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Análisis comparativo de las propiedades físicas y costos de producción entre hormigón autocompactante y hormigón convencional utlizando materiales de la ciudad de Loja

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(Y I ¿

(2)

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y

COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN

AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO

MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

TESIS bE GRAbO PREVIA A LA

OBTENCIÓN bEL TÍTULO bE

INGENIERO CIVIL

AUTORES:

LENIN STALIN LUZURIAGA ZÁRATE

IVAN ROLANDO VALLEJO VÉLEZ

DIRECTOR:

ING. JORGE

Luís

PALAcIos

(3)

• ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AIJTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

.&nia £wzuúaga 5uán Va(eej

CERTIFICACIÓN:

Que el presente trabajo ha sido desarrollado bajo mi dirección, conducción y

asesoría, y que luego de las observaciones y sugerencias necesarias, autorizo su

presentación ante La Escuela de Ingeniería Civil, por considerar que se trata de un

tema de investigación que reúne los méritos suficientes para ello.

De Uds. Atentamente

Ç)

/Ing. Jorge Luis Palacis.

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenia £wzuiaja loán V ail*

CESIÓN DE DERECHOS

Lenin Stalin Luzuriaga Zárate e Iván Rolando Vallejo Vélez egresados de la

Escuela de Ingeniería Civil declaramos conocer y aceptar la disposición del

Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que

en su parte textualmente dice: "Forman parte del patrimonio de la universidad

la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y

tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico

o institucional de la Universidad.

Alí

---Lenin S. Luzuriaga Z.

/!

T

V

e"o V.

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y CIUDAD DE LOJA"

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£uaa

PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

Juá,i Vaile

Autoría

Los conceptos, cálculos, resultados

conclusiones y recomendaciones expuestos en la presente investigación

están bajo la total y categórica responsabilidad de los autores

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

(4

1

CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzwda9a 704n Vatt*

Agradecimiento

Queremos dejar constancia de un sincero e imperecedero agradecimiento a todos los catedráticos que nos impartieron, sin egoísmos, todos sus valiosos conocimientos; a los compañeros, y a todas aquellas personas que participaron directa o indirectamente en el planteo, elaboración y ejecución del presente estudio. Al Sr. lng. Jorge Luís Palacios, quien en calidad de Director contribuyó al desarrollo y realización de la misma.

Especial reconocimiento de sincera gratitud y estima de nuestra parte a los lng. Fabián Armijos, Ing. José Songor, lng. Marlon Valarezo, dilectos profesionales y amigos, de quienes hemos obtenido su valiosa colaboración y experiencias que nos han permitido la realización y conclusión de nuestra investigación.

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA ' CIUDAD DE LOJA"

Lerna LuzuÁ aa Suda 'V afi*

Dedicatoria:

A Dios:

Quien ha sabido guiarme

por el camino del entendimiento para la consecución del

presente trabajo

A mi esposa e hijo:

El soporte emocional, comprensivo y cariñoso forjado en las adversidades y en la alegría.

A mis padres y hermanos: Que, a lo largo de mi vida han sido un pilar fundamental

para alcanzar las metas propuestas.

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y CIUDAD DE LOJA"

£ün £aya

PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

Juán Vailen

Dedicatoria:

A mis queridos padres y hermanos quienes me apoyaron en todo momento

impulsores de mi superación personal y profesional pilares fundamentales de este éxito alcanzado para ello con todo mi cariño y gratitud

¡van Vallejo

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE -, HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

( CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzjvdaa Suan Vdhj

ÍNDICE

Del Exordio

Certificación... Cesiónde Derechos ... . ... ..II

Autoría... ... ... . ... .. ... .. ... iii

Agradecimiento... . ... ... . ... ---- ... ... . ... . ... .iv

Dedicatorias... .... . ... ... . ... ...V índices... . ... ... ... . ... VU

Del Tratado.

