formulación de proyectos de tesis en ingeniería y construcción: efectos del uso de cascote en las...

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL

TÍTULO

EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLAND

AUTOR:

MIGUEL ANGEL MORALES GALOC

PROYECTO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE

INGENIERO CIVIL AMBIENTAL

Chiclayo, Perú 2017

MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 2

TÍTULO DE LA TESIS

Efecto del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.

POR

Miguel Angel Morales Galoc

Proyecto de Tesis presentado a la Escuela de Ingeniería Civil Ambiental de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo, para optar el

grado académico de INGENIERO CIVIL AMBIENTAL

___________________________

APROBADO POR

_____________________________

……………………………

Presidente/a de Jurado

_____________________________

……………………………………………….

Secretario/a de Jurado

_____________________________

……………………………………………….

Vocal/Asesor de Jurado

CHICLAYO, 2017

https://moralesgaloc.blogspot.pe/


I. INFORMACIÓN GENERAL ______________________________ 4

RESUMEN ____________________________________________ 5

ABSTRACT ____________________________________________ 5

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN _____________________________ 6

2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: __________________________ 6

2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA _____________________________________ 6

2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA __________________________________ 7

2.1.3 JUSTIFICACIÓN ______________________________________________ 7

2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA: _____________________ 9

2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA _________________________________ 9

2.2.2 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL _________________________________ 12

2.2.3 DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS ______________________________ 14

2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES: ________________________________ 14

2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS ________________________________ 14

2.3.2 VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN _____________________________ 15

2.3.3 OBJETIVOS ________________________________________________ 15

2.4 DISEÑO METODOLÓGICO: ________________________________ 16

2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS _________ 16

2.4.2 POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO ___________________ 16

2.4.3 MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS _____ 16

2.4.4 PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS ________________ 17

2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ___________________________ 19

III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS _______________ 21

3.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ___________________________ 21

3.2 PRESUPUESTO ________________________________________ 23

3.3 FINANCIAMIENTO ______________________________________ 24

ANEXOS ____________________________________________ 25



I. INFORMACIÓN GENERAL

1. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: Efectos del uso de cascote

en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.

2. AUTOR: Miguel Angel Morales Galoc

3. ASESOR: Por definir

4. TIPO DE INVESTIGACIÓN:

Paradigma positivista, enfoque cuantitativo y diseño experimental.

5. ÁREA DE LA INVESTIGACIÓN:

Ciencia y tecnología.

6. LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE DESARROLLARÁ EL

PROYECTO:

Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo – Chiclayo, Perú.

7. DURACIÓN DEL PROYECTO

7.1 PERÍODO QUE DURARÁ EL PROYECTO: Nueve (12) meses

7.2 FECHA DE INICIO: Enero 2017.

8. FIRMA DEL AUTOR DEL PROYECTO

____________________________________ Autor: Miguel Angel Morales Galoc

9. FIRMA DEL ASESOR DEL PROYECTO

____________________________________ Asesor

10. FECHA DE PRESENTACIÓN: Enero, 2017.



RESUMEN

El presente proyecto de investigación, denominado “Efectos del uso de cascote en las

propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland”; tiene como

objetivo determinar por medio de ensayos los efectos producidos por el uso de áridos

reciclados provenientes de la valorización de residuos de construcción y demolición,

en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, todo

ello con el fin de reutilizar estos residuos en la producción de concretos ecológicos. El

proyecto se ha programado en seis fases, Fase i: Recopilación de información, Fase ii:

Valorización de áridos reciclados de cascote, Fase iii: Ensayos de áridos reciclados y

naturales, Fase iv: Diseños de mezclas, Fase v: Ensayos a pastas y morteros, Fase vi:

Análisis de resultados, Fase vii: Informe final y sustentación.

PALABRAS CLAVE: Residuos de construcción y demolición, cascote, áridos naturales,

áridos reciclados, pasta y mortero.

ABSTRACT

The present research project, entitled "Effects of the use of the cascade on the

mechanical properties of portland cement pastes and mortars"; It aims to determine

by means of tests the effects produced by the use of recycled aggregates come from the

valorization of construction and demolition residues in the mechanical properties of

portland cement pastes and mortars, all in order to reuse these Waste In the

production of ecological concretes. The project has been programmed into six phases,

Phase i: Collection of information, Phase II: Utilization of recycled cascade aggregates,

Phase iii: Recycled and natural aggregate tests, Phase iv: Mixture designs, Phase v:

Mortars, Phase vi: Analysis of results, Phase vii: Final report and support.

KEYWORDS: Construction and demolition waste, cascades, natural aggregates,

recycled aggregates, pastes and mortars.



II. PLAN DE INVESTIGACIÓN

2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

Se ha determinado que aproximadamente el 20% de la población mundial

consume 80 % de las materias primas. Asimismo, se conoce que la arena natural es

un componente fundamental para la elaboración del concreto y mortero que

tradicionalmente se utiliza en las obras de ingeniería. Existe una sensación de que

este árido fino está tan presente en el planeta, que podría decirse que hay una

cantidad infinita, pero no es así, un informe del Programa de Naciones Unidas para

el Medio Ambiente publicado en marzo del 2014, advierte que este recurso es más

escaso de lo que se puede imaginar, y sobre todo es no renovable.

