proyecto influencia de agregados
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INDICE
RESUMEN 1
INTRODUCCIÓN 2
CAPITULO I 4
EL PROBLEMA........................................................................................................................ 4
1.1 Realidad Problemática................................................................................................4
1.2 Objetivos de la Investigación......................................................................................5
1.3 Justificación de la Investigación..................................................................................5
1.4 Alcances de la Investigación.......................................................................................6
1.5. Limitaciones de la Investigación..................................................................................6
CAPÍTULO II 8
MARCO TEÓRICO................................................................................................................... 8
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN........................................................8
2.2 BASES TEÓRICAS..............................................................................................9
2.2.1. El Concreto...........................................................................................................9
2.2.2 Características del concreto...............................................................................10
2.2.3. Componentes del Concreto................................................................................11
2.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los Agregados..............................................................12
2.2.3.1.2. Propiedades físicas los Agregados.....................................................................12
2.2.3.2. El Cemento.........................................................................................................13
2.2.3.3. El Agua...............................................................................................................14
2.2.3.4. Resistencia del Concreto....................................................................................14
2.2.3.4.1 Resistencia a la Compresión..............................................................................14
2.3 Definición de términos........................................................................................15
CAPÍTULO III 18
PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE ENSAYOS.......................18
3.1. Variable a estudiar en el desarrollo experimental....................................................18
3.1.1 Resistencias de diseño............................................................................................18
3.1.2. Tipos de Agregados.................................................................................................18
3.1.3. Ensayos a los Agregados........................................................................................19
3.2. Programa de ensayos..............................................................................................19
3.3. Parámetros de comparación....................................................................................19
3.3.1. Concreto en Estado Fresco.....................................................................................20
3.3.2. Concreto en Estado Endurecido..............................................................................20
3.4. Identificación de las probetas..................................................................................20
3.5. Preparación de las mezclas de concreto.................................................................20
3.5.1. Ensayos Previos.......................................................................................................21
3.5.1.1. Granulometría:.......................................................................................................21
3.5.1.2. Peso Específico:....................................................................................................21
3.5.2. Elaboración de los diseños de mezcla de concreto...............................................21
DISEÑO DE MEZCLA 22
CAPITULO IV 36
DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL 36
4.1. Evaluación de la calidad de los agregados............................................................36
4.1.1. Ensayos al Agregado Fino.....................................................................................36
4.1.1.1. Determinación del Contenido de Humedad NTP 339.185.....................................36
4.1.1.2 Determinación del Peso Específico y Absorción NTP 400.022.............................37
4.1.1.4. Determinación del Módulo de Finura – Ensayo Granulométrico NTP 400.012......42
4.1.2. Ensayos al Agregado Grueso................................................................................44
4.1.2.1. Determinación del contenido de humedad NTP 339.185......................................44
4.1.2.2. Determinación del peso específico del agregado grueso NTP 400.021................45
4.1.2.3. Determinación del peso unitario suelto y compactado NTP 400.017....................46
4.1.2.4. Determinación del TMN – Ensayo granulométrico NTP 400.012..........................49
4.2. Preparacion de las probetas de prueba................................................................52
4.2.1. Preparacion de moldes.........................................................................................52
4.2.2. Elaboracion de mezcla de concreto......................................................................52
4.2.3. Medicion del asentamiento del concreto...............................................................53
4.2.4. Vaciado del concreto en los moldes.....................................................................55
4.2.5. Desencofrado y curado de las probetas de concreto............................................56
4.2.6. Medicion de las probetas de concreto..................................................................56
CAPITULO V 59
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 59
5.1. Análisis comparativo de la calidad de los agregados entre las canteras en estudio:..59
5.2. Variación en la cantidad de material a dosificar para cada diseño de mezcla por resistencia:............................................................................................................................. 64
5.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las mezclas realizadas en el laboratorio....................................................................................................65
CAPITULO VI 77
CONCLUSIONES 77
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................................79
ANEXOS.................................................................................................................................... 80
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVILTRUJILLO - PERÚ
INFLUENCIA DE AGREGADOS DE DOS CANTERAS DE LA CIUDAD DE TRUJILLO Y EL DISEÑO DE MEZCLA EN LA TRABAJABILIDAD Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CONCRETO CONVENCIONAL
DICIEMBRE DE 2013
RESUMENINFLUENCIA DE AGREGADOS DE DOS CANTERAS DE LA CIUDAD DE
TRUJILLO Y EL DISEÑO DE MEZCLA EN LA TRABAJABILIDAD Y
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CONCRETO CONVENCIONAL
Autores: A. Aliaga, E. Briones, G. Castillo, M. Melendres, F. Nureña, L.
Paredes, N. Peche, A. Pérez.
Docente: Ing. Iván Eugenio Vásquez Alfaro
En el presente trabajo de investigación el propósito fundamental fue estudiar la
influencia de la calidad de una muestra de agregados de dos diferentes canteras de la
ciudad de Trujillo sobre la resistencia a compresión del concreto y su trabajabilidad,
realizando ensayos comparativos entre un concreto realizado con agregados de la
Cantera de El Milagro (A) y un concreto realizado con agregados de la cantera de
Huanchaco (B), variando las resistencias de diseño empleadas, para lo cual se
realizaron 4 mezclas de concreto y 48 probetas cilíndricas de concreto.
Las propiedades del concreto que se estudiaron fueron la trabajabilidad y la resistencia
a la compresión a los 4, 7,14 y 28 días de curado, siendo nuestra unidad de estudio
solo las probetas sometidas a 28 días de curado.
Los resultados de los diferentes valores de la caracterización de agregados para
ambas canteras, nos permiten concluir que beneficiaron con altas resistencias a
compresión al concreto con agregado de la Cantera de El Milagro (A), mientras que
otorgaron mayor trabajabilidad al concreto con agregado de la Cantera de Huanchaco
(B), es de hacer notar que existen variables en la calidad de los agregados que a
pesar de diseñarse a una misma resistencia de diseño, afectan directamente las
propiedades mecánicas del concreto fresco y endurecido.
Palabras claves: Concreto, agregados, resistencia a compresión del concreto.
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ABSTRACT:
In the present investigation the main purpose was to study the influence of the quality
of a sample of two different aggregates quarries Trujillo on the compressive strength of
concrete and its workability, making comparative tests between a concrete made with
aggregates Quarry El Milagro (A) and concrete made with aggregates quarry
Huanchaco (B), varying the design strengths used, for which four concrete mixes and
48 cylindrical concrete specimens were conducted.
The properties studied were concrete workability and compressive strength at 4, 7, 14
and 28 days of curing, with our unit of study only specimens subjected to 28 days of
curing.
The results of the different values of the characterization of aggregates for both
quarries, we can conclude that benefited from high compressive strengths to concrete
with aggregate Quarry A, while granted greater workability to concrete with aggregate
Quarry B, is do note that there are variables in the quality of the aggregates that
although designed to the same design strength directly affect the mechanical
properties of fresh and hardened concrete.
Keywords: concrete, aggregates, concrete compressive strength.
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INTRODUCCIÓNEl concreto es un material heterogéneo que depende de numerosas variables,
como lo es la calidad de cada uno de los materiales componentes del que está
formado, de las proporciones en que estos son mezclados entre sí y de las
operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado. Esto da lugar a que aún
para una misma clase y tipo de concreto, este presente una cierta variabilidad en sus
propiedades.
En tiempos pasados se decía que los agregados eran elementos inertes dentro
del concreto ya que estos no intervenían directamente dentro de las reacciones
químicas, en la actualidad se establece que siendo este material el que mayor
porcentaje (aproximadamente el 60% - 80% del volumen) de participación tiene dentro
de la unidad cubica de concreto, sus propiedades y características diversas influyen en
todas las propiedades del concreto, la influencia de los agregados en las propiedades
del concreto tienen efectos importantes, no solo en el acabado y calidad final del
concreto, sino, también sobre la trabajabilidad y consistencia en estado plástico, así
como la durabilidad y resistencia del concreto endurecido.
La mayor parte de los factores que influyen en la bondad de los depósitos de
agregados se relacionan a la historia geológica de la región. Estos factores incluyen el
tamaño, forma y ubicación del depósito; tipos y condiciones de roca; granulometría,
grado de redondez y uniformidad de las partículas de los agregados. Esta gran
variabilidad en las características de componentes en los agregados de acuerdo a su
ubicación, siendo estas de carácter físico y químico, y su influencia en las resistencias
mecánicas del concreto, además de los cambios en la trabajabilidad, serán la base de
esta investigación que pretende evaluar la influencia de los diferentes agregados
pétreos de la ciudad de Trujillo en las características del concreto en estado fresco y
en estado endurecido, siendo una guía para lograr una mejor comprensión del
importante papel que los agregados desempeñan en el material.
En la actualidad, para el momento de la elaboración de mezclas de concreto, el
ingeniero civil se ve en la necesidad de recurrir a la utilización de agregados de
diferentes canteras, al realizar estos cambios de proveedor de agregado sin realizar
los ajustes correspondientes en los diseños de mezclas, se van a generar
considerables cambios en la trabajabilidad del concreto en estado fresco y en su
resistencia final en estado ya endurecido, lo que pudiera acarrear grandes
inconvenientes en la ejecución y avance de la obra en construcción.
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En esta investigación en particular se estudia el comportamiento mecánico del
concreto elaborado con agregados de las siguientes canteras: Cantera de El Milagro
(A) y Cantera de Huanchaco (B), los agregados a utilizar en el caso de ambas
canteras serán agregado fino y grueso, los cuales fueron evaluados según la Norma
Técnica Peruana, observando de esta manera los diferentes niveles de calidad para
ambos casos.
Para cuantificar los efectos de la variación en los niveles de calidad de los
agregados y su influencia en la resistencia final del concreto, se establece un plan de
ensayos a realizar en el Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ingeniería, de la
Universidad Privada del Norte, donde se efectúan ensayos comparativos entre
mezclas de concreto que poseen igual resistencia, pero se varían las cantidades de
agregados de acuerdo a su proveniencia, para lo cual se realizan 48 probetas en total,
evaluando resistencia baja (180 Kg/cm2) y resistencia alta (250Kg/cm2) para ambas
canteras en estudio.
En función del objetivo del presente trabajo, el mismo fue estructurado en seis
capítulos. El primero referido al problema, donde se trata la realidad problemática y la
formulación del problema, los objetivos, la justificación y las limitaciones de la
investigación.
En el segundo capítulo se reseña al marco referencial, el cual contiene los
antecedentes de la investigación y las bases teóricas.
El tercer capítulo comprende todo lo referente al planteamiento de la
investigación y el programa de ensayos; en este apartado se enmarcan las variables
de estudio del desarrollo experimental y los parámetros de comparación que se
tomaron en cuenta para la investigación.
En el cuarto capítulo, se presenta el desarrollo de la etapa experimental donde se
describe paso a paso el procedimiento seguido en el laboratorio para realizar los
ensayos, que son la parte fundamental de la presente investigación.
En el quinto capítulo se presenta el análisis y discusión de los resultados
obtenidos luego de realizados los ensayos, en relación a los objetivos de la
investigación.
En el sexto y último capítulo, se establecen las conclusiones generales y
experimentales obtenidas durante el desarrollo práctico de la investigación, así como
también la bibliografía y los respectivos anexos.
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CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1 Realidad Problemática
La calidad de un concreto es un factor determinante en la seguridad de una
estructura, pero esta no se obtiene únicamente con un correcto diseño de mezcla para
una obra, un eficiente mezclado y colocación, porque aun cumpliendo con estos, los
resultados de laboratorio muestran variaciones considerables en la resistencia de un
concreto hecha bajo un mismo diseño.
Las causas de las variaciones en la resistencia de un concreto son difíciles de
descifrar, pero si se considera que los agregados constituyen del 60% al 80% del
volumen de éste, se puede deducir que las variaciones de calidad en el tiempo de
estos afectan en gran medida las propiedades finales del concreto.
Se puede mencionar, por ejemplo, que uno de los factores que afectan la
contracción del concreto y no encuentran implícito en las formulas en que se basan los
diseños de mezcla, es el Tamaño Máximo Nominal, además de éste, la presencia de
materiales desmenuzables e impurezas como limos, arcillas y partículas liviana en los
agregados, así como también su absorción afectan en la resistencia final del concreto.
Con base a lo expuesto, y considerando que la explotación de canteras de grava
y arena en la ciudad de Trujillo – La Libertad, se lleva a cabo con un mínimo y a veces
ningún control de calidad que aseguren que el material obtenido cumpla con los
requisitos de las normas técnicas empleadas en nuestro medio (NTP), la presente
investigación tiene como propósito estudiar los diferentes tipos de agregados
disponibles para elaborar mezclas de baja y alta resistencia con estos agregados y
evaluar resultados y las cantidades a incluir en el diseño de mezcla, de acuerdo a la
proveniencia del mismo, contribuyendo así, con dar a conocer a los productores de
concreto de la zona las bondades que nos puedan ofrecer los materiales disponibles
en la ciudad de Trujillo.
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1.2 Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Evaluar la influencia de agregados de dos canteras de la ciudad de Trujillo y el diseño
de mezcla en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de concreto convencional.
Objetivos Específicos
Realizar los ensayos de control de calidad de nuestra muestra de estudio de
agregados de las canteras A (El Milagro) y de la cantera B (Huanchaco) además
de elaborar un análisis comparativo.
