

2) Agregados especiales (Que pueden ser ligeros o pesa-

dos).

3) Aditivos (Plastificantes y agentes incorporadores de aire,

micro sílice o cenizas volantes).

4) Mediante métodos especiales de curado (Por ejemplo

curado al vapor).

47

(Steven, 1992) El concreto es básicamente una mezcla de

dos componentes: Agregado y pasta. La pasta, compuesta

de Cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y

grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a

una roca pues la pasta endurece debido a la reacción quí-

mica entre el Cemento y el agua. Los agregados general-

mente se dividen en dos grupos: finos y gruesos.

Los agregados finos consisten en arenas naturales o mano

facturadas con tamaños de partículas que pueden llegar

hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas par-

tículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta

152 mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea

comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.

La pasta está compuesta de Cemento Portland, agua y aire

atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la

pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concre-

to. El volumen absoluto del Cemento está comprendido

usualmente entre el 7 y el 15 % y el agua entre el 14 y el 21

%. El contenido de aire y concretos con aire incluido puede

llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo

del tamaño máximo del agregado grueso.

Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al

75 % del volumen total del concreto, su selección es impor-

tante. Los agregados deben consistir en partículas con resis-

tencia adecuada así como resistencias a condiciones de ex-

posición a la intemperie y no deben contener materiales que

pudieran causar deterioro del concreto.

Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua,

es deseable contar con una granulometría continua de tama-

48

ños de partículas. La calidad del concreto depende en gran

medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado

adecuadamente, cada partícula de agregado está completa-

mente cubierta con pasta y también todos los espacios entre

partículas de agregado.

Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condi-

ciones de curado, la cantidad de concreto endurecido está

determinada por la cantidad de agua utilizada en la relación

con la cantidad de Cemento. A continuación se presenta al-

gunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de

agua:

- Se incrementa la resistencia a la compresión y a la fle-

xión.

- Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor her-

meticidad y menor absorción.

- Se incrementa la resistencia al intemperismo.

- Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre

el concreto y el esfuerzo.

- Se reducen las tendencias de agrietamientos por con-

tracción.

Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de

concreto – a condición que se pueda consolidar adecuada-

mente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan

en mezclas más rígidas; pero con vibración, aun las mezclas

más rígidas pueden ser empleadas.

Para una calidad dada de concreto, las mezclas más rígidas

son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del

concreto por vibración permite una mejora en la calidad del

concreto y en la economía. Las propiedades del concreto en

estado fresco (plástico) y endurecido, se puede modificar

49

agregando aditivos al concreto, usualmente en forma líquida,

durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente

para:

1. Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento,

2. Reducir la demanda de agua,

3. Aumentar la trabajabilidad,

4. Incluir intencionalmente aire, y

5. Ajustar otras propiedades del concreto.

Después de un proporciona miento adecuado, así como,

dosificación, mezclado, colocación, consolidación, acabado,

y curado, el concreto endurecido se transforma en un mate-

rial de construcción resistente, no combustible, durable, re-

sistencia al desgaste y prácticamente impermeable que re-

quiere poco o nulo mantenimiento. El concreto también es

un excelente material de construcción porque puede mol-

dearse en una gran variedad de formas, colores y texturiza-

dos para ser usado en un número ilimitado de aplicaciones.

Cemento

Se denomina cemento a un conglomerante formado a partir

de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormen-

te molidas, que tiene la propiedad de endurecer al contacto

con el agua. Mezclado con agregados pétreos (grava y are-

na) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica

que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia pétrea,

denominada hormigón (en España, parte de Sudamérica y el

Caribe hispano) o concreto (en México parte de Sudaméri-

ca). Su uso está muy generalizado en construcción e inge-

niería civil.

50

PROPIEDADES MECÁNICAS Y FÍSICAS DE LOS CEMEN-TOS.

Fraguado. La velocidad de fraguado se mide a partir del

amasado, mediante la aguja de Vicat. El cemento de resis-

tencia muy alta se inicia pasado 45 minutos, mientras que el

de resistencia alta, media y baja, se inicia pasados 60, aun-

que todos ellos finalizan antes de 12 horas.

El fraguado es más corto y rápido en su comienzo a mayor

finura del cemento.

La presencia de materia orgánica, retrasa el fraguado y pue-

de llegar a inhibirlo.

A menor cantidad de agua, así como a mayor sequedad del

aire ambiente, corresponde un fraguado más corto.

Expansión. Los ensayos mediante las agujas de Chatelier,

tienen por objeto medir el riesgo de expansión tardía que

puede tener un cemento fraguado, debido a la hidratación

del óxido de calcio y/o oxido de magnesio libres. No debe

ser superior a 10 milímetros.

Finura del molido. Está ligada al valor hidráulico del cemen-

to, ya que influye en la velocidad de las reacciones químicas

de fraguado y endurecimiento.

Si el cemento posee una finura excesiva, su retracción y ca-

lor de fraguado son muy altos (por lo que en general resulta

perjudicial), pero la resistencia mecánica aumenta con la

finura

51

Para la determinación de la finura se utiliza el método de la

superficie específica de Blaine, (más conocido) la cual está

comprendida entre 2.500 y 4.000 cm2/g. Y los métodos de

tamizado en seco y tamizado húmedo.

Resistencias mecánicas. Se realizan pruebas de probetas de

cemento, las cuales se rompen primero por flexo-tracción

con carga centrada y luego por comprensión, realizándose

estas a los 2, 7 y 28 días.

La resistencia aumenta a mayor cantidad de cemento em-

pleado.

Cemento Pacasmayo Extra Forte

El cemento Pacasmayo Extra Forte es un cemento de uso

general recomendado para columnas, vigas, losas, cimenta-

ciones y otras obras que no se encuentren en ambientes

húmedos - salitrosos.

Este cemento contiene adiciones especialmente selecciona-

das y formuladas que le brindan buena resistencia a la com-

presión, mejor maleabilidad y moderado calor de hidratación.

Figura Cemento Portland Pacasmayo Extra Forte.

1

52

Propiedades- Moderado calor de hidratación.

- Mejor trabajabilidad.

Aplicaciones

Obras de concreto simple, de concreto armado, morteros

en general.

Pavimentos, cimentaciones y estructuras de concreto ma-

sivo.

Propiedades físicas y químicas del cemento

Los cementos pertenecen a la clase de materiales denomi-

nados aglomerantes en construcción, como la cal aérea y

el yeso (no hidráulico), el cemento endurece rápidamente

y alcanza resistencias altas; esto gracias a reacciones

complicadas de la combinación cal–sílice.

Tabla 3:Composicion del cemento

CaO 63 % (cal)

SiO2 20 % (sílice)

Al2O3 6 % (alúmina)

Fe2O3 3 % (óxido de fierro)

MgO 1.5 % (óxido de magnesio)

K2o + Na2O 1 % (álcalis)

Pérdida por calcinación 2 %

Residuo insoluble 0.5 %

So3 2 % (anhídrido Sulfúrico)

Cao Residuo 1 % (cal libre)

53

Suma 100 %

Fuente:http://www.asocem.org.pe/bivi/re/IC/ADI/

propiedades_fisico_quimicas.

Tabla 4 : Características del Cemento

Químicas Físicas

Módulo Fundente Superficie Especifica

Compuestos Secundarios Tiempo De Fraguado

Pérdida Por Calcinación Falso Fraguado

Residuo Insoluble Estabilidad De Volumen

Resistencia Mecánica

Contenido De Aire

Calor De Hidratación

Fuente:http://www.asocem.org.pe/bivi/re/IC/ADI/

propiedades_fisico_quimicas.

a. Peso específico del cemento

Un saco de cemento portland pesa 42,5 kg y tiene un volu-

men de aproximadamente 1 pie cúbico (28,32 lt) cuando

acaba de ser empacado.

