Capítulo 3: Análisis de los resultados
3.4 Propiedades del hormigón en estado endurecido
Cada muestra se compone de varias probetas que se almacenan hasta la edad que se estableció en la investigación para determinar la resistencia a compresión. Todos los moldes de las probetas que componen una muestra se llenaron al mismo tiempo. La compactación del hormigón dentro de los moldes se realizó por la NC ISO 1920-3:10 Ensayos al hormigón –Parte 3: Elaboración, compactado y curado de probetas para ensayos. (Normalización, 2005)
Para el llenado de cada molde se realizó el proceso siguiente:
Se colocó el molde previamente engrasado en un sitio en el que no se producía vibraciones, permaneciendo 24 horas sin que se moviera; y luego se comenzó a verter el material.
Foto 3.3 Llenado de los moldes.
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Foto 3.4 Vibrado del hormigón.
Después de lleno el molde se enrasó con la pala, quedando la superficie de la probeta lisa.
Transcurrida las 24 horas se marcó la superficie cilíndrica con la identificación que le correspondía.
Se colocaron las probetas dentro de unos estanques con agua para su curado. Fotos tomadas de las probetas una vez confeccionadas, se pueden observar en el Anexo 3.
Las bases de todas las probetas que se ensayan no presentan superficies verdaderamente planas, por lo que siempre hay la necesidad de emparejarla con algún material lo suficientemente resistente y capaz de transmitir las cargas que se apliquen durante las pruebas. El material utilizado en este proceso fue el neopreno de 50 Shore A (según la NC-ASTM C 1231/C 1231 M: 2006 Hormigón-refrentado de probetas cilíndricas utilizando placas no adheridas). Cualquier material elastomérico utilizado cumplirá las especificaciones que se establecen en la tabla de la norma antes mencionada. (Normalización, 2006)
Tabla 3.16 Especificaciones para la utilización de placas de policloropeno (neopreno). Resist. a la compresión (MPa) Valores en el durómetro Shore A Requiere ensayo de calificación Reuso máximo de la placa 10-40 50 No 100
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17-50 60 No 100
28-50 70 No 100
50-80 70 Requeridos 50
Mayor de 80 - No se permite -
Como el rango del hormigón estudiado es de 10-40MPa se eligió una placa de neopreno de 50 Shore A.
Para determinar la resistencia a compresión se empleó una prensa marca ZIL tipo P-125.
Foto 3.5 Prensa para determinar la resistencia a compresión.
Resultados de cada muestra.
Para el cálculo de la resistencia a compresión del hormigón se utilizó la NC 192-2002 Hormigón hidráulico. Cálculo de la resistencia característica real a la compresión, aplicando la siguiente fórmula:
R'bi=F/A x (0.1) (MPa) Donde:
F: Carga de la rotura (KN);
A: Área de la sección transversal de la probeta (cm2). (Normalización, 2002e)
Tabla 3.17 Resultados de la resistencia a compresión.
% de sustitución Edades
24 horas 7 días 14 días 28 días
Patrón
8.1 18.7 23.4 28.8 8.5 18.0 24.3 28.2 8.9 18.9 23.6 29
60
Media 8.5 18.5 23.8 28.7 10 10.8 20.6 23.6 32 10.3 20.9 24.5 31.2 11.4 21.1 23.8 31.6 Media 10.8 21 23.9 31.6 20 12.2 21.2 25.4 33.1 11.4 21.5 25 33.6 11.9 21.2 25.6 32.8 Media 11.8 20.9 25.3 33.2 30 18.8 22.4 27.2 34.7 18.0 22.5 27 34 18.6 21.7 28.8 34.9 Media 18.5 22.2 27.7 34.5qPara evaluar la calidad del ensayo y el nivel de control en la preparación de las probetas se utilizó la misma norma, calculando el coeficiente de Within Test.
Para ello se calculó primeramente:
La resistencia a compresión de la serie de probetas a través de la siguiente fórmula:
R'bs=ΣR'bi/n (MPa) Donde:
N: número de probetas de la serie.
El valor del recorrido del lote de hormigón, que no es más que restar el valor más alto de los resultados por el menor y ese valor va a ser R.