Diseñar y elaborar mezclas de concreto con diferentes resistencias, alta (250
Kg/cm2) y baja (180Kg/cm2), para ambas canteras.
Efectuar ensayos de laboratorio que permitan conocer el comportamiento del
concreto en estado fresco (trabajabilidad) y en estado ya endurecido (resistencia
mecánica a la compresión).
Establecer un estudio comparativo de las resistencias y cantidades de
agregados entre muestras de concreto de las mezclas realizadas en el
laboratorio.
1.3 Justificación de la Investigación
La importancia de obtener concreto de resistencia estable, de durabilidad óptima,
con las proporciones adecuadas dependiendo de la proveniencia del agregado en la
ciudad de Trujillo, es la razón principal del enfoque de este estudio, debido a que estos
aspectos son los que idealmente deben cumplir los productores de concreto.
Obtener resultados estables en cuanto a resistencia en distintas fechas de
producción en una obra, es realmente difícil, las variaciones que se presentan son
comúnmente a causa de no optimizar los componentes del concreto.
Sabemos que la durabilidad del concreto está ligada a la durabilidad individual de
sus componentes, y de estos, los agregados son los señalados como principales
modificadores de ésta, ya que la producción de cemento esta normada y tecnificada
en el país, no así, la producción y obtención de agregados pétreos, en esta
investigación se evaluaran posibles factores que modifiquen las características del
concreto como por ejemplo: una excesiva finura en la arena, la cual aumenta los
requerimientos de agua y en consecuencia de cemento, además de excesos de
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absorción y material grueso presente en arenas que puedan disminuir la trabajabilidad,
aumentando la necesidad de pasta.
En conclusión, este estudio permitirá predecir los efectos que sufre el concreto
con cada alteración de las características de los agregados al ser explotados en las
canteras de la ciudad de Trujillo.
1.4 Alcances de la Investigación
En el presente trabajo de investigación se alcanzará a evaluar la calidad de los
agregados para concreto disponibles en la ciudad de Trujillo, para así, establecer
análisis comparativos entre ellos, determinando si estos se mantienen dentro de los
límites aceptables determinados por la Norma Técnica Peruana (NTP), así como la
influencia de las variaciones de estos índices de calidad y plantear a nivel de
diagnóstico, las causas y los efectos que estos puedan generar en la resistencia del
concreto, todo esto, a través de la experimentación y ensayos en el Laboratorio de
Materiales.
Ensayos de la Escuela de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de LA
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE. Esto permitirá esquematizar y analizar los
resultados para nuevas investigaciones referidas al área en estudio.
1.5. Limitaciones de la Investigación
Las limitaciones en esta investigación, están determinadas por diversos factores
económicos, de tiempo y lugar.
Las principales limitaciones con respecto al tiempo son el cruce de horarios entre los
integrantes del grupo, además de los horarios de atención de laboratorio, la
disponibilidad del encargado de laboratorio y de la maquinaria única.
Las principales dificultades en la elaboración de las probetas de concreto son el
exceso de recursos en la compra del material, debido a que su venta no la realizan en
pequeñas cantidades, encontrando dificultades para poder conseguirlas por menor,
como aumento de su precio.
En cuanto, al factor de lugar, la Universidad Privada del Norte nos ocasionó
dificultades para ingresar el material, además solo cuenta con una máquina universal
para ensayar las probetas, por lo que es necesario conseguir el permiso para acceder
a sus laboratorios cumpliendo los tiempos que nos den para su uso.
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Asimismo, el tiempo de curado de las probetas es nuestra mayor limitante, debido a
que tenemos que dejarlas reposando en agua durante 28 días para poder obtener
resultados positivos.
1.6. Importancia de la Investigación
Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial de la
construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del
mencionado elemento; por ello radica la importancia de la presente investigación, en
proponer a los lectores un método que con lleve a obtener un eficiente concreto con
optimas propiedades.
La presenta Investigación estudia a la influencia de una muestra de agregados pétreos y
al diseño de mezcla del concreto, y los relaciona como autores principales en las
propiedades que puede adquirir el concreto tanto en estado fresco (Trabajabilidad) como
en estado endurecido (Resistencia).
1. En el caso de los agregados la Norma Técnica Peruana recomienda que a pesar
que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los requisitos
estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras
ejecutadas, debe de tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el
pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes
localizaciones, por lo cual en el presente informe se propone que para lograr
buenos resultados en el concreto se debe usar agregados que cumplan con las
especificaciones técnicas de la NTP y del proyecto a elaborar.
El estudio de los agregados en el concreto se torna obligatoriamente importante
debido a que ocupan alrededor de las tres cuartas partes del volumen en el
concreto, por lo cual se justifica su adecuada selección, de ello se puede deducir
que agregados débiles podrían limitar la resistencia del concreto; por otro lado son
estos elementos los que proporcionan una estabilidad volumétrica al concreto y
depende de ellos la durabilidad que este puede adquirir en el tiempo.
2. La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes
Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo
las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más
apropiada para elaborar la mezcla; por lo cual en el presente informe de
investigación se propondrá a los lectores una serie de sencillos procedimientos que
les permita elaborar un eficiente diseño de mezcla que esté de acuerdo con los
requisitos establecidos por la NTP.
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓNA) Nivel Internacional
El trabajo de Absalón y Salas (2008), el cual tuvo como propósito fundamental
de investigación estudiar la influencia de la calidad de los agregados
pétreos ubicados en Estado de Mérida sobre la resistencia a compresión
del concreto, realizando ensayos comparativos entre concretos elaborados
con agregados de diferentes canteras, variando las resistencias de diseño
empleadas: analizando con esto las propiedades de trabajabilidad y resistencia
a la compresión del concreto a 7 y 28 días.
Los autores concluyeron el trabajo obteniendo resultados diversos ente entre
ambos tipos de concreto elaborados con agregados de diferentes canteras,
tanto es su estado fresco (Trabajabilidad) y en su estado endurecido
(Resistencia a la Compresión).
En las resistencias a compresión de los cilindros obtenidas en el laboratorio
pudimos observar que no se cumple la regla teórica de que con la cantidad de
agregado impuesta por la metodología de diseño de mezcla (a pesar de ser
distinta para ambas canteras en estudio) se alcanzaría la resistencia de diseño
a la que deseábamos llegar, es evidente que en el caso de la cantera A
obtuvimos valores muy cercanos a los esperados al incluir el factor de
seguridad supuesto, pero en el caso de la cantera B, simplemente los
resultados obtenidos superaron levemente la resistencia de diseño. Una vez
más se hace necesario destacar que las formulas implícitas en los
diseños de mezclas no toman en cuenta variables que presentaron
marcadas diferencias y que indudablemente tienen participación en los
valores de resistencia final a compresión axial de las muestras.
B) Nivel Nacional
El trabajo de Díaz y Rodríguez (2011), sobre las características físicas y
químicas de los agregados que abastecen la planta de premezclados Dino
ubicada en Cajamarca. EI presente trabajo está orientado a las características
físicas y químicas que deben tener los agregados para una buena mezcla de
concreto, pretendiendo satisfacer los requerimientos que establecen las
Normas Técnicas Peruanas. El trabajo desarrollado trajo como beneficio
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conocer Ia naturaleza y características de las canteras, así como también
determinar volúmenes y cantidades de los materiales de construcción.
C) Nivel Local
El trabajo de Núñez y Yupanqui (1999), sobre la elaboración de diseños de
mezcla de concreto con agregado global de Rio Seco – El Porvenir, tiene
como propósito Profundizar en el conocimiento del agregado global de Ia
Quebrada Río Seco, analizando sus propiedades físicas y químicas, para poder
determinar su calidad en la fabricación de concretos, además de establecer las
pautas necesarias para que se realicen diseños de mezclas de concreto
empleando agregado global.
En el presente trabajo el autor concluyo obteniendo resistencias para TMN
de 1” desde 171 kg/ hasta 307 kg/ y para TMN ¾’’ desde176 kg/
hasta 375 kg/ ; las cuales se pueden considerar satisfactorias para su
empleo como concreto estructural ya que no es usual obtener resistencias
superiores a 350 kg/ para proyectos convencionales.
2.2 BASES TEÓRICAS
2.2.1. El ConcretoPorrero, Jiménez, Ramos, Graces y Velazco (2004), Definen el Concreto u
hormigón como un material que podemos considerar constituido por dos partes:
una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la propiedad de endurecer
con el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedan englobados en esa
pasta. Dicha pasta está constituida por agua y un producto aglomerante o
conglomerante, que es el cemento (p 31).
El concreto el cual es de mucho uso en la construcción de obras civiles cuyos
componentes básicos son cemento, arena, grava y agua, ofrece una
resistencia que depende en gran medida de la calidad y proporción de los
componentes de las mezclas y de las condiciones de humedad y temperatura
durante los procesos de fabricación, compactación y de fraguado. A los efectos
se requiere conocer:
- Procedencia de los agregados grueso y fino.
- Origen y tipo de cemento.
- Procedencia y calidad del agua mezclado.
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- Diseño de mezcla, indicando el asentamiento.
- Dosificación en peso y volumen de los materiales a mezclar, asegurar
una resistencia promedio a la compresión.
La dosificación de los ingredientes del concreto se determina a fin de lograr:
La trabajabilidad y consistencia adecuadas para que el concreto sea vaciado
dentro del encofrado y alrededor del refuerzo, sin segregación ni exudación
excesivas; bajo las condiciones de colación en obra y requisitos del ensayo de
resistencia indicados en la norma.
2.2.2 Características del concretoBottaro (2003) expresa que: ¨Las características del concreto varían,
dependiendo que se trate de concreto fresco o endurecido y se determinan
mediante ensayos” (p.84).
En concreto fresco; la medición del asentamiento (consistencia), para detectar
variaciones de la relación agua / cemento (a/c) y probetas cilíndricas que
posteriormente se ensayan a compresión.
En concreto endurecido, ensayos destructivos y no destructivos, para
determinar resistencia. Con respecto al primero, un concreto dócil es aquel que
le permite a una mezcla ser manipulada y colocada en los encofrados, de
forma homogénea y aceptar una adecuada compactación sin segregación de
sus componentes.
Para que un concreto tenga la docilidad requerida, debe presentar un
asentamiento y una gradación adecuada, sin pérdida de la homogeneidad y la
resistencia. La facilidad con que el concreto fresco se deforma, nos da la
medida de su consistencia. NTP 334.074.
Con respecto al concreto endurecido, los ensayos destructivos para determinar
la resistencia del concreto son aquellos cuyas probetas se toman una vez que
el concreto ha endurecido por consiguiente han adquirido cierto grado de
resistencia. A menos que exista otro tipo de especificación, la resistencia del
concreto a la compresión f´c se basa sobre ensayos a los 28 días y el valor de
la resistencia, resulta del promedio de las resistencias obtenidas de dos
cilindros elaborados con la misma muestra y ensayados a los 28 días.
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2.2.3. Componentes del Concreto2.2.3.1. Los Agregados
Son materiales pétreos naturales, granulares sin forma y volumen definido, que
por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden clasificarse en
finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor predominio usando como
referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o grava a todo
material que quede retenido por el tamiz Nº 4, por arena o agregado fino, el
que pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200
entre 0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas.
Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y diferentes
componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto ocupan,
por lo menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y control
deben ser cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad.
Los agregados en las mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y estable,
lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las funciones
principales de los agregados se tienen:
- Proporcionar relleno relativamente económico para el material
cementante.
- Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción de cargas
aplicadas, abrasión, paso de humedad, y la acción climática.
Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y
endurecimiento y de los cambios de humedad de la pasta de cemento.
Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural o pueden provenir de
un proceso de trituración. El agregado grueso triturado presenta mejores
características de adherencia que el agregado natural, por lo que sus concretos
pueden alcanzar mayor resistencia.
Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas
que puedan afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan
porosidades indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que se desee
fabricar, se pueden emplear agregados ligeros, agregados normales o
agregados pesados.
Así como también se pueden utilizar agregados artificiales.
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El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las
restricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez del
material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración
de rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso,
aunque sus características no sean idénticas a la de la arena natural.
2.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los AgregadosLos agregados poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más
principales señalamos las siguientes:
- Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del
agregado influyen considerablemente en la resistencia de los concretos,
afectando más a la resistencia a la flexión que a la de compresión. Una
textura más áspera dará por resultado una mayor adhesión o
adherencia entre las partículas y la matriz de cemento.
- La resistencia a la compresión del concreto no puede exceder
significativamente a la de la mayor parte del agregado que contiene,
aunque no es fácil determinar la resistencia a la trituración del agregado
mismo. Es posible tolerar unas pocas partículas débiles, ya que los
vacíos de aire pueden considerarse como partículas de agregado con
una resistencia cero.
- La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a fallar por
impacto y se relaciona con el valor de trituración empleándose así como
una prueba alternativa.
- La resistencia al desgaste es medida por la prueba de los Ángeles que
combina los procesos de desgaste y abrasión, y sus resultados
muestran una buena correlación no solo con el desgaste real del
agregado en el concreto, sino con las resistencias a la flexión y
compresión de concretos hechos con el mismo agregado.
2.2.3.1.2. Propiedades físicas los AgregadosLas propiedades físicas de los agregados son relevantes para el
comportamiento del agregado en el concreto y para las propiedades del
concreto hecho con el agregado donde entre las más importantes destacamos
las siguientes:
- La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso en aire de
una unidad de volumen de material respecto a una La densidad de
masa depende de cuán compactado este el agregado y de la
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distribución de formas y tamaños de las partículas, por ello para el
propósito de pruebas, debe especificarse el grado de compactación.