El peso específico del cemento portland a granel puede

variar considerablemente dependiendo de su manejo y

almacenamiento. Un cemento portland demasiado suelto

puede pesar únicamente 833 kg/m, mientras que si se

compacta por vibración, el mismo cemento puede llegar a

pesar 1650 kg/m. Por este motivo, la práctica correcta con-

siste en pesar el cemento a granel para cada mezcla de

concreto que se vaya a producir. El peso específico del

54

cemento Pacasmayo es de 3.15 gr/cm³.

Agregados

Se definen como materiales que constituyen entre el 60 y el

80% del volumen total del concreto y se usan con un medio ce-

mentante como la lechada, para formar mortero o concreto. Los

agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles

un uso óptimo: deben consistir en partículas durables, limpias,

duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos,

recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que pudieran

afectar la hidratación y la adherencia de la pasta al cemento.

Las partículas de agregado que sean desmenuzables o suscep-

tibles de resquebrajarse son indeseables.

Debido a esto, tienen gran influencia tanto en el costo económi-

co como en las propiedades del concreto, fresco o endurecido.

Se clasifican en:

1. Agregado finoSe define como las partículas de agregado menores de

4.75 mm pero mayores de 75 mm, o también como la por-

ción de material que pasa la malla N°. 4 (4.75 mm) y es

retenido en la malla N°. 200 (0.075 mm).

2Fuente: Google

2. Agregado grueso

55

Se define como las partículas de agregado mayores de

4.75mm. El tamaño máximo del agregado grueso que se

utiliza en el concreto tiene su fundamento en la economía.

El tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor

tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte

del mismo.

3Fuente: Google.

b.3) Propiedades principales de los agregadosGranulometría

La granulometría de una masa de agregados se define como la

distribución del tamaño de sus partículas, y se determina ha-

ciendo pasar una muestra representativa del material por una

serie de tamices ordenados por abertura, de mayor a menor.

La granulometría se relaciona directamente con la trabajabilidad

del concreto, y así con todas las propiedades ligadas a ésta. En

esto radica la importancia de estudiar la granulometría de los

agregados.

La granulometría de la arena tiene mayor influencia sobre la

trabajabilidad que el agregado grueso en razón de su mayor

valor de superficie especifica.

Tamaño Máximo

Se entiende por tamaño máximo de un agregado la abertura del

56

tamiz o malla menor a través del cual debe pasar como mínimo

el 95% o más del material cernido.

El tamaño máximo del agregado generalmente está condiciona-

do por las exigencias de que pueda entrar fácilmente en los en-

cofrados y entre las barras de las armaduras.

Peso Unitario

Es el que se toma como volumen de referencia. Existen dos

clases: el suelto, el cual se determina al dejar caer libremente el

agregado dentro del recipiente, y el compacto: el material se

compacta de modo similar a como se hace con el concreto.

Peso Específico

Es el peso de un cuerpo dividido entre su volumen. Los

materiales granulométricos tienen dos tipos de pesos es-

pecíficos: el aparente, que es el peso de un conjunto de

agregados dividido entre su volumen incluyendo los espa-

cios vacíos entre granos, y el absoluto: peso de un grano

dividido entre su volumen.

Humedad y Absorción

Es la diferencia entre el peso del material húmedo y el mis-

mo, secado al horno. Se suele expresar como porcentaje

en peso, referido al material seco. Esta se encuentra en

los agregados de dos maneras diferentes: uno es rellenan-

do los poros y micro poros internos de los granos, y la otra

es como una película envolvente más o menos gruesa.

Segregación

Cuando se manejan agregados en los que hay presencia

de granos con tamaños muy contrastantes, se puede pre-

sentar tendencia a su separación, en lo que denominamos

segregación del agregado, lo cual generaría concreto de

57

calidad heterogénea y dudosa.

La tendencia a la segregación se contrarresta manejando

los agregados en fracciones separadas, de acuerdo a su

tamaño, que solo se combinan en el momento del mezcla-

do. A veces la naturaleza produce gradaciones granulomé-

tricas combinadas, con gruesos y finos, y que teóricamen-

te podrían ser adecuadas para usarse directamente como

agregados.

Impurezas

Al agregado los puede acompañar algunas impurezas per-

judiciales, la mayoría de origen natural y acompañando a

la arena.

La materia orgánica en descomposición puede producir

trastornos en las reacciones del cemento. El fraguado pue-

de ser alterado, e incluso impedido, como es el caso en

presencia de abundantes azucares. También se pueden

ver alterados el endurecimiento y a veces, la reacción de

los aditivos químicos. Algunos tipos de materia orgánica

no llegan a producir alteraciones importantes por lo cual,

en términos generales, lo más recomendable es hacer

pruebas directas en mezclas de estudios con los materia-

les que se pretende usar.

Otras impurezas importantes son las sales naturales, entre

las cuales, las más frecuentes son el Cloruro de sodio y el

sulfato de calcio o yeso, o bien las sales procedentes de

efluentes industriales, que pueden tener una composición

muy variada. El Ion cloruro, de la sal, produce la corrosión

de las armaduras del concreto armado, y el Ion sulfato del

58

yeso ataca la pasta.

Forma de Partículas y Textura superficial

La forma de partícula y la textura superficial de un agrega-

do influyen más en las propiedades del concreto fresco,

que en las propiedades del concreto endurecido. Para pro-

ducir un concreto trabajable, las partículas alongadas, an-

gulares, de textura rugosa necesitan más agua que los

agregados compactos, redondeados y lisos. En conse-

cuencia, las partículas de agregado que son angulares,

necesitan un mayor contenido de cemento para mantener

la misma relación agua-cemento.

Sin embargo, con una granulometría satisfactoria, los

agregados triturados y no triturados (de los mismos tipos

de rocas) generalmente dan la misma resistencia para el

mismo factor de cemento, los agregados pobremente gra-

duados o angulares pueden ser también más difíciles de

bombear. La adherencia entre la pasta de cemento y un

agregado generalmente aumenta a medida que las par-

tículas cambian de lisas y redondeadas a rugosas y angu-

lares. Este incremento en adherencia se debe considerar

al seleccionar agregados para concreto en que sea impor-

tante la resistencia a la flexión o donde sea necesaria una

alta resistencia a la compresión.

59

Agua

El agua cumple con dos funciones vitales en el desarrollo

del concreto, como agua de mezclado y como agua de cu-

rado. Para la primera, casi cualquier agua natural potable,

sin tener un sabor u olor notable, puede servir para el mez-

clado, pues el agua cuando funciona como un ingrediente

en la fabricación de la mezcla ocupa entre 10% - 25% de

cada m3 producido. Se debe evitar a toda costa que esté

contaminada de sulfatos pues estos son agresivos al ce-

mento. Si no se tiene cuidado en eliminar las impurezas

excesivas contenidas en el agua de mezcla, estas pueden

afectar no sólo el tiempo de fraguado, la resistencia del

concreto y la consistencia de volumen, sino que a su vez

pueden producir eflorescencia o corrosión del refuerzo.

4Fuente: Google

Existen diversos tipos de cemento Portland:

Tipo I:Se lo conoce como cemento Portland ordinario, que es el de

mayor utilización en el mercado. Se lo utiliza en hormigones

normales que no estarán expuestos a sulfatos en el ambiente,

en el suelo o en el agua del subsuelo.

Tipo II:

60

Son cementos con propiedades modificadas para cumplir pro-

pósitos especiales, como cementos anti-bacteria les que pue-

den usarse en piscinas; cementos hidrófobos que se deterioran

muy poco en contacto con sustancias agresivas líquidas; ce-

mentos de albañilería que se los emplea en la colocación de

mampostería; cementos impermeabilizantes que se los utiliza

en elementos estructurales en que se desea evitar las filtracio-

nes de agua u otros fluidos, etc.