La ONU manifiesta que entre los 47 y 59 millones de toneladas de materiales

que se extraen en el planeta a lo largo de un año, más de dos tercios (entre el 68% y

el 85%) son arenas y gravas. Es el recurso natural más empleado después del agua

y por delante del petróleo. El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima que

por cada tonelada de cemento, la industria de la construcción necesita entre seis y

siete veces más de arena. Cada año se producen en el planeta más de 3,7 billones de

toneladas de cemento, según la Agencia Científica Estadounidense. De tal manera,

se deduce que la demanda de arena que se necesita para realizar todo tipo de

construcciones a nivel mundial es bastante grande.

El avance del desarrollo tecnológico de la sociedad mundial, ha tenido como

consecuencia la generación de residuos de distinta procedencia, por lo que se ha

vuelto indispensable una adecuada gestión medioambiental. La Unión Europea

sabe que la mitad de sus residuos son provenientes de la albañilería. El mismo

Parlamento Europeo tiene como objetivo para el 2020, que al menos el 70% de estos

residuos sean reciclados. Es por ello que, las platas valorizadoras de residuos de

construcción y demolición, se han convertido en un negocio muy rentable para la

gestión de estos residuos en el viejo continente.

Las plantas de áridos reciclados tienes diferentes etapas y procesos de

trituración, del cual se obtiene, en su mayoría, residuos limpios de concreto y

cascotes, los que son aplicados como relleno, material de drenaje, base y sub base

de carreteras o como árido reciclado en la fabricación de concretos más sostenibles.

Por esto, el valorar esos residuos se han convertido en un tema importante de



investigación, siempre en busca de aplicaciones concretas para así tener un mayor

porcentaje de utilización.

En Sudamérica ya se han ido implementando este tiempo de plantas, en países

tales como, Chile, Colombia, Argentina, Brasil, entre otros. En Perú, quien cuenta

con un alto volumen de generación de residuos de construcción y demolición, se ha

propuesto un plan de negocio para una planta valorizadora de este tipo de residuos,

pero hasta la fecha no se ha puesto en servicio ninguna plata de este tipo, debido a

la mala gestión de estos residuos en las obras públicas y privadas. Morales Galoc,

(2016), estima que una de sus ciudades más importantes, Chiclayo, generará

aproximadamente 94 mil m3 de residuos provenientes del sector construcción, y

que para el 2020 alcanzará los 101 mil m3. Estos residuos tienen una concentración

de 43% de escombros de concreto y 18% de cascote.

Cae en esto, la importancia de investigar los efectos producidos por los áridos

reciclados, para así poder dar mayor valor a los residuos de construcción y

demolición.

2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cuáles serán los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de

pastas y morteros de cemento portland?

2.1.3 JUSTIFICACIÓN

Investigar los efectos producto del uso del cascote en las propiedades físico

mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, permitirán justificar

técnicamente el uso de concretos y morteros ecológicos, lo cual generará múltiples

beneficios.

Entre los más importantes destaca el poder reutilizar los residuos de

construcción y demolición. Este proyecto de investigación intenta dar un

fundamento técnico demostrado, para poder aprovechar la mayor cantidad posible

de estos residuos que se generan, específicamente los cascotes. Todo ello en aras de

promover una conciencia de construcciones autosostenibles; de modo que se

reduzca la explotación de canteras, disminuya la ocupación de vertederos, el

depósito de residuos en las calles y las principales vías de acceso a ciudades, baje el

consumo energético y se reduzca la emisión de CO2 al ambiente.



Asimismo, también tiene una incidencia social, rompiendo el ciclo tradicional

de adquirir, consumir y luego desechar; algo que es muy difícil de romper en una

cultura como la nuestra, dado que los humanos siempre han producido residuos,

pero es ahora, en la sociedad del consumo, cuando el volumen de residuos ha

crecido de forma desorbitada hasta convertirse, como se dijo anteriormente, en un

gravísimo problema. El hecho de que los desperdicios sean arrojados en cualquier

lugar aumenta las probabilidades del desarrollo de enfermedades y el reducir los

residuos en circulación favorece a mantener ambientes más limpios y saludables.

El uso del cascote en concretos es una iniciativa a favor de impulsar el buen manejo

de desechos en pro de la salud, generando estilos de vida saludables.