- La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción del
agregado influyen en la adherencia con la pasta de cemento, en la
resistencia del concreto al congelamiento y deshielo, en la estabilidad
química, en la resistencia a la abrasión y en la gravedad especifica.
- El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado saturado y
con superficie seca. Así, el contenido total de agua de un agregado
húmedo será igual a la suma de la absorción y del contenido de
humedad.
- Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que pueden
encontrarse en los agregados como las impurezas que interfieren en el
proceso de hidratación del cemento, coberturas que impiden el
desarrollo de una buena adherencia entre el agregado y la pasta de
cemento y algunas partículas individuales que son débiles y
defectuosas por sí mismas.
2.2.3.2. El CementoEs un conglomerante hidráulico que tiene la propiedad de endurecer y
desarrollar resistencias mecánicas cuando se mezcla con agua. Obtenido por
cocción de material calcáreo y arcilla cuya mezcla finamente molida con adición
de yeso como moderador de fraguado, da como resultado el cemento Portland,
usado comúnmente en nuestro país.
En los dos casos las características del agua tienen efectos diferentes sobre el
concreto, pero es recomendable utilizar el agua de una sola calidad en ambos
casos.
Verificar la calidad del agua a usarse en la elaboración del concreto, según la,
Norma Técnica Peruana debe ser una práctica obligatoria antes de iniciar la
construcción de obras importantes.
Esta verificación se puede omitir en las siguientes condiciones:
- Si el agua precede de la red local de suministro para uso doméstico y
no se le aprecia olor, color, ni sabor, y no presenta antecedente en su
empleo en la fabricación del concreto.
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- Cuando procede de cualquier otra fuente de suministro que cuenta con
antecedentes de uso en la fabricación de concreto con buenos
resultados y no se le aprecia olor, color ni sabor.
2.2.3.3. El AguaEs un líquido transparente, compuesto de dos moléculas de hidrógeno y una de
oxígeno, (H20) en estado puro es inodora e insípida, no siempre se encuentra
en estado puro por lo que puede contener en disolución gases y sales, en
suspensión, polvos y a veces microbios.
El agua en la construcción tiene entre otras, dos aplicaciones importantes
- Agua de mezclado: Agregada a las mezclas de concreto o de mortero
para hacer reaccionar el aglomerante (cemento) dándole a la mezcla las
propiedades resistentes deseadas y la fluidez necesaria para facilitar su
manejo y colocación.
- Agua de curado: En elementos de concreto recién ejecutados.
2.2.3.4. Resistencia del ConcretoLa resistencia mecánica del concreto (compresión, tracción y flexión), es
evidentemente la cualidad más importante a buscar, el concreto es un material
con muchas bondades para la construcción, es durable y presenta alta
resistencia a la compresión aunque no es tan bueno para resistir tracción, estas
características hacen que se haga necesario reforzarlo para su óptimo
desenvolvimiento como material de construcción.
2.2.3.4.1 Resistencia a la CompresiónLa característica más resaltante del concreto es su alta capacidad de
resistencia a la compresión, siendo también el factor que se emplea
frecuentemente para definir su calidad, la cual puede determinarse mediante el
ensayo de laboratorio establecido en la norma NTP 339.034, provocando la
falla de un cilindro Standard de 30 cm. de alto por 15cm de diámetro, luego de
permanecer sumergido en agua durante 28 días, y posteriormente ser sometido
a fuerzas de compresión axial en una maquina universal.
El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que
depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre las condiciones en
que se realiza el ensayo, las de mayor influencia son analizadas a
continuación:
Página 14
- Forma y dimensiones de la probeta: Las probetas empleadas normalmente
para determinar la resistencia a la compresión son de forma cúbica o
cilíndrica. De las primeras, se emplean de preferencia las de 15 y 20 cm de
arista, y para las segundas las de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.
- Condiciones de ejecución del ensayo:
Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.
Estado de las superficies de aplicación de la carga.
Centrado de la carga de ensayo.
- Características del hormigón:
Tipo de cemento.
Relación agua / cemento.
Edad del hormigón.
- Condiciones ambientales:
Temperatura.
Humedad.
2.3 Definición de términosEn este punto se describirán brevemente los términos utilizados a lo largo de
la investigación que puedan llegar a confundir a los lectores.
Acabado (terminado): Es el aspecto final que se le da a la superficie
de un concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado.
Agregado: Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada
o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o
mortero hidráulico.
Agregado fino: Agregado que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm) y casi
totalmente la malla número 4 (4.75 mm), y es predominante el retenido en la
malla número 200 (0.075 mm).
Agregado grueso: Agregado predominante retenido en la malla número 4
(4.75 mm).
Aire atrapado: Es la cantidad de aire propia de una mezcla después de su
compactación.
Arena: Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de
la transformación de una arenisca que se desmenuza fácilmente.
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Asentamiento del Concreto: Es la diferencia entre la altura del recipiente
que sirve de molde de una probeta de concreto fresco y la de la probeta
fuera del molde, medida en el eje “y” expresada en pulgadas.
Consistencia: Es el grado de fluidez de una mezcla determinada de acuerdo
a un procedimiento prefijado.
Contenido de aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y
el resultante de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.
Contenido de humedad: Es la cantidad de agua de un material expresada
como un porcentaje de su peso seco.
Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos
elementos integrantes de una mezcla.
Durabilidad: Es la propiedad que tienen los morteros o concretos de resistir
la acción continua de agentes destructivos con los cuales han de estar en
contacto.
Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica
posterior al periodo de fraguado.
Exudación: Es el fenómeno según el cual se produce una acumulación
progresiva en la superficie de una masa de concreto fresco de parte del agua
de mezcla, fenómeno este que acompaña a la compactación y sedimentación
del concreto.
Fraguado: Es fundamentalmente un proceso de hidratación de los distintos
componentes de un aglomerante hidráulico por el cual este adquiere una
mayor consistencia.
Fatiga: Pérdida de la resistencia mecánica de un material, al ser sometido
largamente a esfuerzos repetidos.
Grava: Agregado grueso resultante de la desintegración natural y
abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente
cementado.
Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas,
en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara
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resultado de la fractura.
Mezcla: Es la cantidad de concreto o mortero preparada de una sola vez.
Muestra: Es una porción representativa de un Material.
Mortero: Conglomerado o masa constituida por arena, conglomerante y agua,
que puede contener además algún aditivo.
Pasta de cemento: Es una mezcla de cemento y agua.
Porosidad: Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen
aparente del cuerpo.
Relación Agua-Cemento: Es el cociente entre el peso del contenido de agua
libre de mezclado y el de cemento en una mezcla dada.
Rigidez: Cualidad de rígido.
Segregación: Es la separación de los distintos componentes de una mezcla
de concreto o mortero fresco durante su transporte o colocación.
Tamaño máximo nominal: Es la abertura del tamiz de malla menor a través
del cual puede pasar como mínimo el 95% del agregado.
Tamaño máximo: Es la designación que corresponde a un agregado,
expresada por la abertura de los tamices límites, por los cuales pasa y queda
retenido en su totalidad.
Tiempo de fraguado: Es el tiempo requerido por una pasta fresca de
cemento y agua, de una cierta consistencia, para pasar de un grado
arbitrario de rigidez a otro, determinado por un ensayo específico.
Trabajabilidad: Es la mayor o menor facilidad que presenta un concreto o
mortero de ser mezclado, transportado y colocado.
Página 17
CAPÍTULO III
PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE ENSAYOSEn la actualidad, para la elaboración de mezclas de concreto tanto empresas de
premezclados como empresas constructoras emplean como agregados para
concreto la arena y la piedra, por ello se estudia el comportamiento mecánico del
concreto utilizando agregados provenientes de la Cantera El Milagro (A) y Cantera
Huanchaco (B), estos materiales empleados serán la variable entre los dos
proveedores en estudio, las cantidades de cemento y de agua natural
permanecerán sin variación según el procedimiento de diseño de mezcla,
caracterizando su resistencia a la compresión para identificar la variación de la
influencia que ejercen dichos materiales. Además se estudian los cambios en la
trabajabilidad de la mezcla de concreto para ambas canteras.
Por tanto, se establece un plan de ensayos a realizar en el Laboratorio de
Estructuras de la Universidad Privada del Norte.
3.1. Variable a estudiar en el desarrollo experimentalPara realizar la comparación entre el resultado final de la resistencia a la
compresión de un concreto de la cantera A (El Milagro) y un concreto de la
Cantera B (Huanchaco), se establecen como variables del desarrollo experimental
las cantidades de agregados para cada cantera, otra variable será la resistencia de
diseño de mezcla utilizada para realizar las probetas de ensayos; observando así,
la incidencia de estas variaciones en la resistencia a la compresión obtenida de las
probetas concreto elaboradas.
3.1.1 Resistencias de diseñoSe realizaron cuatro diseños de mezcla, dos con una resistencia a compresión de
diseño de 180kg/cm2 y dos con una resistencia a compresión de diseño de
250kg/cm2, esto con la intención de observar mejor el comportamiento mecánico
de los agregados en concretos de resistencias bajas y en resistencias altas.
3.1.2. Tipos de AgregadosPara la elaboración de la investigación se partió del análisis comparativo
correspondiente a cada agregado y evaluando su variación en cantidad y la
manejabilidad aportada a la mezcla de concreto en estado fresco. Al emplear los
agregados de la cantera A (El Milagro), se pudo apreciar gran cantidad de
agregado grueso en la arena. Con respecto al material grueso, también se observó
gran cantidad de partículas muy finas como polvo.
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Los estudios a los agregados se iniciaron con los agregados de la cantera A (El
Milagro), estas muestras fueron trasladas en sacos sellados con el fin de mantener
la humedad que poseían naturalmente, además de estar debidamente
identificadas con su procedencia y fecha de toma.
Por último se efectuó la adquisición de agregados de la cantera B (Huanchaco),
igualmente, se realizó el traslado en bolsas y sacos sellados que garantizaran las
condiciones iníciales de humedad del agregado.
3.1.3. Ensayos a los Agregados.Para conocer la calidad de los agregados se efectuaron ciertos ensayos, entre
los ensayos realizados se encuentran:
- Contenido de humedad total de agregado, (NTP 339.185)
- Análisis granulométrico del Agregado fino y agregado grueso, (NTP
400.012)
- Peso Unitario en agregados, (NTP 400.017)
- Peso Específico y Absorción de Agregado fino, (NTP 400.022)
- Peso específico y absorción del agregado grueso,( NTP 400.021)
3.2. Programa de ensayos
Para cuantificar la influencia de los diferentes agregados utilizados en el la
ciudad de Trujillo sobre la resistencia a compresión del concreto, se efectuaron
ensayos comparativos entre un concreto fabricado con agregados de la Cantera A
(El Milagro) y un concreto fabricado con agregados de la Cantera B (Huanchaco).
Se realizaron 2 diseños de mezcla diferentes, de cada una de estas mezclas se
realizaron 24 probetas cilíndricas de concreto para ser ensayadas a compresión.
En total se realizaran 48 probetas cilíndricas de concreto para ensayarlas y
analizar las propiedades del concreto con agregados provenientes de canteras de
la ciudad de Trujillo. Se elaboraron 24 probetas cilíndricas de concreto con
agregados de la cantera A (El Milagro), de las cuales 12 tienen resistencia de 180
kg/cm2 y 12 de 250 kg/cm2. Asimismo, con los agregados de la cantera B
(Huanchaco) también se elaboró la misma cantidad de probetas con la misma
resistencia.
3.3. Parámetros de comparaciónLos parámetros de comparación a utilizar en esta investigación permitirán
evaluar lo relativo de la consistencia o grado de fluidez del concreto en estado
fresco a través del ensayo de asentamiento, característica relativa a la mayor o
Página 19
menor facilidad para colocar el concreto, además de la resistencia a compresión
que es capaz de adquirir el concreto en su estado endurecido.
3.3.1. Concreto en Estado FrescoCuando se realiza la mezcla, es decir, cuando el concreto se encontraba en
estado fresco se hacía importante estudiar el comportamiento de la trabajabilidad
al variar la fuente de agregado.
Durante la etapa en que el concreto de mantiene en estado fresco es de gran
importancia poder otorgarle una docilidad adecuada, para el uso que se desea
darle, para cuantificar la trazabilidad del concreto se midió el asentamiento de
cono. Este, es un índice bastante práctico; aunque no mide todas las propiedades
plásticas de la mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que ellas
realmente tienen en el concreto, brinda una información útil sobre todo en
términos comparativos. Este ensayo se realizó en todas las mezclas realizándolo
luego del mezclado de concreto, con el fin de observar la variabilidad del
asentamiento al cambiar el tipo de agregado.
3.3.2. Concreto en Estado EndurecidoAl concreto endurecido se le realizaron ensayos de compresión. El ensayo de
compresión se realizó a todas las probetas de las 2 resistencias a compresión de
diseño a edades de 4, 7, 14 y 28 días de curado.
3.4. Identificación de las probetasComo se ha descrito anteriormente se realizaron probetas para cada una de
las mezclas elaboradas, cada uno de las probetas fueron identificadas
especificando, el número de probeta, la resistencia de diseño y lar a/c, cabe
destacar que la numeración de las probetas se realizó en orden correlativo.