Tipo III:Son los cementos de fraguado rápido, que suelen utilizarse en

obras de hormigón que están en contacto con flujos de agua

durante su construcción o en obras que pueden inestabilizarse

rápidamente durante la construcción.

Tipo IV:Son los cementos de fraguado lento, que producen poco calor

de hidratación. Se los emplea en obras que contienen grandes

volúmenes continuos de hormigón como las presas, permitiendo

controlar el calor emitido durante el proceso de fraguado.

Tipo V:Son cementos resistentes a los sulfatos que pueden estar pre-

sentes en los agregados del hormigón o en el propio medio am-

biente. La presencia de sulfatos junto con otros tipos de cemen-

tos provoca la desintegración progresiva del hormigón y la des-

trucción de la estructura interna del material compuesto.

2.4 Definición de términos básicos.

Fragua:

Según American Concrete Institute- ACI 116R-00 define al fragua-

do

61

Como: La condición alcanzada por una pasta cementicia, mortero u

Hormigón que ha perdido plasticidad hasta un nivel arbitrario, gene-

ralmente medido en términos de la resistencia a la penetración;

fraguado inicial se refiere a la primera rigidización; fraguado final se

refiere a una rigidez significativa; también, deformación remanente

luego de retirada la tensión.

Acelerantes:

Norma UNE. EN 934-2, los define como Acelerantes de fraguado

cuya función principal es reducir o adelantar el tiempo de fraguado

del cemento (principio y final), que se encuentra en el hormigón,

mortero o pasta.

Sika Rapid:

Según American Concrete Institute-ACI. Menciona que es aditivo

de (tipo c), de nuevo generación, que permite el desarrollo de una

altísima resistencia inicial en el concreto sin perjuicio de la resisten-

cia final.

Agregados

Resistencia:Aguilar et. Al (2009) afirman que: “La resistencia a la compresión se

relaciona inversamente con la relación agua-cemento. Para un con-

creto plenamente compactado fabricado con agregados limpios y

sanos, la resistencia y otras propiedades deseables del concreto,

bajo condiciones de trabajo dadas, están gobernadas por la cantidad

de agua de mezclado que se utiliza por unidad de cemento”

Curado: Aguilar Et. Al (2009) definen el curado como el mantenimiento de los

62

contenidos de humedad y de temperatura satisfactorios durante un

tiempo definido después de su colocación, los mismos autores reco-

nocen que en la medida que la reacción de hidratación se desarrolle

y complete, influirá en la resistencia, durabilidad y en la densidad del

concreto.

Asentamiento:ARGOS de Colombia 2012, El asentamiento es una medida de la

consistencia del concreto, que se refiere al grado de fluidez de la

mezcla, decir que indica que tan seca o fluida está cuando se en-

cuentra en estado plástico y no constituye por sí mismo una medida

directa de la trabajabilidad

Agregados:

Rivva (2000) plantea la siguiente definición de agregado: Conjunto

de partículas inorgánicas de origen natural o artificial de las cuales

se establecen unas dimensiones que se contemplan en la norma

NTP 400.011

Chema Plast:

Según American Concrete Institute-ACI. Es un plastificante, tiene

además otras propiedades. Es un producto adecuado las especifica-

ciones ASTM C-494 tipo A. Es un concentrado de color marrón listo

para usarse, fabricado a base de agentes dispersantes de alta efica-

cia exento de cloruros. No es tóxico ni corrosivo. Hace posible dise-

ñar mezclas de concreto de fácil colocación con un contenido de

hasta 10% menor de agua, generando el aumento correspondiente a

la comprensión y durabilidad del concreto. Reduce la permeabilidad

del concreto. USOS: Como reductor de agua o como plastificante

63

CAPÍTULO III: MARCO

METODOLÓGICO

64

3. MARCO METODOLÓGICO.

3.1 Tipo y diseño de la investigación

3.1.1 Tipo de la investigación

Descriptivo.

Porque se detallaron los características que están inmersos en

nuestro tema acerca de la efectividad de los aditivos acelerantes

de fragua en concretos aplicables a zonas alto andinas de la región

Lambayeque.

Cuantitativo

Porque se analizaron los estados de las propiedades mecánicas de

los concretos aplicables a zonas altos andinas de la región Lamba-

yeque, para ellos se utilizaron técnicas de ensayo de laboratorio,

se requiera del análisis de los datos en forma estadística y cuantifi-

cada.

3.1.2 Diseño de la investigación

El diseño del trabajo de investigación es experimental, puesto que

se basó en un problema y/o variable que todavía no ha ocurrido en

la zona de incahuasi, es una problemática que en la realidad toda-

vía no se ha dado en la zona.

Para el desarrollo de la investigación, lo que se efectuó primero,

recolección de datos mediante el método de observación, con el

cual llegaremos a determinar la problemática principal, y formular-

se seguidamente el problema, para después de tener que aplicar y

analizar y someterlo a diversas técnicas de ensayos de laboratorio,

para luego emitir resultados correspondientes del estudio minucio-

65

so realizado.

O R C

3.2 Población y muestra

Población.

Para el desarrollo de este estudio tomamos como la pobla-

ción destinada para esta investigación serán el conjunto de

cilindros de concreto (testigos) ensayadas según NTP

339.034:2008 equivalente al ASTM C–39.

Muestra

El número de muestras para esta investigación está deter-

minado por las siguientes variables:

A. Resistencia de diseño del concreto = 210 kg/cm2 .

B. Tamaño Máximo Nominal del agregado grueso = 3/4"

C. Tiempo de rotura de los especímenes = 7 ,14 y 28 días

D. Dosificación en función a la muestra patrón de concre-

to convencional, concreto con aditivo sika y concreto

con aditivo Chema.

E. Numero de muestras a diseñar por cada resistencia =

112 especímenes.

3.3 Hipótesis

Si se determina cuáles son los efectos de los aditivos acelerantes en las

propiedades mecánicas entonces mejoraría la calidad del concreto.

66

3.4 Variables

3.4.1.1 Variable independienteAditivos

3.4.1.2 Variable dependiente

Concreto

67

3.5Operacionalización.

Variables Independientes

Tabla N° Operacionalización de variables independientes

VARIABLE IN-DEPENDIENTE

DIMENSIÓNINDICADO-RES

SUB INDICA-DORES

INDICES

TÉCNICAS DE RECO-LECCION DE INFOR-MACIÓN

INSTRUMENTOS DE RECOLEC-CION DE INFOR-MACIÓN

INSTRUMEN-TOS DE MEDI-CIÓN

CONCRETO CONVEN-CIONAL

Composición

Cemento

Cemento

Portland Ex-

tra Forte

Kg ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección de

datos

Agregados

Agregado

GruesoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección de

datos y mues-

treo

Agregado

FinoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección de

datos y mues-

treo

Agua Agua PotableLts Observación Guía de obser- Recolección de

68

vacióndatos y mues-

treo

Estados

CON-

CRETO

FRESCO

Tiempo de

fragua Hras Observación

Guía de obser-

vación

Recolección de

datos y mues-

treo

Trabajabili-

dadSlump Observación

Guía de obser-

vación

Recolección de

datos

Temperatura °C ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección de

datos

CON-

CRETO

Endurecido

DurabilidadA dimen-

sionalObservación

Guía de obser-

vación

Recolección de

datos

Elasticidad Kg/cm2 ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección de

