Tesis Casi Final1

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓNFACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL INDICE 1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA .................................................................................... 5 2 OBJETIVOS: ............................................................................................................................. 6 2.1 Objetivo general: ............................................................................................................................. 6 2.2 Objetivos específicos. ...................................................................................................................... 6 3 JUSTIFFICACION .................................................................................................................... 7 4. EL CONCRETO Y SUS PROPIEDADES .............................................................................. 12 3.1 Definición del concreto ................................................................................................................. 12 3.2 Componentes y características de los materiales del concreto. ................................................... 12 3.2.1 Cemento ................................................................................................................................ 12 3.2.1.1 Tipos de cemento ....................................................................................................... 13 3.2.1.2 Propiedades físicas y mecánicas................................................................................. 14 3.2.1.3 Propiedades químicas del cemento ........................................................................... 15 3.2.2 Agregado ............................................................................................................................... 15 3.2.2.1 Clasificación de los agregados. ................................................................................... 16 3.2.2.2 Clasificación de formas y texturas ............................................................................. 18 3.2.2.3 Agregado grueso ........................................................................................................ 21 3.2.2.4 AGREGADO FINO ........................................................................................................ 22 3.2.2.5 Propiedades de los agregados utilizados en la elaboración de concreto.................. 23 3.2.3 Agua ....................................................................................................................................... 28 3.2.3.1 El agua en el concreto ................................................................................................ 28 3.2.3.2 Requisitos que debe cumplir ...................................................................................... 28 3.2.3.3 Carbonatos y bicarbonatos alcalinos.......................................................................... 29 3.2.3.4 Cloruros ...................................................................................................................... 29 1 UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.3 Propiedades del concreto.............................................................................................................. 29 3.3.1 Concreto fresco ..................................................................................................................... 29 3.3.1.1 Trabajabilidad ............................................................................................................. 29 3.3.1.2 Sangrado ..................................................................................................................... 30 3.3.1.3 Tiempo de fraguado ................................................................................................... 31 3.3.2 Concreto Endurecido ............................................................................................................. 31 3.3.2.1 Resistencia .................................................................................................................. 32 3.3.2.2 Impermeabilidad y estanquidad................................................................................. 32 3.3.2.3 Estabilidad de volumen y control de fisuración ......................................................... 32 3.3.2.4 Durabilidad ................................................................................................................. 32 3.4 Fisuración del concreto ................................................................................................................. 33 3.4.1 Fisuras estabilizadas .............................................................................................................. 34 3.4.2 Fisuras en movimiento .......................................................................................................... 34 3.4.3 Fisuras estructurales.............................................................................................................. 34 3.4.3.1 Fisuras causadas por fuerzas externas ....................................................................... 35 3.4.3.2 Fisuras causadas por el reforzamiento de acero ........................................................ 36 3.4.4 Fisuras en estado plástico ..................................................................................................... 36 3.4.4.1 Fisuración por retracción plástica .............................................................................. 37 3.4.4.2 Fisuración por precipitaciones de los agregados ....................................................... 37 3.4.5 Fisuración en estado endurecido .......................................................................................... 37 3.4.5.1 Retracción por secado ................................................................................................ 37 3.5 FIBRAS EN EL CONCRETO............................................................................................................... 38 3.5.1 Historia de la utilización de las fibras en el concreto ............................................................ 38 3.5.2 Definición de fibras................................................................................................................ 39 3.5.3 Tipos de fibras ....................................................................................................................... 39 2 UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.5.3.1 Fibras naturales y sintéticas. ...................................................................................... 41 3.5.3.2 Fibras metálicas .......................................................................................................... 42 3.6 FIBRAS DE ICHU ............................................................................................................................. 43 3.7 APLICACIONES DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS NATURALES DE ICHU. ........................ 47 4 MATERIALES Y METODOS ................................................................................................ 48 4.1 RECOLECCION DE MATERIALES ..................................................................................................... 48 4.1.1 Recolección de agregados para el concreto .......................................................................... 48 4.1.2 Cantera Unocolla: .................................................................................................................. 48 4.1.3 Recolección de cemento ....................................................................................................... 49 4.1.4 Recolección del Agua Para la Mescla .................................................................................... 49 4.1.5 Recolección de las fibras de Ichu (Stipa Ichu) ....................................................................... 49 4.1.6 Recolección de parafina ........................................................................................................ 50 4.2 Diseño de mescla........................................................................................................................... 50 4.3 Diseño de mescla según el método de diseño Comité 211 del ACI .............................................. 51 Descripción: ........................................................................................................................................... 51 4.5. ENSAYOS PARA LA INVESTIGACION............................................................................................... 54 4.5.1. RESISTENCIA A LA COMPRESION. .......................................................................................... 54 4.5.1.1. PROCEDIMIENTO ........................................................................................................ 55 4.5.2. RESISTENCIA A LA TRACCION. ............................................................................................... 55 4.5.2.1. PRUEBA DE TRACCIÓN DIRECTA ................................................................................. 56 4.5.2.2. PRUEBA DE TRACCIÓN INDIRECTA ............................................................................. 56 4.5.2.3. PRUEBA DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN ......................................................................... 56 4.6. HIPOTESIS ...................................................................................................................................... 57 4.6.1. Hipótesis general ................................................................................................................... 57 4.6.2. Hipótesis especificas.............................................................................................................. 58 3 ......................................................... 63 6................................. Comunidad localidad ..................... INDICADORES .............. Objetivos específicos........................................... IDENTIFICCION DE VARIABLES .................................................................................................9.. 59 4..............................................8.................................................... Ubicación política ...................... PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO .......3................................................................................. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ......... 58 4............................................7......7..... 58 4..7.. 61 6..... 69 4 .......................................................................................................................... 59 4........ Objetivo general: ........... .................................................................. DESCRIPCION DEL LUGAR DE EJECUCION ................................... 58 4................................. 63 6...................................................................................................... 59 4................ 68 EL CONCRETO Y OTROS MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN .............................. 