Por otro lado, a medida que se cambie las proporciones de mezcla de las arenas

recicladas, las propiedades resultantes en la pasta y mortero también llegan a

alterarse debido a su composición. Es caso de la trabajabilidad, esta influye mucho

en la colocación del concreto (incluye al mortero) y el rendimiento del asentado de

los ladrillos. También el “tiempo de utilización”, periodo en el que el concreto aún

está fresco y puede ser usado por los obreros. Igualmente, la capacidad de retención

de agua, propiedad que tiene el concreto para evitar la pérdida de la misma por

absorción (succión). El contenido de aire es importante, ya que influye mucho en la

durabilidad, especialmente en las situaciones de hielo-deshielo. Otra propiedad de

interés por parte de los albañiles, es la adherencia en el estado fresco, que es la

resistencia a la separación o deslizamiento en el caso de los morteros sobre la

superficie de contacto con el soporte, puesto que les facilita el trabajo sobre las

operaciones verticales. Las resistencias mecánicas son quizá las más importantes

en el estado endurecido del concreto, soportar las cargas que actúan sobre ellos de

acuerdo al sistema constructivo establecido. La adhesión también en este estado, es

un propiedad de mucho interés porque determina el trabajo conjunto entre el

mortero y la unidad de albañilería, y lo es para todo tipo de mortero, puesto que una

buena adhesión minimiza la entrada de agua y humedad; además interviene en la

resistencia a las fuerzas generadas por el viento, acciones estructurales, movimiento

de ladrillos o cambios térmicos. Otra de las propiedades en todo tipo de concreto es

la retracción, que no es nada más que la pérdida de volumen que se produce durante

el fraguado y el principio de endurecimiento, y es de tomar en cuenta ya que si esta

es alta, se pueden producir fisuras en la superficie del concreto, generando

problemas de carácter estético y aumenta la permeabilidad de los mismos.



En el aspecto financiero, se puede decir que el uso de arenas recicladas con un

eficiente plan de gestión integral de los residuos de la construcción para la

reutilización en cualquier fin viable - entre uno de ellos los concretos y morteros

ecológicos -, aprovechará los residuos que se generan y no solo para los de nuestra

ciudad, sino que puede ser adaptada a cualquier otro medio. Con ello se ahorrará

en la inversión de transporte a los diferentes focos donde se depositan finalmente

los residuos; se aprovecharán las áreas de terrenos ocupadas, que pueden ser

usadas para otros fines como la agricultura, habilitaciones urbanas, entre otras

necesidades que hacen falta a nuestra ciudad. Así también, una mejor gestión del

manejo de residuos generará muchos empleos, ya que se necesitará una gran fuerza

laboral para recolectar este material, seleccionarlo, triturarlo y tamizarlo para hacer

que luego esté apto para su posterior reutilización. Un plan de gestión integral bien

definido es capaz de generar muchos ingresos al optimizar el uso de recursos que

aparentemente no tiene ningún otro uso, disminuyendo el costo de inversión en la

materia prima natural; de modo que se maximiza beneficios y genera utilidades con

el nuevo producto.

Para finalizar, como se dijo al inicio, la investigación sobre la reutilización de

los residuos del tipo cascote, como agregados finos no ha sido del todo estudiada, a

comparación de la parte gruesa, por lo que es necesario el mejorar la técnica, calidad

del diseño y proceso de gestión, ya que sirve como componente importante para la

elaboración de concretos de todo tipo. Este proyecto además de hacer posible la

reducción de residuos, conduce al desarrollo de nuevas tecnologías, garantizando

que el índice de recuperación y de reciclado de los residuos de la construcción

incremente en el futuro.

2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA:

2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

La Universidad de Córdova, en el año 2015, informa en su portar web que un

equipo de ingenieros de la construcción y de químicos inorgánicos de la Escuela

Politécnica Superior de Belmez (Córdoba), en colaboración con colegas del Instituto

Superior Técnico de la Universidad de Lisboa ha analizado la viabilidad de una

arena procedente de materiales reciclados de construcción y la capacidad que tiene

como alternativa de uso a la arena extraída de la naturaleza. Los investigadores



observaron que el 50% de la arena convencional puede ser substituida por arena

reciclada sin que afectara significativamente a las propiedades de los morteros de

albañilería. Fernández et al., (2015) midieron diferentes variables como la

trabajabilidad, las propiedades mecánicas, la adherencia, la absorción de agua o la

durabilidad del mortero resultante. “El porcentaje de substitución del 100%, por

ejemplo, reducía la trabajabilidad de este ecomortero y se reducía ligeramente su

resistencia. Tampoco vimos que fuera más eficiente substituir la arena natural en

un 25% o un 75%”, resume Jiménez, miembro del equipo de investigación, en un

trabajo publicado recientemente en Journal of Cleaner Production, una de las

revistas internacionales más importantes del sector.

En el mundo ya existen plantas valorizadoras de residuos de construcción y

demolición, que reducen los escombros de concreto de resistencias menores a

20MPa a partículas por debajo de los 5 mm. A partir de éstas se han ido estudiando

el comportamiento que tienen estos agregados dentro del concreto.

Por ejemplo en el estado fresco, Vegas et al., (2009) estudió la variación del

coeficiente de absorción según el porcentaje de agregado reciclado. Donde se

aprecia que a absorción del agua se ve afectada al utilizar estas arenas, ya que esta

es superior al de las arenas naturales. Hincapié y Aguja (2003), consideran que los

resultados finales de la absorción de agua de las arenas recicladas se mantienen

dentro de unos límites satisfactorios para la caracterización técnica del producto.