datos

Fuente: Esquema de proyecto cuantitativo-dirección de investigación de la Uss

Tabla N° Operacionalización de variables independientes

VARIABLE IN-DEPENDIENTE

DIMENSIÓN INDI-CADORES

SUB INDI-CADORES

INDICES TÉCNICAS DE RECO-LECCION DE INFORMA-

INSTRUMEN-TOS DE RE-COLECCION DE INFORMA-

INSTRUMEN-TOS DE MEDI-CIÓN

69

CIÓN CIÓN

ADITIVOS

Propiedade

s

Físicas

Densidad Kg/m³ ObservaciónGuía de ob-

servación

Recolección

de datos

Coloracion ObservaciónGuía de ob-

servación

Recolección

de datos

Quimicas

Acelerar la

degradacionKg/cm2 Observación

Guía de ob-

servación

Recolección

de datos

Proteccion

BaterianaUfc/m3 Observación

Guía de ob-

servación

Recolección

de datos

Adquisición

de los adi-

tivos

Selección

Sika plast Mm ObservaciónGuía de ob-

servación

Recolección

de datos

Chemaplast Mm ObservaciónGuía de ob-

servación

Recolección

de datos

Según su

función

A dimen-

sionalObservación

Guía de ob-

servación

Recolección

de datos

70

Variables Independientes

Tabla N° 5 Operacionalización de variables dependientes

VARIABLE DE-PENDIENTE

DIMEN-SIÓN

INDICADO-RES

SUB INDI-CADORES

IN-DICES

TÉCNICAS DE RECO-LECCION DE INFORMA-CIÓN

INSTRUMEN-TOS DE RE-COLECCION DE INFORMA-CIÓN

INSTRUMEN-TOS DE MEDICIÓN

CARACTERÍSTI-CASMECÁNICAS DEL CONCRETO

Concreto

simple sin

adición de

aceleran-

tes

Cemento

Cemento

Pacasmayo

Extra Forte

Kg ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección

de datos

Agregados

Agregado

GruesoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección

de datos y

muestreo

Agregado

FinoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección

de datos y

muestreo

Agua Agua Potable Lts Observación Guía de obser-

vación

Recolección

de datos y

71

muestreo

Concreto

simple con

adición de

aceleran-

tes

Cemento

Cemento Pa-

casmayo Ex-

tra Forte (Adi-

tivos acele-

rantes )

Kg ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección

de datos

Agregados

Agregado

GruesoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección

de datos y

muestreo

Agregado

FinoM3 Observación

Guía de obser-

vación

Recolección

de datos y

muestreo

Agua Agua Potable Lts ObservaciónGuía de obser-

vación

Recolección

de datos y

muestreo

Fuente: Esquema de proyecto cuantitativo-dirección de investiga

72

3.6Métodos, técnicas e instrumentos de recolección de datos

3.6.1 Métodos de recolección de datos.

Deductivo: Porque después de haber definido la variables indepen-

diente y dependiente y sus respectivos indicadores, se tuvo que infe-

rir la hipótesis para un adecuado diseño de mezcla que cumpla con

la resistencia requerida.

Inductivo: Porque se observó y se registraron los estudios hechos

en el laboratorio, para así realizar un adecuado análisis y su clasifi-

cación para lograr obtener un diseño de mezcla que cumpla son la

resistencia requerida.

Análisis: Porque tenemos que descomponer el objeto de estudio en

sus partes para conocer sus riesgos y ventajas.

3.6.2 Técnicas de recolección.

Observación: Se estudió los efectos que genera la adición de los

aditivos acelerantes al concreto convencional, y se anotarán los re-

sultados parciales que se obtengan.

Análisis de Documentos: Se tuvo en cuenta libros, tesis, revistas,

normas técnicas, etc., relacionados al tema que se investigó.

3.6.3 Instrumentos de recolección de datos

Guía de observación Se realizó mediante los diferentes formatos para cada tipo de ensa-

yo. Se emplearán los siguientes formatos:

73

A) Formato para ensayo granulométrico de agregados.

B) Formato para ensayo de contenido de humedad de

agregados.

C) Formato para ensayo de absorción de los agrega-

dos.

D) Formato para ensayo de peso unitario de los agrega-

dos.

E) Formato para ensayo de peso específico de agrega-

dos.

F) Formato para anotar la resistencia mecánica de las

probetas.

Guía de análisis de documentos Se revisaron normas técnicas que facilitaron, un adecuado

desarrollo de la investigación. Ver tabla N° 10

Tabla 6: Descripción y aplicación de normas

NORMA DESCRIPCIÓNAPLICACIÓN EN LA INVESTIGACIÓN

(NTP

400.012;

2013)

Análisis

granulométrico del

agregado fino,

grueso y global

Determinar la distribución por

tamaño de las partículas de

agregado fino y grueso

mediante tamizado para ser

empleados en el diseño de la

mezcla de concreto

convencional y concreto con

fibra de caucho sintético

reciclado.

(NTP

400.021;

2002)

Peso específico y

porcentaje de

absorción del

agregado grueso.

Determinar el peso específico

seco, el peso específico

húmedo saturado con

superficie seca, el peso

74

específico aparente y la

absorción de agregado grueso

para ser empleados en el

diseño de la mezcla de

concreto convencional y

concreto con aditivos

acelerantes.

(NTP 400.017;

2011)

Método de ensayo

para determinar el

peso unitario del

agregado.

Determinar el peso unitario

suelto o compactado y el

cálculo de vacíos en el

agregado fino, grueso o en una

mezcla de ambos, basados en

la misma determinación. Se

aplica a agregados de tamaño

máximo nominal de 150 mm.

Se empleará en el diseño de la

mezcla de concreto

convencional y concreto con

aditivos acelerantes.

(NTP

400.022; 2013

)

Peso específico y

porcentaje de

absorción del

agregado fino.

Determinar el peso específico

seco, el peso específico

húmedo saturado con

superficie seca, el peso

específico aparente y la

absorción de agregado fino

para ser empleados en el

diseño de la mezcla de

concreto convencional y

concreto con aditivos

acelerantes

(NTP

339.034; 2008

)

“Método de

ensayo

normalizado para la

determinación de la

Determinar la resistencia a la

compresión del concreto

convencional y el concreto con

aditivos acelerantes

75

resistencia a la

compresión del

concreto, en

muestras

cilíndricas.

(NTP

339.035;

2009)

Método de

ensayo para la

medición del

asentamiento del

hormigón con el

cono de Abrams.

Determinar el asentamiento

del concreto fresco en el

laboratorio, tanto del concreto

convencional como del

concreto con Aditivos

acelerantes

(NTP

339.183;

2009)

Práctica

normalizada para la

elaboración y

curado de

especímenes de

hormigón en el

laboratorio.

El curado de especímenes

de concreto en el laboratorio

será bajo un control riguroso de

los materiales y las condiciones

que estipulan este ensayo.

Será aplicable tanto a probetas

de concreto convencional como

probetas de concreto aditivos

acelerantes.

Fuente: Norma Técnica Peruana

3.7Procedimientos para la recolección de datos

3.7.1 Diagrama de Flujo de procesos

76

3.7.2 Descripción de Procesos

Selección de materiales

77

Ensayo sobre Concreto Endurecido (resisten-cia a la compresión, Peso unitario, flexión,

Porcentaje de absorción)

Selección de Materiales para la Investigación

Diseño de Mezcla

Estudio de Materiales (Agregado Fino, Grueso y aditivos acelerantes )

Diseño de mezcla con aditi-vos acelerantes para resis-

tencia de f´c: 210 kg/cm2

Diseño de mezcla convencional para

resistencia de f´c: 210 kg/cm2

Elaboración de la Mezcla con aditivos acelerantes

Elaboración de la Mezcla convencional

Ensayo de Probetas

Análisis y Resultado

Ensayo sobre Concreto Fresco (slump tem-peratura, % de aire atrapado, TIEMPO DE

FRAGUADO)

Conclusiones

Curado de Probetas

Elaboración de Probetas cilíndricas

Se tuvo especial cuidado en seleccionar la procedencia de los mate-

riales. Tienen que estar aptos para su uso, libres de impurezas y de

partículas orgánicas; los agregados serán obtenidos de la canteras

de Patapo y Caballo grande, el cemento será Pacasmayo TIPO I y

los aditivos acelerantes serán adquiridos de las empresas SIKA PE-

RÚ S. A Y CHEMA ITICSA.

