Influencia de los aditivos plastificantes tipo a sobre la compresión, peso unitario y asentamiento en el concreto estructural

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGIENERÍA Escuela Profesional de Ingeniería Civil. TESIS “INFLUENCIA DE LOS ADITIVOS PLASTIFICANTES TIPO A SOBRE LA COMPRESION, PESO UNITARIO Y ASENTAMIENTO EN EL CONCRETO ESTRUCTURAL”. PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL AUTOR: VERGARA POLO, Brayan David ASESOR: Ing. VASQUEZ ALFARO, Iván CO-ASESOR: Dr. ALVARADO QUINTANA, Hernán. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. APROBACIÓN DE LA TESIS. Los miembros del jurado evaluador asignados, APRUEBAN la tesis desarrollada por el Bachiller Vergara Polo Brayan David, denominada: “INFLUENCIA DE LOS ADITIVOS PLASTIFICANTES TIPO A SOBRE LA COMPRESIÓN, PESO UNITARIO Y ASENTAMIENTO EN EL CONCRETO ESTRUCTURAL”. Ing. Félix Gilberto Pérrigo Sarmiento JURADO PRESIDENTE. Ing. Tito Alfredo Burgos Sarmiento JURADO. Ing. Iván Eugenio Vásquez Alfaro JURADO. I Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. DEDICATORIA. A mi querida madre Cruz Lastenia Polo Varas, por su cariño, afecto, enseñanzas, y ejemplo de fuerza de voluntad para salir adelante.. A mi padre José Américo Vergara Coronel por su apoyo paternal que siempre me ha brindado en mi vida diaria.. A mi familia que siempre me han estado conmigo en cada paso que he dado en mi vida y que nunca se han alejado de mi a pesar de las dificultades vividas.. II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. AGRADECIMIENTO. A mi asesor de tesis el Ing. Iván Eugenio Vásquez Alfaro, quién me ha brindado su confianza, conocimientos y orientaciones adecuadas para realizar exitosamente mi trabajo de investigación. A mi Co-Asesor el Ing. Hernán Alvarado Quintana quien ha sido una persona muy importante en el desarrollo de la escuela de Ingeniería Civil y en este trabajo por darme su aceptación y orientación.. Al director de la escuela de Ingeniería Civil, el Ing. Alex Díaz Díaz, quien ha demostrado ser una persona muy carismática, respetable, responsable para con los docentes, alumnos y por su esfuerzo en hacer día a día una escuela con mejor futuro.. III Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. RESUMEN En la presente investigación se evalúa la influencia de los aditivos plastificantes tipo A de las marcas Sika Plastiment HE 98, Chema Plast y Euco WR 91, sobre la resistencia a compresión y asentamiento en el concreto estructural. En la actualidad se sabe que la pérdida de la trabajabilidad del concreto supone una serie de problemas que, en numerosas ocasiones, se resuelven de manera empírica como es la adición en exceso de agua, para mejorar ello se emplean los aditivos plastificantes reductores de agua, con la finalidad de mejorar la manejabilidad y mayor facilidad de puesta en obra del concreto fresco. Durante el proceso de ésta investigación se hizo uso del agregado grueso de TMN 1/2'', arena gruesa con módulo de finura de 2.9, cemento tipo ICo, agua potable. Se realizó el diseño de mezcla para el concreto según el comité ACI 211.1, para una f’c= 210 kg/cm2. Las dosificaciones de los aditivos plastificantes fueron de: 0.4%, 0.8%, 1.2%, 1.6%, 2.0% y 2.4%. Esta investigación se hizo con la finalidad de determinar los porcentajes óptimos de los aditivos plastificantes de cada marca, respecto al aumento de resistencia a compresión, asentamiento y peso unitario del concreto. El uso de los aditivos se realizó tomando en cuenta las normativas ASTM C494, ASTM C125 y las fichas técnicas de cada marca. En el proceso del trabajo, se realizaron 3 muestras para las mezclas patrón y para los ensayos de asentamiento del concreto, tomando como referencia la norma ASTM C143, para el ensayo de peso unitario del concreto fresco, según la norma ASTM C138 y para el ensayo de resistencia a compresión con el uso de la norma ASTM C39, a edades 7 y 28 días de curado. Se logró determinar el porcentaje óptimo de cada marca de aditivo para lograr una mezcla con mejor trabajabilidad, un adecuado peso unitario y una máxima resistencia a compresión para el concreto estructural aplicado en vigas y columnas.. IV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ABSTRACT In the present research, the influence of type A plasticizer additives of the Sika Plastiment brands HE 98, Chema Plast and Euco WR 91 on the compression and settlement resistance in structural concrete is evaluated. Nowadays it is known that the loss of the workability of the concrete supposes a series of problems that, in numerous occasions, are solved of empirical way as it is the addition in excess of water, to improve it the water-reducing plasticizing additives are used, with the purpose of improving the manageability and greater ease of putting in place of fresh concrete. During the process of this investigation, the coarse aggregate of TMN 1/2 '' was used, coarse sand with a fineness modulus of 2.9, cement type ICo, potable water. The mix design for the concrete was made according to the ACI 211.1 committee, for a f'c = 210 kg/cm2. The dosages of the plasticizer additives were: 0.4%, 0.8%, 1.2%, 1.6%, 2.0% and 2.4%. This investigation was made in order to determine the optimal percentages of the plasticizer additives of each brand, with respect to the increase of resistance to compression, settlement and unit weight of the concrete. The use of the additives was made taking in to account the regulations ASTM C494, ASTM C125 and the technical specifications of each brand. In the work process, 3 samples were made for the master mixes and for the settling tests of the concrete, taking as reference the ASTM C143 standard, for the unit weight test of the fresh concrete, according to the ASTM C138 standard and for the test of resistance to compression with the use of the ASTM C39 standard, at ages 7 and 28 days of curing. It was possible to determine the optimum percentage of each brand of additive to achieve a mixture with better workability, an adequate unit weight and a maximum compressive strength for the structural concrete applied in beams and columns.. V Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ÍNDICE GENERAL DEDICATORIA ........................................................................................................... ii AGRADECIMIENTO ................................................................................................. iii RESUMEN .................................................................................................................. iv ABSTRACT ................................................................................................................. v CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ................................................................................. 1 1.1 Realidad Problemática ............................................................................................. 1 1.2 Formulación del problema ....................................................................................... 8 1.3 Hipótesis ................................................................................................................. 8 1.4 Justificación ............................................................................................................ 8 1.5 Objetivos............................................................................................................... 10 1.5.1. Objetivo general .................................................................................... 10. 1.5.2. Objetivos específicos ............................................................................. 