De igual modo Evecarría et al. (2005) afirma que debido a la disposición y

reactividad de estas arenas, presenta un mecanismo de reacción y capilaridad que

es capaz de atenuar, e incluso eliminar, los efectos provocados por la alta absorción

de agua.

La trabajabilidad en este caso es muy buena, al margen del material que

constituya la fuente de la arena reciclada o el f’c de diseño de la mezcla, siempre

controlando la relación a/c efectiva (Hung et al., 2008). Bektas et al., (2009) afirma

que la fluidez, que es una medida de la trabajabilidad, desciende al aumentar la

cantidad de contenido de ladrillos triturados en la mezcla. Además Hincapié y Aguja

(2003), define que si bien la trabajabilidad es igual, esta lo es por un periodo de

tiempo corto, debido al mayor porcentaje de absorción del agregado.

Respecto al contenido de aire ocluido, Vegas et al. (2009) obtiene valores del

12%, muy parecidos a su muestra patrón, reflejando que no existen cambios

significativos en esta propiedad.



Por otro lado en el estado endurecido, la porosidad llega a ser mucho mayor

cuando se utiliza arena reciclada, debido a que son más porosos que las naturales

(Corinaldesi, 2009). En el caso de la resistencia a compresión, que es sin lugar a

dudas la propiedad más importante en este estado, se ve afectada al aumentar el

contenido de arena reciclada, afirma Álvarez et al., 1997. Por el contrario, Hincaié

y Aguja (2003) observa que a los 7 días se presenta un aumento de hasta el 30% de

la resistencia utilizando arena natural, sin embarco a los 28 días cambia, siendo

mayor en un 10% la resistencia de este último. En el caso de resistencias a periodos

más largos la acción del ladrillo triturado, al igual en el concreto reciclado, llega a

tener un incremento debido a la acción puzolánica del ladrillo triturado; en el caso

de la resistencia a flexión, la incidencia del agregado que presenta este al mezclarse

es similar a la de la compresión, salvo que el contenido de ladrillos triturados no

produce ningún efecto beneficioso (Corinaldesi et al., 2002).

La adhesión, en el caso del mortero en conjunto con la unidad de albañilería,

presenta una mejor resistencia cuando se utiliza arena reciclada, concluye

Corinaldesi (2009).

Por el contrario, la retracción es uno de los problemas a los que hay que

enfrentarse cuando se trabaja con concretos que incluyen agregados reciclados,

pero Bektas et al. (2009) obtiene resultados que para un mortero de 10 y 20% de

arena reciclada la retracción es muy parecida a su muestra control.

En el caso de la durabilidad, la introducción de arenas recicladas permite una

mejor resistencia a los ciclos de hielo-deshielo, ya que esta crean burbujas de aire;

para el ataque de sulfato de magnésico, la cantidad de sustitución de arena natural

por reciclada juega un papel importante, sin embargo Lee et al. (2005) determina

que hasta un 50% de sustitución es efectivo para resistir a los ataques por sulfato

magnésico, al margen del tipo de arena reciclada que se considere; por el contrario

para la reacción álcali-arena Bektas et al. (2009) realiza un ensayo en el que si bien

la expansión es alta a un 30% de contenido de ladrillos, a partir de esta comienza a

descender.

A su vez, Silva et al. (2009) constatan que los morteros de revestimiento con un

10% de sustitución de cemento por polvo de ladrillo presenta una mejora en el

comportamiento de prácticamente todas sus propiedades por la acción puzolánica

que esta presenta, salvo para la retracción y permeabilidad.



2.2.2 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL

- Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboración de ecomortero utilizando residuos

de albañilería de la ciudad de Chiclayo: Tesis de pre grado que diseñó un mortero

ecológico con altos porcentajes de contenido de áridos reciclados. Asimismo,

planteó propuesta económica muy rentable para la constitución de una Planta

valorizadora de residuos de construcción y demolición. Como también,

cuantificar los beneficios medioambientales que este genera.

- Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y

demolición y áridos reciclados: Este nuevo manual del grupo editorial Fueyo

Editores cuenta con trece capítulos y se encuentra dividido en dos bloques. La

primera parte, titulada Residuos de Construcción y Demolición, trata de la

composición de los RCD, su situación en España y Europa, el marco legal, su

gestión, su origen en las demoliciones, rehabilitaciones y deconstrucciones, y su

tratamiento en las plantas de valorización. Bajo el título Áridos Reciclados, la

segunda parte de este manual estudia los áridos reciclados (características,

propiedades y ensayos) respecto a los áridos naturales, y analiza

pormenorizadamente los áridos reciclados para hormigón, para carreteras y para

morteros.

- ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of

hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens): Este método

de prueba cubre la determinación de la resistencia a la compresión de morteros

de cemento hidráulico, utilizando muestras en forma de cubo de 2 pulgadas [50

mm].

- ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry

Prisms: Este método de ensayo proporciona un medio para verificar que los

materiales de albañilería utilizados en construcción dan como resultado

albañilería que cumple con la resistencia a la compresión especificada.

- ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal

consistency of hydraulic cement paste: Este método de ensayo trata sobre la

determinación de la cantidad de agua necesaria para obtener pastas de

consistencia normal de cemento hidráulico.

- ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement

by Vicat Needle: Este método de prueba proporciona un medio para determinar

el cumplimiento con un límite de especificación para el tiempo de establecimiento



de Vicat. El tiempo de ajuste medido por este método no proporcionará

necesariamente los mismos resultados que el tiempo de colocación de la pasta de

cemento hidráulico medida por otros métodos, o el tiempo de colocación del

mortero o del concreto.

- ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests

of hydraulic cement: Esta especificación cubre los requisitos para la mesa de flujo

y los aparatos accesorios usados en la realización de pruebas de flujo de

consistencia de morteros en ensayos de cemento hidráulico. La mesa de flujo

consistirá en un bastidor de hierro rígido de fundición integral y un tablero de

mesa rígido circular. Otros detalles de la tabla de flujo, su montaje y lubricación

se describen en la especificación. También se discute el molde cónico para la

colada del espécimen de flujo y el calibre para medir el diámetro del mortero

después de haber sido esparcido por el funcionamiento de la mesa.

- ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed

concrete by the pressure method: Este método de ensayo cubre la determinación

del contenido de aire del hormigón recién mezclado. La prueba determina el

contenido de aire de concreto recién mezclado exclusivo de cualquier aire que

pueda existir dentro de huecos dentro de las partículas de agregado. Por esta

razón, es aplicable a hormigón hecho con partículas de agregado relativamente

denso y requiere la determinación del factor de corrección agregado.

- ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement

pastes and mortars of plastic consistency: Esta práctica está destinada a ser

utilizada en la mezcla mecánica de pastas y morteros de consistencia plástica para

el ensayo de cementos hidráulicos.

- ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete

Mixtures by Penetration Resistance: Dado que el ajuste del concreto es un proceso

gradual, cualquier definición de tiempo de configuración debe necesariamente

ser arbitraria. En este método de ensayo, los tiempos necesarios para que el

mortero alcance valores especificados de resistencia a la penetración se utilizan

para definir los tiempos de ajuste.

- ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear)

in Masonry Assemblages: Este método de ensayo fue desarrollado para medir

con mayor exactitud la resistencia a la tracción diagonal (cizalladura) de la

mampostería de lo que era posible con otros métodos disponibles. El tamaño de



la muestra se seleccionó como el más pequeño que sería razonablemente

representativo de un ensamblaje de mampostería de tamaño completo y que

permitiría el uso de máquinas de prueba tales como las que usan muchos

laboratorios.

- UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12:

Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering

mortars on substrates: Esta norma detalla el procedimiento normalizado para

este ensayo, el cual permite determinar la resistencia a la adhesión de los

morteros de revoco y enlucido endurecidos aplicados sobre soportes.

2.2.3 DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS

- Residuos de construcción y demolición: Cualquier residuo que se genere en una

obra de construcción y demolición.

- Cascote: Conjunto de escombros y desechos que resultan del derribo de un

edificio o de una obra de albañilería.

- Áridos naturales: Es el que procede del laboreo de un yacimiento y que ha sido

sometido únicamente a procesos mecánicos. En cuanto a su forma se distinguen

en redondeados y angulares.

- Áridos reciclados: Son el producto resultante del tratamiento de los residuos de

construcción y demolición, que una vez que cumplen con la normativa técnica de

aplicación, constituyen una alternativa al empleo de los áridos naturales.

- Pasta ecológica de cemento portland: Es la mezcla del cemento portland con filler

de áridos reciclados y agua, aquella parte del concreto endurecido.

- Mortero ecológico de cemento portland o ecomortero: Conglomerante compuesto

por cemento portland, porcentajes de arenas naturales y recicladas, agua y en

algunos casos cal, que se usa en la construcción para fijar ladrillos, cubrir paredes

y demás.

2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES:

2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS

- Hipótesis general: El uso cascote tiene efectos positivos y negativos en las

propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.



- Hipótesis nula: El uso cascote no tiene efectos positivos en las propiedades físico

mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.

2.3.2 VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN

VARIABLE DIMENSIÓN INDICADOR INSTRUMENTO

Cascote

Áridos reciclados

Granulometría Tamices y balanza

Contenido de absorción Fiolas y balanza

Contenido de sales Bekers y horno

Contenido de humedad Horno y moldes

Peso específico Fiolas y balanza

Peso unitario Moldes y balanza

Pasta ecológica

Resistencia compresión Testigo y prensa

Fluidez Mesa de flujo

Densidad Testigo y balanza

Tiempo de fraguado Aparato de Vicat

Consistencia Aparato de Vicat

Absorción Testigos y horno

Contenido de aire Olla Washington

Mortero ecológico o ecomortero

Resistencia compresión Testigo y prensa

Adherencia Prensa y mecanismo

Fluidez Mesa de flujo

Absorción Testigos y hornos.