Ensayos de laboratorio

Se realizaron todos los ensayos necesarios en el laboratorio de la

Universidad Señor de Sipán al agregado grueso, agregado fino y los

aditivos acelerantes según especificaciones de la Norma Técnica

Peruana y el Reglamento Nacional de Edificaciones de edificacio-

nes.

A) Ensayos de resistencia:

NTP 339 – ASTM C39“CONCRETO. Método de ensayo normalizado para la determinación

de la resistencia a la comprensión del concreto, en muestras cilíndri-

cas”

Objetivo

El objetivo principal dl ensayo consiste en determinar la máxima re-

sistencia a la comprensión de un cilindro de muestra de un concreto

a una carga aplicada axialmente.

Materiales

Cilindro de concreto de longitud de 20cm con diámetro de 10 cm.

Maquina universal para aplicar carga

Procedimiento.

78

El cilindro se llena en tres capas de igual altura y cada capa se apa-

siona con una varilla lisa de 16mm de diámetro con uno de sus ex-

tremos redondeados, la cual se introduce 25 veces por capa en dife-

rentes sitios de la superficie del concreto, teniendo en cuenta de que

la varilla solo atraviese la capa que este está compactando, sin pa-

sar a la capa siguiente. Al final de la compactación se contempla el

llenado del molde con más mezcla y se alisa la superficie con la ayu-

da de un palustre o de una regla.

Una vez que se ha llenado cada capa, se dan unos golpes con la

varilla o con un martillo de caucho a las paredes de este, hasta que

la superficie del concreto cambie de mate a brillante, con el objeto de

eliminar las burbujas de aire que se hayan podido adherir al molde o

hayan quedado embebidas en el concreto.

Los cilindros recién confeccionados deben quedar en reposo, en sitio

cubierto y protegidos de cualquiera golpe o vibración y al día siguien-

te se les quita el molde cuidadosamente. Inmediatamente después

de remover el molde, los cilindros deben ser sometidos a un proceso

de curado en tanques de agua con cal, o en un cuarto de curado a

230 C, con el fin de evitar la evaporación del agua que contiene cilin-

dro, por la acción del aire o del sol, y en condiciones estables de

temperatura para que el desarrollo de resistencia se lleve a cabo en

condiciones constantes a través del tiempo. En estas condiciones

los cilindros deben permanecer hasta el día del ensayo.

MÉTODO DE ENSAYO PARA LA MEDICIÓN DEL ASENTAMIEN-TO DEL CONCRETO CON EL CONO DE ABRAMS

NTP 339 – ASTM C143“CONCRETO. Método de ensayo para la medición del asentamiento

del concreto con el cono de Abrams”.

79

Objetivo

Determinar el asentamiento del concreto fresco, mediante el uso del

Cono de Abrams

Materiales.

Cono de Abrams de medidas estándar

Varilla para apasionado de fierro liso de diámetro 5/8” y punta redon-

deada L = 60cm

Wincha metálica

Plancha metálica (badilejo)

Procedimiento

Obtener una muestra al azar sin tener en cuenta la aparente calidad

del concreto. Según la norma se debe obtener una muestra por cada

120m3 de concreto producido o 500 m2 de superficie llenada y en

todo caso no menos de una al día.

La muestra no debe ser menor de 30 lt y el concreto muestreado no

debe tener más de 1hora de preparado. Entre la Obtención de la

muestra y el término de la prueba no deben pasar más de 10 minu-

tos.

Colocar el molde limpio y humedecido con agua sobre una superficie

plana y humedecida, pisando las aletas.

Verter una carga de concreto hasta un tercio del volumen (67mm de

altura) y apasionar con la varilla lisa uniformente, contando 25 gol-

pes, después verter una segunda capa de concreto (155mm de altu-

ra) y nuevamente apasionar con la varilla lisa uniformente, contacto

25 golpes. Los golpes en esta capa deben llegar hasta la capa ante-

rior.

80

Seguidamente, verter una tercera capa (en exceso) y repetir el pro-

cedimiento, siempre teniendo cuidado en que los golpes lleguen a la

capa anterior. Como es usual, les faltara un poco de concreto al fi -

nal, así es que tendrán que rellenar al faltante y enrasar el molde

con la varilla lisa. Desde el inicio del procedimiento, hasta este punto

no deben de haber pasado más de 2 minutos. Es permitido dar un

pequeño golpe al molde con la varilla para que se produzca la sepa-

ración del pastón.

Ahorra se para a retirar el molde con molde con mucho cuidado (no

deberá hacerse en menos de 5 segundos), se coloca invertido al

lado del pastón, y colocamos la varilla sobre este para poder deter-

minar la diferencia entre la altura del molde y la altura media de la

cara libre del cono deformado.

MÉTODO DE ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUADO NTP 339.082. ASTM C403

“CONCRETO Método de ensayo para la determinar el tiempo de

fraguado de mezclas por medio de su resistencia a la penetración.

Materiales:

Penetro metro

Recipiente para las probetas de mortero

Procedimiento

El material a ensayar consiste en una muestra representativa del

concreto de la mezcla que desea ensayar, se establece el método

de ensayo para la determinación del fraguado del concreto, con re-

venimiento mayor que cero, por medio de la resistencia a la penetra-

ción de un mortero tamizado del hormigón (concreto). Se mezcla el

81

mortero por métodos manuales sobre la superficie no absorbente, se

coloca en el recipiente y se compacta con una barra compactadora.

Se realizaran ensayos de penetración a intervalos de una hora, reali-

zando el ensayo inicla después de 3 o 4 horas. Este método se ulti-

zara solamente cuando el ensayo sobre la fracción de mortero, no

proporcione la información requerida. Este método de ensayo puede

aplicare, también para mezclas de morteros preparados y lechadas

(grout).También se aplica este método ensayo bajo condiciones con-

trolados de laboratorio, así como bajo condiciones de obras.

4) tomar la lectura de temperatura después de un tiempo mínimo de

2 minutos o hasta que la lectura se establece, luego lea y registre

5) completar la medición de la temperatura dentro de 5 minutos si-

guiente a la obtención de la muestra compuesta. Excepto para con-

cretos que contiene un tamaño máximo nominal de agregado mayor

a 3 pulgadas (75mm).

6) Registrar la temperatura con una precisión de 10 F (50C)

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN LOS AGREGADOS

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO Objetivo:Determinar el peso específico seco, el peso específico saturado con

la superficie seca, el peso aparente y la absorción (después de

24horas) del agregado fino.

Materiales

• Balanza

• Frasco volumétrico de 500cm3 de capacidad

• Molde cónico

• Barra compactadora de metal

82

•Estufa

Procedimiento

Se coloca la muestra en agua y se deja reposar durante 24 horas.

Se extiende sobre una superficie plana expuesta a una corriente

suave de aire tibio y se remueve con frecuencia. Luego se coloca en

el molde cónico, se golpea 25 veces con una barra de metal y se

levanta el molde y se debe derrumbar la muestra, esto significa que el

agregado ha alcanzado una condición de superficie seca luego se

introduce de inmediato en el frasco una muestra de 500gr, se llena

de agua para alcanzar aproximadamente la marca de 500cm3, se

extraen los vacíos y se determina el peso total del agua introducida

en el frasco; se saca el agregado fino del frasco, se seca a peso

constante a una temperatura de 110°c, se enfría a temperatura am-

biente en un secador durante ½ a ½ y se pesa,

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO

Objetivo:

Determinar el peso específico y el porcentaje de absorción de la

muestra de agregado grueso.