CAPITULO 1 1. ASPECTOS GENERALES. 1.1. Introducción.. ... . ... ... ... . ... 1

1.2. Planificación del estudio ... .... .. ... ... .. .... .... . ... 2

1.2.1 Objetivo General.... ... .. ... ... ... ... . ... . ... . ... ... 3

1 .2.2.Objetivos Específicos ... . ... .... ... ... . ... . ... .... ... ...3

1 .2.3.Justificación del Proyecto ... ... .... . ... . .... . ... ... . ... 3

1.3. Concepto de Hormigón Autocompactante ... ... ... . ... ...4

1.4. Ventajas del Hormigón Autocompactante ... . ... .. ... .. ... 4

1.5. Características de los agregados para Hormigón Autocompactante ... . ... 5

1.5.1 Agregado Fino ... .. ... ... ... ... .. ... 6

1 .5.2.Agregado Grueso ...1

1 .5.3.Materiales Cementantes ... .. ... ... . ... . ... 8

1 .5.4.Adiciones...8

1.5.5.Agua ... . ... . ... ... ... ... ... ... ... 9

1.5.6.Aditivo ... . ... . ... . ... 10

1.6. Usos de Hormigón Autocompactante ... ... . ... ...11

1.7. Dosificación de Hormigón Convencional... ... ... . ... . ... 11

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$fANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

Y CIUDAD DE LOJA"

Lenin £tzwiaa Suátt Vatte

CAPÍTULO II

2. COMPONENTES DEL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

2.1. Cemento ... ... . ... ... ... . ... . ... . ... ... ... 18

2.1.1.Cemento Pórtland ... .... ... 18

2.1.2.Tipos del Cemento Pórtland ... .... .. ... ... ... ... ... ....19

2.1 .3.Cemento para Hormigón Autocompactante ... . ... . ... . ... ... ... .20

2.2. Agregados ... ... ... ... 20

2.2.1.Agregado Fino ... . ... ... ... ... . ... ... . ... ...21

2.2.2.Agregado Grueso.. ... ... ... ... 22

2.2.3.Ensayos de los Agregados ... ... ... ... ...24

2.2.3.1. Granulometría de la Arena ... ... ... ... 24

2.2.3.2. Ensayo de Abrasión de la Grava... ... ... . ... ... ... 25

2.2.3.3. Densidad y Absorción de la Arena ... . ... . ... .. ... 26

2.2.3.4. Densidad y Absorción de la Grava. ... ... ... ... . ... 27

2.2.3.5. Determinación de finos menores que 75 micras ... . ... 27

2.2.3.6. Contenido de humedad de la arena y grava ... . ... . ... .... . ... 28

2.2.3.7. Aditivos ... ... ... .. ... 29

2.2.3.8. Adiciones ... . ... ... ....30

CAPÍTULO III

3. IMPLEMENTACIÓN DE EQUIPOS 3.1. Características y funcionamientos de los equipos... ... .. ... . ... ..31

3.11.Equipo V-Funnel ... .. ... ... .... ... ... ... . ... ...31

3.1.2.Equipo Slump-Flow ... . .... ... ... .. ... . ... ...32

3.1.3.Equipo J-Ring ... . ... . ... 33

3.1.4.Cilindros para Muestras... ... .... ... ... ...34

3.2. Diseño del Hormigón Autocom pacta nte... ... ... . ... 35

3.2.1 .Análisis con los agregados ... ... . ... ... 35

3.2.2.Análisis con la Adición ... ... ... ... . ... 38

3.2.3.Análisis con Aditivo. ... ... ... ... . ... . ... ... . ... . ... 39

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA r CIUDAD DE LOJA"

.&nin £wzwúaa Juan V a~

CAPÍTULO IV

4. ENSAYOS Y PRUEBAS DE LABORATORIO CON HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y CONVENCIONAL

4.1. Ensayos para hormigón fresco convencional ... .. ... ..41

4.1.1 .Asentamiento...42

4.1 .2.Temperatura...42

4.1 .3.Contenido de aire ... . .... . ... .. ... ... ... .... ... 43

4.1.3.1. Método de presión ...43

4.1.3.2. Método Volumétilco.... ... ... ... . ... ... ... ... ... . ... 44

4.1.4.Peso Unitario ... . ... . ... . ... ... . ... 44

4.2. Funcionamiento de los equipos para HAC ... . ... .. ... . ... . ... 45

4.2.1.Ensayo V-Funnel ... .. ... ... . ... ...46

4.2.2.Ensayo Slump-Flow ...47

4.2.3.Ensayo J-Ring...49

4.3. Ensayos para el hormigón endurecido ... . ... 50

4.3.1.Ensayo de compresión de cilindros... ... 50

4.3.2.Ensayos de flexión ... .. ... . ... . ... 51

4.4. Datos de ensayos realizados ...53

4.5. Interpretación de resultados... ... .57

CAPÍTULO y

5. ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE EL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y CONVENCIONAL 5.1. Análisis comparativo en estado fresco. ... ... ... ... 63