Contenido de aire Olla Washington

Tiempo de fraguado Aparato de Vicat

Endurecimiento Penetrómetro y pilas

Compresión axial de pilas Pilas y prensa

Compresión diagonal de muretes Muretes y prensa

Densidad Testigos y balanza

2.3.3 OBJETIVOS

Objetivo general:

- Determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas

de pastas y morteros de cemento portland.

Objetivos específicos:

- Precisar las propiedades físico mecánicas de los áridos reciclados provenientes

de la valorización del cascote.

- Definir las propiedades físico mecánicas de pastas de cemento portland con

porcentajes de cascote pulverizado.

- Especificar las propiedades físico mecánicas de morteros de cemento portland

con porcentajes de cascote triturado.



2.4 DISEÑO METODOLÓGICO:

2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS

- El tipo de estudio científico es experimental, siendo el objetivo del presente

proyecto el determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico

mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.

- El diseño de contrastación de hipótesis, es válido por su aporte y consistencia

científica.

2.4.2 POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO

- Población: Cascote, es un tipo de residuo de construcción de demolición

proveniente de la albañilería.

- Muestra: Cascote acumulado en las principales vías de acceso a la ciudad de

Chiclayo, Perú.

- Muestreo: Aleatorio, por ser el más riguroso y científico.

2.4.3 MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS

MÉTODO

- Métodos empíricos de la investigación científica: Representan un nivel en el

proceso de investigación cuyo contenido procede fundamentalmente de la

experiencia, el cual es sometido a cierta elaboración racional y expresado en un

lenguaje determinado.

TÉCNICAS

- Experimentación: Al manipularse las variables de estudio a diversos ensayos para

determinar las propiedades y el comportamiento de la pasta y mortero de

cemento portland.

- La observación: Elemento fundamental de todo proceso investigativo; en ella se

apoya el investigador para obtener el mayor número de datos. Gran parte del

acervo de conocimientos que constituye la ciencia ha sido lograda mediante la

observación.

INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Programas de cómputo

- Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, entre otros).



Ensayos de materiales

- Granulometría

- Contenido de absorción

- Contenido de sales

- Contenido de humedad

- Peso específico

- Peso unitario

Ensayos especiales

Mortero de cemento portland

- Ensayo de resistencia a

compresión

- Ensayo de absorción

- Ensayo de densidad

- Ensayo de fluidez

- Ensayo de contenido de aire

- Ensayo de adherencia

- Ensayo de tiempo de fraguado

- Ensayo de resistencia a la

compresión de axial de pilas

- Ensayo de resistencia a la

compresión diagonal de muretes

- Ensayo de endurecimiento

Pasta de cemento portland

- Ensayo de resistencia a

compresión




- Ensayo de fluidez


- Ensayo de consistencia

2.4.4 PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS

El análisis de datos del proyecto de investigación está dividido en 6 fases, las cuales

se describen a continuación:

FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto.

2. Revisión de las normas nacionales e internacionales.

FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE

3. Movilización de residuos de construcción y demolición.

4. Selección del residuo del tipo cascote.

5. Triturado de cascote.

6. Tamizado de cascote.

FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES

7. Ensayos de laboratorio



- Granulometría

- Contenido de absorción

- Contenido de sales

- Contenido de humedad

- Peso específico

- Peso unitario

8. Resultados de propiedades físicas de áridos.

FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS

9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control.

10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados.

FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS

11. Experimentación con mortero de cemento portland

- Ensayo de resistencia a compresión



- Ensayo de fluidez


- Ensayo de adherencia


- Ensayo de resistencia a la compresión de axial de pilas

- Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes

- Ensayo de endurecimiento

12. Experimentación con pasta de cemento portland

- Ensayo de resistencia a compresión




- Ensayo de fluidez


- Ensayo de consistencia

FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS

13. Obtención de los resultados.

14. Análisis de los resultados de ensayos.

15. Preparación de informe final



16. Conclusiones y recomendaciones.

FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN

17. Presentación del informe de tesis y sustentación

18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final.

2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

- Álvarez, J.L., Urrutia, F., Lecusay, D. y Fernández, A. (1997). Masonry mortars

with demolition debris. Construction Materials, 47: 43-48.

- ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of

hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens).

https://www.astm.org/

- ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry

Prisms. https://www.astm.org/

- ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal

consistency of hydraulic cement paste. https://www.astm.org/

- ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement

by Vicat Needle. https://www.astm.org/

- ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests

of hydraulic cement. https://www.astm.org/

- ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed

concrete by the pressure method. https://www.astm.org/

- ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement

pastes and mortars of plastic consistency. https://www.astm.org/

- ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete

Mixtures by Penetration Resistance. https://www.astm.org/

- ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in

Masonry Assemblages. https://www.astm.org/

- Bektas, F., Wang, K. y Ceylan, H. (2009). Effects of crushed clay krick aggregate

on mortar durability. Construction and Building Materials, 23: 1909-1914.

- Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y

demolición y áridos reciclados. España.

- Córdova of University (UCO). (2015). They find ways to halve the use of sand for

construction. http://www.uco.es/





- Corinaldesi, V. (2009). Mechanical behavior of masonry assemblages

manufactured with recycled-aggregate mortars. Cement & Concrete Composites,

31:505-510.