60 5................ POBLACION MUESTRA ............................................................. FINANCIAMIENTO........................................................................................1.......... UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 4........................................8.2............8........... PRESUPUESTO .................. Ubicación geográfica .................................................... CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ......5....... 65 2...................... 59 4......................................................... VARIABLE INDEPENDIENTE ............................................4......................2........... 64 1...........................7.......1...............................................................................3................ VARIABLE DE CRACTERIZACION............................................................. 58 4............................................................................................... 65 7.......8.................................. 2009]. 5 . una de las regiones en el Perú que presenta una marcada diferencia de temperaturas es la zona de la sierra. químicos u otros procesos de deterioro con un mínimo mantenimiento [Álvarez. usando la mano de obra disponible en la localidad y las técnicas adecuadas para su obtención. ataques físicos. temperatura y esfuerzos sometidos. dándole más importancia en el comportamiento de este material de construcción. causados por cambios volumétricos en el concreto. Como es sabido. si no también debilitan la estructura y afectan la durabilidad. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO I 1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA En los últimos años. problemas de fisuración. por lo que en muchas ocasiones no se cuenta con un elemento de refuerzo para el concreto que le de mejores condiciones de resistencia y trabajabilidad y que además se obtenga en un bajo costo. Pero casi tan importante como la capacidad de la estructura para resistir las solicitaciones producidas por las cargas aplicadas sobre ésta. sino también grandes avances en la tecnología del concreto. fisuras que afectan no solo a la apariencia de la estructura. surgió un importante progreso en la industria de la construcción. Es común encontrar en proyectos. capaces de resistir durante su periodo de vida útil las acciones del medioambiente. es el obtener estructuras durables en el tiempo. Uno de los problemas comunes que debemos afrontar en la construcción en la sierra del Perú son las fisuras en el concreto. un progreso que no solo alcanzo excelentes técnicas de diseño y cálculo. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO II 2 OBJETIVOS: 2. 2.2 Objetivos específicos.  Determinar el comportamiento del concreto convencional y el concreto utilizando fibras naturales de ichu.1 Objetivo general: Demostrar a través de la investigación el comportamiento del concreto utilizando fibras naturales de ichu.  Realizar un comparativo del concreto convencional y concreto utilizando fibras naturales de ichu.  Realizar el diseño de mezclas óptimo utilizando fibras naturales de ichu en proporciones adecuadas. para el control de fisuras en elementos de concreto sometidos a esfuerzos. 6 . en alturas mayores a 3700 msnm. mientras que las fibras naturales pueden ser una alternativa ideal para los países en desarrollo como el nuestro. asbesto. que se encuentra en alturas que superan los 3700 msnm. ya que se encuentran en grandes cantidades y representan una fuente renovable continua. es por eso que se busca experimentar diversos materiales que puedan proporcionar una mayor eficiencia. de vidrio. utilizando en este caso fibra natural de ichu. Últimamente las fibras han sido utilizadas para mejorar diferentes tipos de materiales de construcción. 7 . La fibras de acero. trabajabilidad y resistencia que proporciona en sus diferentes estados físicos. pero en algunos casos no satisface todas las características y necesidades exigidas. debido a sus muchas características favorables con las que cuenta como la versatilidad. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO III 3 JUSTIFFICACION El concreto es uno de los materiales más utilizados por el hombre en la industria de la construcción. pero tales fibras son alternativas viables pero costosas. es que se propone el uso de fibras naturales de ichu como aditivo para el control de fisuras en climas fríos para losas de concreto y vigas. polipropileno entre otros. 5 y 1. Juárez .5% y longitudes de 2 y 5 cm. La fibra es afectada principalmente por la alcalinidad de la matriz de concreto. son alternativas viables pero costosas. ya que están disponibles en grandes cantidades y representan una fuente renovable continua.Patricia Rodríguez. de vidrio o poliméricas. para su correcta caracterización. La durabilidad del compuesto dependerá entonces de la protección que tenga la fibra y de las características de impermeabilidad propias de la matriz. Las fibras de acero. Sandra Liliana. obtenida como residuo de la industria alimenticia en el Valle del Cauca. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO IV A) ANTECEDENTES: Antecedente 01: Uso de fibras naturales de lechuguilla como refuerzo en concreto Autor: César. Las fibras naturales pueden ser una posibilidad real para los países en desarrollo. químicas y mecánicas. Antecedente 02: Uso de fibra de estopa de coco para mejorar las propiedades mecánicas del concreto Autor: Quintero García. Patricia Lugar: México Resumen: Esta investigación pretende encontrar materiales de construcción que sean económicos y durables. así como propiedades físicas y mecánicas de morteros reforzados con volúmenes de fibra de estopa de coco de 0. Luis Octavio Lugar: Colombia Resumen: Para la fibra de la estopa de coco (Cocus nucifera). González Salcedo. se evaluaron sus propiedades físicas. Se 8 . tanto en contracción plástica como endurecida. Actualmente. Asimismo. Alfredo José. y en los cuales la incorporación de fibras disminuyó en todos los casos la deformación máxima. concreto reforzado con fibras de acero Wirand® FF3 y concreto reforzado con fibras de acero wirand® FF4 aplicado a losas industriales de pavimento rígido Autor: Sotil Levy. hace que sea un sistema considerablemente ventajoso en varios aspectos. especialmente en condiciones de sub-base desfavorables. con resultados concordantes con observaciones de experimentos realizados con anterioridad y bibliografía consultada. Jorge Eduardo Lugar: Lima-Perú Resumen: La utilización de fibras como refuerzo en el concreto se viene dando cada vez más en nuestro país. El rango de aplicaciones del concreto fibro reforzado se da desde pavimentos rígidos hasta túneles. se puede mencionar la disminución considerable de fisuras. los cuales fueron probados a compresión axial. La necesidad de optimizar los materiales y que estos mejoren el producto final. el ahorro en tiempo y costo de construcción debido a la eliminación de la colocación y control de acero convencional y la facilidad de adición a la mezcla. Entre las principales mejoras. El presente estudio se enfocará en la aplicación del concreto reforzado con fibras. asegurando una mejora en la calidad. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL presentan los resultados obtenidos en los compuestos. donde se corrobora que los refuerzos de fibra mejoran de varias maneras la tenacidad de la matriz del compuesto. Antecedente 03: Análisis comparativo del comportamiento del concreto sin refuerzo. institutos técnicos y comités internacionales vienen estudiando la evolución de este material. incremento de la resistencia a la flexión. aplicado a losas 9 . hacen que sea uno de los productos más solicitado gracias a las ventajas que le aportan al concreto. Sus diversas aplicaciones en las diversas ramas de la ingeniería civil. aumento a la tenacidad del concreto. Zegarra Riveros. tracción indirecta y flexión. diversas universidades. hace que se realicen investigaciones sobre las adiciones que se le puedan dar al concreto. productividad y desarrollo de la industria de la ingeniería. . haciéndolo uno de los materiales con mayor demanda en dichos campos de la ingeniería. se procedió a realizar un análisis de los códigos de diseño existentes para el diseño de pavimentos para diseño de losas apoyadas en suelo y para el uso de SFRC. así como detallar cuantitativamente las mejoras y/o optimizaciones experimentales que se generen. Antecedente 04: "Influencia de la adición de fibras de acero en el concreto empleado para pavimentos en la construcción de pistas en la provincia de Huamanga -Ayacucho" Autor: De La Cruz Mercado. Wilmer Rolando. comprobar los parámetros de diseño existentes en diferentes especificaciones técnicas de fibras metálicas. Quispe Ccahuin. respectivamente. debido a las ventajas que se obtienen en la construcción y operación de estas estructuras por el uso de este material. En el caso de la investigación bibliográfica. Para llevar a cabo la investigación se realizaron ensayos comparativos entre un concreto patrón (dosificación sin fibra de acero) y concreto reforzado con fibras de acero (SFRC). con el objetivo de comprobar el comportamiento mecánico de estos elementos y determinar si los datos de las 10 . UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL industriales de pavimento rígido.Ayacucho Resumen: El presente trabajo tuvo Como principal objetivo estudiar la influencia de la incorporación de fibra de acero en las propiedades mecánicas Del concreto. La investigación experimental desarrollada se basó en determinar utilizando una resistencia de concreto específica (fe = 21 O kg/cm2) con tamaño máximo nominal de agregado de 1" y un tipo de fibra (Wirand ® FF1) en probetas cilíndricas y prismáticas (tipo viga). el trabajo se dividió en dos fases: una investigación bibliográfica que determinó la metodología de diseño y una investigación experimental para corroborar los conceptos inherentes al uso del SFRC y a su vez. comparando analíticamente las diferentes variaciones de las principales propiedades físicas y mecánicas del mismo. Para ello. Walter Reynan Lugar: Huamanga. El propósito de esta investigación fue desarrollar una guía de diseño de concreto reforzado con fibras de acero (SFRC) aplicado a pavimentos. Herrera Mejía Jhonny Alexander Lugar: Medellín Resumen: Se preparó un material compuesto de fibra de bagazo de caña y concreto. desarrollo del ensayo experimental y la recopilación de datos) se utilizaron las metodologías de ensayo: ASTM C39 "método de ensayo normalizado para resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto" y ASTM C78 {cargada en los puntos tercios) que consiste en ensayar una probeta de sección prismática de 15 cm. Varón Aristizabal Fredy. de cada extremo) falladas a flexión. mediante investigación bibliográfica y experimental. donde las fibras presentaron una distribución aleatoria dentro del compuesto. Se estudió la influencia del tamaño y de la adición de fibras expresadas en porcentaje del peso total. x 50 cm. Las propiedades que se estudiaron de cada mezcla. La investigación desarrollada procuró analizar las diferentes metodologías que existen para el diseño de elementos de concreto reforzado con fibras de acero aplicado a pavimentos. tanto la mezcla patrón (dosificación sin fibras metálicas) como concreto reforzado con fibras metálicas fueron la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión. un mejor entendimiento del comportamiento de este material para mejorar la eficiencia en el uso del SFRC y lograr una reducción de costos. y aplicando carga a los tercios de la luz libre (a 15 cm. en la resistencia a compresión y en la densidad del material. apoyándola sobre dos soportes rotulados separados 45 cm.. Los valores obtenidos en las probetas moldeadas reflejan un aumento en las propiedades mecánicas del concreto con fibras utilizado. Para la investigación experimental {confección de especímenes. Este estudio encontró que el compuesto con las fibras retenidas por 11 . x 15 cm. tanto de implementación como de construcción de estos elementos. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL especificaciones técnicas tienen validez. Antecedente 05: Comportamiento Mecánico Del Concreto Reforzado Con Fibras De Bagazo De Caña De Azúcar Autor: Osorio Saraz Jairo Alexander. con el objetivo de poder establecer. En el comportamiento del concreto.009 y la NTP 334. y una densidad de 141 y 336kg/m3 comparado con la de un concreto pesado de 2400 kg/m 3 . en sus diferentes estados. 4.1 Cemento El cemento es un aglomerante hidráulico y proviene de la calcinación hasta la fusión incipiente de materiales calcáreos y arcillosos y posterior molienda muy fina del “Clinker” que es material resultante de la calcinación. agregado grueso.2.5 y 2. por ser el cemento el componente más 12 .090 en los que refieren a los cementos normales y adicionados.5% de fibras en relación al peso total del agregado grueso. tiene la capacidad de unir a los demás agregados del concreto y formar una pasta.88 MPa.1 Definición del concreto El concreto u hormigón ( como es conocido en otros países). El concreto está compuesto por: cemento. tiene que darse un proceso conocido como hidratación. A continuación se mencionara cada uno: 3. cada uno de estos materiales aporta diversas características para su resistencia. agua. agregado fino. es un material de construcción homogéneo constituido básicamente por rocas. de tamaño máximo limitado. el cual se da al ponerse contacto con el agua. unidas por una mezcla de agua y cemento. que con la ayuda del agua. Los cementos deben cumplir con las normas ASTM C150-84. presentó una resistencia de 16. que cumplen ciertas condiciones en cuanto a sus características mecánicas. resultando un material resistente a la compresión.2 Componentes y características de los materiales del concreto. aire y aditivos. 3. EL CONCRETO Y SUS PROPIEDADES 3. El cemento es uno de los componentes más importantes para la producción del concreto. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL el tamiz N° 6. y con una adición entre el 0. químicas y granulométricas. NTP 334. Para que eso suceda. Según la NTP 334. además teniendo en cuenta que todas las propiedades del concreto depende de la cantidad y tipo de cemento a usarse.2. Según la NTP 334. Normalmente. Tipo II: Es utilizado en obra que se encuentren expuestas a una baja concentración de sulfatos o donde requiere moderado calor de hidratación. proceso que ocurre al entrar en contacto con el agua con el cemento. Tipo III : Es el cemento de alta resistencia inicial (3 y 7 días). es más fino. En algunos casos es necesario desencofrar lo más pronto posible. se fabrican en cinco tipos cuyas propiedades se encuentran normalizadas sobre la base de la especificación ASTM de Normas para el cemento portland. Tipo I : Es utilizado a obras de concreto en general. 3.  Cemento tipo IS – cemento con escoria de alto horno  Cemento tipo IP – cemento puzolánico.1.090. 21  Cemento tipo IL – cemento calizo  Cemento tipo I (PM) – cemento puzolánico modificado 13 . se utiliza en estructuras hidráulicas con alto contenido de álcalis y estructuras expuestas al agua de mar.Cementos portland Adicionados. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL activo del concreto. Tipo IV : Es el cemento presenta bajo calor de hidratación. donde no se soliciten especificaciones en el concreto. Tipo V : Es utilizado cuando se requiere alta resistencia a los sulfatos. es el cemento más utilizado debido a su bajo costo. Requisitos. así también contara con una adecuada dosificación. Generalmente. se utiliza cuando se presentan vaciados en gran volumen.009-dementos portland. En el Perú. se obtiene durante la molienda.1 Tipos de cemento Los cementos portland. 3.0 gr.A. Su valor varía entre 3. En casos que no se conozca el valor real se considera para el cemento un peso específico de 3. Si fuera muy rápido el tiempo será insuficiente para colocar antes que se rigidice. Especificación de la performance  Cemento tipo GU – de uso general  Cemento tipo MS – moderada resistencia a los sulfatos  Cemento tipo HS – alta resistencia a los sulfatos  Cemento tipo HE – alta resistencia inicial  Cemento tipo MH – moderado calor de hidratación  Cemento tipo LH – bajo calor de hidratación En nuestra región los tipos de cemento comercialmente disponibles son el Tipo I. /cm3.  Tiempo de fraguado: Es el cambio del estado fluido al estado rígido.0005 para la determinación del peso específico del cemento.2. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL  Cemento tipo IT – cemento ternario  Cemento ICo – cemento compuesto Según la NTP 334. 14 .es importante que el fraguado no sea demasiado rápido ni demasiado lento. y la fábrica de cemento Rumi S. /cm3. Si fuera muy lento originan retrasos en el avance y utilización de la estructura.082 – Cementos Portland.2 gr. /cm3 y 3.A. El peso específico de los cementos se calcula de acuerdo a los mencionados en la NTP 334.1. producida por la fábrica de cemento Yura S.2 Propiedades físicas y mecánicas  Peso Específico: El peso específico corresponde al material en estado compacto.15 gr. Tipo V y Tipo IP. 074. cuando la pasta se vuelve indeformable y se transforma en un bloque rígido se le conoce como fin del fraguado o fraguado final. Durante la calcinación en la fabricación del Clinker de cementos portland. 3. este le da una fluidez. Se presentan en la tabla 4.1. esta aumenta cuando el agua se incrementa. Características físicas y mecánicas de cemento. NOMBRE DEL FORMULA QUIMICA ABREBIATURA COMPUESTO Silicato tricálcico 3CaO SiO2 C3S Silicato dicálcico 2CaO SiO2 C2S Aluminato tricálcico 3CaO Al 2O3 C3A Alúminoferrito tetracálcico 4CaO Al 2O3 Fe2O3 C4AF Cuadro 4.3 Propiedades químicas del cemento Las principales materias primas que constituyen el cemento son: cal. Estos compuestos interactúan para formar compuestos cada vez más complejos como silicatos cálcicos.1. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Según la NTP 3399-077 el principio de fraguado o fraguado inicial se llama a un aumento brusco de la viscosidad acompañada de una elevada temperatura de la pasta. La consistencia se determina con el aparato de vicat según la NTP 334. el 15 .1.2. el óxido de calcio se combina con los componentes ácidos de la materia prima para formar cuatro compuestos importantes que constituyen el 90% del peso del cemento.2 Agregado Los concretos hidráulicos están constituidos en un alto porcentaje por agregados (50-80% en volumen).  Consistencia: la consistencia es la cantidad de agua que se requiere para trabajar la pasta del cemento.2. También se encuentran presentes yeso y otros materiales. alúmina y óxido de hierro. por lo tanto. sílice. éstos no son menos importantes que la pasta del cemento endurecida. aluminatos cálcicos y ferritos. 3. las cuales deben ser estudiadas para obtener morteros o concretos de buena calidad y económicos. que no desarrollan ningún tipo de reacciones con los demás componentes de las mezclas. 16 . Rivera . por lo general provienen de una misma roca madre que les dio el origen. de forma granular. el aire naturalmente atrapado. especialmente con el cemento.2. Rivera . existen algunos agregados cuya fracción más fina presenta actividad en virtud de sus propiedades hidráulicas colaborando con el desarrollo de la resistencia mecánica. o los aditivos.1 Clasificación de los agregados. es decir. concreto simple. el aire incorporado. concreto simple. [Gerardo A. [Gerardo A. sin embargo. pag 41] Los agregados también llamados áridos son aquellos materiales inertes. dependen de las características y propiedades de los agregados. Rivera . gran parte de las características de las mezclas de mortero o de concreto. naturales o artificiales. tanto en estado plástico como en estado endurecido. concreto simple.  Por su presedencia Estos son clasificados de acuerdo al lugar de origen a la cual corresponden estas pueden ser de fuentes naturales o de productos industriales. [Gerardo A. Estas pueden utilizarse en la manera en que se encuentran o también variando su distribución de partículas granulométricas. la mayoría son materiales inertes.2. conocido como mortero o concreto. pag 41] 3. [Gerardo A. Rivera. concreto simple. por el contrario. pag 41] En general. que aglomerados por el cemento Portland en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial). UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL agua libre. pag 42]. como son:  Agregado naturales Son aquellos procedentes de la explotación de fuentes naturales tales como: depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de río) o glaciares (cantos rodados) y de canteras de diversas rocas y piedras naturales. materiales básicos. 5.  Agregados de trituración Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de cantera de las granulometrías de rechazo de los agregados naturales. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL De acuerdo con la historia estos agregados son formados por procesos geológicos tales como meteorización. por lo general para obtener un concreto de buena calidad consiste en distribuir dos clases de agregados con la división principal del tamaño de partículas 4. Se incluyen todos los materiales c cuyas propiedades físicas sean adecuadas [ALEJANDRO padilla rodríguez. concreto simple. materiales básicos. pag 46]  Agregados marginales Por lo general engloba a todos los agregados que no cumplen alguna de la especificación exigidas para su uso. limaduras de hierro y otros. [Gerardo A. suelos y terrazas. O malla estándar ASTM #4 . año 2002]  Agregados artificiales Este tipo de agregados por lo general son obtenidos de procesos industriales que por lo general son arcillas expandidas. al sufrir acciones de presión y de temperaturas excesivas. resistente. “como ciertas escorias o materiales procedentes de demoliciones. aislamiento de cubiertas. [ASTM C 33]  Por su densidad 17 .75 mm. año 2002] Estos agregados ligeros poseen características tales como: baja densidad. pág. utilizables y reciclables”[ALEJANDRO padilla Rodriguez.  Por su gradación Se considera como la distribución del tamaño de las partículas de los agregados. Clinker. rellenos ligeros aislantes y resistentes y prefabricados (desde el bloque más ligero hasta el panel más grande). aislante. Es utilizado en la fabricación de hormigón ligero estructural. no tóxico e incombustible. Rivera. material retenido en el tamiz corresponde al agregado grueso y pasante al agregado fino. pag 5. formando rocas sedimentarias. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Se basa en clasificar a los agregados en masa por unidad de volumen, incluyendo el volumen de sus vacíos; la importancia de esta clasificación radica en el peso final del producto cuando se emplean estos agregados.[Concreto y otros materiales para la construcción, [ libia Gutiérrez de López, universidad Nacional de Colombia, pág. 16, año 2003] Cuadro 4.2. Clasificación de los agregados según su densidad TIPO DE MASA MASA EJEMPLO DE EJEMPLO DE CONCRETO UNITARIA UNITARIA UTILIZACION AGREGADO APROX. DEL DEL CCTO. Kg/m3 AGREGADO Kg/m3 Ultraligero 500-800 Concreto para Piedra pómez Ag. aislamiento Ultraligero Ligero 950- 1350 480- 1040 Rellenos y Perlita Ag. 1450-1950 mampostería no Ultraligero estruc. Ccto. Estructural Normal 2250-2450 1300- 1600 Ccto. Esttruct. Y Agregado de rio no estruct. o triturado Pesado 3000- 5600 3400- 7500 Ccto. Para Hematita, barita, proteger de coridon, radiación magnetita gamma o X, y contrapesos Fuente: Gerardo A. Rivera, concreto simple, pág. 48 3.2.2.2 Clasificación de formas y texturas Las propiedades externas de los agregados tales como forma y textura de tienden a influir de manera directa en las propiedades del concreto fresco y endurecido, la resistencia y la durabilidad 18 UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL de las mezclas, porque tienden a orientarse en un solo plano lo cual dificulta la manejabilidad; además debajo de las partículas se forman huecos de aire y se acumula agua Perjudicando las propiedades de la mezcla endurecida. Por otro lado, la textura superficial de las partículas del agregado influye en la manejabilidad y la adherencia entre la pasta y el agregado, por lo tanto, afecta la resistencia (en especial la resistencia a la flexión), [Gerardo A. Rivera , concreto simple, pag 50]  La forma y angulosidad La forma de las partículas del agregado grueso afecta fundamentalmente, al esqueleto mineral. Según su forma, las partículas pueden clasificarse en redondeadas, irregulares, angulares, lajosas, alargadas y alargadas – lajosas, estas últimas pueden romperse con facilidad durante la compactación o después bajo la acción del tráfico, modificando con ello la granulometría del agregado inicial. Aparte de la forma de las partículas del agregado grueso, se debe tener en cuenta su angulosidad, que influye junto a la textura superficial de las partículas, en la resistencia del esqueleto mineral, por su contribución al rozamiento interno, [ALEJANDRO padilla Rodriguez, materiales básicos, pag 5, año 2002]. Imagen 4.1.: Forma de las partículas de agregados I. redondeada. II. irregular, 19 UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL III. angular, IV. lajosa, V. alargada, Alargada-Lajosa. La norma NTC 174 limita la cantidad total de partículas alargadas y aplanadas presentes en el Agregado a máximo 50%, sin embargo el ICPC (Instituto Colombiano de Productores de Cemento) recomienda que la cantidad total de estas partículas no deba ser mayor al 15%. PARTICULA LARGA: Es aquella cuya relación entre la longitud y el ancho es mayor de 1,5. PARTICULA PLANA: Es aquella cuya relación entre el espesor y el ancho es menor de 0,5. Cuadro N° 4.3. Clasificación de las partículas del agregado según su forma FORMA DESCRIPCION EJEMPLO Redondeadas Totalmente desgastada por el Grava de rio o playa, arena agua o completamente del desierto, playa. limada por frotamiento. Irregular Irregularidad natural, o Otras gravas, pedemales del parcialmente limitada por suelo o de excavación. frotamiento y con orillas redondeadas. Escamosa Material en el cual él es Roca laminada pequeño en relación a las otras dos dimensiones. Angular Posee orillas bien definidas Rocas trituradas de todo tipo, que se forman en la escoria triturada. intersección de caras más o menos planas. 20 75 mm. universidad Nacional de Colombia.  tamaño máximo (T. Esta textura está relacionada con la dureza. pág.2.N. concreto simple.2.) 21 . que por la cual pasa el 100% del material ensayado.). UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Alongadas Material normalmente angular en el cual la longitud es consideradamente mayor que las otras dos dimensiones.M. Fuente: Gerardo A.037. puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava. año 2003] 3. que común mente proviene de la desintegración mecánica de las rocas por acción humana o por desintegración natural. Según la textura superficial podemos decir que el agregado es liso o pulido (material de río) o áspero (material triturado).037. [Libia Gutiérrez de López. Rivera. tamaño y estructura de la roca original. 19. y que cumplen con la norma técnica peruana (NTP) 400.  Tamaño máximo nominal (T.) Se define como la menor abertura del tamiz de la serie de tamices establecidos por la NTP 400. forma. pag 50  La textura de superficie Se basa indirectamente con la roca madre y es responsable de la adherencia del agregado con la mescla y de la fluidez de las mezclas. es decir la dimensión más grande que hay en la muestra.3 Agregado grueso Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz # 4 NTP (4.M. cribándola a través de mallas normalizadas como "serie estándar".  No exceder de 1/3 el peralte de las losas.150 mm (ASTM No. y se define de acuerdo con diversos aspectos tales como las características geométricas y de refuerzo de las estructuras. [Tesis.100). 22 . [Tesis. el nivel de la resistencia mecánica requerida en el concreto. planas o alargadas. año 2009] El ACI recomienda que para elegir el tamaño máximo del agregado se tomen en cuenta las siguientes consideraciones:  No exceder de 1/5 de la menor dimensión entre lados de cimbra. 20. rocas trituradas o de arena producida artificialmente. 14] Se requiere que el agregado fino o arena debe estar libre de impurezas como son las arcillas. límites de consistencia de los agregados para mesclas de concreto. los procedimientos y equipos empleados para la colocación del concreto. Manuel Gómez Gutiérrez. en la producción artificial del agregado fino no debe utilizarse rocas que se quiebren en partículas delgadas. para asegurar una razonable continuidad en la granulometría de la arena. las especificaciones de agregados para concreto requieren que en cada fracción exista una proporción de partículas comprendida dentro de ciertos límites establecidos empíricamente. limo. La cual será generalmente cubica o esférica o razonablemente libre de partículas planas o alargadas. La composición granulométrica de la arena se acostumbra analizar mediante su separación en siete fracciones. límites de consistencia de los agregados para mesclas de concreto. 3.2.  No exceder de ¾ partes el espaciamiento libre entre varillas. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL El tamaño máximo nominal del agregado es el que se designa en las especificaciones como tamaño máximo requerido para el concreto de cada estructura en particular. mica. álcalis. pag.2. cuyas aberturas se duplican sucesivamente a partir de la más reducida que es igual a 0. pág. Manuel Gómez Gutiérrez. materiales orgánicos o perjudiciales.4 AGREGADO FINO Se considera agregado fino a las arenas naturales provenientes de canteras aluviales. De esta manera. 2.115 2-10 Cuadro N° 4.2.52 100 Nª 4 4. STANDARD DIMENSION DE LA PORCENTAJE MALLA (mm) EN PESO QUE PASA Nª 3/8” 9. En el caso de los agregados. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TAMIZ U. : Granulometría ideal para un agregado fino.75 95-100 Nª 8 2.  Porosidad y absorción 23 .021 y NTP 400.5 Propiedades de los agregados utilizados en la elaboración de concreto  Peso específico El peso específico de una sustancia se define como el peso por unidad de volumen.S. 3.30 10-30 Nª 100 0.60 25-60 Nº 50 0.18 50-85 Nª 30 0.36 80-100 Nª 16 1.4. los agregados se clasifican de la siguiente forma:  Baja densidad  Ligeros  Ligero estructural  Normal  Pesado Las normas NTP 400.022 hacen referencia acerca del procedimiento estandarizado para la determinación en el laboratorio de la gravedad específica tanto de agregado fino como de agregado grueso. para la evaluación de su densidad se emplea la Gravedad Específica. Para obtener el porcentaje de absorción de un agregado. permite evaluar el porcentaje de agua que permanecerá en el núcleo de estos cuando se integren a una mezcla de concreto. pero algunas poseen un sistema de poros que incluye numerosos vacíos relativamente grandes. MMS: Es la masa de la muestra seca. que en su mayoría se hallan 11 interconectados. Normalmente se utilizan granulometrías sensiblemente continuas. La absorción es el incremento en la masa de n cuerpo solido poroso como resultado de la penetración de un líquido dentro de sus poros permeables. más que el contenido de vacíos influye en este aspecto su forma. tamaño y distribución. y se expresa como porcentaje de volumen. manifiestan un coeficiente de permeabilidad comparativamente alto. en otras palabras sabremos qué porcentaje de agua le quitarán los agregados a la pasta y si esto afectará la relación agua/cemento. Se toma el peso del agregado en estado SSS y se deja secar completamente para tomar su peso seco y obtener la diferencia en pesos. La siguiente formula nos proporciona la absorción de un agregado en porcentaje: 𝑀𝑠𝑠𝑠 − 𝑀𝑀𝑆 %𝐴𝐵𝑆 = ∗ 100 𝑀𝑀𝑆 Dónde: %ABS: Es la absorción del agregado expresada en porcentaje Msss: Es la masa del agregado en estado Saturado Superficialmente Seco. se saca del agua para llevarlo a su estado SSS (Saturado Superficialmente Seco). al término de 24 horas de saturación. Todas las rocas que constituyen los agregados de peso normal con porosas en mayor o menor grado. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL La porosidad es la relación de su volumen de vacíos entre el volumen total. aunque poseen un bajo porcentaje de porosidad.  Análisis granulométrico La granulometría es la característica física principal y fundamental de todo conjunto de partículas porque influye de forma muy importante en la resistencia mecánica del conjunto (esqueleto mineral). De este modo algunas rocas. La cuantificación de esta característica de los agregados. es decir. y que las hace permeables. a fin de conseguir la 24 . se sumerge en agua.  Contenido de humedad Se basa en el grado de humedad lo cual está directamente relacionado con la porosidad de las partículas.  Peso unitario El peso volumétrico (también llamado peso unitario o densidad en masa) de un agregado. Para encajar una granulometría dentro de algún Huso normalizado se parte de fracciones uniformes que se mezclan en las proporciones adecuadas. las normas ASTM C-29 y NTP 400.017 establecen los ensayos para determinar el peso unitario de los agregados. es ocupado por los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado. su permeabilidad y la cantidad o volumen total de poros. aunque también se emplean granulometrías discontinuas en el caso de algunas mezclas asfálticas.  