3.5. Preparación de las mezclas de concretoPara la elaboración de los diseños de mezcla del concreto utilizados para la
investigación, se hizo necesario realizar una serie de ensayos a los materiales que
serán utilizados.
El cemento utilizado es fabricado por Cemento Pacasmayo. Hecho en
Pacasmayo, La Libertad, Perú; su denominación comercial es cemento Portland
Tipo I.
El agua de curado y mezclado es el agua potable utilizada en la ciudad de
Trujillo; la cual es utilizada frecuentemente para realizar concreto en laboratorio.
Página 20
3.5.1. Ensayos Previos.
3.5.1.1. Granulometría:
Se entiende por granulometría la composición del material en cuanto a la
distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta característica decide,
de manera muy importante, la calidad del material para su uso como componente
del concreto.
Para la realización de los diseños de mezcla se realizó el análisis
granulométrico, con el objetivo de conocer la distribución de tamaños de las
partículas que componen la muestra. Se obtuvo separándolas de acuerdo a su
dimensión, mediante los tamices adecuados.
3.5.1.2. Peso Específico:
El peso Específico de un material es la relación existente entre el peso del
material y el volumen que ocupa, Suele expresarse en kg/m3, es rigurosamente
aplicado a las pruebas que normalmente se utilizan en la tecnología del concreto
salvo en el caso del cemento y otros materiales finamente divididos. El ensayo
realizado en la presente investigación para obtener los valores de peso específico
necesarios para la realización de los diseños de mezcla se encuentra normalizado
en las NTP 400.021 “AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para peso
específico y absorción del agregado grueso” y NTP 400.022 “AGREGADOS.
Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado
fino”.
Página 21
CAPITULO IV
DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL
4.1. Evaluación de la calidad de los agregados
Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas características
de los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves problemas en
la calidad del concreto. Parece haber una tendencia a solicitar concretos con
nivel de exigencia cada vez más altos, lo cual plantea la necesidad de analizar
la calidad de los agregados con mayor detenimiento. A continuación se
presenta el estudio de agregado para cada cantera:
4.1.1. Ensayos al Agregado Fino
4.1.1.1. Determinación del Contenido de Humedad NTP 339.185
Procedimiento y actividades
- Pesar una muestra de arena en estado natural (Ph).
- Colocar en el Horno a una temperatura de 100ºC ± 5ºC por 24 horas, hasta
peso constante (Ps) y Determinar el peso seco de la muestra.
- Determinar el contenido de humedad use la siguiente expresión:
Datos del ensayo
Tabla N°19: Datos para determinar la Humedad del Agregado Fino
ENSAYOCANTERAS
A B
Peso Recipiente (gr) 46.60 40.14
Peso Recipiente + Muestra Húmeda (gr) 645.80 476.05
Peso Recipiente + Muestra Seca (gr) 636.87 472.90
Peso Muestra Húmeda (gr) 599.20 435.91
Peso Muestra Seca (gr) 590.70 432.76
% Contenido de humedad 1.51 0.73
Fuente: Propia
Página 22
4.1.1.2 Determinación del Peso Específico y Absorción NTP 400.022
Procedimiento y actividades
- Inicialmente hay que realizar la preparación de la muestra de ensayo por
cuarteo.
- Lavar aproximadamente 1000 gr del material seleccionado por cuarteo.
- Sumergir la muestra con agua y dejarla en reposo por mínimo 24 horas.
- Decantar con mucho cuidado sobre una bandeja, e iniciar un proceso de
secado con una suave corriente de aire caliente, hasta que las partículas
puedan fluir libremente, también se puede secar haciendo uso de una pequeña
cocina.
- En el cono, rellenar con tres capas compactando con 25 golpes por capa con el
pisón.
- Si existe humedad libre, el cono del agregado fino mantendrá su forma,
entonces siga secando con bastante cuidado revolviendo constantemente la
muestra e intente nuevamente hasta que el cono de arena se derrumbe al
quitar el cono. Si se derrumba al primer intento hay que volver a repetir el
proceso con una nueva arena y tener mayor cuidado al secado hasta que se
derrumbe una cantidad considerable para tomarlo como aceptable. Esto
demostrará que el agregado habrá alcanzado su condición Saturada.
- Posteriormente colocamos esta muestra de 500 gr. (haciendo uso del embudo)
en una fiola antes pesada, y colocamos agua hasta 500 ml después de colocar
el agregado haciendo rodar la fiola sobre una superficie plana, tratando de
eliminar todas las burbujas de aire, durante un minuto.
- Pesar la fiola con el agua y la muestra mezclada.
- Con cuidado saque el agregado fino del frasco y seguido secar en el horno a
100°C hasta peso constante y obtenga su peso seco.
V = Volumen del frasco usado en el ensayo cm3
Wo= Peso de la muestra secada en el horno (gr).
Va= Peso del agua añadida al frasco (gr).
P. Específico de Masa =
P. Específico Saturado=
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P. Específico Aparente =
% Absorción =
Datos del ensayo
Tabla N° 20: Datos para determinar el Peso Específico y Absorción del A. Fino
ENSAYOS
CANTERAS
A B
Volumen de la fiola (cm3) 500 500
Peso de la fiola + arena(gr) 617.93 650.03
Peso de la fiola + arena + agua (gr) 925.33 962.52
Peso en el aire del agregado seco (gr) 498.20 498.87
Peso del agua añadida (gr) 307.40 312.49
Peso Específico de Masa 2.59 2.66
Peso Específico Saturado 2.60 2.67
Peso Específico Aparente 2.56 2.64
% Absorción 0.36 0.23
Fuente: Propia
4.1.1.3. Determinación del Peso Unitario Suelto y Compactado NTP 400.017
Procedimiento y actividades
El procedimiento para este ensayo se realiza en dos pasos, siendo los siguientes:
PESO UNITARIO SUELTO
- Pesar el recipiente o molde vacío.
- Determinar el volumen interno del recipiente en m3.
- Verter la muestra a una altura aproximada de 15 centímetros sobre el borde
superior del recipiente, de agregado hasta llenarlo.
- Enrazar la superficie.
Página 24
- Pesar la muestra y el molde.
- El procedimiento se debe repetir mínimo 3 veces, verificando una variación
menor de 1%.
- Determinación de peso volumétrico unitario:
ó
Dónde:
M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)
G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)
T = Peso del recipiente (Kg)
V = Volumen del recipiente (m3)
F = Factor para el recipiente (m-3)
PESO UNITARIO COMPACTADO
- Pesar el reciente o molde vacío.
- Determinar el volumen interno del recipiente en m3.
- Llenar en 3 capas iguales el recipiente y cada capa se debe compactar con la
varilla 25 veces distribuyendo la penetración en toda el área y posteriormente
golpear uniformemente en todo el recipiente con el martillo de goma 15 veces.
No golpear fuerte el fondo.
- Enrazar la superficie con la varilla.
- Pesar la muestra dentro del molde.
- El procedimiento de compactar y pesar el agregado, se debe repetir mínimo 3
veces, verificando una variación menor de 1%.
- Determinación de peso volumétrico unitario:
o M
Dónde:
M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)
G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)
T = Peso del recipiente (Kg)
V = Volumen del recipiente (m3)
F = Factor para el recipiente (m-3)
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Datos del ensayo
- Peso Unitario Suelto
Tabla N°21: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Fino (1)
MUESTRA + RECIPIENTE
PESOS (kg)
A B
Prueba 1 13.10 13.32
Prueba 2 13.01 13.31
Prueba 3 12.99 13.30
Promedio 13.03 13.31
Fuente: Propia
Tabla N° 22: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Fino (2)
ENSAYOSCANTERAS
A B
Volumen del recipiente (m3) 0.003008 0.003008
Peso del recipiente (Kg) 8.09 8.09
Peso del agregado (Kg) 4.94 5.21
Peso volumétrico unitario (kg/m3) 1641.62 1733.38
Fuente: Propia
Página 26
- Peso Unitario Compactado
Tabla N° 23: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Fino (1)
MUESTRA + RECIPIENTE
PESOS(kg)
A B
Prueba 1 13.77 14.01
Prueba 2 13.78 14.00
Prueba 3 13.78 14.03
Promedio 13.78 14.01
Fuente: Propia
Tabla N° 24: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Fino (2)
Ensayos
CANTERAS
A B
Volumen del recipiente (m3) 0.003008 0.003008
Peso del recipiente (Kg) 8.09 8.09
Peso del agregado (Kg) 5.68 5.92
Peso volumétrico unitario (kg/m3) 1889.30 1967.75
Fuente: Propia
4.1.1.4. Determinación del Módulo de Finura – Ensayo Granulométrico NTP
400.012
Procedimiento y actividades
- Obtener una muestra representativa de agregado fino, la cual deberá estar
secada al aire y pesarla.
Página 27
- Colocar las mallas estándar de diámetro mayor a menor (desde la Nº4 hasta la
Nº100).
- Colocar el material por partes y tamizar (esto para evitar que el exceso de peso
rompa a la malla).
- Realizar el proceso de vibración de las mallas (tamizado).
- Pesar el contenido de cada malla.
- Determinar Módulo de finura mediante la siguiente fórmula:
MF = % retenido acumulados en las mallas N° 4, 8, 16, 30, 50, 100 / 100
Datos del ensayo
Tabla Nº 25: Granulometría del Agregado Fino de la Cantera El Milagro (A)
TamizDiámetro de la
abertura (mm)
Peso retenido
(gr)
Peso retenido
acumulado (gr)
% Peso
retenido
% Peso retenido
acumulado
% Que
pasa
N° 4 4.75 164.2 164.2 5.4 5.4 94.6
N° 8 2.36 361.8 526 11.8 17.2 82.8
N° 16 1.18 451.2 977.2 14.7 31.9 68.1
N° 30 0.60 600.4 1577.6 19.6 51.5 48.5
N° 50 0.30 702.5 2280.1 22.9 74.4 25.6
N° 100 0.15 654.6 2934.7 21.4 95.8 4.2
Fondo 130.1 3064.8 4.2 100 0
TOTAL 3064.8 100 376
Fuente: Propia
Tabla Nº 26: Granulometría del Agregado Fino de la Cantera Huanchaco (B)
Tamiz
Diámetro de
la abertura
(mm)
Peso
retenido
(gr)
Peso retenido
acumulado
(gr)
% Peso
retenido
% Peso
retenido
acumulado
%
Que
pasa
N° 4 4.75 110.18 110.18 4.3 4.3 95.7
N° 8 2.36 468.99 579.17 18.3 22.6 77.4
N° 16 1.18 423.39 1002.56 16.5 39.1 60.9
N° 30 0.60 411.57 1414.13 16.0 55.1 44.9
N° 50 0.30 556.62 1970.75 21.7 76.8 23.2
N° 100 0.15 501.98 2472.73 19.6 96.4 3.6
Fondo 91.78 2564.51 3.6 100 0
TOTAL 2564.51 100 394.4
Fuente: Propia
Página 28
4.1.2. Ensayos al Agregado Grueso
4.1.2.1. Determinación del contenido de humedad NTP 339.185
Procedimiento y actividades.
- Pesar la muestra en estado natural. (Ph).
- Colocar en el Horno a una temperatura de 100ºC ± 5ºC por 24 horas, hasta
peso constante (Ps) y Determinar el peso seco de la muestra.
- Determinar el contenido de humedad use la siguiente expresión:
Datos del ensayo
Tabla N° 27: Datos para determinar la Humedad del Agregado Grueso
ENSAYO
CANTERAS
A B
Peso Recipiente (gr) 85.40 46.61
Peso Recipiente + Muestra Húmeda
(gr)1403.54 511.44
Peso Recipiente + Muestra Seca (gr) 1395.84 507.40
Peso Muestra húmeda (gr) 1318.14 464.83
Peso Muestra seca (gr) 1310.44 460.79
% Contenido de humedad 0.59 0.88
Fuente: Propia
4.1.2.2. Determinación del peso específico del agregado grueso NTP 400.021
Procedimiento
- Lavar la muestra de material.
Página 29
- Sumergir dentro de agua el material por espacio de mínimo 24 horas.
- Luego sacar, extender y secar con un paño la superficie de cada las
partículas. Pesar en el aire en condición Saturada. (B)
- Colocar en una cesta de alambre el material y pesar dentro del agua a una
temperatura de 20°C. Cuidar de no topar ningún elemento de la cesta, para
que la medida sea exacta.
- Finalmente secarla muestra a peso constante a temperatura de 100°C ± 5°C,
luego déjelo enfriar y determine su peso seco a temperatura ambiente.
Siendo:
- A: Peso en el aire de la muestra seca al horno (gr)
- B: Peso en el aire de la muestra saturada (gr)
- C: Peso en el agua de la muestra sumergida (gr)
Datos del ensayo
Tabla N° 28: Datos para determinar el Peso Específico y Absorción del A. Grueso
ENSAYOSCANTERA
A B
Peso de la muestra seca (gr) 1981.81 1175.75
Peso de la muestra saturada (gr) 2000.20 1205.60
Peso de la muestra sumergida (gr) 1273.17 752.98
Peso específico de masa 2.73 2.60
%Absorción 0.93 2.54
Fuente: Propia
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4.1.2.3. Determinación del peso unitario suelto y compactado NTP 400.017
Procedimiento
Peso unitario suelto
- Pesar el recipiente o molde vacío.
- Determinar el volumen interno del recipiente en m3, colocando agua hasta
enrazar el recipiente.
- Verter la muestra a una altura aproximada de 15 centímetros sobre el
borde superior del recipiente, de agregado hasta llenarlo.