10. CAPITULO II. MARCO TEÓRICO ........................................................................... 11 2.1. Antecedentes ...................................................................................................... 11. 2.2. Bases teóricas y científicas ................................................................................. 13 2.2.1 Concreto……………………………………………………………………..13 2.2.2 Componentes del concreto .......................................................................... 14 a). Cemento ............................................................................................... 14. b). Agregados ........................................................................................... 18. c). Agua .................................................................................................... 19. 2.2.3 Propiedades del concreto en estado fresco ................................................. 21 2.2.4 Propiedades del concreto en estado endurecido ......................................... 23 2.2.5 Aditivos .................................................................................................... 26 2.2.6 Aditivos Reductores de Agua – Plastificantes Tipo A ……………………..28 CAPÍTULO III. MATERIALES Y MÉTODO ............................................................ 30 3.1 Material................................................................................................................. 30 3.1.1. Universo .................................................................................................... 30. 3.1.2. Población................................................................................................... 30. 3.1.3. Universo Muestral ..................................................................................... 30. 3.2 Métodos y técnicas ................................................................................................ 31 3.2.1. Diseño experimental .................................................................................. 31. 3.2.2. Procedimiento experimental....................................................................... 33. vi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. A. Obtención de la materia Prima ............................................................... 34 B. Caracterización de los materiales ............................................................ 34 C. Diseño de mezcla según ACI 211.1 ....................................................... 42 D. Preparación, elaboración y codificación de probetas .............................. 46 E. Ensayos en el concreto fresco ................................................................ 47 F. Ensayos en el concreto endurecido ......................................................... 49 G. Análisis de datos de los resultados ………………………………………51 CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................... 54 4.1. Resultados y discusión .......................................................................................... 54. 4.1.1 Asentamiento del concreto fresco................................................................. 54 4.1.2 Peso Unitario ............................................................................................... 57 4.1.3 Resistencia a compresión ............................................................................. 58 4.1.4 Parámetros de las fichas técnicas de los aditivos plastificantes ..................... 62 4.1.5 Cemento Ico Extraforte Pacasmayo ............................................................. 63 4.1.6 Reducción de agua …………………………………………………………..63 4.1.7 Ensayo de granulometría.............................................................................. 65 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................. 67 5.1 Conclusiones ....................................................................................................... 67 5.2 Recomendaciones ...............................................................................................68 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………………….. 69 APÉNDICES Y ANEXOS ..........................................................................................74 APÉNDICE I .............................................................................................................. 74 APÉNDICE II............................................................................................................. 79 APÉNDICE III………………………………………………………………………….89 APÉNDICE IV .......................................................................................................... 98 ANEXO I.................................................................................................................. 103 ANEXO II ................................................................................................................ 107. vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Composición de los tipos de cemento portland .............................................. 15 Tabla 2: Resistencias para cada tipo de cemento ......................................................... 16 Tabla 3: Valores de peso unitario. ............................................................................... 23 Tabla 4: Niveles de las variables de estudio ................................................................ 32 Tabla 5: Niveles de las variables de estudio ................................................................ 32 Tabla 6: Formato para el ensayo granulométrico agregado fino................................... 36 Tabla 7: Formato para el ensayo granulométrico agregado grueso............................... 36 Tabla 8: Formato para el ensayo de peso unitario agregado fino ................................. 38 Tabla 9: Formato para el ensayo de peso unitario agregado grueso ............................. 38 Tabla 10: Formato para el ensayo peso específico y absorción del agregado fino ........ 40 Tabla 11: Formato para el ensayo peso específico y absorción del agregado grueso .... 41 Tabla 12: Formato para el ensayo: contenido de humedad de agregado fino y grueso 42 Tabla 13: Resistencia normal y requerida del concreto ................................................ 43 Tabla 14: Asentamiento indicado para el diseño de mezcla ......................................... 43 Tabla 15: Agua de mezclado y contenido de aire ........................................................ 44 Tabla 16: Relación agua/cemento................................................................................ 44 Tabla 17: Volumen de aire .......................................................................................... 44 Tabla 18: Volumen de agregado grueso ...................................................................... 45 Tabla 19: Formato para el diseño de mezcla no corregido. .......................................... 45 Tabla 20: Formato de tabla para el diseño de mezcla 210 kg/cm2 .....................................................46 Tabla 21: Formato de tabla para la cantidad de mezcla por probeta en kg ................... 46 Tabla 22: Formato para el asentamiento con las 3 marcas de aditivo ........................... 48 Tabla 23: Formato para el peso unitario con las 3 marcas de aditivo ........................... 49 Tabla 24: Formato para el peso unitario con las 3 marcas de aditivo. .......................... 50 Tabla 25: Modelo para el experimento bifactorial ....................................................... 52 Tabla 26: Análisis de varianza para el modelo bifactorial............................................ 