Módulo de fineza El módulo de finura (FM) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene. es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario especificado. definiendo el método estándar para evaluarlo en la condiciones de acomodo de las partículas luego de compactarlas en un molde metálico apisonado con 25 golpes con una varilla de 5/8” en tres capas. la distribución de tamaños de las partículas se logra con la utilización de la serie de tamices estándar ASTM para concreto. el procedimiento es análogo al que se emplea para suelos. sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma entre 100. El módulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto (ASTM C 125). se denomina normalmente como peso unitario varillado compactado o suelto. conforme a la norma ASTM C 125. El volumen al que se hace referencia. El grado de contenido de humedad se define como: Wn= peso natural de la muestra 25 . UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL máxima compacidad del conjunto. la porosidad depende a su vez del tamaño de los poros. Los análisis granulométricos se realizan por tamizado. empleando la malla Nº 12. producidos por una carga de esferas metálicas (11 ó 12 esferas) dentro de un cilindro giratorio (Máquina de los Ángeles). con revoluciones fijas (de 500-1000 revoluciones) dependiendo de los tamaños de los agregados a caracterizar. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Ws=peso seco de la muestra %W=porcentaje de contenido de humedad (𝑊𝑛 − 𝑊𝑠) %𝑊 = 𝑥 100 𝑊𝑠  Abrasión del agregado grueso La resistencia al desgaste de un agregado se usa con frecuencia como indicador general de la calidad del agregado. por los efectos combinados del impacto y la abrasión.019 para los agregados gruesos. esta característica es esencial cuando el agregado se va usar en concreto sujeto a desgaste como en el caso de los pavimentos rígidos. El valor de abrasión del agregado se estima según la norma NTP 400.2. Los finos producidos se separan por medio de cribado. Imagen N° 4. Máquina de los ángeles 26 . El ensayo consiste en estimación de la cantidad de finos generados. lavada sobre el tamiz #12.5 Cargas abrasivas.0 mm (3/4”) 1250 ± 25 19. Gradación de las muestras de ensayo. GRADACION NUMERO DE ESFERAS MASA DE LA CARGA (g) A 12 5000 ± 25 B 11 4584 ± 25 C 8 3330 ± 20 D 6 2500 ± 15 Fuente: Manual de ensayo de materiales Cuadro N° 4. g (abertura cuadrada) Que pasa Retenido sobre Gradación A B C D 37.0 (1”) 1250 ± 25 25.) Pb=masa de la muestra seca después del ensayo.8 mm (1 27/32 pulg) de diámetro y cada una tendrá una masa entre 390 g y 445 g. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Pa=masa de la muestra seca antes del ensayo (gr. (𝑃𝑎 − 𝑃𝑏) 𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑔𝑎𝑠𝑡𝑒 = 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑃𝑎 Carga: La carga consistirá en esferas de acero de aproximadamente 46.0 mm (1”) 119. 5 mm (1/2”) 1250 ± 1 0 2500 ± 1 0 27 . MEDIDA DEL TAMIZ MASA DE TAMAÑO INDICADO.6.7 mm (1 ½”) 25.0 mm (3/4”) 12. dependiendo de la gradación de la muestra de ensayo: Cuadro N° 4. . álcalis.75 mm (Nª 4) 2.2.7.2. Máximo 2) Materia orgánica 3 ppm.3.088 DESCRIPCION LIMITE PERMISIBLE 1) Sólidos en suspensión 5000 ppm.5 mm ( 3/8”) 1250 ± 1 0 2500 ± 1 0 9.  Si no se está seguro para usar el agua para la construcción. Máximo 28 .2. para comparar los resultados con los valores máximos admisibles de las sustancias existentes en el agua a utilizarse en la preparación del concreto que se menciona en la siguiente tabla.1 El agua en el concreto El agua es un elemento principal en la preparación del concreto.5 mm ( 3/8”) 6. Cuadro N° 4. sales. : Límites permisibles de agua de mezcla establecidos por la NTP 339.3 mm (1/4”) 4.3 mm (1/4”) 2500 ± 1 0 6. es necesario realizar un análisis químico.3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 12.36 mm (Nª 8) 5000 TOTAL 5000 ± 1 0 5000 ± 1 0 5000 ± 1 0 5000 ± 1 0 Fuente: Manual de ensayo de materiales 3. ácidos. trabajabilidad y propiedades del concreto endurecido. 3. material orgánico y otras sustancias que pueden ser nocivas al concreto o al acero.75 mm (Nª 4) 2500 ± 1 0 4.3 Agua 3.2 Requisitos que debe cumplir  El agua debe ser limpia y debe de estar libre de cantidades perjudiciales de aceites. ya que está relacionado con la resistencia.5 mm (1/2”) 9. Máximo 6) Ph. 3. 3.4 Cloruros Los cloruros pueden gravemente afectar en la corrosión del acero.1. Los iones cloruro atacan la capa de óxido protectora formada en el acero por el medio químico altamente alcalino (PH 112. Máximo 4) Sulfato (Ion SO4) 600 ppm. 3.3. 5 a 8 ppm. Cuando la suma de sales disueltas exceda 1000 ppm. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3) Alcalinidad (NaHCH3) 1000 ppm.3. Máximo 5) Cloruros (Ion Cr) 1000 ppm.1 Concreto fresco Presenta las siguientes propiedades: 3.3.3.3 Propiedades del concreto El concreto tiene dos estados importantes. También se deberá considerar la posibilidad que se presenten reacciones álcali – agregado graves.3 Carbonatos y bicarbonatos alcalinos. se deben realizar pruebas para analizar su efecto sobre el tiempo de fraguado y sobre la resistencia a los 28 días. en concentraciones fuertes estas sales pueden reducir de manera significativa la resistencia del concreto.2. Cada uno de ellos posee características que varían en comportamiento y uso. El carbonato de sodio causa fraguados muy rápidos.2. Máximo 3.1 Trabajabilidad 29 . el estado fresco y el estado endurecido.5) presente en el concreto. el cual arrojara como resultado una medida cuantitativa conocida como slump. Panarese y Tanesi . 3. la subida del agua hacia la superficie.2 Sangrado Es la aparición de una lámina de agua en la superficie de la mezcla recién colocada. consolidación. ya que gracias a esto lograremos que el concreto sea trabajable. Kerkhoff. Esta es una propiedad que se le debe tener mucho en cuenta.2011].  Estabilidad: Se refiere a la resistencia que las mezclas oponen para segregarse y exudar agua. [Kosmatka. el asentamiento de las partículas sólidas y en simultáneo.1. esta característica depende de la cohesión. a fin de lograr un alto grado de compacidad en el concreto endurecido. viscosidad y ángulo de fricción interna del concreto fresco. La medición de la trabajabilidad se realiza con el ensayo conocido como cono de Abrams. Es causada por dos fenómenos.  Compactabilidad: Es la facilidad con que las mezclas de concreto permiten la remoción del aire atrapado durante el moldeo. A) Aspectos que definen la trabajabilidad del concreto fresco. acabado del concreto en estado fresco.3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Se define como la facilidad de colocación.  Movilidad: Es la aptitud de las mezclas de concreto para deformarse y fluir. representa su disposición para conservar su homogeneidad. es decir. 30 . B) Falso fraguado del concreto en estado fresco.  El agregado: La presencia de limos o sustancias químicas retardan el fraguado. El fraguado puede ser medido mediante la aguja de Vicat.2 Concreto Endurecido El concreto endurecido se da una vez que la mezcla ya ha fraguado.3. A) Factores que influyen en la duración del fraguado  El cemento: Los cementos ricos en C3A presentan fraguados rápidos.3. la materia orgánica retarda el fraguado. el fraguado en aire húmedo es más lento que en aire seco. y el grado de fineza.1.  El agua: A menor relación de agua-cemento. mientras haya más fineza será mayor rapidez en el fraguado. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3. Es el fraguad que se presenta en el concreto antes de tiempo sin liberación de calor. presentándose las siguientes propiedades: 31 . menor tiempo de fraguado. el agua de mar aumenta la velocidad de fragua. 3.3 Tiempo de fraguado El tiempo de fraguado es lo que demora el concreto en llegar a su estado endurecido. y proveniente por deshidratación del yeso natural adicionado.  El clima: Mientras haya mayor temperatura mayor velocidad de fragua. influye en la velocidad del fraguado. 2. es por ello que se añaden acero en el concreto para resistir a la tracción. 3.3.4 Durabilidad Es la capacidad del concreto para resistir a distintos tipos de ambientes. La durabilidad varía según el tipo de concreto y de la exposición del mismo al medio ambiente.3. Debido a estas variaciones se pueden producir fisuraciones y una manera de controlarlas es mediante juntas. 3. como la temperatura.1 Resistencia Es la capacidad del concreto de resistir principalmente a la compresión. humedad y esfuerzos de tracción interna. ya que la resistencia a la tracción es mínima.2. Sin embargo. 3. puede dilatarse como contraerse. flexión y tracción.3 Estabilidad de volumen y control de fisuración El concreto es un material que constantemente cambia su volumen. Estos dos materiales trabajan en conjunto para darle un mejor comportamiento frente a estos dos esfuerzos.2 Impermeabilidad y estanquidad La impermeabilidad viene a ser la capacidad del concreto de resistir la penetración del agua y el estancamiento o hermeticidad es la habilidad para la retención del agua.3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3. no es impermeable. La resistencia está estrechamente ligada a la relación agua- demento. ataques químicos y a la abrasión. 32 .3.2. las cuales son ranuras o cortes que se producen por lo general en losas. El concreto tiene la propiedad de resistir netamente a la compresión.2. debido a distintos factores. lo importante es conocer el tipo de elemento estructural en el que han aparecido y la naturaleza de las mismas. sin embargo. debilitando así la estructura y afectando la durabilidad. Una de las consecuencias de la baja resistencia a la tracción del concreto es la fisuración. también puede indicar fallas estructurales ya que agentes químicos pueden entrar en contacto con la armadura del elemento o con el mismo concreto. semanas. Las fisuras pueden manifestarse en años. Estos problemas en el concreto afectan a la apariencia de la estructura.4 Fisuración del concreto El tema de fisuraciones es muy importante debido a que uno de los beneficios principales de las fibras es minimizar o controlar las fisuras del concreto. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3. La peligrosidad de las fisuras se debe tener en cuenta cuando se sobrepasan determinados espesores o cuando están en determinados ambientes. días u horas debido a muchas causas. Sin embargo. 33 . debemos tener en cuenta que no siempre son peligrosas. en algunos casos se da a la compresión y puede estar presente a cualquier tipo de edificaciones donde esté presente el concreto. las fisuras se pueden clasificar en: 3.Maccaferri 2009 Así mismo.1 Fisuras estabilizadas Estas fisuras son también llamadas muertas. 3.2 Fisuras en movimiento Son aquellas fisuras que empiezan a actuar hasta llegar a estabilizarse. 3.3 Fisuras estructurales Causadas a excesivas cargas a que están sometidas el concreto. son aquellas que llegan a una determinada abertura y el proceso se detiene. las cuales originan esfuerzos sobredimensionados. : Esquema de concentración de tensiones en el concreto.4. clasificándose de la siguiente manera: 34 .4.3. Fuente: Fibras Wirand y Fibromac . UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Imagen N° 4.4. No se identifican fácilmente. también por actuación de excesivas cargas sobre los elementos. como las impuestas por un sismo. Estas suelen ser muy peligrosas. Según el Centro de Investigación de Gestión Integral de Riesgos se pueden describir los siguientes:  Carga excesiva: Causadas esfuerzos de flexión. Estas fisuras no pueden ser reparadas superficialmente.  Fisuras por flexión: Son causadas por el exceso de carga en el elemento. normalmente aparecen fisuras agrupadas y en sentido vertical. Generalmente aparecen después de un evento sísmico. a veces indicando que el concreto ha sobrepasado su capacidad resistente. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3. Se manifiestan mediante grietas que generalmente causan preocupación.1 Fisuras causadas por fuerzas externas Causadas por un mal comportamiento estructural.3. que le originan una cierta flexión. se originan por problemas en el proyecto. Evolucionan con lentitud. etc. Al quitarle la carga. 35 . compresión tracción. Son peligrosas ya que generalmente aparecen en columnas y avanzan rápidamente.  Fisuras por cortante: Aparecen cuando la estructura es sometida a fuerzas cortante. luego evolucionan casi verticalmente y que cuando llegan al centro de la viga se curvean. Generalmente aparecen varias juntas entre sí.  Fisuras por compresión: Se originan cuando el elemento está sometido a fuerzas que lo comprimen excesivamente. Se caracterizan porque generalmente aparecen en la parte inferior de las vigas.4. generalmente desaparecen. Muchas veces forman grietas que forman un ángulo de 45º. la estructura no será capaz de redistribuir las cargas. la cual va creciendo y ejerciendo presión sobre el recubrimiento hasta romperlo y formar la grieta.  Fisuras por tracción: Se manifiestan por lo general en las losas de entrepiso. se pueden distinguir por el sentido de inclinación que presenten en dos caras opuestas al elemento. si se produce un importante asentamiento diferencial.3.4. 3. de observan largas grietas a lo largo y ancho del elemento. son similares a las fisuras por cortante. Se caracterizan por que forman grietas cercanas a la columna cuyo apoyo se ha asentado. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL  Fisuras por torsión: Causado cuando el elemento sufre efectos de torsión.  Fisuras por asentamiento de terrenos: Cimentaciones mal diseñadas o mala compactación del terreno en uno de los apoyos.4 Fisuras en estado plástico Según la norma ACI 224. 3.4. En las paredes se observan como grietas inclinadas a partir de las esquinas de dinteles de puertas y ventanas. se caracterizan por que aparecen de forma longitudinal al refuerzo que se la añadido al concreto. y esto se debe tratar a tiempo para evitar problemas futuros. Si el movimiento es pequeño el problema será estético.2 Fisuras causadas por el reforzamiento de acero Esta fisuración tiene como origen la corrosión en el acero del concreto armado. as donde el agua penetra y se forma oxido que va formando una capa sobre la armadura. pueden provocar movimiento diferenciales excesivos. Causado por que el elemento no tiene el debido recubrimiento. la corrosión es el principal agente químico que ataca al acero.1R-07 está fisuración se subdivide en dos tipos: 36 . 37 .4.4. Esta evaporación ocasiona la contracción de la capa superficial.4.4. 3. Durante esta etapa. generando la rápida evaporación del agua de la superficie del concreto.5. vibrado y acabado. la relación agua cemento y el curado son factores que efectan este problema. el concreto puede estar restringido por las armaduras del elemento y el encofrado. 3.2 Fisuración por precipitaciones de los agregados Ocurre después del colocado. Al exceder estos esfuerzos producen fisuras. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.5 Fisuración en estado endurecido Ocurre debido a las restricciones que tiene el concreto sólido para cambiar su volumen. debido a que el concreto aun continúa en su proceso de consolidación. el tamaño de los agregados. Al contedino de agua.4. al perder su humedad tiende a cambiar su volumen a largo plazo. Al combinarse la retracción por secado y las restricciones del concreto se producen esfuerzos de tensión. Por lo general sus longitudes varían entre pocos milímetros hasta un metro.1R-93 la sub clasifica en los siguientes tipos de causas: 3.1 Fisuración por retracción plástica Ocurre cuando el concreto pierde contenido de humedad de manera muy rápida a causa de la temperatura del ambiente.4.1 Retracción por secado Es el motivo por lo que aparecen fisuras en el concreto endurecido. La norma técnica ACI 224. bajas humedades y altas velocidades de viento. El concreto. gracias a los diversos trabajos de 38 . el más exitoso fue el asbesto cemento. Dichas fibras natraales se utilizaron hasta el año 1935 aproximadamente. Una ejemplificación para este caso es la patente de G. Los serios riesgos contra la salud (cáncer a los pulmones) conllevaron el reemplazo del asbesto por una mezcla de otras fibras. para evitar fisuras antiestéticas. El concreto reforzado de fibra más conocido y. La aparición de fibras como adición a material de construcción corresponde a las fibras metálicas.5. El elemento consistía en una piedra artificial que utilizaba acero granular.5 FIBRAS EN EL CONCRETO 3. en 1935 se produce la primera fibra de nylon. utilizando fibras helicoidales y espirales para aumentar la resistencia a la fisuración del concreto. no obstante. Martin en 1927. El inicio de las fibras sintéticas es gracias a la marca Chardonnet. Constantinesco en 1954 en Estados Unidos. entre las principales se encuentra la de G. Este consistía en la adición de alambres de acero rizado en el concreto empleado en tuberías. También reforzaban con pelo de caballo y paja para armar yeso. la aplicación de este tipo de fibras en la construcción fue varios años después. Berard. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.1 Historia de la utilización de las fibras en el concreto Al pasar del tiempo. se desarrollaron muchas investigaciones respecto al concreto y sus propiedades. la construcción de estructuras elaboradas con concreto reforzados con fibras de acero viene teniendo gran éxito y aceptación. aparecieron muchas patentes. las patentes van evolucionando y utilizando parámetros muy similares a los actuales. Sin embargo. hasta hace poco. En la antigua Egipto se introducía paja al macizo arcilloso para confeccionar ladrillos con una mayor resistencia. quien a finales del siglo XIX inventó la seda artificial. En la actualidad. Con el transcurrir del tiempo y los años. que fue inventado en 1899. Se registró la primera patente de concreto reforzado con elementos metálicos en el estado de California en 1874 por A. surgiendo una nueva etapa en el uso de fibras. y fue cuando se inició el uso de fibras sintéticas. Luego de Berard. Por el lado no estructural. las fibras proporcionan un notable incremento en la resistencia al fisuramiento. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL investigación. el concreto fibroreforzado es una mezcla constituida por cemento. en estado fresco o endurecido. abrasión.2 Definición de fibras Según la información obtenida del Manual Interno de Maccaferri: Fibras como elemento estructural para el Refuerzo del Hormigón. así como su propagación en elementos estructurales como pisos y pavimentos. producidos con una variada gama de formatos.5.”(Maccaferri2007:3). revestimiento de túneles y piezas pre-fabricadas. así como la resistencia al fuego.5. revelando sus grandes ventajas y ampliando sus campos de aplicación. impacto entre otros.” (Colegio de Ingenieros del Perú 2012: 4) 3. controlan la fisuración y reducen la intensidad de la misma a la vez que mejoran la tenacidad. 3. agregado grueso y fino y filamentos o fibras discontinuos. Según el ACI. debido a los altos costos y abastecimiento limitado de dichas fibras.3 Tipos de fibras Al adicionar fibras en el concreto. adquiere ciertas propiedades. Estructuralmente proporcionan mayor energía de rotura. se puede definir como: “Fibras: Las fibras son filamentos discontinuos. Tiene como finalidad principal inhibir el surgimiento de fisuras. El concreto soporta esfuerzos a tracción que son transmitidos por adherencia a las fibras una vez se ha producido micro-fisura. concreto proyectado. “Las fibras son empleadas en aplicaciones estructurales en busca de beneficios adicionales en cuanto a reducción de mano de obra. Lo podemos clasificar de la siguiente manera: 39 . incremento de la durabilidad y reducción o eliminación del refuerzo tradicional. a estos se les puede considerar generalmente inapropiados para países en desarrollo. Sin embargo. dimensiones y destinados específicamente para uso en concreto y argamasas. Las fibras también se clasifican por la materia prima. polipropileno.90 13 – 15 Polietileno . vidrio entre otras.60 2. En la Cudro 4.95 0.  Metálicas: Acero carbono.30 0.45 65 – 133 3.8 que se presenta a continuación.5 Amianto 0. celulosa y carbono.0007 10 Carbono 9 1.30 2–3 Polipropileno 20 – 200 0. proporcionan mejora en la resistencia a la fisuracion en estado endurecido. se muestra ciertas características de las fibras mencionadas.60 1 Kevlar 10 1.1 – 4 40 . 0. Cuadro N° 4.8: Características de las fibras Fibras Diámetro Densidad Módulo de Resistencia a Alargamiento (μm) (103kg/m3) elasticidad la tracción en la ruptura (kN/mm2) (kN/mm2) (%) Acero 5 – 500 7.10 4 0.  Fibras no estructurales: Estas controlan la fisuracion por retracción en el concreto en estado fresco.90 230 2.75 8 Nylon .02 – 0. 1.90 5–7 0.60 70 – 80 2–4 2 – 3.00 180 3.5 – 0. abrasión e impacto.  Sintética: Nylon. entre las cuales se tienen:  Naturales: Amianto.84 200 0.04 3. y aluminios.5 – 3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL  Fibras estructurales: Estas brindan una mayor energía de rotura.5 Vidrio 9 – 15 2.5 – 2 0. también controlan la resistencia al fuego. 18 14 – 19. : Ejemplo de fibra natural de celulosa y sintética de polipropileno. (ACI 1196). revestimientos y pisos industriales. ya que no aumenta propiedades en el estado endurecido.3.4 – 1 3 Fuente: Fibras Wirand y Fibromac .5. La propiedad más notoria es el aumento de la cohesión en el concreto e el estado fresco. Fuente: Fibras Wirand y Fibromac .1 Fibras naturales y sintéticas. Imagen N° 4. No se debe sustituir el refuerzo convencional por este tipo de fibras.4. Su función principal es reducir las fisuras en estado plástico y en las primeras horas de endurecimiento del concreto.5 0. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Acrílico 18 1. 41 .Maccaferri 2009 3.Maccaferri 2009 Este tipo de fibras actualmente son utilizados para elementos prefabricados. Fuente: Fibras Wirand y Fibromac .2 Fibras metálicas Se utilizan como refuerzo tridimensional en el concreto.5. Imagen N° 4. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.Maccaferri 2009 La relación entre la longitud y el diámetro equivalente se denomina esbeltez o factor de forma (λ) y esta expresado de la siguiente manera: 𝐿 𝜆= 𝐷𝑒 42 .3. por el diámetro equivalente (De) y anclaje en las extremidades. Las fibras de acero se caracterizan geométricamente por la longitud (L). : Sección típica de una fibra de acero. según como se puede ver en la figura 4.5.5. muchas veces hace de aislante acústico frente al ruido del granizo. con una longitus que varía de 30-90 cm de altura y es utiliza como alimento de ganado bovino y equino. En otros casos suele ser utilizados en cocinas rurales.Maccaferri 2009 3. para hacer cuerdas. favorece el pasaje del humo interior sin necesidad de una chimenea. sobre todo. Ejemplo de fibras metálicas sueltas y pegadas con anclaje en las extremidades.6 FIBRAS DE ICHU El ichu es una gramínea típica de la región andina cuyo nombre científico es Stipa ichhu es una hierba perenne. 43 . de los camélidos como la llama y la alpaca. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Imagen N° 4. alfombras.6. sombreros. Fuente: Fibras Wirand y Fibromac . cespitosa. rizomatosa. agrupadas densamente. Este material. escobas entre otras cosas. Cuando esta paja se seca muchos lo utilizan para techar las casas. al mismo tiempo de ofrecer protección a las inclemencias del clima. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Puente colgante de Q´eswachaka. cusco 44 . Las fibras de esta planta ofrecen una extraordinaria oportunidad para generar desarrollo social a partir de los insumos que tiene las comunidades y que pueden perfectamente contribuir a mejorar la calidad de vida de sus habitantes. 45 . Moquegua y diferentes zonas de la región sierra del Perú. Los materiales reforzados con fibras naturales de ichu se pueden obtener a un bajo costo usando la mano de obra disponible en la localidad y las técnicas adecuadas para su obtención. alturas de Arequipa. [Gutiérrez. así como en los departamentos de Puno. 2009]. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL El ichu están disponibles en grandes cantidades en diferentes centros geográficos de la serranía peruana. Puno 3.6.8.7.6. CLACIFICACION DEL STIPA ICHU La clasificación científica con la que cuenta este tipo de gramínea es la siguiente: Reino: plantae División: Magnoliopthya Clase: Liliopsida Subclase: Commelinidae Orden: Poales Familia: Poaceae Género: Stipa Especie: Stipa ichu 3. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS 46 .2.: Campos vivos de ichu en Lampa. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Imagen N°: 4.1.: Ichu del distrito de San Román .Puno Imagen N° 4. En este estudio.5 gr/cm3 CARGA DE ROTUIRA 600 Mpa Fuente: Carlos Fuentes.  Pavimentos rígidos de bajo tránsito. Podemos utilizar las fibras de ichu para reforzar:  Pisos industriales  Pisos de garajes  Losas  Vías menores de circulación (bermas y veredas)  Elementos prefabricados. teniendo experiencias exitosas de personas que han utilizado diferentes tipos de fibras naturales para reforzar el concreto. ya que ayudaran a la disminución de fisuras por contracción plástica del concreto.3.7 APLICACIONES DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS NATURALES DE ICHU. 2014 3.  Vigas 47 .6. TIPOS DE PAJA  El ichu (stipa ichu)  La chillihua (festuca dolichophylla)  La iruya o paja brava (festuca orthophylla) 3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DENSIDAD 1. proponemos el estudio del comportamiento del concreto reforzado con fibras de ichu para ser aplicado en diferentes construcciones en los que se utiliza el concreto. 1.1 RECOLECCION DE MATERIALES 4. Localización de la cantera de hormigón rio Unocolla Fuente: Google maps DEPARTAMENTO: PUNO PROVINCIA: SAN ROMAN 48 . UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO V 4 MATERIALES Y METODOS 4.1.1 Recolección de agregados para el concreto Para la recolección de los agregados se consideró las canteras existentes en la provincia de San Román.1. Puno. de las cuales se tiene: 4.2 Cantera Unocolla: Imagen Nº 5. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISTRITO: JULIACA MATERIAL DE EXTRACCION: HORMIGON 4. Rumi IP Cemento Yura Yura – Arequipa Yura I.088). Tipos de cemento que producen las diversas Fábricas. Rumi II. Yura II. Cemento Sur ( Juliaca – Puno ) 2. Cemento Yura ( Yura – Arequipa ) Cuadro N° 5. 4.1. Yura IP.1. Fuente: Elaboración propia Se considera para la investigación el uso de cemento Yura Tipo IP. 4. siendo el más usado en la región.1.1.3 Recolección de cemento A nivel de la región encontramos diferentes fábricas de cemento: 1.4 Recolección del Agua Para la Mescla El agua como material de construcción para las diversas dosificaciones que se va a realizar en esta investigación se obtuvo en cantidades apropiadas se considera como agua potable que cumpla con las especificaciones técnicas de la Norma Técnica Peruana (NTP 339.5 Recolección de las fibras de Ichu (Stipa Ichu) 49 . FABRICANTE UBICACIÓN TIPOS DE CEMENTO QUE PRODUCEN Cemento Sur Juliaca – Puno Rumi I. Rumi V. Las fibras se obtienen quitándoles de encima restos de pequeñas hojas. materiales pétreos (sin reacción química) y agua.2 Diseño de mescla Como es sabido el concreto es una masa maleable. este proceso de selección y descamado de la fibra se realiza manualmente.6 Recolección de parafina La recolección fue mediante cotización en las ferreterías existentes en el jirón 8 de noviembre de la cuidad de Juliaca . Zona de extracción de material fibras de Ichu (Stipa Ichu Fuente: Google mapas. 4. El concreto también puede contener aditivos.1. 4. La recolección de la fibra de Ichu se realizó en la localidad del distrito de Juliaca. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Este tipo de paja se encuentra lista para la recolección durante todo el año ya que es un tipo de planta perenne. ya que es un material utilizado en su mayoría por carpinterías y también para la fabricación de velas .2. la parafina que se utilizó para la investigación fue la más comercial de 130/135 ºF . Imagen Nº 5. ellos forman los agregados. producto de una mezcla dosificada de material aglomerante. que se utilizan para dar características especiales a la 50 . se proporciona una tabla con los valores de la relación agua-cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera. es a lo que le llamamos diseño de mezclas. 1. Se determina la variabilidad de la resistencia del hormigón. cuando este no se especifica el método del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de asentamientos de acuerdo con el tipo de construcción. considerando concreto con y sin aire incluido. 3. fresca o endurecida. 2. Selección del asentamiento. A la dosificación de los agregados. esta debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados las pruebas con valores bajos. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL mezcla. 4. La elección del tamaño máximo del agregado. 4. 51 . Se determinan primero el agua de la mezcla de acuerdo con el revenimiento y el tamaño máximo del agregado.3 Diseño de mescla según el método de diseño Comité 211 del ACI El método del comité ACI 211 es el más utilizado en concretos convencionales por su simplicidad y buena aproximaciones optimas de la mescla. después la cantidad de la grava. Descripción: En el método del ACI el revenimiento es un dato que sirve de base para diseñar las mezclas de concreto. Para el cálculo de la resistencia. han sido clasificados convenientemente como agregados finos y gruesos. tenga las características deseadas. Los materiales pétreos. en base al nivel de control de calidad del proceso de mezclado en obra. espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. debe considerar la separación de los costados de la formaleta. el último de los componentes se calcula por diferencia. para este estudio. Por consideraciones económicas es preferible el mayor tamaño disponible. siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada. es decir al procedimiento o método para calcular la cantidad de materiales a utilizar para que la mezcla. El método presenta una tabla con los contenidos de agua recomendados en función del asentamiento requerido y el tamaño máximo del agregado. consideramos únicamente mezclas sin el uso de aditivos. Para la investigación se realizara dos tipos de diseño: F´c=210 kg/cm2 (vigas) F´c=175 kg/cm2 (losas) 52 . UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 5. así como las propiedades de acabado. El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua determinada en el paso tres y la relación agua-cemento obtenida en el paso cuatro. El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba. El método ACI presenta una tabla con el volumen del agregado grueso por volumen unitario de concreto. cuya cantidad se calcula por diferencia. es decir humedad total menos absorción. la trabajabilidad apropiada mediante el asentamiento y la ausencia de segregación y sangrado. 8. el agua que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado. 7. depende del tamaño máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. en las que se debe verificar el peso volumétrico del concreto. su contenido de aire. Luego se deben ajustar las mezclas por humedad de los agregados. Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto excepto el agregado fino. es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por masa o por volumen absoluto. 9. 6. 5 1 M5 5 0.2.5 0.1 M3 2.5 0.1.MUESTRAS PARA ENSAYOS 4.5 M7 5 1 4.5 0.5 M4 2.5 0.1 M6 5 0.5 M4 2.1 M6 5 0.4.4.5 1 M5 5 0.1 M3 2.4. VIGAS Muestra Longitud Volumen (%) (cm) M1 0 0 M2 2.5 M7 5 1 53 . PROBETAS Muestra Longitud Volumen (cm) (%) M1 0 0 M2 2. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 4. cuyos esto materiales dependen mucho la resistencia a la compresión. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 4. RESISTENCIA A LA COMPRESION.4.5 0. se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que recibe a la carga. 54 .5 M4 1 2.1 M6 1 5 0.3.5. esta varía según su finura y tipo de cemento la cual se emplea. La resistencia mecánica a la compresión es la medida más común de desempeño de la capacidad de carga que puede resistir.5 0. ENSAYOS PARA LA INVESTIGACION 4.1 M3 1 2.5. LOSAS muestra Área Longitud Volumen (m2) (cm) (%) M1 1 0 0 M2 1 2.1. La resistencia a la compresión queda definido como: 𝐹´𝑐 = 𝐹/𝐴 Dónde: F´c = Esfuerzo de compresión del concreto. también el tipo de agregado que se usan.5 M7 1 5 1 4. F = Fuerza aplicada sobre la probeta.5 1 M5 1 5 0. La resistencia a la compresión depende mucho de la velocidad de hidratación del cemento empleado para su diseño. 5. Al diseñar estructuras de concreto se espera que no trabajen a tracción directa sin embargo es inevitable que el concreto deba soportar ciertos esfuerzos a tracción. Existen 3 procedimientos para determinar la resistencia a tracción del concreto: 55 .1. alturas de las probetas para su respectivo análisis. PROCEDIMIENTO Normativa NTP 399.5. esto ya sea como consecuencia de determinadas condiciones de carga que involucran flexión y cortante o como resultado de las contracción que se producen en el concreto por la temperatura y secado. tal como sucede a compresión. influyen en estos factores básicos como su grado de porosidad y la presencia de micro fisuras y otras discontinuas originales. 4.  después de dejar sumergir para su curado luego de los 28 dias medir los diámetros.  Por ultimo colocar las muestras en la plataforma de la máquina para el ensayo a compresión con una carga continua y controlada. De diámetro y 60 cm.033  Una vez mesclado de materiales para el concreto. 4. De longitud. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL A = Área de contacto con la fuerza (cm2). se llenan los moldes en tres capas compactando cada una de las capas mediante una varilla de 16 mm.2.1.  Retirar los especímenes de sus moldes después de transcurrir por lo menos 18 horas de haber sido colocadas en sus respectivos moldes. para luego sean sumergidos en agua para su respectivo curado. La resistencia a la tracción depende mucho de la resistencia a tracción de la pasta de cemento con los agregados. RESISTENCIA A LA TRACCION. PRUEBA DE TRACCIÓN DIRECTA Se considera a este método los más dificultosos porque representa la aplicación de una fuerza de tracción que sea perfectamente colonial con el eje del espécimen de concreto.2. 