- Enrazar la superficie con el agregado.
- Pesar la muestra y el molde.
- El procedimiento se debe repetir mínimo 3 veces, verificando una
variación menor de 1%.
- Determinación de peso volumétrico unitario:
- M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)
- G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)
- T = Peso del recipiente (Kg)
- V = Volumen del recipiente (m3)
- F = Factor para el recipiente (m-3)
Peso unitario compactado
- Pesar el reciente o molde vacío.
- Colocar agua potable hasta enrazar el recipiente y pesar.
- Echar el material sobre el recipiente en tres capas iguales, cada capa
deberá ser compactada con la varilla con 25 golpes.
- Enrazar la superficie con la varilla.
- Pesar la muestra dentro del molde.
Página 31
- El procedimiento de compactar y pesar el agregado, se debe repetir
mínimo 3 veces, verificando una variación menor de 1%.
- Determinación de peso volumétrico unitario:
- M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)
- G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)
- T = Peso del recipiente (Kg)
- V = Volumen del recipiente (m3)
- F = Factor para el recipiente (m-3)
Datos del ensayo
- Peso unitario suelto
Tabla N° 29: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Grueso (1)
MUESTRA + RECIPIENTEPESOS(kg)
A B
Prueba 1 13.09 12.55
Prueba 2 13.04 12.51
Prueba 3 12.96 12.53
Promedio 13.03 12.53
Fuente: Propia
Tabla N° 30: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Grueso (2)
ENSAYOSCANTERAS
A B
Volumen del recipiente (m3) 0.003008 0.003008
Peso del recipiente (Kg) 8.09 8.09
Peso del agregado (Kg) 4.94 4.43
Peso volumétrico unitario (kg/m3) 1641.29 1474.07
Página 32
- Peso unitario compactado
Tabla N° 31: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Grueso (1)
MUESTRA + RECIPIENTE
PESOS(kg)
A B
Prueba 1 13.42 13.14
Prueba 2 13.41 13.04
Prueba 3 13.37 13.03
Promedio 13.40 13.07
Fuente: Propia
Tabla N° 31: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Grueso (2)
Ensayos
CANTERAS
A B
Volumen del recipiente (m3) 0.003008 0.003008
Peso del recipiente (Kg) 8.094 8.094
Peso del agregado (Kg) 5.307 4.977
Peso volumétrico unitario (kg/m3) 1764.295 1654.588
Fuente: Propia
4.1.2.4. Determinación del TMN – Ensayo granulométrico NTP 400.012
Procedimiento
- Obtener una muestra representativa de grava, la cual deberá estar secada
al aire.
- Pesar la muestra.
Página 33
- Colocar las mallas estándar de diámetro mayor a menor.
- Colocar el material por partes y tamizar (esto para evitar que el exceso de
peso rompa a la malla)
- Realizar el proceso de vibración de las mallas (tamizado), girando 5° cada
25 segundos.
- Pesar el contenido de cada malla.
- Determinar TM y TMN
Datos del ensayo
Tabla Nº 32: Granulometría del agregado grueso de la Cantera El Milagro (A)
TamizDiámetro de la
abertura (mm)
Peso
retenido (gr)
Peso retenido
acumulado (gr)
% Peso
retenido
% Peso retenido
acumulado
% Que
pasa
3’’ 76.2 0 0 0.00 0.00 100.00
1 ½ ‘’ 38.1 0 0 0.00 0.00 100.00
3/4 ‘’ 19.05 1199.1 1199.1 23.99 23.99 76.01
3/8 ‘’ 9.53 3062.1 4261.2 61.26 85.25 14.75
N° 4 4.75 733.4 4994.6 14.67 99.92 0.08
Fondo 3.9 4998.5 0.08 100.00 0.00
TOTAL 4998.50 100.00
Fuente: Propia
TM = 1 ½” TMN= 1”
Tabla Nº 33: Granulometría del agregado grueso de la Cantera de Huanchaco (B)
TamizDiámetro de la
abertura (mm)
Peso
retenido (gr)
Peso retenido
acumulado (gr)
% Peso
retenido
% Peso retenido
acumulado
% Que
pasa
3’’ 76.2 0 0 0.00 0.00 100.00
1 ½ ‘’ 38.1 0 0 0.00 0.00 100.00
1’’ 25 56.78 56.78 1.55 1.55 98.45
3/4 ‘’ 19.05 506.47 563.25 13.80 15.35 84.65
3/8 ‘’ 9.53 2099.12 2662.37 57.20 72.55 27.45
N° 4 4.75 855.78 3518.15 23.32 95.87 4.13
Fondo 151.63 3669.78 4.13 100.00 0.00
TOTAL 3669.78 100.00
Fuente: Propia
Página 34
TM = 1” TMN= ¾”
4.2. DISEÑO DE MEZCLA
CANTERA A: EL MILAGRO
Resistencia de Diseño = 250 kg/cm2
Características de Diseño
A) GENERALES
f'c = 250 kg/cm2
Slump: 3''-4''
Pe. Cemento: 3100 kg/m3
Pe. Agua: 1000 kg/m3
B) AGREGADOS
Tabla N° 1: Caracterización de Agregados para Cantera de El Milagro (A)
Agregado Fino Agregado Grueso
M.F: 2.76 -
T.M: - 1 1/2"
T.M.N: - 1"
% H: 1.51 0.59
% Abs: 0.36 0.93
Pe: (kg/m3) 2590 2730
PUSS: (kg/m3) 1641.62 1641.29
PUCS: (kg/m3) 1889.3 1764.3
Fuente: Propia
Página 35
Cálculos
A) Resistencia de Diseño con Factor de Seguridad
f’c = 210 – 350 kg/cm2
f’cr = f’c + 84
f’c = 334 kg/cm2
B) Relación Agua/Cemento
Tabla N° 2: Relación agua/cemento en función de resistencia a compresión
f'c a/c
300 0.55
334 x
350 0.48
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto – Enrique Pasquel Carbajal
R a/c = 0.50
C) Agua
Slump = 3” y 4”
TMN = 1”
Peso = 193 lts
Volumen = 0.19 m3
D) Cemento
Peso = 386 kg
Volumen = 0.12 m3
E) Agregado Grueso
Tabla N° 3: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino
M.F f. A.G.
Página 36
2.60 0.69
2.76 x
2.8 0.67
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –Enrique Pasquel Carbajal
f. A.G. = 0.674
Peso = 1189 kg
Volumen = 0.44 m3
F) Aire
TMN = 1”
Volumen = 1.5%
G) Volumen Parcial de la Mezcla
Vol. Cemento + Vol. Agua + Vol. Aire + Vol. Piedra = 0.77 m3
H) Agregado Fino
Volumen: 1 m3 - 0.77 m3 =0.23 m3
Peso: 596 kg
I) Corrección
- Agua Corregida
Agua Efectiva = 4 – 7 lts = – 3 lts
Agua Total = Agua Diseño + Agua Efectiva = 190 lts
- Peso de Agregados Corregidos
J) Pesos de Agregados para 1 m3 de Concreto:
Tabla N° 4: Dosificación para 1m3 de Concreto
Página 37
Elemento Peso Corregido (kg)
Agua 190
Cemento 386
A. Grueso 1196
A. Fino 605
TOTAL 2377
Fuente: Propia
K) Relación Agua/Cemento Final
L) Base
- 12 Probetas de 18 kg
- Total = 216 kg
M) Factor (Base/Total) = 0.09087
N) Dosificación para 12 probetas
Tabla N° 5: Dosificación para 12 Probetas de Concreto
Elemento Peso (12 probetas)
Agua 17.27
Cemento 35.08
A. Grueso 108.68
A. Fino 54.98
TOTAL 216.00
Fuente: Propia
Resistencia de Diseño = 180 kg/cm2
Características de Diseño
A) GENERALES
Página 38
f'c = 180 kg/cm2
Slump: 3''-4''
Pe. Cemento: 3100 kg/m3
Pe. Agua: 1000 kg/m3
B) AGREGADOS
Tabla N° 6: Caracterización de Agregados para Cantera de El Milagro (A)
Agregado Fino Agregado Grueso
M.F: 2.76 -
T.M: - 1 1/2"
T.M.N: - 1"
% H: 1.51 0.59
% Abs: 0.36 0.93
Pe: (kg/m3) 2590 2730
PUSS: (kg/m3) 1642 1641
PUCS: (kg/m3) 1889 1764
Fuente: Propia
Cálculos
A) Resistencia de Diseño con Factor de Seguridad
f’c = < 180 kg/cm2
f’cr = f’c + 70
f’c = 250 kg/cm2
B) Relación Agua/Cemento
f’c = 250 kg/cm2
R a/c = 0.62
Página 39
C) Agua
Slump = 3” y 4”
TMN = 1”
Peso = 193 lts
Volumen = 0.19 m3
D) Cemento
Peso = 311 kg
Volumen = 0.10 m3
E) Agregado Grueso
Tabla N° 3: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino
M.F f. A.G.
2.60 0.69
2.76 x
2.80 0.67
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –Enrique Pasquel Carbajal
f. A.G. = 0.674
Peso = 1189 kg
Volumen = 0.44 m3
F) Aire
TMN = 1”
Volumen = 1.5%
G) Volumen Parcial de la Mezcla
Vol. Cemento + Vol. Agua + Vol. Aire + Vol. Piedra = 0.75 m3
H) Agregado Fino
Volumen: 1 m3 - 0.75 m3 =0.25 m3
Página 40
Peso: 648 kg
I) Corrección
- Agua Corregida
Agua Efectiva = 4 – 8 lts = – 4 lts
Agua Total = Agua Diseño + Agua Efectiva = 189 lts
- Peso de Agregados Corregidos
J) Pesos de Agregados para 1 m3 de Concreto:
Tabla N° 8: Dosificación para 1 m3 de Concreto
Elemento Peso Corregido (kg)
Agua 189
Cemento 311
A. Grueso 1196
A. Fino 658
TOTAL 2354
Fuente: Propia
K) Relación Agua/Cemento Final
L) Base
- 12 Probetas de 18 kg
- Total = 216 kg
M) Factor (Base/Total) = 0.09176
N) Pesos de Agregados para 12 Probetas
Página 41
Tabla N° 9: Dosificación para 12 Probetas de Concreto
Elemento Peso (12 probetas)
Agua 17.34
Cemento 28.54
A. Grueso 109.74
A. Fino 60.38
TOTAL 216.00
Fuente: Propia
CANTERA B: HUANCHACO
Resistencia de Diseño = 250 kg/cm2
Características de Diseño
A) GENERALES
f'c = 250 kg/cm2
Slump: 3''-4''
Pe. Cemento: 3100 kg/m3
Pe. Agua: 1000 kg/m3
B) AGREGADOS
Tabla N°10: Caracterización de Agregados para Cantera de Huanchaco (B)
Agregado Fino Agregado Grueso
M.F: 2.94 -
T.M: - 1"
T.M.N: - ¾ "
% H: 0.73 0.88
% Abs: 0.23 2.54
Pe: (kg/m3) 2660 2600
PUSS: (kg/m3) 1733 1474
PUCS: (kg/m3) 1968 1655
Fuente: Propia
Cálculos
A) Resistencia de Diseño con Factor de Seguridad
Página 42
f’c = 210 – 350 kg/cm2
f’cr = f’c + 84
f’c = 334 kg/cm2
B) Relación Agua/Cemento
Tabla N° 11: Relación agua/cemento en función de resistencia a compresión
f'c a/c
300 0.55
334 x
350 0.48
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –Enrique Pasquel Carbajal
R a/c = 0.50
C) Agua
Slump = 3” y 4”
TMN = ¾ ”
Peso = 205 lts
Volumen = 0.21 m3
D) Cemento
Peso = 410 kg
Volumen = 0.13 m3
E) Agregado Grueso
Tabla N°12: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino
M.F f. A.G.
2.80 0.62
2.94 X
3.00 0.60
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –
Página 43
Enrique Pasquel Carbajal
f. A.G. = 0.606
Peso = 1003 kg
Volumen = 0.39 m3
F) Aire
TMN = ¾ ”
Volumen = 2.0%
G) Volumen Parcial de la Mezcla
Vol. Cemento + Vol. Agua + Vol. Aire + Vol. Piedra = 0.75 m3
H) Agregado Fino
Volumen: 1 m3 - 0.75 m3 =0.25 m3
Peso: 665 kg
I) Corrección
- Agua Corregida
Agua Efectiva = 17 – 3 lts = 14 lts
Agua Total = Agua Diseño + Agua Efectiva = 219 lts
- Peso de Agregados Corregidos
J) Pesos de Agregados para 1 m3 de Concreto:
Tabla N°13: Dosificación para 1 m3 de Concreto
Elemento Peso Corregido (kg)
Agua 219
Cemento 410
A. Grueso 1012
A. Fino 670
Página 44
TOTAL 2311
Fuente: Propia
K) Relación Agua/Cemento Final
L) Base
- 12 Probetas de 18 kg
- Total = 216 kg
M) Factor (Base/Total) = 0.09347
N) Pesos de Agregados para 12 Probetas
Tabla N°14: Dosificación para 12 Probetas de Concreto
Elemento Peso (12 probetas)
Agua 20.47
Cemento 38.32
A. Grueso 94.59
A. Fino 62.62
TOTAL 216.00
Fuente: Propia
Resistencia de Diseño = 180 kg/cm2
Características de Diseño
A) GENERALES
f'c = 180 kg/cm2
Slump: 3''-4''
Pe. Cemento: 3100 kg/m3
Pe. Agua: 1000 kg/m3
B) AGREGADOS
Tabla N° 15: Caracterización de Agregados para la Cantera de Huanchaco (B)
Agregado Fino Agregado Grueso
M.F: 2.94 -
T.M: - 1 "
Página 45
T.M.N: - ¾ "
% H: 0.73 0.88
% Abs: 0.23 2.54
Pe: (kg/m3) 2660 2600
PUSS: (kg/m3) 1733 1474
PUCS: (kg/m3) 1968 1655
Fuente: Propia
Cálculos
A) Resistencia de Diseño con Factor de Seguridad
f’c = < 180 kg/cm2
f’cr = f’c + 70
f’c = 250 kg/cm2
B) Relación Agua/Cemento
f’c = 250 kg/cm2
R a/c = 0.62
C) Agua
Slump = 3” y 4”
TMN = 1”
Peso = 205 lts
Volumen = 0.21 m3
D) Cemento
Peso = 331 kg
Volumen = 0.11 m3
E) Agregado Grueso
Tabla N°16: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino
M.F f. A.G.