52 Tabla 27: Tipos de consistencia de acuerdo al asentamiento ....................................... 54 Tabla 28: Datos de las fichas técnicas de los aditivos .................................................. 62 Tabla 29: Datos de la ficha del cemento Ico Pacasmayo .............................................. 63 Tabla 30: Valores para las resistencias. Comité ACI 211.1 ......................................... 74 Tabla 31: Valores para el asentamiento. Comité ACI 211. .......................................... 74 Tabla 32: Agua de mezclado. Comité ACI 211.1 ........................................................ 75 viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 33: Valores de la relación agua/cemento, según f 'cr. ........................................ 75 Tabla 34: Valores para el volúmen de aire atrapado.................................................... 76 Tabla 35: Volumen de agregado grueso ..................................................................... 76 Tabla 36: Valores del diseño de mezcla no corregido ................................................. 77 Tabla 37: Valores del diseño de mezcla 210 kg/cm2 ....................................................................................78 Tabla 38: Cantidad de mezcla de concreto en kg ........................................................ 78 Tabla 39: Granulometría agregado fino, muestra 1 ..................................................... 79 Tabla 40: Granulometría agregado fino, muestra 2 ..................................................... 79 Tabla 41: Granulometría agregado fino, muestra 3 ..................................................... 80 Tabla 42: Granulometría agregado grueso, muestra 1 ................................................. 80 Tabla 43: Granulometría agregado grueso, muestra 2 ................................................. 81 Tabla 44: Granulometría agregado grueso, muestra 3 ................................................. 81 Tabla 45: Peso unitario del agregado grueso............................................................... 82 Tabla 46: Peso unitario del agregado fino ................................................................... 82 Tabla 47: Peso específico y absorción del agregado fino ............................................ 83 Tabla 48: Peso específico y absorción del agregado grueso ........................................ 83 Tabla 49: Contenido de humedad del agregado fino y grueso ..................................... 84 Tabla 50: Valores de asentamiento para las 3 marcas de aditivo plastificante.............. 85 Tabla 51: Valores de la resistencia a la compresión para las 3 marcas de aditivos ....... 86 Tabla 52: Valores de la resistencia a la compresión para las 3 marcas de aditivos ....... 87 Tabla 53: Valores de la compresión para las 3 marcas de aditivos ............................. 88 Tabla 54: Resultado del ensayo de asentamiento (ANOVA) ....................................... 89 Tabla 55: Cálculo para el análisis de varianza, asentamiento: ..................................... 90 Tabla 56: Tabla del análisis de varianza para el diseño de dos factores ....................... 91 Tabla 57: Resultados ANOVA al 95% en el asentamiento .......................................... 92 Tabla 58: Resultado del ensayo de resistencia de compresión ..................................... 93 Tabla 59: Cálculo para el análisis de varianza, resistencia a compresión ..................... 93 Tabla 60: : Resultados ANOVA al 95% en la resistencia a la compresión. ................. 94 Tabla 61: Resultado del ensayo de peso unitario......................................................... 95 Tabla 62: Cálculo para el análisis de varianza, peso unitario:...................................... 95 Tabla 63: Resultados ANOVA al 95% en el peso unitario .......................................... 96 Tabla 64: Valores del F crítico, grado de libertad y error ............................................ 97 Tabla 65: Costo unitario para una columna sin adiciones............................................ 98 Tabla 66: Costo unitario para una viga sin adiciones .................................................. 99 ix Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla 67: Costo unitario para una columna con Sika HE 98 .........................................99 Tabla 68: Costo unitario para una viga con Sika HE 98 ..............................................100 Tabla 69: Costo unitario para una columna con Chemaplast ....................................... 100 Tabla 70: Costo unitario para una viga con Chemaplast .............................................101 Tabla 71: Costo unitario para una columna con Euco WR 91 .....................................101 Tabla 72: Costo unitario para una viga con Euco WR 91 ............................................102 Tabla 73: Resumen de costos en vigas y columnas ..................................................... 102. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Cangrejeras en una columna .......................................................................... 6 Figura 2: Cangrejeras en vigas peraltadas ..................................................................... 6 Figura 3: Componentes del concreto. .......................................................................... 14 Figura 4: Determinación del fraguado del cemento por calorimetría ............................ 17 Figura 5: Cemento Extraforte tipo ICo ........................................................................ 17 Figura 6: Adición de agua sobre el asentamiento y la resistencia del concreto. ............ 20 Figura 7: Riesgo de fisuración en el transcurso de tiempo. .......................................... 22 Figura 8: Influencia de la relación agua-cemento y el tiempo de curado ...................... 24 Figura 9: Estructura general de los lignosulfonatos ..................................................... 29 Figura 10: Dimensiones de la probeta según norma ASTM C39 .................................. 30 Figura 11: Diagrama del circuito experimental............................................................ 33 Figura 12: Valores de asentamiento en pulgadas ......................................................... 54 Figura 13: Valores de asentamiento para las 3 marcas de aditivo ................................. 55 Figura 14: Valores del peso unitario para las 3 marcas de aditivo ................................ 57 Figura 15: Valores de Resistencia a compresión a 28 días ........................................... 60 Figura 16: Curvas granulométricas del agregado fino y grueso.................................... 65 Figura 17: Ensayos de granulometría y peso unitario de los agregados (a-d) ............. 103 Figura 18: Ensayos de peso específico contenido de humedad (a-d) .......................... 104 Figura 19: Conformado, peso unitario, mezcladora y capeo de probetas (a-d) ........... 105 Figura 20: Equipo de compresión y aditivos plastificantes tipo A .............................. 