4. de manera que al quedar sometida en cilindro a esta carga de compresión diametral se produce en dicho plano de distribución de esfuerzos. d= Diámetro del testigo. P= carga máxima indicada en la máquina de ensayo.. pues cualquier excentricidad introduce esfuerzos secundarios significativos que hacen fallar prematuramente al espécimen.5. En la norma ASTM C496-96 que es aplicable a testigos cilíndricos.5.1.2. PRUEBA DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN 56 . para la determinación de resistencia a tensión. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 4. PRUEBA DE TRACCIÓN INDIRECTA Consiste en ensayar un testigo de concreto cilíndrico en posición horizontal sometiéndolo a lo largo de las generatrices contenidas en plano vertical de simetría.3. 4. El esfuerzo de ruptura ft en Kg/cm2 que define la resistencia del concreto a tensión se calcula por la siguiente expresión: 2𝑃 𝐹𝑡 = 𝜋∗𝐿∗𝑑 Donde: Ft= Esfuerzo de tracción indirecta.5. L= Longitud de testigo.2.2. 6. HIPOTESIS 4. h= altura promedio de la muestra. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 15 cm X 15 cm. L= Longitud libre entre apoyo.078). La resistencia a la flexión se expresa como el Modulo de rotura (MR) en Kg/cm2 y es determinada mediante los métodos de ensayo ASTM C78 (NTP 339. es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL La resistencia a la flexión es una medida a la tracción del concreto. Hipótesis general 57 . El módulo de rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión.1. Si la sección de falla ocurre fuera del tercio central (pero sin exceder más de 5% del claro) el método recomienda calcular el módulo de ruptura por la expresión: 3∗𝑃∗𝑎 𝐹𝑡 = (2 ∗ 𝑏 ∗ ℎ) 4. Esfuerzo de tracción por flexión se calcula por la siguiente expresión: 𝑃∗𝐿 𝐹𝑡 = 𝑏 ∗ ℎ^2 Donde: Ft= Modulo de ruptura P= Carga máxima aplicada por la máquina de ensayo. De sección transversal y con luz mínima de tres veces el espesor. cargado en los puntos tercios. b= ancho promedio de la muestra.6. IDENTIFICCION DE VARIABLES 4.6. en alturas mayores a 3700 msnm.7.2.7.2. Se determinará el comportamiento del concreto convencional y el concreto utilizando fibras naturales de ichu 4.7.3. VARIABLE DE CRACTERIZACION  Composición del ichu  Diseño de concreto  Comportamiento estructural 4. INDICADORES  Porcentaje de celulosa en el ichu  Resistencia  Tipos de fisuras 58 . 4. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Se demostrará a través de la investigación el comportamiento del concreto utilizando fibras naturales de ichu.7. Hipótesis especificas Se realizará el diseño de mezclas óptimo utilizando fibras naturales de ichu en proporciones adecuadas. Se realizará un comparativo del concreto convencional y concreto utilizando fibras naturales de ichu.1. para el control de fisuras en elementos de concreto sometidos a esfuerzos. VARIABLE INDEPENDIENTE  Fibras de ichu  Concreto simple  Control Fisuras en el concreto 4. seco.8.3.8. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 4. Comunidad localidad Juliaca – San José Figura 5.n.2.32 Latitud Sur: 373276.s. Ubicación geográfica Latitud Norte: 8284416. : Ubicación del lugar de ejecución 59 .m.8. Topografía: ondulada Clima: frio.07 Altitud: 3825 m. DESCRIPCION DEL LUGAR DE EJECUCION 4. Ubicación política Departamento: Puno Provincia: San Román Distrito: Juliaca 4.3. 4.1.8. α/2 : nivel de confianza dos colas.9. 60 . POBLACION MUESTRA Dónde: α : Alfa. 4. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Fuente: Navegador Google Earth. 1. máximo error tipo 1. máximo error tipo II. CAPITULO VI 5. β : Beta. P1 : prevalencia del primer grupo.α/2) : Valor tipificado. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 61 . 1.β/2) : Valor tipificado. P : promedio de prevalencia.β/2 : poder estadístico. Z(1. P2 : prevalencia del segundo grupo. N : tamaño de cada grupo. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Z(1. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 62 . 02 IMPRESIÓN DE LIBROS ELECTRONICOS Und.01 ADQUISICION DE LIBROS DE CONSULTA Und.00 22.00 02.00 63 .00 720.400.4.05 PAGO POR DERECHO DE DICTAMINACION Y SUSTENTACION Und. 1.02 IMPRESIÓN DE EJEMPLARES ANILLADOS DEL PROYECTO DE TESIS Und.00 03.01 SERVICIOS DE INTERNET Mes 12.00 250.01 MATERIALES DE LABORATORIO 760. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO 6. PAGOPOR DERECHOS DE INSCRIPCION Y ASESORIA DE EJECUCION 2.00 600.06 TESIS Und.00 01.00 300.00 300.00 03. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO VII 6.00 20. 3.200.00 02. 3.00 03.01.00 03. 10.00 03. 2.00 01. 10.00 200. 01.00 35.03 BRIQUETERAS 12"X6" Und.00 100.00 03. 20.00 01.00 210.00 70.00 BIENES 500.00 1.000.5 Kg Bls.000. 6.630. PRESUPUESTO PRESUPUESTO PROYECTO DE TESIS:“USO DE FIBRAS DE ICHU COMO MATERIAL DE REFUERZO EN LOSAS DE CONCRETO SIMPLE PARA EL CONTROL DE FISURAS EN LA CIUDAD DE JULIACA” PRECIO Ítem Descripción UNIDAD CANTIDAD Parcial S/.50 225.00 PAGO POR DERECHO DE ASESOR DE ELABORACION DEL PRYECTO 2. 20.01 CEMENTO PORTLAND TIPO IP 442.00 700. 1.00 60.01 DE TESIS Und.00 600.00 60.00 70.00 10.00 TRAMITES DE TESIS 3.02 HORMIGON M3.00 120.00 2.00 2.03 VIATICOS Y MOVILIDAD Und.00 01.02 ENSAYOS EN LABORATORIO Glb.01.00 MATERIALES 03.04 IMPRESIÓN DE EJEMPLARES ANILLADOS DEL INFORME DE TESIS Und.00 2.00 SERVICIOS 4.01.00 03.00 30.03 DEL PROYECTO DE TESIS Und.00 03.720.00 IMPRESIÓN DE EJEMPLARES ANILLADOS DE LA VERSION DE LA 5.00 50.00 40. 01.000.00 1.00 01. 02. 10.03 PORTAMINAS Und.02. 5.00 150.00 250.00 6.00 OTROS 150.06 PARAFINA Kg.00 03.00 03.04 MINAS 2B 05MM Cja.02 LAPICERO NEGRO Cja. 50.50 25.144.00 03.01 EMPASTADOS FINALES Und.04 AGUA M3.05 FIBRA NATURAL DE ICHU Kg. 1.02.00 24.00 2.00 250.00 25.01 PAPEL BOND 75 Kg.00 03.00 60. MATERIALES DE ESCRITORIO 384.00 150.00 25. 10.02.00 50. FINANCIAMIENTO Con recursos propios 64 .00 12.5. 1.00 03.00 04.06 THONER Und.01.00 20. 3. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 03. 10.00 04. A4 Mllr.02.00 03.00 8.01.00 3.00 6.02.00 03. 4.00 03.00 2.02. : 10.50 85.01.00 PRESUPUESTO TOTAL S/. 0. en 3. Realizar diseño de 2 5 1 3700 elabotacion del un diseño de el diseño de mezclas M 2.1. Objetivos M 0 0 esfuerzos. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Matriz de consistencia TIPO Y NIVEL MARCO METODOLOGÍA OBJETO PROBLEMAS OBJETIVOS HIPOTESIS DE DE CONCEPTUAL INVESTIGACION ESTUDIO 1. concreto mezclas óptimo mezclas óptimo óptimo 3 5 5 utilizando fibras utilizando fibras utilizando Agua M 2. Realizar 91 control de en elementos de físicas concreto alturas muestras de fisuras en concreto Agregados sometidos a mayores a concreto. Hipótesis Tipo: general: propiedades de materiales general. (viga). elementos sometidos a Clacificacion de esfuerzos. msnm. en los agregados alturas mayores 2. de esfuerzos. 2. Cemento refuerzo. para el Propiedades fisuras en sometidos a experimental para el control de fisuras mecánicas y elementos de esfuerzos. ¿Cuáles serían Al usar de aplicada través de la concreto fibras de ichu) los resultados al fibras investigación el Componenetes y utilizar fibras naturales de 2. mayores a utilizados en la podrá realizar 2. 1 naturales de naturales de ichu fibras El agua en el 4 5 65 . de ichu. se Nivel: diseño óptimo del concreto los materiales del ichu. refuerzo. como controlara las Aplicativo para un fc=175 Uso de utilizando fibras concreto. s Agregado rueso M L V a 2. en 3700 msnm. 0. Hipótesis Probetas concreto alturas mayores a a 3700 msnm? específico Agregado fino sometidos 3700 msnm. Propiedades de específicos específicos. material de fisuras en kg/cm2. Objetivo El concreto y sus 1. para el elementos de Fc=210 kg/cm2 naturales como material de Tipos de cemento control de concreto Diseño. general investigación Demostrar a Definición del (agregado.2. Realizar un comportamiento características de naturales de ichu. (losa) fibras naturales de ichu. ¿Se realizar el M 2.Recolección 1. Problema 1. Se podrá 1 en alturas los agregados a. Problemas 2. 21 plástico Fisuras por días.2. Fisuras 3 5 5 c. ¿Se un comparativo M 5 1 concreto podrá realizar del concreto 2.3. causadas por comportamiento naturales de ichu. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ichu en en proporciones naturales de concreto M 5 0. Determin utilizando M 2. proporciones adecuadas.? ar el fibras Fisuras en 2 5 1 comportamiento naturales de movimiento M 2. ichu.4. convencional y M 0 0 Fisuras utilizando fibras concreto 1 estabilizadoas naturales de 2. del concreto ichu. retracción plástica Siendo 42 Fibras en el muestras por concreto diseño. Se 4 5 Fisuras determinar el utilizando fibras podrá M 5 0. ichu en 5 1 Requisitos que adecuadas? proporciones M 5 0. 1 podrá concreto 2.? fibras de acero 14 muestras tres naturales de Fisuras en estado de cada una a ichu. Realizar adecuadas. 6 5 Propiedades del b. Se podrá 7 Fisuracion del un comparativo convencional y realizar un concreto del concreto concreto comparativo Vigas convencional y utilizando fibras del concreto M L V concreto naturales de ichu.3. 0. debe cumplir 2. los 7. 14. 0. ¿Se convencional y el estructurales M 2. como Historia de la son dos diseños utilización de serian 84 66 . determinar el 5 1 fuerzas del concreto comportamien M 5 0. externas convencional y to del concreto 6 5 el concreto convencional Fisuras M 5 1 utilizando fibras y el concreto causadas por el 7 naturales de utilizando reforzamiento ichu. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL fibras en el muestras más 7 concreto lozas Definición de Siendo un total fibras de 91 muestras Fibras naturales y para ensayos.ensayos Fibras metálicas Resistencia a la El ichu como compresión fibra natural renovable Resistencia a la Aplicaciones del tracción concreto reforzado con Resistencia a la fibras naturales de flexion ichu 67 . sintéticas 4. (2003). USO DE LAS FIBRAS NATURALES DEL MAGUEY COMO REFUYERZO EN EL CONCRETO SIMPLE. (1992). ESTUDIO EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR PATRONES DE CORRELACION ENTRE LA RESISTENCIA A COMPRESION Y LA VELOCIDD DE PULSO ULTRASONICO EN CONCRETO SIMPLE. Ibarra Navarro Miguel (2013). Juárez Alvarado Cesar A.. PERU. UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CAPITULO VIII 7. Calle Víctor. TECNOLOGIA DEL CONCRETO (TEORI Y PROBLEMAS). Valencia Elguera Gabriela. USO DE FIBRAS NATURALES DE LECHUGUILLA COMO REFUERZO EN CONCRETO. Gómez Gutiérrez Manuel. Rodríguez López Patricia. (2009).´ Maccaferri America latina(2009). LAS SOLUCIONES PARA LA INGENIERÍA ESTRUCTURAL PAVIMENTOS REFORZADOS CON FIBRA DE ACERO. Vilca José.EDITORIL SAN MARCOS. (2007). 68 . LIMTES DE CONSISTENCIA DE LOS AGREGADOS PARA MEZCLAS DE CONCRETO. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Abanto castillo Flavio. (2003). MATERIALES BÁSICOS Gerardo A. MANUAL INTERNO DE ENTRETANAMIENTO PROMOCIONAL. Tanesi (2011). USO DE FIBRA DE ESTOPA DE COCO PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO De La Cruz Mercado. Luis Octavio (2006). Kerkhoff. Herrera Mejía Jhonny Alexander (2007) COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR Quintero García. universidad Nacional de Colombia. DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO Libia Gutiérrez de López. FIBRAS WIRAND Y FIBROMAC. Varón Aristizabal Fredy. 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