Página 46
2.80 0.62
2.94 X
3.00 0.60
Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –Enrique Pasquel Carbajal
f. A.G. = 0.606
Peso = 1189 kg
Volumen = 0.39 m3
F) Aire
TMN = ¾”
Volumen = 2.0%
G) Volumen Parcial de la Mezcla
Vol. Cemento + Vol. Agua + Vol. Aire + Vol. Piedra = 0.73 m3
H) Agregado Fino
Volumen: 1 m3 - 0.73 m3 =0.27 m3
Peso: 718 kg
I) CORRECCIÓN:
- Agua Corregida
Agua Efectiva = 17 – 4 lts = 13 lts
Agua Total = Agua Diseño + Agua Efectiva = 218 lts
- Peso de Agregados Corregidos
Página 47
J) Pesos de Agregados para 1 m3 de Concreto:
Tabla N°17: Dosificación para 1 m3 de Concreto
Elemento Peso Corregido (kg)
Agua 218
Cemento 331
A. Grueso 1012
A. Fino 723
TOTAL 2284
Fuente: Propia
K) Relación Agua/Cemento Final
L) Base
- 12 Probetas de 18 kg
- Total = 216 kg
M) Factor (Base/Total) = 0.09457
N) Pesos de Agregados para 12 Probetas
Tabla N°18: Dosificación para 12 Probetas de Concreto
Elemento Peso (12 probetas)
Agua 20.62
Cemento 31.30
A. Grueso 95.70
A. Fino 68.37
TOTAL 216.00
Fuente: Propia
4.3. PREPARACION DE LAS PROBETAS DE PRUEBA
Para crear una comparación más efectiva entre el comportamiento del concreto
realizado con agregados de la cantera A y el concreto realizado con los agregados de
Página 48
la cantera B, se planifica la preparación de 4 mezclas de concreto para preparar 12
probetas de prueba de cada mezcla, para ser ensayadas a compresión a los 4, 7, 14 y
28 días. De las 4 mezclas elaboradas realizaron 24 probetas para una resistencia de
180 kg/cm2 y 24 probetas para una resistencia de 250 kg/cm2.
Es por lo anteriormente dicho, que la única diferencia entre las mezclas será la
cantidad de agregado finos, grueso y agua a colocar para cada resistencia por cantera
de estudio.
El procedimiento seguido durante la creación de las probetas esta descrito a lo largo
del presente capitulo con la finalidad de que se pueda evaluar y seguir dicho
procedimiento en investigaciones futuras.
4.3.1 PREPARACION DE MOLDES
Para la preparación de los moldes se siguió el siguiente procedimiento:
- Se limpian los moldes para liberarlos de cualquier impureza adherida que
pudiese impedir el buen confeccionamiento de las probetas.
- Se cubren las caras interiores con los moldes y las superficies de contacto
entre las mitades de cada molde con una capa de aceite.
4.3.2. ELABORACION DE MEZCLA DE CONCRETO
Las probetas de concreto fueron elaboradas con los siguientes materiales: Cemento
Portland Tipo I, Agregado Fino y Grueso de Canteras de El Milagro y Huanchaco, y
esencialmente Agua. Para elaborar la mezcla de concreto se siguió el procedimiento
descrito a continuación:
- Se pesan los componentes del concreto separadamente agregados (piedra y
arena corregidas por humedad), cemento, agua total (agua de amasado y de
absorción corregida por humedad).
- Se prepara la mezcladora o trompo, humedeciéndola antes de cargar los
materiales. Se carga la piedra y la arena en la mezcladora, revolviendo
seguidamente para mezclar completamente. Se carga el cemento en la
mezcladora y se amasan los materiales, mientras se va agregando agua.
- Se revuelve la mezcla verificando su estado (asegurándose de que no quede
material sin mezclar adherido al fondo y en las paredes de la mezcladora).
Página 49
- Se amasa nuevamente y se descarga la mezcla en una bandeja previamente
humedecida, tratando de descargar la totalidad del material de la mezcladora.
Luego se procede a lavar el trompo para la elaboración de la siguiente mezcla.
Figura Nº1: Colocación de material en el trompo. (Fuente: Propia)
4.3.3. MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL CONCRETO
Para realizar la medición del asentamiento de las 4 mezclas en estudio en la presente
investigación se utilizó el método de ensayo descrito por la norma peruana NTP
339.035. El material a ensayar era la muestra de concreto fresco tomada de la
bandeja donde recientemente se descargaba la mezcla.
- Se produce a humedecer el interior del cono de Abrams y se coloca sobre una
superficie horizontal, rígida, plana y no absorbente.
- El molde se sujeta firmemente por las aletas con los pies; a continuación se
llena en tres capas con la mezcla de concreto fresco. Cada capa debe ser
aproximadamente un tercio del volumen del molde.
- Cada una de las tres capas se debe compactar con 25 golpes de la barra
metálica compactadora, golpes que se distribuirán uniformemente por toda la
sección transversal.
- Al momento de colocar la última capa, el molde debe llenarse en exceso antes
de compactar. Si después de la compactación, el nivel del concreto se
encuentra por debajo del nivel del cono, se añade mezcla hasta lograr
nuevamente un exceso para luego enrasar utilizando la barra compactadora o
una cuchara de albañil.
- Inmediatamente se retira el molde con un cuidadoso movimiento vertical,
evitando los movimientos laterales de cualquier tipo y en una operación que
debe durar 5 y 10 segundos.
- Una vez retirado el moldes, se coloca al lado de la mezcla ya deformada y se
mide el asentamiento colocando la barra compactadora en posición horizontal
Página 50
en el tope del molde y se mide el desnivel existente entre la parte inferior de la
barra (superior del molde) y la parte superior del cono deformado (altura
promedio de la base superior).
Figura Nº 2: Compactación de la mezcla en el cono de Abrams.(Fuente: Propia)
Figura Nº 3: Medición del Asentamiento de la mezcla de Concreto. Fuente: Propia
Página 51
4.3.4. VACIADO DEL CONCRETO EN LOS MOLDES
El procedimiento de vaciado en los moldes debía realizarse en el lugar donde se
almacenarían durante las primeras horas las probetas.
- El concreto se vacía en los moldes en tres capas, la altura total del molde se
divide en tres tercios.
- Por cada tercio de mezcla colocada en el molde se aplican 25 golpes en forma
de espiral de afuera hacia adentro, sin pasar la barra hacia la capa anterior.
- Al llegar a la última capa se debe evitar un exceso de concreto de más de
6mm. de altura.
- Se golpean suavemente las paredes del molde y se enrasa con una cuchara de
albañil.
- Se enrasa la probeta con la cuchara de albañilería, de manera que la superficie
quede perfectamente lisa y al ras con el borde del molde, lo que además
permite identificar los cilindros a las 24 horas de una manera más fácil.
Figura Nº 4: Conformación de probetas de concreto (Fuente: Propia)
4.3.5. DESENCOFRADO Y CURADO DE LAS PROBETAS DE CONCRETO
Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo comprendido entre
10 y 24 horas, después de su elaboración.
Página 52
Se almacenan los las probetas de concreto hasta el momento del ensayo directamente
bajo agua en la posa de curado del laboratorio, evitando golpear las probetas en su
traslado desde el lugar de vaciado.
4.3.6. MEDICION DE LAS PROBETAS DE CONCRETO
Antes de la realización del ensayo correspondiente es importante tomar los datos de
cada una delas probetas, los cuales serán utilizados para calcular las resistencias del
concreto.
Se sacan del tanque las probetas el día correspondiente a la edad de ensayo y se
secan superficialmente las probetas, para la realización de las mediciones.
Con la utilización de un vernier se mide el diámetro y la altura de cada uno de las
probetas ensayadas. Además es anotado ordenadamente en tablas todos los datos
anteriormente dichos y la fecha de ensayo.
Figura Nº 5: Medición de diámetro y altura de los cilindros (Fuente: Propia)
4.3.7. ENSAYOS REALIZADOS A LAS PROBETAS:
4.3.7.1. Ensayo a Compresión del Concreto:
El ensayo se desarrolló de acuerdo al procedimiento indicado en la NTP 339.034. Se
ensayaron 12 probetas cilíndricas por cada mezcla a los 4, 7 ,14 y 28 días.
El procedimiento se describe a continuación:
Página 53
- Se coloca en la máquina de ensayo el plato inferior con su respectivo neopreno
y se coloca la probeta a ensayar.
- Se coloca el plato superior sobre el cilindro y se debe centrar cuidadosamente
en la máquina. Tanto las superficies de las probetas y los platos de la máquina
deben estar exentos de polvo, grasa y de cualquier otro material extraño.
- Se enciende la máquina, se aplica la carga a una velocidad constante,
dejándola actuar hasta conseguir comprimir la probeta de concreto hasta la
falla.
- Se anota la carga correspondiente a la falla.
- La resistencia a compresión es el cociente entre la carga máxima y la sección
medida de la probeta.
Figura Nº 6: Colocación del cilindro en la Maquina Universal, ensayo a compresión (Fuente: Propia)
Página 54
CAPITULO V
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A continuación en el presente capítulo, se presenta un análisis comparativo de los
resultados obtenidos en los ensayos realizados en el laboratorio; los datos fueron
ordenados, para su mejor comprensión serán presentados en tablas comparativas.
Con la finalidad de realizar un estudio comparativo que contemple todas las variables
en la investigación, el análisis se realiza de la siguiente manera:
1) Análisis comparativo de la calidad de las muestras de los agregados entre las
canteras en estudio.
2) Variación en la cantidad de agregados a dosificar para cada diseño de mezcla
por resistencia.
3) Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las mezclas
realizadas en el laboratorio.
5.1. Análisis comparativo de la calidad de las muestras de los agregados
entre las canteras en estudio:
- El Tamaño Máximo Nominal (TMN) de la muestra del agregado grueso de la
cantera de El Milagro es mayor a la muestra de agregado grueso de la cantera
de Huanchaco, con valores de 1” y ¾” respectivamente. Consideramos que la
cantera de El Milagro al presentar en su agregado grueso un TMN mayor,
ayudó en las resistencias altas en concretos de resistencia de 250kg/cm2 a
diferencia de los valores de resistencia a la compresión en concreto con
material de la cantera de Huanchaco.
Conforme aumenta el tamaño máximo del agregado, disminuye la cantidad de
pasta de cemento requerida. Debido a que la relación agua / cemento puede
ser disminuida, para una trabajabilidad dada (slump y consistencia) y contenido
de cemento, la resistencia del concreto aumenta conforme aumenta el tamaño
del agregado.
Página 55
Tabla N° 34: TMN de nuestra muestra de estudio: Agregado Grueso de las Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Granulometría en Agregados NTP
400.012 - TMN1" 3/4"
Fuente: Propia
- El Módulo de Finura de la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro
es menor que el de la muestra de agregado fino de la cantera de Huanchaco,
con valores de 2.76 y 2.94 respectivamente. Consideramos que la cantera de
El Milagro al presentar en su agregado fino un módulo de finura menor ayudó
en las resistencias altas en concretos de resistencia de 250kg/cm2 a diferencia
de los valores de resistencia a la compresión en concreto con material de la
cantera de Huanchaco. Los cambios significativos en el módulo de finura de la
arena tienen una repercusión importante en la demanda de agua y, en
consecuencia, en la trabajabilidad del concreto.
Tabla N° 35: Módulo de Finura nuestra muestra de estudio de Agregado Fino de las
Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Granulometría en Agregados NTP
400.012 - Módulo de Finura2.76 2.94
Fuente: Propia
- La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la
consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua
directamente en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla.
La absorción presente en los agregados puede inducir al aumento de
Página 56
cantidades de agua de mezcla, estos aportes alteran consecuentemente la
relación agua/cemento y por ende la resistencia final a la compresión, la
muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco presenta mayor
absorción que la muestra de agregado de la cantera del El Milagro, sin
embargo la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro presenta
absorción mayor que la del agregado grueso de la cantera de Huanchaco.
Tabla N° 36: Absorción nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las
Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Absorción del agregado grueso NTP
400.0210.93 2.54
Fuente: Propia
Tabla N° 37: Absorción nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las Canteras
A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Absorción del agregado fino NTP
400.0220.36 0.23
Fuente: Propia
- La humedad presente en los agregados puede inducir a la reducción de
cantidades de agua de mezcla, estos aportes alteran consecuentemente la
relación agua/cemento y por ende la resistencia final a la compresión, la
muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco presenta mayor
humedad que la muestra de agregado de la cantera de El Milagro, sin embargo
la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro presenta humedad
mayor que la muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco.