- Corinaldesi, V., Giuggliolini, M. y Moriconi, G. (2002). Use of rubble from

building demolition in mortars. Waste Management, 22:893-899.

- Echevarría, M., Parra, J.L. y Sanabría, C. (2005).

Manufacture of mortars with recycled aggregate. Ingeopres, 141: 26-28.

- Fernández Ledesma, E., Ramón Jiménez, J., Ayuso, J., Fernández José M., De

Brito, Jorge. ‘Maximum feasible use of recycled sand from construction and

demolition waste for eco-mortar production – Part 1: ceramic masonry waste’.

Journal of Cleaner Production. 87 (2015). 692-706

- Hincapié, A.M. y Aguja, E.A. (2003). Recycled aggregate for mortars. EAFIT

University Magazine, 39: 76-89.

- Hung, L. V., Nam, V. H. y Pong, V. H. (2008). Study on recycling demolished

building water to use as aggregate for concrete and mortar. The 3° ACF

International Conference-ACV/VCA: 372-382.

- Lee, S. T., Swamy, R.N., Kim, S. S. y Park, Y. G. (2008). Durability of mortars

made with recycled fine aggregates exposed to sulfate solutions. Journal of

Materials in Civil Engineering, 20: 63-70.

- Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboration of ecomorter using residues of

masonry of Chiclayo city. Santo Toribio de Mogrovejo Catholic University, Perú.

- Silva, J., Brito, J. y Veiga, R. (2008). Fine ceramics replacing cement in mortan.

Partial replacement of cement with fine ceramics in rendering mortars. Materials

and Structures, 41: 1333-1344.

- UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12:

Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering

mortars on substrates. http://www.aenor.es/

- Vegas, I., Azcarate, I., Juarrero, A. y Frías, M. (2009). Design and performance of

masonry mortar made from recycled aggregates from concrete debris.

Construction Materials, 59:5-18.



III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS

3.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto.

2. Revisión de la normas nacional e internacional.

Revisiones parciales por parte del asesor

3. Movilización de residuos de construcción y demolición.

4. Selección del residuo del tipo cascote.

5. Triturado de cascote.

6. Tamizado de cascote.


7. Ensayos de laboratorio

• Granulometría

• Contenido de absorción

• Contenido de sales

• Contenido de humedad

• Peso específico

• Peso unitario

8. Resultados de propiedades físicas de áridos.


9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control.

10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados.


FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES

FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS

S1 S2 S3 S4

FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE

S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2

MES 5 MES 6 MES 7 MES 8 MES 9 MES 10

CRONOGRAMA DEL DESARROLLO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE INGENIERO CIVIL AMBIENTAL

Responsable del proyecto: MIGUEL ANGEL MORALES GALOC

Título de la tesis : EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLANDDistrito: CHICLAYO Provincia: CHICLAYO Departamento: LAMBAYEQUE Fecha: ENERO 2017

DESCRIPCIÓNMES 1 MES 2 MES 3 MES 4



11. Experimentación con mortero de cemento portland

• Ensayo de resistencia a compresión

• Ensayo de absorción

• Ensayo de densidad

• Ensayo de fluidez

• Ensayo de contenido de aire

• Ensayo de adherencia

• Ensayo de tiempo de fraguado

• Ensayo de endurecimiento

• Ensayo de resistencia a compresión axial de pilas

• Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes

12. Experimentación con pasta de cemento portland

• Ensayo de resistencia a compresión

• Ensayo de contenido de aire

• Ensayo de tiempo de fraguado

• Ensayo de absorción

• Ensayo de fluidez

• Ensayo de densidad

• Ensayo de consistencia


13. Obtención de los resultados.

14. Análisis de los resultados de ensayos.

15. Preparación de informe final

16. Conclusiones y recomendaciones.


17. Presentación del informe de tesis y sustentación

18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final.