Materiales

• Balanza

• Cesta con malla de alambre

• Depósito de agua

• Tamiz de 4.75mm(N°4)

• Estufa

83

Procedimiento

Seleccionar la muestra y mezclarla, descartar todo el material que

pase el tamiz N 4 por tamizado seco y luego lavar el material. Si el

agregado grueso contiene cantidades importantes de material más

fino que el tamiz N°4, usar el tamiz N°8. Remover la muestra del

agua y hacerla rodar sobre un paño grande y absorbente, hada ha-

cer desaparecer toda película de agua visible, aunque la superficie

de las partículas aun parezca húmeda Se obtiene el peso de la

muestra bajo la condición de saturación con superficie seca.

Después de pesarse coloca de inmediato la muestra saturada con

superficie seca en la cesta de alambre y se determina su peso en

agua, tener cuidado de remover todo el ave atrapado antes del pesa-

do sacudiendo el recipiente mientras se sumerge.

Secar la muestra hasta peso constante, a una temperatura entre

100°C y se deja enfriar hasta U temperatura ambiente; y se pesa

CONTENIDO DE HUMEDAD

En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intem-

perie pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de hu-

medad, el cual gran importancia ya que con él podríamos saber si

nos aporta agua a Ia mezcla.

En nuestro laboratorio utilizaremos agregados que están parcialmen-

te secos (al aire libre) para la determinación del contenido de hume-

dad total de los agregados. Este método consiste en someter una

muestra de agregado a un proceso de secado y comparar su masa

antes y después del misino para determinar su porcentaje de hume-

84

dad total

Material y equipos:

Balanza. Una talan/a o báscula con precisión dentro del 0.1% de la

carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, gra-

duada como mínimo a 0.05 kg.

Horno. Fuente de Calor capaz de mantener una temperatura de

110°C ± 5°C.

Recipiente Se utiliza para introducir la muestra en el homo.

85

Tabla 7 : Materiales a usar

MATERIAL TIPO LUGAR/ PRO-VEEDOR

Cemento Tipo ico y

Tipo MS

Cementos Pa-

casmayo

Agregado

fino

Arena Cantera de la

zona de estudio

( Incahuasi)

Agregado

Grueso

Piedra

Chancada

1/2

Cantera de la

zona de estudio

( Incahuasi)

Aditivo Acelerantes

Liquido Sin

Cloruro

“SIKA RAPID”

“CHEMA

PLAST

Fuente : Propia

Diseño de mezclas de concreto:

Dosificar una mezcla de concreto es determinar la combinación más

práctica y económica de agregados posibles, cemento, agua y en

ciertos casos aditivos, con el fin de producir una mezcla con el grado

requerido de manejabilidad, que al endurecer a la velocidad apropia-

da adquiera las características de resistencia y durabilidad necesa-

rias para el tipo de construcción en que habrá de utilizarse.

Para encontrar las proporciones más apropiadas, será necesario

preparar varias mezclas de prueba. Las cuales se calcularan con

86

base en las propiedades de los materiales y la aplicación de leyes o

principio básicos preestablecidos. Las características de las mezclas

de prueba indicaran los ajustes que deben hacerse en la dosificación

de acuerdo con reglas empíricas determinadas.

En la etapa del concreto fresco que transcurre desde la mezcla de

sus componentes hasta su colocación, las exigencias principales

que deben cumplirse para obtener una dosificación apropiada son

las de manejabilidad y economía de la mezcla; para el concreto en-

durecido son las de resistencia y durabilidad.

CONSIDERACIONES BÁSICAS

Economía

El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de la

mano de obra empleada y el equipamiento. Sin embargo excepto

para algunos concretos especiales, el costo de la mano de obra y el

equipamiento son muy independientes del tipo y calidad del concreto

producido. Por lo tanto los costos de los materiales son los más im-

portantes y los que se deben tomar en cuenta para comparar mez-

clas diferentes. Debido a que el cemento es más costoso que los

agregados, es claro que minimizar el contenido del cemento en el

concreto es el factor más importante para reducir el costo del con-

creto. En general, esto puede ser hecho del siguiente modo;

Utilizando el menor shump que permita una adecuada colocación.

Utilizando el mayor tamaño máximo del agregado

Utilizando una relación óptima del agregado grueso al agregado

fino.

Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.

Es necesario además señalar que en adición al costo, hay otros be-

neficios relacionados con un bajo contenido de cemento. En general,

las consideraciones serán reducidas y habrá menor calor de hidrata-

ción. Por otra parte un muy bajo contenido de cemento, disminuirá la

87

resistencia temprana del concreto y la uniformidad del concreto será

una consideración crítica.

La economía de un diseño de mezcla en particular también deberá

tener en cuenta el grado de control de calidad que se espera en

obra, debido a la variabilidad inherente del concreto, la resistencia

promedio del concreto debe ser más alto que la resistencia a com-

presión mínima especificada.

Trabajabilidad

La trabajabilidad del concreto, puede definirse como la propiedad

que determina el esfuerzo requerido para manipular una cantidad de

mezcla de concreto fresco.

En esta definición el termino significa incluir todos los funcionamien-

tos involucrados para la manejabilidad del concreto fresco, llamándo-

los transpiración, colocación, compactación y también, en algunos

casos, terminación. En otras palabras, la trabajabilidad es esa pro-

piedad, que hace al concreto fresco fácil de manejar y contraer, sin

un riesgo apreciable de segregación.

La trabajabilidad es esencialmente determinada por la consistencia y

cohesividad del concreto fresco. Para dar al concreto fresco la tra-

bajabilidad deseada, su consistencia y cohesividad debe ser contro-

lada. La coherencia es lograda por la selección apropiada de las pro-

porciones del mezclado que usan uno de los procedimientos disponi-

bles de diseño de mezclas. En otras palabras, cuando la coherencia

se logra, la trabajabilidad se obtiene controlando la consistencia de

la mezcla. Se supone que la mezcla endurecida es menos trabajable

que una más fluida, y viceversa. Sin embargo, esto no siempre es

verdad, porque una mezcla muy húmeda puede exhibir una marcada

tendencia a segregar y como consiguiente, una trabajabilidad pobre.

88

Resistencia

En general las especificaciones del concreto requerirán una resisten-

cia mínima a compresión. Estas especificaciones también podrían

imponer limitaciones en la máxima relación agua/cemento (a/c) y el

contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar que estos

requisitos no sean mutuamente incompatibles. Como veremos en

otros capítulos, no necesariamente la resistencia a compresión a 28

días será la más importante, debido a esto la resistencia a otras eda-

des podría controlar el diserto.

Las especificaciones también podrían requerir que el concreto cum-

pla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia al conge-

lamiento y deshielo ó ataque químico. Estas consideraciones po-

drían establecer limitaciones adicionales en la relación agua cemen-

to (a/c), el contenido de cemento y en adición podrá requerir el uso

de aditivos.

Entonces el proceso de diserto de mezcla, envuelve cumplir con to-

dos los requisitos ames vistos. Asimismo debido a que no todos los

requerimientos pueden ser optimizados simultáneamente, es nece-

sario compensar unos con otros; (por ejemplo puede ser mejor em-

plear una dosificación que para determinada cantidad de cemento no

tiene la mayor resistencia a compresión pero que tiene una mayor

trabajabilidad).