Tabla N° 38: Humedad nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las
Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Página 57
Contenido de humedad total de
agregado NTP 339.1850.59 0.88
Fuente: Propia
Tabla N° 39: Humedad nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las Canteras
A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Contenido de humedad total de
agregado NTP 339.1851.51 0.73
Fuente: Propia
- El peso específico se usó para establecer la condición de volumen para los
métodos de diseño de mezcla, arrojando valores cercanos entre las dos
canteras en estudio, tanto en agregado fino como en el agregado grueso.
Tabla N° 40: Peso Específico nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las
Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso específico del agregado grueso
NTP 400.0212.73 2.60
Fuente: Propia
Tabla N° 41: Peso Específico nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las
Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso específico del agregado fino
NTP 400.0222.59 2.66
Fuente: Propia
Página 58
- Los datos de peso unitario suelto y compacto son importantes porque permiten
convertir pesos en volúmenes y viceversa cuando se trabajó con agregados, la
regularidad del peso unitario, sirve también para descubrir posibles cambios
bruscos en la granulometría o en la forma del agregado.
Tabla N° 42: Peso Unitario Suelto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de
las Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso Unitario Suelto NTP 400.017 1641 kg/m³ 1474 kg/m³
Fuente: Propia
Tabla N° 43: Peso Unitario Compacto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso
de las Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO GRUESO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso Unitario Compacto NTP 400.017 1764 kg/m³ 1655 kg/m³
Fuente: Propia
Tabla N° 44: Peso Unitario Suelto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de
las Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO
RESULTADO
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso Unitario Suelto NTP 400.017 1642 kg/m³ 1733 kg/m³
Fuente: Propia
Tabla N° 45: Peso Unitario Compacto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso
de las Canteras A y B
MUESTRA : AGREGADO FINO
TIPO DE ENSAYO RESULTADO
Página 59
CANTERA EL
MILAGRO
CANTERA
HUANCHACO
Peso Unitario Compacto NTP 400.017 1889 kg/m³ 1968 kg/m³
Fuente: Propia
5.2. Variación en la cantidad de material a dosificar para cada diseño de
mezcla por resistencia:
Se generó una gran diferencia en la cantidad de agregado a dosificar para diseños de
mezclas de igual resistencia a la compresión, esto, debido a la gran diferencia que
presentan los agregados en lo referente a tamaños de las partículas, a continuación se
presentan tabulados y con sus respectivos gráficos:
Tabla N° 46: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto a 180 kg/cm2
DISEÑO DE MEZCLA PARA 216 KG DE CONCRETO (12 PROBETAS)
f'c = 180 kg/cm²DOSIFICACION
Cantera El Milagro Cantera Huanchaco
Agua 189 218
Cemento 311 331
A. Fino 658 723
A. Grueso 1196 1012
R a/c 0.61 0.66
Fuente: Propia
El diseño de mezcla con material de la cantera de El Milagro posee 70 kg más de
agregado grueso que el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco,
sin embargo, tal diseño posee 65 kg menos de arena. Un porcentaje mayor en
volumen de agregado grueso, tiene un efecto positivo tanto en su resistencia, hecho
que se presenta debido a que la pasta de cemento endurecido constituye el elemento
más débil en el concreto. Asimismo, existe una diferencia de 29 litros de agua en favor
al diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco, aumentando de esta
manera la relación agua/cemento. Esta diferencia en la cantidad de agua, es debido a
que la cantera de Huanchaco presenta una absorción muy elevada en su agregado
grueso. Además, el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco
presenta 20kg más de cemento que el otro diseño de mezcla, debido a la diferencia de
TMN nominal de los agregados gruesos de ambas canteras, que al modificar la
cantidad de agua repercute también en la cantidad de cemento.
Página 60
Tabla N° 47: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto a 250 kg/cm2
DISEÑO DE MEZCLA PARA 216 KG DE CONCRETO (12 PROBETAS)
f'c = 250 kg/cm²DOSIFICACION
Cantera El Milagro Cantera Huanchaco
Agua 190 219
Cemento 386 410
A. Fino 605 670
A. Grueso 1196 1012
R a/c 0.49 0.53
Fuente: Propia
El diseño de mezcla con material de la cantera de El Milagro posee 184 kg más de
agregado grueso que el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco,
sin embargo, tal diseño posee 65 kg menos de arena. Consideramos que las altas
resistencias del concreto elaborado con material de la cantera El Milagro, son debidas
a la gran cantidad de agregado grueso en la mezcla. Asimismo, existe una diferencia
de 29 litros de agua en favor al diseño de mezcla con material de la cantera de
Huanchaco, aumentando de esta manera la relación agua/cemento. Esta diferencia en
la cantidad de agua, es debido a que el material de la cantera de Huanchaco presenta
una absorción muy elevada en su agregado grueso. Además, el diseño de mezcla con
material de la cantera de Huanchaco presenta 24kg más de cemento que el otro
diseño de mezcla, debido a la diferencia de TMN nominal de los agregados gruesos de
ambas canteras, que al modificar la cantidad de agua repercute también en la cantidad
de cemento. Sin embargo esto no asegura mayor resistencia en el concreto con
material de la cantera de Huanchaco, pues al presentar menor cantidad de agregado
grueso, se puede generar segregación en el concreto y aumenta la probabilidad de
que en la parte superior de la probeta de concreto encontremos pasta de mortero,
disminuyendo notablemente su resistencia a la compresión.
5.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las
mezclas realizadas en el laboratorio
Página 61
Se utilizaran principios estadísticos que permiten condensar datos, de manera que
sean más fácilmente comprensibles y comparables:
Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la
compresión del concreto, Cantera de El Milagro (A):
Tabla N° 48: Datos de resistencia a compresión y slump a 180 kg/cm2 – Cantera A
Nº DE
PROBETA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
SLUMP
EDAD DE
CURADO
(días)
RELACION
a/c
CARGA DE
ROTURA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN
OBTENIDA
(kg/cm²)
1 180 6" 4 0.61 34110 193.02
2 180 6" 4 0.61 32262 182.57
3 180 6" 4 0.61 26514 150.04
4 180 6" 7 0.61 19678 111.35
5 180 6" 7 0.61 32066 181.46
6 180 6" 7 0.61 31321 177.24
7 180 6" 14 0.61 36484 206.46
8 180 6" 14 0.61 41125 232.72
9 180 6" 14 0.61 38412 217.37
10 180 6" 28 0.61 52050 294.54
11 180 6" 28 0.61 49606 280.71
12 180 6" 28 0.61 51250 290.02
Fuente: Propia
Tabla N° 49: Datos de resistencia a compresión y slump a 250 kg/cm2 – Cantera A
Nº DE
PROBETA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
SLUMP
EDAD DE
CURADO
(días)
RELACION
a/c
CARGA DE
ROTURA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN
OBTENIDA
(kg/cm²)
1 250 3.5" 4 0.49 40223 227.62
2 250 3.5" 4 0.49 32127 181.80
3 250 3.5" 4 0.49 33901 191.84
4 250 3.5" 7 0.49 42111 238.30
5 250 3.5" 7 0.49 52729 298.39
6 250 3.5" 7 0.49 46139 261.09
7 250 3.5" 14 0.49 51618 292.10
Página 62
8 250 3.5" 14 0.49 49882 282.27
9 250 3.5" 14 0.49 54517 308.50
10 250 3.5" 28 0.49 62993 356.47
11 250 3.5" 28 0.49 65933 373.10
12 250 3.5" 28 0.49 63405 358.80
Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la
compresión del concreto, Cantera de Huanchaco (B):
Tabla N° 50: Datos de resistencia a compresión y slump a 180 kg/cm2 – Cantera B
Nº DE
PROBETA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
SLUMP
EDAD DE
CURADO
(días)
RELACION
a/c
CARGA DE
ROTURA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN
OBTENIDA
(kg/cm²)
1 180 6" 4 0.66 25011 141.53
2 180 6" 4 0.66 27029 152.95
3 180 6" 4 0.66 26706 151.13
4 180 6" 7 0.66 34772 196.77
5 180 6" 7 0.66 34535 195.43
6 180 6" 7 0.66 32841 185.84
7 180 6" 14 0.66 33122 187.43
8 180 6" 14 0.66 41798 236.53
9 180 6" 14 0.66 45698 258.60
10 180 6" 28 0.66 50374 285.06
11 180 6" 28 0.66 53443 302.43
12 180 6" 28 0.66 50133 283.69
Fuente: Propia
Tabla N° 51: Datos de resistencia a compresión y slump a 250 kg/cm2 – Cantera B
Nº DE
PROBETA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
SLUMP
EDAD DE
CURADO
(días)
RELACION
a/c
CARGA DE
ROTURA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN
OBTENIDA
(kg/cm²)
1 250 4" 4 0.53 33197 187.86
2 250 4" 4 0.53 39147 221.53
3 250 4" 4 0.53 33453 189.31
4 250 4" 7 0.53 49979 282.82
5 250 4" 7 0.53 43310 245.08
6 250 4" 7 0.53 46252 261.73
7 250 4" 14 0.53 46710 264.32
8 250 4" 14 0.53 47074 266.38
Página 63
9 250 4" 14 0.53 44890 254.03
10 250 4" 28 0.53 53834 304.64
11 250 4" 28 0.53 57317 324.35
12 250 4" 28 0.53 52791 298.74
Como tendencia central del valor de los ensayos se utilizará la media aritmética del
conjunto de los resultados involucrados.
Tabla N° 52: Resistencia a compresión promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
EDAD DE
CURADO
(días)
N° DE
DATOS
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
El Milagro (A) 180 28 3 288.42
Fuente: Propia
Tabla N° 53: Resistencia a compresión promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
EDAD DE
CURADO
(días)
N° DE
DATOS
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
Huanchaco (B) 180 28 3 290.39
Fuente: Propia
A partir de las tablas anteriores, notamos que los valores promedios de resistencia a
compresión a 28 días de curado de las dos canteras son muy cercanos. Esto nos
indica que no existe variación de los valores de resistencia a compresión finales para
resistencias de diseño de 180 kg/cm2.
Tabla N° 54: Resistencia a compresión promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
EDAD DE
CURADO
(días)
N° DE
DATOS
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
El Milagro (A) 250 28 3 362.79
Fuente: Propia
Tabla N° 55: Resistencia a compresión promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
EDAD DE
CURADO
(días)
N° DE
DATOS
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
Página 64
Huanchaco (B) 250 28 3 309.24
Fuente: Propia
Las tablas anteriores nos indican que los valores promedios de resistencia a
compresión a 28 días de curado, favorece notablemente al concreto con material de la
cantera de El Milagro, siendo elevada la diferencia entre las dos resistencias a
compresión debido a factores muy importantes como el TMN y la cantidad de
agregado grueso en la mezcla, el módulo de finura de la arena y la relación
agua/cemento.
La desviación estándar, se define como un índice de la dispersión del conjunto de
datos, el cual es el parámetro estadístico más representativo al respecto
(independiente del número de datos).
Tabla N° 56: Desviación estándar para valores de resistencia a compresión promedio
con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A
DISEÑO DE MEZCLA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN ESTANDAR
El Milagro (A) 180 288.42 7.05
Fuente: Propia
Tabla N° 57: Desviación estándar para valores de resistencia a compresión promedio
con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B
DISEÑO DE MEZCLA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN ESTANDAR
Huanchaco (B) 180 290.39 10.44
Fuente: Propia
Estas tablas nos indican que el las probetas cilíndricas de concreto con material de la
cantera de El Milagro diseñadas con resistencia de 180 kg/ cm² presenta una
variabilidad de 7.05 kg/cm² con respecto a la resistencia a compresión obtenida
promedio, y las probetas cilíndricas de concreto con material de la cantera de
Huanchaco, presenta una variabilidad de 10.44 kg/cm² con respecto a la resistencia a
compresión obtenida promedio.
Página 65
Tabla N° 58: Desviación estándar para valores de resistencia a compresión promedio
con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A
DISEÑO DE MEZCLA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN ESTANDAR
El Milagro (A) 250 362.79 9.01
Fuente: Propia
Tabla N° 59: Desviación estándar para valores de resistencia a compresión promedio
con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B
DISEÑO DE MEZCLA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN ESTANDAR
Huanchaco (B) 250 309.24 13.41
Fuente: Propia
Estas tablas nos indican que el las probetas cilíndricas de concreto con material de la
cantera de El Milagro diseñadas con resistencia de 250 kg/ cm² presenta una
variabilidad de 9.01 kg/cm² con respecto a la resistencia a compresión obtenida
promedio, y las probetas cilíndricas de concreto con material de la cantera de
Huanchaco, presenta una variabilidad de 13.41 kg/cm² con respecto a la resistencia a
compresión obtenida promedio.
A partir de ello, no es posible concluir que el concreto elaborado con nuestra muestra
de agregado de la cantera de El Milagro presenta una variabilidad menor en sus
valores de resistencia a compresión, en comparación al concreto elaborado con
nuestra muestra de agregado de la cantera de Huanchaco.