106. x Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Realidad Problemática En la actualidad a nivel mundial las estructuras de concreto, (generalmente son diseñadas y construidas para satisfacer un conjunto de requisitos arquitectónicos, funcionales, estructurales, de comportamiento, de estabilidad, y de seguridad, durante un cierto período de tiempo, sin que se generen costos inesperados por mantenimiento o reparación. Se debe tener conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura. Dentro de ello debemos tener en cuenta los aspectos de la mezcla de concreto que son indispensables tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; densidad, durabilidad. Sin embargo, hoy en día podemos ver que ésto no se cumple y trae como consecuencias: las cangrejeras y agrietamientos, en elementos estructurales de columnas y vigas por lo cual, se deterioran sus tiempos de vida útil y a su vez se generan pérdidas económicas de acuerdo a la magnitud de las construcciones, y lo más severo el colapso de ellas. (Del Rosal, 2017). Se ha demostrado en el mundo, cuando los ingenieros visitan las construcciones (viviendas, edificios, hospitales, puentes, plantas de tratamiento), realizan un primer contacto con los elementos estructurales que conforman su integridad constructiva y relacionando la norma sismo resistente aplicada en su momento, materiales usados, procedimientos de curado, tipo de acero de refuerzo, etc, referencias que ayudarán en otra etapa del procedimiento patológico. Otro aspecto a evaluar es la porosidad dentro de la masa de concreto, la cual ayudaría a determinar la densidad del material y, por supuesto, la durabilidad del elemento estructural, aspecto muy determinante en el control de calidad del mismo. (Rojas, 2014).. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Por otro lado, en la etapa constructiva, a pesar de haber seleccionado unos excelentes materiales, haber aplicado lo consignado en normas o seleccionar al mejor equipo con experiencia en construcción, no puede esperarse que no se presente algún tipo de patologías, si no se ha realizado un proceso adecuado de compactación del concreto, si no se han verificado los recubrimientos o la alineación de los elementos estructurales o si no se ha curado de manera eficiente y adecuada. Los buenos materiales y demás bondades previas al colado de una estructura no evitan que resulten algún tipo de lesión en un período corto o largo, para lo cual debemos estar preparados. De hecho, algo simple como una diferencia de milímetros en el ensayo del revenimiento, podría indicar de manera temprana la posible manifestación de fisuras en una estructura en el momento del colado del elemento. Cuando se presentan estas fallas y nos damos cuenta mucho tiempo después, es necesario recurrir a prácticas que a veces se tornan engorrosas pero que son necesarias para estar tranquilos frente a lo que hemos construido. Es allí cuando seleccionamos los mejores métodos para realizar las pruebas que nos ayuden a identificar o diagnosticar la falla para entrar a solucionar la problemática, para el caso de las grietas presentes en una estructura, éstas se deberían atender de acuerdo al momento en que se presentaron. (Rojas, 2014) A nivel internacional, se han efectuado investigaciones para establecer en que etapas de desarrollo de los proyectos de construcción se originan los problemas u patologías en el concreto como: fisuras, cangrejeras, burbujas, líneas entre capas, desgaste exterior, despasivación del concreto con el acero, eflorescencias, hongos. Las cuales reflejan que el 42% de fallas ocurre a nivel de proyecto, lo que implica errores de cálculo, subestimación de cargas, incumplimiento de los códigos de diseño. El 28% de las fallas o patologías se dan a nivel de ejecución de proyecto, dónde los factores son el desencofrado prematuro, apuntalamiento subdimensionado, materiales sin control de calidad, compactación y curado defectuoso. El 14% es a nivel de la calidad de los materiales, donde el concreto no cumple la resistencia requerida de diseño, el acero no cumple la fluencia especificada y uso de materiales que o cumplen los códigos y/o especificaciones.. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. El 10% de las fallas son a nivel del mantenimiento de las obras, donde las causas son: cambio de condición de uso o servicio diferente a la del diseño, permitir humedad excesiva en las estructuras. Por último el 6% son las causas naturales y/o eventos extremos con los sismos, vientos inundaciones, choques e impactos. (Grupo S10 Costos, 2016). Podemos ver que, en edificios aporticados, viviendas, centros comerciales, hospitales de países latinoamericanos como: Colombia, México, Chile, etc, se presentan frecuentemente cangrejeras en columnas, vigas peraltadas, vigas chatas, causadas por la segregación de agregados y no adherencia de estos con la pasta del cemento. Éstas cangrejeras generan la despasivacion del acero de refuerzo, la entrada de agua y oxígeno al elemento estructural, lo cual produce la corrosión del acero de refuerzo presentando un volumen de 3 a 4 veces mayor al del acero inicial, este aumento de volumen en el refuerzo genera presiones internas en detrimento de la durabilidad del concreto produciendo fisuras, grietas y delaminaciones, daños que pueden llevar a la estructura inclusive hasta su colapso. (Toxement, 2017). A nivel nacional, un 60% de edificaciones son autoconstruidas de manera informal lo cual equivale a 3.6% del PBI (Producto bruto interno) o US$2,000 millones. Sencico precisó que en Lima más del 50% de las unidades habitacionales están edificadas con esa modalidad, sin planos y con maestros de obras que no están capacitados para elaborar un concreto en óptimas condiciones. Como ejemplo de ello está el puerto de Pisco, cuyas viviendas, en un 80%, se derrumbaron por el terremoto de agosto de 2007. Dichas construcciones de adobe, ladrillo y concreto se cayeron por temas netamente técnicos (además de materiales de baja calidad) que se pudieron evitar. La autoconstrucción no se acabará de un día para otro, pero sí se dan los criterios técnicos mínimos a fin de que la vivienda autoconstruida no sea vulnerable”. (Sencico, 2013). En nuestro entorno local, Trujillo, sabemos que un componente que forma mayor parte de la densidad del concreto es la piedra, en. la. construcción se emplean diferentes tipos de ésta como: la piedra de zanja y de cajón que se usan para los cimientos y miden hasta 10" de diámetro , también la piedra para los sobre cimientos que son de 4" de diámetro y la piedra. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. chancada donde su tamaño puede ser de 1/2" , 3/4" y 1", esta última se usa para el llenado de vigas , losas, columnas. Otro de los componentes fundamentales en el diseño del concreto es el cemento, que, en nuestra localidad de Trujillo, se aprecia su uso teniendo en cuenta sus múltiples zonas donde tiene que ver el tipo de suelo, los factores climáticos, la humedad, temperatura, etc. Los tipos de cemento que comúnmente se usan a diario son el tipo I que es el de uso general, no obstante, existen los cementos adicionados los cuales poseen puzolanas, filler calizo, que les otorga características especiales y en su elaboración demandan menos cantidad de clinker lo cual otorga un impacto ambiental favorable. Dentro de estos cementos adicionados se encuentra el tipo ICo de la empresa de cementos Pacasmayo, el cual se utilizó en esta investigación, se emplea especialmente para vigas columnas y cimentaciones en zonas no salitrosas, el tipo V en zonas que poseen alto sulfato y el tipo anti salitre MS para estructuras en contacto con ambientes y suelos húmedos-salitrosos. (Biondi, 2017). Dentro de la resistencia a compresión, suele ocurrir que ésta no llega a cumplir las especificaciones de diseño. Antes de pensar en errores de diseños de mezcla o falla en los materiales, es necesario realizar una inspección de cómo se realizó el manejo, la colocación y compactación del mismo. Estas actividades influyen en gran medida en la presencia de vacíos en la mezcla o disgregación en la misma, lo que reduce su resistencia y la funcionalidad de la estructura. De igual forma, precargar o sobrecargar la estructura antes del tiempo en que el concreto cumple con la resistencia