5.2. Análisis comparativo en estado endurecido.. ... . ... . ... ....64

5.3. Presupuesto para hormigón autocompactante y convencional por m3...64

5.4. Análisis de comparativo de costos de producción del hormigón común con el autocompactante... ... .. ... .... ... . .... ... ... .67

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. CONCLUSIONES ... . ... . ... ...68

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rANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

f1

l CIUDAD DE LOJA"

£

£wzu'úaya Juán 'Vateej

BIBLIOGRAFÍA

Bibliografía... . 

... . ... . ... . ... 71

ANEXOS

ANEXO#1 ...73

Fotosproyecto ... .... ... .. ... . ... . ... . .... 73

ANEXO#2 ... . ... 82

(13)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

j CIUDAD DE LOJA"

Lenin £tzuiaga .7UWt Va(hjo

RESUMEN

La presente tesis es un proyecto investigativo cuyo objetivo principal es analizar las características físicas y mecánicas tanto del hormigón autocompactante como del hormigón convencional, los cuales nos permitirán evaluar y analizar las ventajas y desventajas de cada uno de ellos, pero para ello implementaremos ensayos nuevos los cuales nos permitirán optimizar la calidad del hormigón a utocom pacta nte. Este proyecto se lo ha desarrollado con la participación conjunta de los docentes investigadores de la U.C.G. y de las autoridades de la universidad que nos supieron ayudar en lo que se refiere a la adquisición de los materiales y equipos nuevos empleados para desarrollar la presente tesis con lo cual queremos agradecer por su respaldo incondicional en la elaboración de este tipo de investigaciones.

En vista de que buscamos nuevas alternativas para un buen uso del hormigón en las diferentes obras civiles, en nuestro proyecto se planteó el uso del hormigón autocompactante el cual nos ofrece mayor trabajabilidad, resistencias elevadas y un buen acabado en las superficies, para lo cual se hizo necesario en primer lugar adquirir los equipos nuevos para realizar los ensayos para este tipo de hormigón y así evaluar la calidad del mismo, además se analizaron las características de los agregados empleados en la elaboración de cada tipo de hormigón, para así poder dosificar y obtener muestras que luego serán probadas a la compresión y flexión.

Para la elaboración de los capítulos de la tesis, se trato de seguir un orden lógico parar un mayor entendimiento al momento de revisar la misma, con esta aclaración pasamos a detallar cada uno de los capítulos realizados:

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE dfj' HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

1 Ç CIUDAD DE LOJA"

Lenin J3wzuttiaga Juán V a&jø

Dentro del primer capítulo también realizamos la dosificación del hormigón convencional una vez conocidos las características de los agregados para ello se procedió a dosificar por el método del volumétrico o método del ACI.

En el segundo capítulo hacemos énfasis en los ensayos realizados par caracterizar los tipos de ensayos que se realizaron a los agregados tanto grueso como fino, empleando normas ASTM como granulometría densidad en estado sss, densidad en suelto y compactado, porcentaje de finos, porcentaje de abrasión de la grava, contenido de humedad. A si mismo se menciona la cantera de donde provienen los agregados, el tipo de cemento empleado, la adición y aditivo superplástificante empleado en la elaboración del hormigón autocompactante.

En el tercer capítulo abarcamos el estudio de cada uno de los nuevos ensayos en lo que se refiere al uso de los equipos y procedimiento que se debe seguir para realizar los ensayos de V-Funnel, el ensayo Slump-Flow y el ensayo J-Ring. Dentro de este capítulo también realizamos la forma de dosificar un hormigón autocompactante empleando el método volumétrico realizando pruebas con diferentes tamaños de agregados, diferente relación agua/cemento, diferente porcentaje de aditivo y adiciones, hasta llegar a obtener un dosificación óptima para así poder comparar con el hormigón tradicional o convencional.

Ya en el cuarto capítulo mostramos un procedimiento a seguir par ensayar los diferentes tipos de hormigón en estado fresco, empleando ensayos de asentamiento para el hormigón convencional y los ensayos nuevos para el hormigón autocompactante y ensayo de temperatura y contenido de aire para ambos tipos de hormigón. Y para analizar el comportamiento de los hormigones en estado endurecido se realizaron los ensayos de flexión y compresión de los especimenes los cuales nos ayudaran a observar la calidad y características físicas de los dos tipos de hormigón.