Finalmente debe recordado que incluso la mezcla perfecta no produ-

ciré un concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos

apropiados de colocación, acabado y curado.

Información requerida para el Diseño de Mezcla

- Análisis granulo métrico de los agregados.

89

- Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso).

- Peso específico de los agregados (fino y grueso).

- Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados (fino y grueso).

- Perfil y textura de los agregados.

- Tipo y marca del cemento.

- Peso específico del cemento.

- Relaciones entre resistencia y la relación agua/cemento, para combinacio-nes, posibles de cemento y agregados.

3.8Plan de análisis estadísticos de datos

3.8.1 Enfoque cualitativo Se examinnaron las guías de análisis de documentos obtenidos

de la Escuela de Ingeniería Civil, Ministerio de Vivienda, SENCI-

CO, ASOCEM y otras relacionadas al presente estudio.

3.8.2 Enfoque cuantitativoSe utilizará la estadística descriptiva, se aplicó:

Software de Microsoft office Excel y el software Microsoft Project,

para procesar los datos, tabularios y datos.

3.9Criterios éticos.

3.9.1 Ética de la recolección de datos.

La aplicación de los formatos para estudios de los ensayos basa-

90

dos en la NTP.

Las entrevistas realizadas están orientadas al tema en estudio, sin

ambigüedades.

3.9.2 Ética de la publicación

Seguros de contar con los resultados óptimos producto de nuestra

investigación, tomando en cuenta las Normas Técnicas Peruanas

(NTP) en mi estudio, procederé a dar por terminado mi informe

final de Tesis, el mismo que servirá para posteriores estudios.

3.9.3 Ética de la aplicaciónLa presente investigación generará beneficios sociales, económi-

cos y ambientales, dependiendo de quién se da derecho para utili-

zar los resultados de la investigación.

3.9.4 Código ético de la profesión:

Referencia al Capítulo III del Código ético de la profesión

Sub Capítulo I

DE LA RELACIÓN CON LA SOCIEDAD

Artículo 99.- Los ingenieros cuidarán que los recursos humanos,

económicos, naturales y materiales, sean racional y adecuada-

mente utilizados, evitando su abuso o dispendio, respetarán y

harán respetar las disposiciones legales que garanticen la pre-

servación del medio ambiente.

Artículo 100.- Los ingenieros ejecutarán todos los actos inheren-

tes a la profesión de acuerdo a las reglas técnicas y científicas

procediendo con diligencia; autorizarán planos, documentos o

trabajos solo cuando tengan la convicción de que son idóneos y

seguros, de acuerdo a las normas de Ingeniería.

Artículo 103.- Los ingenieros están obligados a cuidar el territorio

de trabajo de la ingeniería peruana y fomentar el desarrollo tec-

91

nológico del Perú.

Sub Capítulo II

DE LA RELACIÓN CON EL PÚBLICO

Artículo 106.- Los ingenieros, al explicar su trabajo, méritos o

emitir opiniones sobre temas de ingeniería, actuarán con serie-

dad y convicción, cuidando de no crear conflictos de intereses,

esforzándose por ampliar el conocimiento del público a cerca de

la ingeniería y de los servicios que presta a la sociedad.

Artículo 107.- Los ingenieros no participarán en la difusión de

conceptos falsos, injustos o exagerados acerca de la ingeniería

en la actividad pública o privada, de proyectos, productos, méto-

dos o procedimientos relativos a la ingeniería.

Sub Capítulo III

DE LA COMPETENCIA Y PERFECCIONAMIENTO DE PROFE-

SIONAL

Artículo 109.- Los ingenieros realizarán trabajos de ingeniería

solamente cuando cuenten con estudios o experiencia en el

campo específico de la ingeniería de que se trata.

Artículo 110.- Los ingenieros podrán aceptar trabajos que requie-

ran estudios o experiencias ajenos a los suyos, siempre que sus

servicios se limiten a aquellos aspectos para los cuales están

calificados, debiendo los demás ser realizados por asociados,

consultores o empleados calificados.

Artículo 111.- Los ingenieros autorizarán planos, documentos o

trabajos sólo cuando hayan sido elaborados por ellos, o ejecuta-

dos bajo su control.

Sub Capítulo IV

DE LA PROMOCIÓN Y PUBLICIDAD

Artículo 115.- Los ingenieros podrán hacer promoción de sus

servicios profesionales sólo cuando ella no contenga lenguaje

jactancioso o engañoso o en cualquier forma denigrante de la

profesión.

En la promoción que realicen los ingenieros se abstendrán de

92

garantizar resultados que por razones técnicas, económicas o

sociales sean de imposible o dudoso cumplimiento.

3.10 Criterios de rigor científico

Generalidades

Mediante la aplicación de las entrevistas se obtendrán respues-

tas en función al cuestionario, que nos permitirán dar validez

externa después de haber sido cotejadas con otras fuentes teóri-

cas.

Fiabilidad

Todos los estudios a realizar en dicho proyecto, son confiables

en la medida en la que nuestra población es real, se cuente con

una buena recolección de datos, lo que nos da la seguridad en la

veracidad de los resultados.

Replicabilidad

El diseño y modelación de nuestro proyecto en estudio es supe-

ditado a diversos factores que van a contribuir con los resultados

a obtener:

Factores climáticos: Lluvia, frío, calor, etc.

Factores económicos: Moderados costos para su elaboración.

Factores tecnológicos: Si se cuenta con los equipos adecuados

para los ensayos en el Laboratorio de Mecánica de Suelos.

Dicha investigación está supeditada a repetición, pero tomando

en cuenta el objetivo general.

93

CAPÍTULO IV: ANÁLISIS E

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

94

CAPITULO V:CONCLUSIONES Y RECOMENDACIO-

NES

95

ANEXOS

}

96

GUÍA DE OBSERVACION N°1

AsignaturaDocenteAlumno (a) FechaObraLugar

CalicataMuestraProfundidad

1 Numero de tara Nº2 Peso muestra húmeda + peso de tara gr.3 Peso muestra seca (horno) + peso de tara gr.4 Peso del Agua gr.5 Peso de tara gr.6 Peso muestra seca (horno) gr.7 Contenido de humedad %

8 Contenido de humedad (Promedio) %

TAMAÑO MAXIMO DE PARTICULAS

2 mm.4.75 mm.9.5 mm.19.0 mm.37.5 mm.75.0 mm.

* Se usará no menos de 20 gramos para que sea representativa

M wM s

Donde :

W : es el contenido de humedad, en porcentajeM cws : es el peso de la tara más la muestra húmeda, en gramos

M cs : es el peso de la tara más la muestra secada en horno, en gramosM c : es el peso de la tara, en gramos

M w : es el peso del agua, en gramosM s : es el peso de las partículas sólidas, en gramos

Hecho por: Téc. Wilson A. Olaya Aguilar

x 100M cs - M c

500 g3/4" 2.5 Kg

W =

M cws - M cs x 100 =W =

Peso de agua x 100Peso de suelo seco al horno

Nº 4 100 g3/8"

1/2" 10 Kg3" 50 Kg

ESTANDAR ESPECIMENNº 10 20 g *

TAMAÑO MALLAS MASA MINIMA

DATO DE LA MUESTRA

ESPECIMEN DE ENSAYO

N.T.P. 339.127 ASTM D - 2216

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNFACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVILLABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

PRACTICA DE LABORATORIODETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

GUÍA DE OBSERVACIÓN N°2

97

AsignaturaDocenteAlumno (a) Fecha

Identificación :Calicata Muestra Profundidad

17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.00.9987140 0.9986244 0.9985296 0.9984347 0.9983345 0.9982343 0.9981288 0.99802331.0005 1.0004 1.0003 1.0002 1.0001 1.0000 0.9999 0.999821.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0