suficiente genera graves daños que son de fácil prevención. Muchas veces, este error se comete por retrasos en la programación en la obra que conlleva a cargar la estructura antes del tiempo necesario. (Army Corps of Engineers Los Ángeles, 2014). Las industrias químicas más reconocidas que venden plastificantes para mejorar la trabajabilidad y resistencia del concreto en Trujillo son Sika, Chema, Química Suiza, Z Aditivos S.A, Aditivos Especiales SAC. Sika, con su aditivo Plastiment HE 98 da una mejor trabajabilidad en el concreto fresco, reduce el agua de amasado e incrementa las resistencias mecánicas, no contiene cloruros, por otro lado, Chema cuenta con el aditivo plastificante “Chemaplast”, este ofrece ventajas como: la de dar un mejor acabado al concreto, aumento de trabajabiidad 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. y facilita la colocación del concreto en elementos esbeltos de alta densidad, disminuye la contracción, da un aumento de resistencia a la compresión y flexión. Química Suiza cuenta con Euco WR-91, un plastificante muy eficiente el cual se resalta por dar un incremento del asentamiento sin necesidad de aumentar la cantidad de agua, reduce el agua de la mezcla de concreto hasta un 12% manteniendo constante el asentamiento, ayuda a reducir la cantidad de cemento haciendo concretos de buena calidad a bajo costo, mejora la durabilidad, reduce la permeabilidad y el agrietamiento. Por otro lado, un aspecto macro esencial dentro de este tema es cómo ha evolucionado el sector construcción respecto a su PBI (Producto bruto interno), que viene a ser el total de bienes y servicios que se registran al término de un período determinado, para el año 2014 tuvo valor de -0.51% el PBI. Para el 2015 hubo un promedio de disminución del PBI de -6.6%, para el 2016 una disminución de -2.13%, en el año 2017 disminuyó hasta el mes de mayo en 6.3%, pero a partir de junio aumento hasta ese fin de año en 6.4%. Finalmente, para este presente año 2018 hasta el mes de abril se ha notado un aumento del 6.6%. Otros factores importantes son el aumento del consumo interno de cemento en 8.2% y el avance físico de obras en 18.79%. (INEI: Instituto Nacional de estadística e informática, 2018). El concreto sin adiciones no va tener una óptima trabajabilidad, manejabilidad y resistencia, uno de los problemas frecuentes en este concreto es la alta relación agua/cemento la cual se produce a veces por querer tener una mezcla más fluida y nos excedemos en agregar agua, esto trae consigo la pérdida de resistencia, ejemplo: Un operario a un concreto de 6m3, le adicionó entre 60 y 80 litros de agua, esta cantidad varía la relación agua/cemento de 0.45 a 0.473 - 0.52, de ésta manera afecta directamente la resistencia del hormigón, que ha pasado de 30 N/mm2 a tener 24.8 N/mm2, con una pérdida del 17% de la resistencia a compresión a 28 días. Otro problema de la alta relación agua/cemento es la pérdida de durabilidad en donde las partículas de cemento se espacian mucho entre sí, lo cual provoca que cuando se produce el fraguado, los productos de la hidratación del cemento no cubran todo ese espacio y queden pequeños poros, por lo que la porosidad es mayor y su durabilidad es menor. (Vega, 2017).. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. El exceso de humedad y la mala vibración de la mezcla del concreto, trae consigo la segregación que se manifiesta mediante cangrejeras, las cuales son zonas con vacío o bolsas de aire, con pérdida o separación de finos, además del aspecto estético y arquitectónico, estas imperfecciones pueden tener un perjuicio o daño a los elementos estructurales. Generalmente, la formación de estas bolsas de aire se presenta en vigas, columnas y placas de concreto con armadura de acero. Lo cual podemos apreciar en las figuras N° 1 y Nº 2.. Figura N° 1: Cangrejeras en una columna. (Ottaz, 2012).. Figura N° 2: Cangrejeras en vigas peraltadas. (Esteban, 2015). Todos sabemos que, en una mezcla, lo más pesado tiende a irse al fondo y lo menos pesado como el agua sube a la superficie, (exudación), haciendo que la proporción de agua en relación con el cemento en la superficie disminuya drásticamente, tanto que en algunos casos el concreto de la superficie puede 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. llegar a romperse simplemente con la mano por la gran cantidad de agua que ha subido, quedando prácticamente una superficie de fino. La primordial consecuencia de ésto es la baja resistencia de la superficie del hormigón. Además, el agua exudada va a tender a evaporarse rápidamente, produciendo fisuras por retracción en la superficie del hormigón, ya que los espacios dejados por el agua al evaporarse deben ser rellenados por la masa. (Alario, 2014). Existían diversas fuentes naturales que se utilizaban anteriormente, para fluidificar y mejorar las propiedades de las mezclas de concreto, en especial por los romanos, estos lo hacían agregando sangre y leche, posiblemente con el propósito de mejorar las condiciones de colocación. De esta manera se considera como muy probable que la durabilidad que han demostrado algunas de las estructuras de la antigua Roma ante la acción de agentes naturales, se deba precisamente a la influencia que estos productos podrían haber tenido en el comportamiento del concreto endurecido. (Vidaud, 2009). Otra fuente de origen natural, de las cuales se usa como plastificante, es la vinaza de la caña de azúcar, líquido resultante de la producción de alcohol a partir de la fermentación y la destilación de los residuos de la caña de azúcar, la cuál se caracteriza por ser un líquido de color marrón, con un gran contenido de sólidos suspendidos, olor a miel final y sabor a malta. Con la vinaza de azúcar, es posible de sustituir 16lt de agua por 1kg de aditivo debido a que su complejo polimérico trabaja por vía física, con un extremo o cabeza hidrófilo (carga positiva), y el otro hidrófugo (carga negativa). El componente hidrófugo se introduce en la parte sólida del concreto y el hidrófilo permanece en el extremo opuesto formando ‘pompones’ y se encargan de la fluidificación de la mezcla. Al usar menos cantidad de agua la resistencia del concreto aumenta, o también se puede usar menos cemento para obtener un concreto de igual resistencia. (Irisarri, 2016). En la actualidad, gracias al progreso de la industria química y recientemente la nanotecnología, los aditivos han sido incorporados al concreto estructural, y actualmente podemos encontrar un sin número de productos en el mercado que satisfacen la gran mayoría de las necesidades para los usuarios de concreto. El éxito al usar los aditivos depende mucho de la forma de uso y de la acertada elección del producto apropiado. (Caysahuana, 2015). 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Entonces como se busca el mejoramiento de las propiedades y aspectos más importantes del concreto como la trabajabilidad, bombeabilidad, colocado en cimbra, reducción de agua, disminución de segregación, ahorro del cemento, mejora de peso unitario, aumento de resistencia, disminución de la permeabilidad e incremento de la durabilidad, tendríamos estructuras más durables y económicas. Por lo expuesto anteriormente, se optó por trabajar con los aditivos plastificantes tipo A elaborados por las industrias químicas de Sika, Chema y Química Suiza para ver su influencia dentro del concreto aplicado en la construcción de elementos estructurales como las vigas y columnas para edificios, viviendas, condominios, evaluando especialmente las propiedades de compresión, el asentamiento y peso unitario. 