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenín Lwzwiaga Suwi Va&ji

producción de cada tipo de hormigón analizando rendimiento, mano de obra y equipo empleado en la fabricación de los mismos.

Como parte final con los ensayos de los agregados y del hormigón ya sea en estado fresco y endurecido con las dosificaciones óptimas de cada tipo de hormigón evaluamos para sacar las conclusiones de las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Con la elaboración de este trabajo queremos incentivar a los profesionales que trabajan con hormigón en laS diferentes obras civiles de nuestra ciudad para que usen el hormigón autocompáctante y así aprovechen las cualidades en cuanto a resistencia, trabajabilidad y acabados en las superficies del hormigón que con este tipo de hormigón se puede obtener, además que si analizamos costo de materiales y rendimiento del equipo de trabajo así como la eliminación del vibrador en la puesta en obra del hormigón.

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CRPÍTIJLÜ /

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

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Offl^,^ HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

15 i

CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzwtiauz Juw Valiq4

CAPÍTULO 1

ASPECTOS GENERALES

1. INTRODUCCIÓN.

El hormigón es uno de los materiales más utilizados en nuestra ciudad para la construcción de diferentes obras civiles, razón por la cual se buscan métodos para mejorar las características del hormigón así como la de sus componentes, para poder obtener obras de mejores características, en lo que se refiere a costos, calidad y durabilidad de las obras construidas.

Ante la necesidad de utilizar nuevos métodos para la utilización del hormigón para mejorar el rendimiento del mismo, en diferentes obras que se construyen con hormigón en nuestro país y en particular en la ciudad de Loja, especialmente su capital, que es donde se utiliza en mayor cantidad el hormigón en diferentes proyectos de obra civil, que en el resto de la provincia.

En vista de esto, los constructores buscan nuevas formas de agilitar los procesos que ayuden a mejorar el rendimiento de la construcción con el hormigón, razón por la cual con esta investigación buscamos implementar el uso del hormigón autocom pacta nte.

Es un hormigón que cumple con la función de agilitar los procesos de hormigonado y a la vez eliminar el proceso de vibrado en el hormigón, obteniendo mejores acabados en las superficies de hormigonado.

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ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA i.it ¡( CIUDAD DE LOJA"

Lenin. £uzwdaya 3uán Va1Ze

2. PLANIFICACIÓN DEL ESTUDIO

Para el presente proyecto nos hemos planteado mejorar las características del hormigón, tanto en estado fresco como en estado endurecido y además analizando los costos de los materiales para poder competir con el hormigón tradicional, para lo cual se empleó la siguiente planificación del proyecto:

• Para empezar el estudio se procedió a la adquisición de los materiales como son: arena, grava, cemento, aditivo y adiciones, que son los componentes del hormigón autocompactante así como los equipos necesarios para realizar las pruebas en el hormigón fresco.

• Luego se procedió a realizar los ensayos de laboratorio para obtener las características físicas de los agregados que se van a emplear en la elaboración de los hormigones planteados en la tesis.

• A continuación, con las características de los agregados se procederá a realizar dosificaciones de prueba, utilizando la menor relación agua/cemento, y observando el comportamiento del hormigón en estado fresco cada prueba. • Una vez encontrada la dosificación correcta para obtención de hormigón

autocompactante se procederá a variar la cantidad de adición y aditivo con la finalidad de abaratar costos, pero sin variar las características del hormigón autocom pacta nte, para cada variación se tomarán muestras que luego serán ensayadas a la compresión y flexión en estado endurecido a distintas edades como son 7, 14 y 28 días.

• Seguidamente con la dosificación óptima se procederá a dosificar un hormigón convencional con la misma relación agua-cemento, se tomaran muestras cilíndricas para poder obtener las ca, acterísticas de cada tipo de hormigón tanto en estado fresco como endurecido para poder ser ensayadas a la compresión y flexión a los 7, 14 y 28 días.

• Finalmente se evaluarán las características físicas mencionadas anteriormente y costos de producción de los dos tipos de hormigón y así obtener conclusiones y recomendaciones de cada uno de ellos.