0.9979126 0.9978019 0.9976861 0.9975702 0.9974494 0.9973286 0.9972028 0.99707700.9997 0.9996 0.9995 0.9993 0.9992 0.9991 0.9990 0.998825.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0

0.9969463 0.9968156 0.9966804 0.9965451 0.9964052 0.9962652 0.9962070 0.99597610.9987 0.9986 0.9984 0.9983 0.9982 0.9980 0.9979 0.9977

Numero Volumen Masa de Densidad del agua Txde la Fiola de la Fiola la Fiola (Mf) Ti (28 ºC) Ti (29ºC) Densidad del agua Ti

F - 1Ma : Masa de la Fiola + Agua

F - 2 Mf : Masa de la Fiola Tx : temperatura del ensayoTi : Temperatura calibrada

01 Nº de fiola02 Masa de la fiola (Mf) g.03 Masa de la muestra de suelo - seco g.04 Masa de la muestra de suelo seco + peso de la fiola (2)+(3) g.05 Masa de la muestra + Fiola + agua g.06 Masa de la fiola + peso de agua [ Ma (Tx) ] g.07 Peso específico relativo de sólidos (Gs) [ (3) / [ (3) + (6) ] - (5) ]g/cm3

08 Temperatura del ensayo (Tx) ºC09 Factor de corrección K10 Peso específico relativo de sólidos a 20ºC (Gs) (7)x(9) g/cm3

11 Promedio Peso específico relativo de sólidos a 20ºC (Gs) g/cm3

Hecho por: Téc. Wilson A. Olaya Aguilar

Tabla.- Densidad Relativa del agua y Factor de conversiones K para diferentes temperaturas

x (Ma - Mf) + Mf

Densidad Rel .H2O

Densidad Rel .H2O

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNFACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL

Densidad Rel .H2O

PESO ESPECIFICO RELATIVO DE LAS PARTICULAS SOLIDAS (Gs)

LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

N.T.P. 339.131 ASTM D - 854

Fac. correc. (K)

Fac. correc. (K)

Temperatura (ºc)

Fac. correc. (K)

PRACTICA DE LABORATORIO

K, Valor que se calcula dividiendo la densidad relativa del agua a la temperatura del ensayo por la densidad relativa del agua a 20ºC.

Temperatura (ºc)

Temperatura (ºc)

Masa de la fiola + H2O (Ma) Ma(Tx) =

GUÍA DE OBSERVACION N°3

98

AsignaturaDocenteAlumno (a) FechaIdentificación :Calicata Muestra Profundidad

PESO INICIAL 01

PESO INICIAL 02

Peso % % RETENIDO % QUE PASA

PULGADAS Retenido RETENIDO ACUMULADO ACUMULADO

3"2"

1 1/2"1"

3/4"1/2" Ejemplo Tamiz 1"

3/8"1/4"Nº4Nº10Nº20Nº40Nº50 % F.A = % Peso inicial 01 - % F.G.

Nº100Nº200 % F.A. = % Fracción que pasa la malla Nº 4

FONDO % F.G. = % Facción que retenidos la malla Nº4

Hecho por: Téc. Wilson A. Olaya Aguilar

9.500

0.850

4.750

100 -

0.4250.3000.1500.075

=

19.00012.500

% Retenido Acumulado

% RETENIDO ACU.(tamiz 1") = La suma % retenidos (tamices

3" + 2" + 1 1/2"+ 1")6.300

2.000 % QUE PASA ACUMULADO

37.500 % RETENIDO ( Metod. Frac.) = Peso retenido x % F.A.

25.000 Peso Inical 02

75.000 Peso inical 01

PRACTICA DE LABORATORIO

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR TAMIZADO N.T.P. 339.128 ASTM D - 422

50.000

MALLAS

MILÍMETROS% RETENIDO =

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNFACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVILLABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

Peso retenido x 100

0102030405060708090

100

0.0100.1001.00010.000100.000

% Q

ue p

asa

Acum

ulad

o

Abertura de malla (mm)

Arcilla y LimosFinaMediaGruesaArena

FinaGruesaGrava

CURVA GRANULOMETRICA

Nº 200Nº1001/4"3/8"1/2"3/4"1"1 1/2"2"3" Nº20Nº10Nº4 Nº50Nº40

100.00

GUÍA DE OBSERVACIÓN N°4

99

Asignatura :Docente :Alumno (a) :

I.- IDENTIFICACIÓN

D - 01 D - 02 D - 03 D - 04 D - 05

II.- DATOS :

1.-Peso de frasco + arena calibrada g.

2.-Peso de frasco + arena que queda g.

3.-Peso de la arena en el cono g.

4.-Densidad de la arena (g/cm3)

5.-Volumen del material extraído ((1-2)-3)/4 cm3

6.-Peso del material + recipiente g.

7.-Peso del recipiente g.

8.-Peso del material retenido . . . . . . . . . . g.

9.-Peso especifico de la grava (g/cm3)

10.-Volumen de la grava (8/9) cm3

11.-Peso de finos ((6-7)-8) g.

12.-Volumen de finos (5-10) cm3

13.-Densidad natural húmeda (11/12) (g/cm3)

III.- CONTENIDO DE HUMEDAD

14.-Nº de la tara15.-Peso del suelo Húmedo + tara g.

16.-Peso del suelo seco + tara g.

17.-Peso de la tara g.

18.-Peso del agua (15-16) g.

19.-Peso suelo seco (16-17) g.

20.-Contenido de humedad natural (18/19)x100 (%)

21.-Densidad natural seca (13/(100+20))x100 (g/cm3)

IV.- DATOS DEL PROCTOR (laboratorio)

22.-MÁXIMA DENSIDAD SECA (g/cm3)

23.-OPTIMO CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

24.-GRADO DE COMPACTACIÓN (21/22)x100 (%)

OBSERVACIONES :D - 01 : …………………………………………………………………………………..D - 02 : …………………………………………………………………………………..D - 03 : …………………………………………………………………………………..D - 04 : …………………………………………………………………………………..D - 05 : …………………………………………………………………………………..

Hecho por: Téc. Wilson A. Olaya Aguilar

FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVILLABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES

PRACTICA DE LABORATORIO

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN

Base con orificio Nº

Nº de PruebaProgresiva

DENSIDAD NATURAL ó IN - SITU

N.T.P. 339.143 ASTM D - 1556

Lado

100

GUÍA DE OBSERVACION N°5

Muestra ingresada por:Nombre:

LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES - Pimentel Firma:Solicitante :Obra / Proyecto :

Recibido por:Atención : Nombre:Ubicación : Dist. Prov. Reg. Firma:Razón Social :Ruc : Fecha de Recepción:

ENSAYO : HORMIGÓN (CONCRETO). Método de ensayo normalizado para determinarción de la resistencia a la compresión del concreto en muestras cilindricas. 3a ed.REFERENCIA : NTP 339.033

MuestraNº 1 2 3 4 5 601 99 / 999 / 9999 / 999 / 9902 99 / 999 / 9999 / 999 / 9903 99 / 999 / 9999 / 999 / 9904 99 / 999 / 9999 / 999 / 9905 99 / 999 / 9999 / 999 / 9906 99 / 999 / 9999 / 999 / 9907 99 / 999 / 9999 / 999 / 9908 99 / 999 / 9999 / 999 / 9909 99 / 999 / 9999 / 999 / 9910 99 / 999 / 9999 / 999 / 9911 99 / 999 / 9999 / 999 / 9912 99 / 999 / 9999 / 999 / 99

OBSERVACIONES:

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN Exp N°…………

Formato interno de ensayo

IDENTIFICACIÓNFecha de vaciado

fecha de ensayo

Diámetro (D) (cm)

Fractura

102

103

104

105

106

107