La desviación típica interna del ensayo: S=1/d2 * R (Mpa)
Donde:
1/d2: constante que depende del número de probetas promediadas en una serie (véase la
tabla 3.20).
Tabla 3.18 Constante que depende del número de probetas de una serie.
Cantidad de probetas Valor 1/d2
2 0.8865
61
1. Por último se calcula el coeficiente de variación interno del ensayo (Within Test) mediante la siguiente fórmula:
V1=S/R'bs*100 (%)
Los valores límites de V1 para diferentes grados de control se muestran en la tabla 3.19.
Tabla 3.19 Valores límites de V1 para diferentes grados de control.
Tipo de operación Valor de V1 en % para diferentes grados de control
Excelente Muy bueno
Bueno Aceptable Deficiente
Control de campo (a pie de obra o en planta) Mayor que 3 3 a 4 4 a 5 5 a 6 Mayor que 6 Mezclas de prueba de laboratorio Menos que 2 2 a 3 3 a 4 4 a 5 Mayor que 5
Los resultados obtenidos de este procedimiento están entre excelente y bueno como se puede apreciar a continuación en la tabla que se muestra, lo cual indica que los ensayos se realizaron adecuadamente, con el empleo de equipos de laboratorio en buen estado técnico y el personal a cargo de los ensayos cuenta con capacitación para acometer estos trabajos.
Tabla 3.20 Valores obtenidos de la realización del coeficiente de Within Test.
Edades % de sustitución Patrón 10 20 30 24 horas 4 3 4 3 7 días 3 1 1 2 14 días 2 2 1 3 28 días 2 2 1 2
A continuación se han graficado los resultados de resistencia a compresión de las probetas de hormigón elaboradas a las edades correspondientes de 24 horas, 7, 14 y 28 días.
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Se puede observar en la gráfica 3.9 que a la mitad de la edad se tiene la resistencia prevista en el diseño adecuado de reutilización del RCA y en la gráfica 3.10 se puede apreciar como la resistencia continua aumentando; obteniendo que el árido reciclado de hormigón es utilizable para estos fines prácticos.
Fig. 3.7 Resistencia media a compresión a 24 horas.
63
Fig. 3.9 Resistencia media a compresión a 14 días.
Fig. 3.10 Resistencia media a compresión a 28 días.
En todos los casos se observa que existe ganancia de resistencia a compresión en la medida que se incrementa la presencia de RCA. Anexo 4.
Por la tendencia que se observa en el comportamiento de la resistencia a compresión es de destacar, que es posible utilizar el árido de hormigón reciclado en mayores porcientos
64
de sustitución del árido grueso por RCA, en formulaciones de 25 MPa como las estudiadas en este trabajo.
Resultados del ensayo de absorción.
Para calcular el por ciento de absorción se empleó la siguiente fórmula: %abs.=PI-PF/PI *100
Donde:
PI: peso inicial de la probeta. PF: peso final de la probeta.
Tabla 3.21 Absorción según los puntos experimentales estudiados.
% de sustitución % de absorción
0 3.8
10 3.7
20 3.5
30 3.3
65
En la gráfica se aprecia que la absorción disminuye con la presencia de RCA, no es notable la diferencia pero la tendencia es a disminuir, por lo que se hizo un estudio para estimar estadísticamente estas diferencias, tal y como se muestra en Anexo 5.
Tal estudio se realizó con el empleo del software STARGRAPHIC5.1 se hizo un análisis de varianza arrojando como resultado que el p-valor del test Fisher es inferior a 0.05, hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un nivel de confianza del 95.0%. Para determinar las medias que son significativamente diferentes unas de otras, se seleccionó un Tests de Rangos Múltiples, tal y como se muestra en la siguiente tabla 3.22.
Tabla 3.22 Tests de Rangos Múltiples
--- Contraste Diferencias +/- Límites --- 0 - 10 0.1 0.108706 0 - 20 *0.3 0.108706 0 - 30 *0.433333 0.108706 10 - 20 *0.2 0.108706 10 - 30 *0.333333 0.108706 20 - 30 *0.133333 0.108706 * indica una diferencia significativa.
También se pesaron las probetas confeccionadas en iguales condiciones de almacenamiento y edad, obteniéndose los siguientes resultados, mostrados en la tabla 3.23 y la correspondiente gráfica 3.12.