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"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE -ç7 HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

!&

CIUDAD DE LOJA"

Lenia £u'zwiaqja .Juán Va&j

2.1. OBJETIVO GENERAL.

Producir hormigón autocompactante y comparar las propiedades físicas y costos de producción frente al hormigón convencional, bajo iguales condiciones.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

o

Elaborar los equipos para caracterizar el hormigón autocompactante en

estado fresco.

Experimentar tres dosificaciones con hormigón autocompactante variando la propprción de los materiales.

• Analizar las características del hormigón autocompactante en estado fresco y endurecido mediante los ensayos.

• Comparar los resultados de resistencia a la compresión entre hormigón autocompactante y hormigón convencional, empleando agregados de la cantera "Los Encuentros" de la parroquia Malacatos del cantón Loja bajo condiciones controladas de las características de los agregados.

Comparar los resultados de resistencia a la flexión entre hormigón autocompactante y hormigón convencional, empleando agregados de la cantera "Los Encuentros" de la parroquia Malacatos del cantón Loja, bajo condiciones controladas de las características de los agregados.

2.3. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO.

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10-1 - "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

l7 

Lenin £uzu'iaa Suán Vd(eju

manipulando las proporciones y características físicas de sus componentes (agregados, cemento, agua y aditivos), se logra obtener un hormigón de alto desempeño, denominado éste autocompactante (self compacting concrete SCC).

3. CONCEPTO DE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE.

3.1. Hormigón autocompactante (HAC).

El hormigón autocompactante se define como un hormigón que tiene una fluidez significativamente alta, con gran resistencia a la segregación durante su transporte y colocación, que puede ser vaciado dentro de encofrados estrechos y áreas densamente armadas sin aplicar vibración'.

El hormigón autocompactante es un concepto nuevo y revolucionario, donde el material, métodos de diseño de la mezcla y control del hormigón fresco difieren del hormigón tradicional. Esta tecnología es una excelente alternativa para aumentar considerablemente la productividad en las obras que utilizan hormigón.

El hormigón autocompactante es usado en otros países y en las grandes ciudades del país pero en nuestro medio no se tiene un conocimiento de las características de este hormigón razón por la cual se creó este estudio, con la finalidad de mostrar las ventajas que presenta.

4. VENTAJAS DEL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

Las principales razones para el uso de éste nuevo hormigón se resumen en el aumento significativo de la productividad, la disminución de los plazos de construcción, mano de obra y maquinaria y la mayor calidad de los elementos hormigonados como resistencia y acabados. Entre las ventajas de este hormigón encontramos una variedad de usos entre los cuales podemos anotar los siguientes.

1 http://www.hormigoneIaborado.com/infoteCfliCa_QrtO9.htm

(21)

ANÁLISIS OMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

7) HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

)II1 

CIUDAD DE LOJA"

4;i;P* 

Lenia £wzu'úaa Juán ValieJ

El hormigón autocompactante es fácil y rápido su colocación en obra.

El hormigón autocompactante se caracteriza por mostrar una consistencia muy

fluida y una notable resistencia a la segregación durante el transporte y

colocación, lo que facilita considerablemente la colocación en obra del

hormigón, incrementando la velocidad de construcción y disminuyendo

drásticamente las reparaciones por defectos de compactación2.

Este hormigón ofrece resistencias mecánicas elevadas

En estado endurecido, el hormigón autocompactante puede alcanzar

resistencias mecánicas iguales o superiores que un hormigón tradicional, así

como poder obtener mejores características de durabilidad que el hormigón

convencional. Las propiedades de fraguado, retracción, módulo de elasticidad y

otras se mantienen sin variaciones relevantes.

Mejores acabados.

Así mismo las superficies obtenidas tienen menos porosidad y son incluso más

homogéneas de color que lo común, lo cual implica mejores acabados.

5. CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS COMPONENTES DE

HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE.

Los componentes básicos que constituyen el hormigón autocompactante son:

cemento, adición, arena, grava, agua, aditivo superplastificante, los cuales se

detallan a continuación.

Para el presente proyecto se ha decidido trabajar con materiales de la cantera

"Los Encuentros" ubicado en la parroquia Malacatos del cantón Loja, el mismo

que consiste en agregado grueso triturado con distinto tamaño máximo nominal

como son de 

1

pulgada (25 mm), 314 de pulgada (19 mm) y 318 de pulgada (10

mm), y agregado fino triturado provenientes de la misma cantera y que debe

(22)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

jj1j. £uq.wúaa .9án V a1

estar dentro de la especificaciones de granulometría y porcentaje de finos para ser usados en el presente proyecto.