1.2. Formulación del problema ¿Cómo influyen los aditivos plastificantes del tipo A sobre la resistencia a compresión, peso unitario y asentamiento en el concreto estructural?. 1.3. Hipótesis A medida que aumentamos los porcentajes de aditivos plastificantes tipo A, se incrementará la resistencia a compresión, peso unitario y el asentamiento del concreto estructural.. 1.4. Justificación El concreto que se elabora en base del cemento Portland tipo ICo, posee moderado calor de hidratación y mejor trabajabilidad, cumpliendo la norma técnica ASTM C595. Posee adiciones de puzolanas, microfileres calizos, los cuales mejoran las propiedades físicas del cemento obteniendo una mezcla con menos porosidad, más compacta y más adherible. Otra razón para usar este tipo de cemento, es que en su proceso de elaboración demandan consumo mínimo de energía y disminución de contaminantes al medio ambiente. Esta investigación se basa en el uso de los aditivos químicos, debido a que la ciencia y tecnología actual buscan el perfeccionamiento de los compuestos químicos del plastificante: los cuales son el lignosulfonato de sodio, ácidos carboxílicos, sulfonatos, para que éstos sean eficaces al momento de su aplicación en el concreto.. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Los aditivos plastificantes son utilizados en la mayoría de empresas concreteras como: Unicon, Mixercon, Coral Mix, Concremax entre otras, que transportan concreto hacia las obras: como son las construcciones de viviendas, edificios, pavimentos, puentes, etc, garantizando un mejor ciclo de vida en ellas, por lo que se reducirán costos, impactos ambientales, y por ende una mejoría de valor social. Los plastificantes o reductores de agua permiten la fabricación de concretos a un menor costo y con un mayor desempeño. Éstos se incluyen en el concreto para que actúen directamente sobre el cemento y las adiciones, por otra parte en algunas ocasiones cuando existe un porcentaje de finos importantes en los agregados, también pueden ser absorbidos por la superficie de estos y por lo tanto deben considerarse en el cálculo de su dosificación. Es importante la influencia de los aditivos plastificantes tipo A, reductores de agua de las diferentes marcas utilizadas, porque al trabajar con ellos se puede encontrar un porcentaje óptimo para alcanzar la máxima resistencia deseable en el concreto y una adecuada consistencia en su estado fresco, como consecuencia se mejora su trabajabilidad y sus propiedades reológicas para que pueda llegar al estado endurecido en óptimas condiciones. Por otro lado, la aplicación de estos aditivos en el concreto nos permite controlar sus patologías. Una de ellas y muy frecuente es la segregación, el aditivo hace que se mejore la hidratación de la pasta de cemento, la cohesión y adherencia de dicha pasta con los agregados, aprovechando al máximo las propiedades de éstos. Otra patología que nos permite controlar es el agrietamiento del concreto por retracción plástica generado por exudación, encargándose de reducir el agua en exceso de las mezclas comunes de manera que exista la cantidad exacta e ideal de ésta en la mezcla de concreto. Esta investigación nos trae como beneficio reducir cantidades de cemento y agua en proyectos estructurales como edificios, viviendas, colegios, departamentos, centros comerciales, de manera que se ahorren gastos de estos materiales en la elaboración del presupuesto y durante su ejecución.. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Cabe resaltar que constantemente se están realizando y creando nuevas investigaciones, estudios, cálculos, diseños, capacitaciones acerca de cómo mejorar las propiedades del concreto con adiciones. Respecto a mi aporte, acerca de la influencia de los aditivos plastificantes tipo A sobre la resistencia a compresión, asentamiento y peso unitario en el concreto estructural; se mejoran las propiedades en su estado fresco y endurecido lo que equivale a un mejor tiempo de vida útil para las estructuras. 1.5. Objetivos 1.5.1. Objetivo general . Evaluar la influencia de los aditivos plastificantes del tipo A sobre la resistencia a compresión, peso unitario y asentamiento en el concreto estructural.. 1.5.2. Objetivos específicos . Determinar los porcentajes óptimos de los aditivos plastificantes tipo A de las diferentes marcas sobre la resistencia a compresión del concreto estructural a la edad de 28 días.. . Analizar los porcentajes óptimos de los aditivos plastificantes tipo A de las diferentes marcas sobre el asentamiento.. . Evaluar el peso unitario del concreto con las diferentes dosificaciones de los aditivos plastificantes tipo A.. . Comparar costos con adición y sin adición de los aditivos plastificantes en el concreto aplicado en vigas y columnas.. . Evaluar la parte estadística del asentamiento, compresión y peso unitario, con el método ANOVA (Análisis de varianza), aplicado para dos factores.. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1. ANTECEDENTES Ayala, (2008), en su investigación denominada: “Estudio de las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido con aditivo plastificante Sika Plastiment HE 98”, se diseñaron muestras de concreto con y sin aditivo de mediana a baja resistencia ,se trabajaron con 3 parámetros que contiene a las relaciones a/c: 0.6, 0.65, 0.7 y con dosificaciones de: 0.3%, 0.5%,0.7% del peso del cemento para cada relación. Para la relación a/c 0.6, para la mezcla patrón se obtuvo un asentamiento de 3 1/2", para el 0.3% de aditivo se obtuvo 3 3/4",al igual que en las dosis de 0.5% y 0.7%, en este caso el asentamiento incrementa en menor medida debido al mayor TMN de la piedra de 1" y la elevada finura del agregado grueso, las cuales ofrecen un concreto con mayor densidad y no muy susceptible al incremento de asentamiento con estos intervalos de dosificación pequeños. El peso unitario de la mezcla patrón es de 2383.62 kg/m3, para el 0.3% de dosificación de aditivo se obtuvo 2393.55 kg/m3, lo cual genera un incremento siempre en la primera dosificación, luego al 0.5% disminuye en poca proporción a 2382.20 kg/m3 y al 0.7% disminuye aún más a 2358.09 kg/m3. Para la compresión su f´c fue de 280 kg/cm2, las resistencias de compresión a 7 y 28 días para la mezcla patrón fueron de 275.64 kg/cm2 y 361.21 kg/cm2 respectivamente, para el 0.3% fue de 316.5 kg/cm2 y 412.32 kg/cm2, para el 0.5% fue de 326.18 kg/cm2 y 399.46 kg/cm2 y para el 0.7% fue de 324.66 kg/cm2 y 396.44 kg/cm2 . Para la relación a/c 0.70, el valor de asentamiento para esta mezcla patrón fue de 3 1/4", con los porcentajes de dosificación anteriormente mencionados, éstos asentamientos poseen un valor de 3 1/2". El peso unitario de la mezcla patrón es de 2379.36 kg/m3 y con las dosificaciones, el peso unitario se incrementa en la primera y segunda, para la tercera disminuye a 2377.23 kg/m3. Para la resistencia a compresión de 7 días se obtuvo 227.11 kg/cm2 y 290.09 kg/cm2 respectivamente para la mezcla patrón y para las dosificaciones se aumenta en las dosis de 0.3% y 0.5% y en la dosificación e 0.7% empieza a disminuir. Se comprueba que a mayor relación a/c se disminuye la resistencia a compresión.. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Campoverde y Muñoz (2015), en su investigación denominada: “Estudio experimental del uso de diferentes aditivos como plastificantes reductores de agua en la elaboración de hormigón y su influencia en la propiedad de resistencia a la compresión”, plantearon estudiar, experimentar y evaluar como los aditivos plastificante reductores de agua influyen y modifican las propiedades de los hormigones preparados con diseños de mezcla dosificados para cumplir resistencias mínimas de 210 kg/cm2 y 300 kg/cm2 , después de su fraguado, reduciendo la cantidad de cemento y agua de amasado. Para el concreto de 300 kg/cm2, con relación a/c= 0.34 y con el aditivo Sika 100N con 1.6lt de dosis, les permitió reducir agua de amasado en un rango de 10% y cemento en 8%, al incrementar las dosis en 2.4lt reduce el agua en 24% y el cemento en 19% y a una relación a/c de 0.33. Respecto a la resistencia a 28 días para la mezcla patrón se obtuvo 324.6 kg/cm2, con la marca Sika 100N, y una dosis de 1.78lt se incrementa a 344.09 kg/cm2. Para el concreto de 210 kg/cm2, con relación a/c= 0.38 y con el aditivo Sika 100N con 1.6lt de dosis, les permitió reducir agua de amasado en un rango de 14% y cemento en 11%, al incrementar las dosis en 2.38lt reduce el agua en 28% y el cemento en 19% con una relación a/c de 0.35. Respecto a la resistencia a 28 días para la mezcla patrón se obtuvo 212.9 kg/cm2, con la marca Sika 100N, y una dosis de 2.1lt se incrementa a 296.95 kg/cm2. Cevallos (2012), en su investigación denominada: “Disertación sobre el comportamiento de aditivos plastificantes en el concreto en su resistencia y durabilidad”, plantea el objetivo de estudiar y analizar el comportamiento de aditivos plastificantes en el concreto en su resistencia y durabilidad. Se realizaron dos grupos de muestras de concreto sometidas a diferentes tipos de curado los cuales fueron al 5% y 10% de sulfato de sodio respectivamente, se realizaron ensayos de flexión, resistencia a compresión simple y con módulo de elasticidad a cada grupo aplicándole una dosificación de aditivo plastificante al 0.5% respecto al peso del cemento, el diseño de mezcla que utilizaron fue de f’c=240 kg/cm2, la mayor resistencia fue lograda con el aditivo de marca Aditec 311-FF con el cual se obtuvo a los 56 días de curado una resistencia de 291.04 kg/cm2, pero comparándola con la mezcla sin aditivo y sólo con sulfato de sodio hay una diferencia de aumento de resistencia debido a mayor edad como es de 91 días, donde las muestras con sulfato de sodio a ésta edad alcanzaron más resistencia y 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. las con aditivo disminuyeron. De esta manera utilizando aditivos plastificantes podemos modificar las alteraciones que producen los sulfatos en el concreto, así mismo sirven para mejorar la calidad, resistencia de elementos estructurales como vigas, losas, columnas, placas, etc. Benítez (2014), en su trabajo de investigación: “Características físicas y mecánicas del concreto permeable usando agregados y aditivo Chema plast”. Dentro de este trabajo se buscó comparar la resistencia y permeabilidad del concreto elaborado con materiales de Cajamarca, dónde diseñaron una mezcla utilizando el valor medio del rango recomendado de la relación agua cemento con una porcentaje de vacíos del 20% y con un valor medio del aditivo Chema plast tipo A. Conformaron probetas para ensayarlas a compresión y permeabilidad a edades de 7, 14 y 28 días, su resistencia promedio fue de: 6.030 MPa, 7.148 MPa, 7.6 MPa respectivamente a esas edades. Con respecto a la permeabilidad se obtiene 0.321 cm/s valor aceptable dentro de la norma ACI 522R-10. Todo ello sirve para conocer la influencia del uso del aditivo tipo A y sus buenos resultados para hallar un volumen de pasta adecuado consiguiendo que la mezcla tenga mejor consistencia, propiedades reológicas y un aumento de resistencia a compresión. 2.2. BASES TEÓRICAS Y CIENTÍFICAS 2.2.1 Concreto El concreto es un material de uso común, o convencional y se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que designado como aditivo. Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como concreto, se introduce de manera simultánea un quinto participante representado por el aire. (Torre, 2004). Concreto Estructural Es aquel concreto utilizado con propósitos estructurales incluyendo al concreto simple y al concreto reforzado y que posee una resistencia a compresión no menor a 170 kg/cm2. (Norma E.060, 2009).. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 2.2.2 Componentes del concreto El concreto está formado por varios materiales: cemento, agua, agregados fino como la arena y agregados gruesos como la grava; se sabe también que la grava y la arena son llamados agregados inertes, y se utilizan para disminuir cierta cantidad de cemento, ya que de alguna manera economiza el producto. (Gallo, 2005). En cuanto al agua y al cemento, toman el nombre de agregados activos, ya que provocan una reacción química para formar el proceso de fraguado, el cual consiste en endurecer la mezcla hasta llegar a un estado sólido. (Gallo, 2005). Los componentes lo podemos apreciar en porcentajes en la figura N°3.. AIRE 1%-3% CEMENTO 7%-15% AGUA 15% - 22% AGREGADOS 60% - 75% Figura N° 3 : Componentes del concreto. (Autor de tesis, 2018). a). Cemento Es un material pulverizado que además de óxido de calcio contiene sílice, alúmina y óxido de hierro y que forma, por adición de una cantidad apropiada de agua, una pasta conglomerante capaz de endurecer tanto en el agua como en el aire. (Rivera, 2013). El cemento Portland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plástica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad. (Torre, 2004).. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. . Clasificación del cemento A medida que varían los contenidos de C2S (Silicato dicálcico), C3S, C3A, C4AF se modifican las propiedades del cemento Portland, por lo tanto, se pueden fabricar diferentes tipos con el fin de satisfacer ciertas propiedades físicas y químicas para situaciones especiales (Rivera, 2013). Cemento portland tipo I: Es el destinado a obras de hormigón en general, al que no se le exigen propiedades especiales. Cemento portland tipo II: Es el destinado en general a obras de hormigón expuestas a la acción moderada de sulfatos y a obras donde se requiera moderado calor de hidratación. Cemento portland tipo III: Es el que desarrolla altas resistencias iniciales. Cemento portland tipo IV: Es el que desarrolla bajo calor de hidratación. Cemento portland tipo V: Es el que ofrece alta resistencia a la acción de los sulfatos. Cemento portland con incorporadores de aire: Son aquellos a los que se les adiciona un material incorporador de aire durante la pulverización. Tabla N° 1: Composición de los tipos de cemento portland. (Rivera 2013). Tipos de cemento portland Portland tipo I Portland tipo II Portland tipo III Portland tipo IV Portland tipo V. C2S 24 33 13 50 40. Composición (%) C3S C3A 50 11 42 5 60 12 26 5 40 4. C4AF 8 13 8 12 9. La resistencia relativa de los concretos hechos con los diferentes tipos de cemento portland, tomando como base para la comparación el cemento portland tipo I, se muestra a continuación. Estos valores son característicos para los concretos con curado húmedo hasta el momento en que se prueban.. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Tabla N° 2: Resistencias para cada tipo de cemento. (Rivera 2013). Resistencia a la compresión (%) Tipos de cemento portland Portland tipo I Portland tipo II Portland tipo III Portland tipo IV Portland tipo V . 1 día. 7 días. 28 días. 3 meses. 100 75 190 55 65. 100 85 120 55 75. 100 90 110 75 85. 