Tabla 3.23 Peso promedio de las probetas confeccionadas. % de sustitución Peso (Kg) 0 13.66 10 13.56 20 13.50 30 13.30
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Fig.3.12 Gráfico con el peso de las probetas.
Como se puede apreciar las diferencias de peso no son notables, pero para abundar en este aspecto se usó el mismo software mencionado anteriormente, al realizar el análisis de varianza se obtuvieron los resultados que se tabulan a continuación en la tabla 3.24 y en el anexo 6 aparece un estudio más amplio de los resultados que se obtuvieron con la realización del programa computacional.
Tabla 3.24 Análisis de varianza para Peso en Kg según % de sustitución
Análisis de la Varianza
---
Fuente Sumas de cuad. Gl Cuadrado Medio Cociente-F P-Valor ---
Entre grupos 0.0901667 3 0.0300556 1.66 0.2523 Intra grupos 0.145133 8 0.0181417
--- Total (Corr.) 0.2353 11
La tabla ANOVA descompone la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre grupos y un componente dentro de cada grupo. El F-ratio, que en este caso es igual a 1.65671, es el cociente de la estimación entre grupos y la estimación
67
dentro de los grupos. Puesto que el p-valor del test F es superior o igual a 0.05, no hay diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 4 variables a un 95.0%.
3.4 Conclusiones parciales.
1. Los áridos a partir de residuos de hormigón cumplen satisfactoriamente con las especificaciones físicas y mecánicas que dicta la NC 251-2005 para ser utilizados como áridos gruesos en hormigones hidráulicos.
2. Los valores de resistencia media a la compresión obtenidos a las edades que se evaluaron en la investigación reflejan un comportamiento adecuado del árido reciclado con 10, 20 y 30% de residuos de hormigón para la obtención de mezclas de hormigón; demostrando así la certeza del uso de áridos reciclados.
3. En el entorno estudiado no se encontró un punto de inflexión en la curva de ganancia de resistencia, por lo que no se descarta que un punto superior sea más adecuado.
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Conclusiones Generales
Después de haber analizado las propiedades físico-mecánica de los áridos gruesos reciclados procedentes de la trituración de paneles no conformes y la elaboración de probetas de hormigón para estimar su calidad, se han arribado a las siguientes conclusiones:
1. Un serio problema actual lo constituye la disposición indiscriminada de los residuos y escombros de construcción, lo cual causa un permanente impacto ambiental negativo, de ahí al apreciar las potencialidades de su empleo por el hombre, la obtención de áridos reciclados aporta múltiples beneficios económicos y medio ambientales facilitando la correcta protección y conservación de los áridos naturales no renovables.
2. Con la aplicación de un sistema de clasificación y trituración adecuada pueden obtenerse áridos de buena calidad con una granulometría adecuada para ser utilizados en la fabricación de hormigones con diferentes calidades.
3. Para potenciar la obtención y aplicación de áridos reciclados en la fabricación de hormigones, se deberá formular una estrategia para evaluar los RCA disponibles en las entidades de la construcción para su reutilización.
4. Los áridos de hormigón reciclado cumplen con las especificaciones físico- mecánicas establecidas en la normativa vigente, por lo que son aptos para elaborar hormigones de 25 MPa con la presencia de ellos hasta un 30% de sustitución del árido grueso natural.
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Recomendaciones
Se recomienda estudiar la sustitución de residuos de hormigón en valores mayores al 30%.
Realizar una posterior evaluación de los ensayos de resistencia a compresión del hormigón a la edad de 60 y 90 días que no fueron realizados por la no disponibilidad de tiempo.
Continuar profundizando en este tema que a nuestro entender es de vital importancia para el desarrollo de las entidades del territorio y de la propia municipalidad.
Aplicar el Modelo de Gestión de los RCD no solo en las entidades del MICONS en el territorio, sino a otras con características similares, además de poner a disposición de la empresa de Servicios Comunales como una herramienta de trabajo para la toma de decisiones
.
Es necesario la confección de una NC que trate con profundidad el tema de los RCD propiamente como en otros países donde existen normas, regulaciones, decretos, los cuales tratan con profundidad y rigor.
69
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