Como coeficiente de variación, se define la relación entre la desviación estándar y el
valor promedio, expresada en forma porcentual, en algunos fenómenos la variabilidad
tiene cierta dependencia de la magnitud medida, para ello es más adecuado como
índice de variación, el uso del coeficiente de variación en lugar de las desviación
estándar.
Página 66
Tabla N° 60: Coeficiente de Variación para valores de resistencia a compresión
promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA EL MILAGRO (A)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN
ESTANDAR
COEFICIENTE
DE VARIACIÓN
(%)
180 288.42 7.05 2.44
Fuente: Propia
Tabla N° 61: Coeficiente de Variación para valores de resistencia a compresión
promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA HUANCHACO (B)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN
ESTANDAR
COEFICIENTE
DE VARIACIÓN
(%)
180 290.39 10.44 3.60
Fuente: Propia
Las resistencias a compresión de las probetas de concreto con material de ambas
canteras, son homogéneas, debido a que son menores al 33% (2.44 y 3.60%).
Asimismo, las resistencias a compresión de ambas probetas de concreto no presentas
valores muy dispersos.
Tabla N° 62: Coeficiente de Variación para valores de resistencia a compresión
promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA EL MILAGRO (A)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN
ESTANDAR
COEFICIENTE
DE VARIACIÓN
(%)
250 362.79 9.01 2.48
Fuente: Propia
Página 67
Tabla N° 63: Coeficiente de Variación para valores de resistencia a compresión
promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA HUANCHACO (B)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN OBTENIDA
PROMEDIO (kg/cm²)
DESVIACIÓN
ESTANDAR
COEFICIENTE
DE VARIACIÓN
(%)
250 309.24 13.41 4.34
Fuente: Propia
Las resistencias a compresión de las probetas de concreto con material de ambas
canteras, son homogéneas, debido a que son menores al 33% (2.48 y 4.34%).
Asimismo, las resistencias a compresión de ambas probetas de concreto no presentan
valores muy dispersos, sin embargo en los 2 grupos de probetas de concreto de 180 y
250 kg/cm2, los elaborados con material de la cantera de El Milagro presentan datos
más exactos y cercanos al valor de resistencia a compresión promedio obtenido,
siendo un indicador de que al usar el material de dicha cantera nos es posible obtener
resistencias elevadas y con poca variabilidad.
El slump o asentamiento del concreto, que es la medida de la consistencia del
concreto que se refiere al grado de fluidez de la mezcla de concreto e indica que tan
seca o fluida es el concreto.
Tabla N° 64: Slump obtenido con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RELACION
a/c
SLUMP DE
DISEÑO
SLUMP
OBTENIDO
El Milagro (A) 180 0.61 3" - 4" 6"
Fuente: Propia
Tabla N° 65: Slump obtenido con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RELACION
a/c
SLUMP DE
DISEÑO
SLUMP
OBTENIDO
Huanchaco (B) 180 0.66 3" - 4" 6"
Fuente: Propia
Página 68
El slump obtenido para el concreto con agregado de ambas canteras (A y B) con
diseño de 180 kg/cm2 nos dio valores similares de 6” para los dos casos. Esto nos
indica que el uso de cualquiera de los agregados de ambas canteras para dicha
resistencia a compresión nos genera el mismo valor de slump.
Tabla N° 66: Slump obtenido con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RELACION
a/c
SLUMP DE
DISEÑO
SLUMP
OBTENIDO
El Milagro (A) 250 0.49 3" - 4" 3.5"
Fuente: Propia
Tabla N° 67: Slump obtenido con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B
CANTERA
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN DE
DISEÑO (kg/cm²)
RELACION
a/c
SLUMP DE
DISEÑO
SLUMP
OBTENIDO
Huanchaco (B) 250 0.53 3" - 4" 4"
Fuente: Propia
El slump obtenido para el concreto diseñado para una resistencia de 250 kg/cm2 con
nuestra muestra de agregado de la cantera de El Milagro nos dio un valor de 3.5” (8.75
cm aprox.) a una relación a/c de 0.49, mientras que el concreto con muestra de
agregado de la cantera de Huanchaco nos dio un valor de 4” (10 cm aprox.) a una
relación a/c de 0.53. Esto nos indica que a dicha resistencia de diseño, la muestra de
agregado de la cantera de Huanchaco, otorga mayor trabajabilidad al concreto con
una diferencia de 0.5” de slump con respecto al concreto con material de la cantera de
El Milagro. Sin embargo, debido a que el concreto con muestra de agregado de la
cantera de El Milagro, presenta menor trabajabilidad, induce en cierta manera a sus
altas resistencias, a comparación de la cantera de Huanchaco que al tener una mayor
trabajabilidad debido a su mayor relación agua/cemento presenta resistencias a
compresión con valores menores.
En el análisis de las gráficas que describen las cantidades de agregados y cemento a
dosificar para elaborar 12 probetas de concreto para las diferentes resistencias y
canteras en estudio, se observan las diferencias en proporciones de agregados
pétreos entre la cantera de El Milagro (A) y la cantera de Huanchaco (B) para alcanzar
la resistencia de diseño.
Página 69
Gráfico N° 1: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto con
resistencia de diseño de 180 kg/cm2
Fuente: Propia
Gráfico N° 2: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto con
resistencia de diseño de 250 kg/cm2
Fuente: Propia
Página 70
CANTIDADES
(Kg)
MATERIALES
CANTIDADES
(Kg)
MATERIALES
En los gráficos que se presentan a continuación se puede apreciar el comportamiento
en el ensayo de compresión a los 28 días y su tendencia a mayores valores en
resistencia en la cantera de El Milagro (A) con respecto a la cantera de Huanchaco
(B).
Gráfico N° 3: Valores de resistencia compresión promedio y su comportamiento con
respecto a la resistencia de diseño de 180 kg/cm2
Fuente: Propia
Gráfico N° 4: Valores de resistencia compresión promedio y su comportamiento con
respecto a la resistencia de diseño de 250 kg/cm2
Fuente: Propia
Página 71
CANTERAS
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN(kg/cm2)
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN(kg/cm2)
CANTERAS
Por lo expuesto en las tablas anteriores, podemos apreciar notablemente que para una
resistencia de 250 kg/cm2, el concreto con nuestra muestra de agregado de la cantera
de El Milagro alcanza resistencias muy elevadas con respecto a la resistencia de
diseño empleada, este fenómeno es explicado debido a que en el diseño de mezcla se
aplicó un factor de corrección de 84 kg/cm2 teniendo una resistencia a compresión de
diseño resultante de 334 kg/cm2 y por ende se obtuvo una resistencia a compresión
promedio de 362.79 kg/cm2.
Página 72
CAPITULO VI
CONCLUSIONES
En este capítulo se presentan las conclusiones de esta investigación cuyo objetivo
principal es evaluar la influencia de agregados de dos canteras de la ciudad de Trujillo
y el diseño de mezcla en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de concreto
convencional.
Los valores de resistencia a compresión promedio obtenidos a una edad de curado de
28 días, para una resistencia de diseño de 180 kg/cm2 y 250 kg/cm2, son para el
concreto con muestra de agregado de la Cantera de El Milagro (A) de 288.42 kg/cm2 y
362.79 kg/cm2 respectivamente y para el concreto con muestra de agregado de la
Cantera de Huanchaco (B) de 290.39 kg/cm2 y 309.24 kg/cm2. Además, las dos
mezclas de concreto para una resistencia de diseño de 180 kg/cm2 nos dieron valores
de 6” de slump, mientras que en las dos mezclas de concreto para una resistencia de
diseño de 250 kg/cm2 obtuvimos valores de 3.5” para la muestra de la Cantera A y 4”
para la muestra de la Cantera B. Dicho de otro modo, la influencia de los agregados de
ambas canteras en el comportamiento del concreto en estado fresco y endurecido
(slump y resistencia a compresión), es notoria al evaluarse en resistencias de diseño
altas como 250 kg/cm2, sin embargo para resistencias de diseño bajas como 180
kg/cm2 los valores son muy cercanos.
Cabe resaltar que los valores de resistencia a compresión promedio obtenidos a 28
días de curado, superan ampliamente al valor de resistencia a compresión de diseño,
debido a la correcta aplicación del factor de seguridad en el diseño de mezcla, siendo
un indicador del correcto trabajo en laboratorio y la exactitud en las mediciones y
cálculos en el momento de elaborar los cuatro grupos de probetas de concreto.
Además, sabemos que en lo posible deben emplearse agregados que cumplan con las
NTP para caracterización de agregados, existen ensayos en los agregados de ambas
canteras donde se presentan resultados similares, se pudiera mencionar que el
porcentaje de absorción de la muestra del agregado fino en ambas canteras presenta
valores muy cercanos (0.36% en Cantera A y 0.23% en Cantera B), sin embargo estos
se diferencian en la humedad presente en ambos (1.51% en Cantera A y 0.73% en
Cantera B). La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la
consistencia del concreto, puesto que las partículas de agregado absorben agua
directamente en el proceso de mezcla, disminuyendo la trabajabilidad de la mezcla,
por lo que es necesario aumentar la relación agua/cemento para equilibrar el agua
absorbida por el agregado y así mantener la trabajabilidad prevista.
Página 73
Asimismo, el TMN (1” en Cantera A y ¾” en Cantera B), es un factor esencial en el
comportamiento del concreto, pues afectan las dosificaciones de agregado fino, así
como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad y la durabilidad del concreto.
A partir de nuestros valores de slump conseguidos de 3.5” en concreto con material de
la Cantera A y 4” para el concreto de la Cantera B, podemos concluir que cuando los
agregados son muy gruesos es decir presentan mayor TMN, pueden producir mezclas
rígidas; mientras que aquellos agregados que no poseen una gran deficiencia o
exceso de algún tamaño, producirán resultados más satisfactorios en las propiedades
del concreto fresco, ya que mientras mayor superficie del agregado sea necesario
cubrir con pasta, se tendrá menos trabajabilidad.
En cuanto al Módulo de Finura (2.76 en Cantera A y 2.94 en Cantera B), no generó
problemas en el comportamiento del concreto en estado fresco, debido a que ambos
valores se encuentran en el rango de finura aceptable que es de 2.3 a 3.1.
De lo antes mencionado, decimos que estos valores de la caracterización de
agregados para ambas canteras, beneficiaron con altas resistencias a compresión al
concreto con muestra de agregado de la Cantera A, mientras que otorgaron mayor
trabajabilidad al concreto con muestra de agregado de la Cantera B.
Otro aspecto importante a resaltar, es el de las cantidades de agregados a dosificar
para obtener un metro cubico de concreto; en muchos casos se indica en las
construcciones, cantidades fijas de agregados en diseños de mezclas para alcanzar
una determinada resistencia. Como pudimos observar anteriormente, en canteras de
agregados tan cercanas geográficamente estos valores cambian considerablemente
debido a los diferentes tamaños de sus partículas, lo que pudiera causar grandes
trastornos en las resistencias finales a compresión en concretos de una obra de la
zona al vernos en la necesidad de utilizar los diferentes agregados presentes en el
mercado.
Finalmente, podemos concluir que no siempre se cumple la resistencia a compresión
establecida en el diseño de mezcla para concretos de diferentes agregados (en ambos
casos se superó la resistencia de diseño), pues no se alcanzaría la misma resistencia
en ambos concretos resultantes. Es evidente que en el caso de la cantera A obtuvimos
valores de resistencia a compresión mayores en comparación al concreto de la
cantera B para un curado de 28 días. Una vez más, se hace necesario destacar la
importancia de la caracterización de los agregados en los diseños de mezclas, pues
marcan gran diferencia e indudablemente tienen participación en los valores de
resistencia final de las probetas de concreto.
Página 74
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Agregado Global de la Quebrada Río Seco – Provincia de Trujillo. (Tesis para
optar el Título de Ingeniero Civil). Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo,
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agregados y tipos de cemento en la Resistencia a la Tracción del Concreto.
(Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil). Universidad Privada Antenor
Orrego, Trujillo, Perú.
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Concreto con Agregados de las Canteras “Calamina” y “Polvorín” para su uso
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N. (Trabajo de Suficiencia Profesional). Universidad Privada Antenor Orrego,
Trujillo, Perú.
J. Díaz & J. Rodríguez (2011). Características físicas y químicas de los
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(Trabajo de Suficiencia Profesional para obtener el título profesional de
Ingeniero Civil). Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo, Perú.
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concreto. Caracas, Venezuela.
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características del concreto. México
TECNOLOGÌA DEL CONCRETO Página 79
ANEXOSENSAYO DE HUMEDAD
ENSAYO DE ABSORCION AGREGADO FI NO
TECNOLOGÌA DEL CONCRETO Página 80
Figura Nº1: Muestra en el horno, contenido de humedad
Fuente: Propia
Figura Nº3: Muestra secada en cocina, PE AF
Figura Nº3: Compactación de la muestra, PE AF
Figura Nº4: Muestra en el cono, PE AF
Fuente: Propia
Fuente: Propia
Figura Nº5: Fiola con agua y muestra, PE AF
Fuente: Propia
Fuente: Propia
Fuente: Propia
TECNOLOGÌA DEL CONCRETO Página 81
Fuente: Propia
Fuente: Propia
Figura Nº6: Rodamiento de la fiola, PE AF
Figura Nº7: Peso saturado superficialmente seco, PE AG Figura Nº8: Peso sumergido de la muestra, PE AG
Fuente: Propia
Fuente: Propia
Fuente: Propia
Figura Nº12: Peso unitario del agregado finoFigura Nº9: Peso unitario del agregado fino