100 100 100 100 100. Fraguado y endurecimiento del cemento portland El fraguado, es un proceso donde la pasta de cemento pierde su plasticidad llegando a adquirir algo de resistencia, mientras que el endurecimiento se caracteriza por la ganancia progresiva de resistencias de una pasta fraguada. Durante el fraguado el primer componente que reacciona con el agua es el C3S reduciéndose, como consecuencia de esta reacción, el agua disponible y la plasticidad de la pasta. Aunque el C3 A es más activo que el C3S, su actividad queda frenada por la adición de yeso. Durante el fraguado hay que distinguir dos fases conocidas como: “principio de fraguado” y “fín de fraguado” y que son importantes para conocer el tiempo durante el cual la pasta permanece plástica y, por lo tanto, es trabajable. El fraguado va acompañado de desprendimiento de calor; al principio se observa una elevación fuerte de temperatura seguida de un fuerte descenso con mínimo y luego, un pico que puede considerarse como el final del fraguado. (Ver figura N° 4). No existe una frontera clara entre el fin de fraguado y el principio del endurecimiento de un cemento. El endurecimiento es el progresivo desarrollo de resistencias mecánicas y queda regulado por la naturaleza y estructura de las películas coloidales que recubren los granos y que avanzan hacia el núcleo de la hidratación. (Fernández, 2010).. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura N° 4: Determinación del fraguado del cemento por calorimetría . Cemento tipo ICo. El cemento Extraforte ICo es un cemento de uso general recomendado para columnas, vigas, losas, cimentaciones y otras obras que no se encuentren en ambientes húmedos-salitrosos. Este cemento. contiene. adiciones. especialmente. seleccionadas. y. formuladas que le brindan buena resistencia a la compresión, mejor maleabilidad y moderado calor de hidratación. Posee hasta un 30% de filler calizo lo cual aumenta su producción, más fineza y resistencia, Según ASTM C595. Propiedades: Moderado calor de hidratación, mejor trabajabilidad. Aplicaciones: Obras de concreto y de concreto armado en general, morteros en general, pavimentos y cimentaciones, estructuras de concreto masivo.. Figura N° 5: Cemento Extraforte tipo ICo. (Pacasmayo, 2018). 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. b). Agregados Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011. Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto. (Torre, 2004).. b.1 Clasificación de los agregados para el concreto . Por su naturaleza: Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en: agregado grueso, fino y hormigón (agregado global). El agregado fino: Se define como aquel que pasa el tamiz 3/8” y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas. El agregado grueso: Es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava. El hormigón: Es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera..  Por el origen, forma y textura superficial Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. En términos descriptivos la forma de los agregados puede ser: Angular: Cuyos bordes están bien definidos y formado por la intersección de sus caras (planas) además de poca evidencia de desgaste en caras y bordes. Sub angular: Evidencian algo de desgaste en caras y bordes, pero las caras están intactas.. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Sub redondeada: Considerable desgaste en caras y bordes. Redondeada: Bordes desgastados casi eliminados. Muy Redondeada: Sin caras ni bordes. (Torre, 2004) b.2 Propiedades físicas de los agregados Densidad Depende de la gravedad específica de sus constituyentes sólidos como de la porosidad del material mismo. La densidad de los agregados es especialmente importante para los casos en que se busca diseñar concretos de bajo o alto peso unitario. Las bajas densidades indican también que el material es poroso y débil y de alta absorción. Porosidad La palabra porosidad viene de poro que significa espacio no ocupado por materia sólida en la partícula de agregado es una de las más importantes propiedades del agregado por su influencia en las otras propiedades de éste, puede influir en la estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad. Peso unitario Es el resultado de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma de acomodo de estos. el procedimiento para su determinación se encuentra normalizado en ASTM C 29. (Torre, 2004). c). Agua El agua de mezcla cumple dos funciones muy importantes, permitir la hidratación del cemento y hacer la mezcla manejable. De toda el agua que se emplea en la preparación de un mortero o un concreto, parte hidrata el cemento, el resto no presenta ninguna alteración y con el tiempo se evapora; como ocupaba un espacio dentro de la mezcla, al evaporarse deja vacíos los cuales disminuyen la resistencia y la durabilidad del mortero o del hormigón. (Rivera 2013).. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. La cantidad de agua que requiere el cemento para su hidratación se encuentra alrededor del 25% al 30% de la masa del cemento, pero con esta cantidad la mezcla no es manejable, para que la mezcla empiece a dejarse trabajar, se requiere como mínimo una cantidad de agua del orden del 40% de la masa del cemento, por lo tanto, de acuerdo con lo anterior como una regla práctica, se debe colocar la menor cantidad de agua en la mezcla, pero teniendo en cuenta que el mortero o el concreto queden trabajables. (Rivera 2013). . Adición de agua en obra: La adición de agua en la obra es la que se le hace al concreto (hormigón) premezclado en el camión mezclador después que éste arriba al lugar de vaciado del concreto. Tal retemplado o ajuste de mezcla del concreto puede ser efectuado con una porción del agua de mezclado de diseño que es retenida durante el mezclado inicial, o con agua adicional al diseño de la mezcla, a solicitud del comprador. ¿Por qué añadir agua en obra? Cuando el concreto llega a la obra con un asentamiento que está por debajo del permitido por el diseño o por especificación y/o esta consistencia es tal que afecta de forma adversa la colocación del concreto, se le debe añadir agua al concreto para aportarle un asentamiento (revenimiento) hasta un nivel aceptable o especificado. (Loyaga, 2014).. Figura N° 6: Ejemplo del efecto de la adición de agua sobre el asentamiento y la resistencia del concreto. (Loyaga, 2014). 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Si el comprador solicita agua adicional al diseño original de la mezcla, él mismo asume la responsabilidad por la calidad resultante del concreto. La alternativa de utilizar un aditivo reductor de agua o un superplastificante para incrementar el asentamiento del concreto debería ser considerado. Siempre que se evite la segregación, el incremento del asentamiento del concreto con el empleo de aditivos usualmente no alterará de forma significativa sus propiedades. Según las ASTM C94, nos orienta la manera correcta para adicionar agua en obra, de la siguiente manera: Establecer el asentamiento máximo permisible y el contenido de agua permitido por la especificación del trabajo. Estimar o determinar el asentamiento (revenimiento) del concreto a partir de la primera porción de concreto descargado del camión. Añadir una cantidad de agua tal, que no se exceda el asentamiento o la relación agua/cemento máxima de acuerdo con la especificación. Medir y anotar la cantidad de agua añadida. Una cantidad de agua en exceso de la permitida debe ser autorizada por un representante designado por el comprador. (Loyaga, 2014). 2.2.3 Propiedades del concreto en estado fresco . Trabajabilidad Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad. En la prueba de revenimiento se coloca un espécimen o probeta de la mezcla en un molde de forma troncocónica, de 12" de altura, con base de 8"y parte superior de 4" de diámetro. (Especificación ASTM C 143). Cuando se quita el molde se mide el cambio en la altura de la probeta. Las propiedades relacionadas con la trabajabilidad son: consistencia, segregación y exudación, a continuación, se hablará de la primera debido al trabajo realizado. (Riva, 2010).. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.