S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4

MES 7 MES 8 MES 9 MES 10S1 S2 S3 S4 S1 S2

DESCRIPCIÓNMES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6

S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2

FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS

FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN

FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS



3.2 PRESUPUESTO

CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD PERSONAL TIEMPO PRECIO

UNIT. PARCIAL TOTAL

01.00.00 MANO DE OBRA 11500

Personal de apoyo Día 10 30 25 7500

Personal técnico Día 2 50 40 4000

02.00.00 MATERIALES S/. 1333

Papel A-4 Millar 5 25 125

Libros relacionados al tema de tesis Glb 5 60 300

Memorias USB 16 GB Unid 2 30 60

CD, DVD Glb 15 1.5 22.5

Tintas para impresiones menores Glb 15 35 525

Útiles de escritorio Glb 1 300 300

03.00.00 ALQUILER DE EQUIPOS Y/O ADQUISICIÓN DE EQUIPOS MENORES S/. 4100

Laptop Glb 1 3000 3000

Impresora multifuncional Glb 1 400 400

Uso de oficina y ambiente de trabajo Glb 1 500 500

Cámara fotográfica digital Unid 1 200 200

04.00.00 SERVICIOS DE TERCEROS S/. 4910

Tipeos de proyectos definitivos Hojas 500 1 500

Dibujo de planos Glb 2 200 400

Ploteos Unid 2 5 10

Fotocopias Glb 2000 0.1 200

Empastados Glb 12 50 600

Servicios de internet Mes 10 100 1000

Energía eléctrica Mes 10 100 1000

Alquiler de almacén de materiales y equipos Mes 8 150 1200

05.00.00 VALORIZACIÓN DEL CASCOTE Y ENSAYOS A ÁRIDOS NATURALES Y RECICLADOS S/. 13500

Trituración de cascote Glb 1 1000 1000

Tamizado de cascote Glb 1 500 500

Granulometría Glb 20 100 2000

Contenido de absorción Glb 20 100 2000

Contenido de humedad Glb 20 100 2000

Contenido de sales Glb 20 100 2000



Peso específico Glb 20 100 2000

Peso unitario Glb 20 100 2000

07.00.00 TRANSPORTE DE MATERIALES Y VISITAS

S/. 400

Movilización de residuos de cascote Glb 1 200 200

Movilización de residuos de materiales Glb 1 200 200

08.00.00 ENSAYOS A UTILIZAR S/. 37500

Resistencia a compresión Glb 400 5 2000

Absorción Glb 400 5 2000

Densidad Glb 400 5 2000

Fluidez Glb 90 50 4500

Adherencia Glb 45 50 2250

Tiempo de fraguado Glb 30 50 1500

Contenido de aire Glb 30 50 1500

Edurecimiento Glb 15 400 6000

Resistencia a compresión axial de pilas Glb 15 450 6750

Resistencia a la compresión diagonal de muretes Glb 15 550 8250

Consistencia Glb 15 50 750

09.00.00 VIÁTICOS Y ASIGNACIONES S/. 4000

Movilidad local Glb 1 1000 1000

Alimentación eventual por jornada de trabajos Dias 300 10 3000

COSTO TOTAL DE LA TESIS 77242.5

3.3 FINANCIAMIENTO

- Recursos disponibles: Laboratorio de mecánica de suelos de la escuela de ingeniería civil ambiental de la Universidad Católica

Santo Toribio de Mogrovejo.

- Recursos no disponibles: Autofinanciamiento



ANEXOS

ANEXO 01:

Ensayo de resistencia a compresión: Usando briquetas estándar de 50mmx50mm

(izquierda) sometidas a esfuerzos de compresión (derecha).

ANEXO 02:

Ensayo de absorción: Por medio de cubos de 50mmx50mmx50mm colocados en un

horno, en el que se cuantifica el porcentaje de agua retenido en cada muestra.

Anexo 01:

Ensayo de

resistencia a

compresión.

Morales Galoc,

2016.

Anexo 02:

Ensayo de

absorción.

Morales Galoc,

2016.



ANEXO 03:

Ensayo de peso unitario o densidad: Se tiene establecido el volumen de

50cmx50cmx50cm dado por las briquetas, por lo que es necesario el peso de la muestra.

ANEXO 04:

El ensayo de fluidez: Es determinado usando una mesa de flujo o de rebote, en la que se

medirá el porcentaje de variación del diámetro de la base de la mezcla.

Anexo 03:

Ensayo de peso

unitario o

densidad.

Morales Galoc,

2016.

Anexo 04:

Ensayo de peso

unitario o

densidad.

Morales Galoc,

2016.



ANEXO 05:

Ensayo de contenido de aire con Olla Washington: Se podrá medir el porcentaje de

vacíos de la mezcla, ejerciendo presión tal como se muestra la imagen.

ANEXO 06:

Ensayo de adherencia: Medirá el esfuerzo de corte al someter la pila de ladrillos

asentados en la izquierda, tal como se muestra en la imagen derecha.

Ladrillo

Mortero

CARGA

200 mm

250 mm

50 mm

Anexo 05:

Ensayo de

contenido de

aire con Olla

Washington.

Morales Galoc,

2016.

Anexo 06:

Ensayo de

contenido de

aire con Olla

Washington.

Morales Galoc,

2016.



ANEXO 07:

Ensayo de tiempo de fraguado y consistencia normal: En estos dos ensayos se utilizará

el aparato de Vicat con una sonda representados en la imagen.

ANEXO 08:

Ensayo de tiempo de resistencia a compresión axial de pilas de ladrillos adheridos con

mortero.

Anexo 07:

Aparato de

Vicat y sonda de

penetración.

Morales Galoc,

2016.

Anexo 08:

Ensayo de

resistencia a

compresión

axial de pilas de

ladillos. Morales

Galoc, 2016.



ANEXO 09:

Ensayo de la resistencia a compresión diagonal de muretes de ladrillo adheridos con

mortero.

ANEXO 10:

Penetrómetro de Acme empleado en el ensayo de penetración de tarrajeo de pilas.

Anexo 09:

Ensayo de

compresión

diagonal de

muretes de

ladillos. Morales

Galoc, 2016.

Anexo 10:

Ensayo de

endurecimiento.

Morales Galoc,

2016.