Dentro del proyecto se optó por trabajar con los agregados lavados, para controlar la variabilidad de las características de los agregados.

Con lo que refiere a la arena se trabajó en el estado en que esta llegó de la cantera por cuanto el hormigón autocompactante requiere un alto porcentaje de finos.

Así mismo las adiciones empleadas en el diseño del hormigón autocompactante fueron provenientes de la fabrica Rocafuerte" que son puzolanas producto de la pulverización de la piedra pómez (residuos de la producción de los bloques alivianados).

Este producto para ser usado como adición fue triturado y pulverizado de tal forma que tenía que pasar por el tamiz # 200 (75 p) para ser empleado como adicción.

5.1. AGREGADO FINO.

No existen limitaciones en cuanto a la naturaleza de las arenas empleadas. Sobre su distribución de tamaños, es necesario emplear arenas continuas, sin cortes en su granulometría, su cantidad deberá estar en consonancia con la cantidad de grava.

Generalmente el contenido de arena puede representar el 60-50% de la cantidad de árido total, en función de la naturaleza y cantidad de la adición empleada y de cemento y de las características de la grava.

(23)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE ) HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzu'daga Juán Vafleji

Si se emplean arenas correctoras (con pases por el tamiz # 200 cercanos al 10% o más) para satisfacer la demanda de finos su cantidad a emplear deberá estar en relación a la cantidad de finos demandada y a la cantidad de cemento empleada.

En la presente tesis se trabajó con agregado fino proveniente de la cantera "Los Encuentros" ubicada en la parroquia Malacatos, el cual posee una modulo de finura de 2.72 y con partículas menores de 75 micras de 7.48%, lo cual nos ayudó a disminuir la demanda de cemento y adición.

5.2. AGREGADO GRUESO

Las mayores exigencias en cuanto a materiales para la confección de hormigón autocompactante están en la grava. A pesar que no existe limitación en cuanto a su naturaleza, sí existen limitaciones con el tamaño máximo y el coeficiente de forma.

El tamaño máximo del árido se limita a 25 mm, aunque es preferible limitarlo a 20 mm. Evidentemente, el tamaño máximo del árido deberá guardar relación con la distancia entre armaduras, pero dado el caso que fuera posible trabajar con tamaños superiores a 20-25 mm, no deberá excederse este tamaño ya que implica un elevado riesgo de bloqueo y segregación de la masa.

De todas formas, los mejores resultados globales se consiguen empleando tamaños máximos entre 10-20 mm.

En cuanto al coeficiente de forma, este debe ser lo más bajo posible ya que las mejores propiedades autocompactables sin bloqueos y elevada fluencia del hormigón se consiguen con gravas rodadas.

(24)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

I ¡J 

CIUDAD DE LOJA"

Lenin £uzwúaa Juán Vaiee.ju

5.3. MATERIALES CEMENTANTES.

No existen requerimientos especiales en cuanto al tipo de cemento, incluso cementos compuestos.

La cantidad mínima de cemento recomendable es de 500 a 550 kg/m 3 para satisfacer la demanda de finos y de tal modo que ésta esté equilibrada con la cantidad de adición y con la demanda de agua, pero sin embargo en nuestro proyecto se trató de usar la menor cantidad de cemento, y se obtuvo que se

podía elaborar un hormigón autocompactante con 350 kg/M3, pero esto debido a

que contábamos con el incremento de adición y de una arena que posee partículas menores de 75 micras de 7.48 % y así aumentar la cantidad de finos que requiere éste hormigón (N. Pérez H. Romero, Sept. 2001).

5.4. ADICIONES.

El empleo de adición es imprescindible para satisfacer la demanda de finos que requiere el hormigón autocom pacta nte.

Dentro de lo que se entiende como adición para hormigón autocompactante se incluye también la aportación de finos por parte de las arenas.

En cualquier caso, el empleo de adición es imprescindible para confeccionar hormigón autocompactante. Sobre la naturaleza de adición, no existe limitación cenizas volantes, filler calcáreo (o de otra naturaleza), microsílice, etc, son perfectamente utilizables.

En general, las cenizas ofrecen grandes resultados en aplicaciones donde no se demande elevada resistencia inicial o se requiera elevado mantenimiento de la consistencia. Contrariamente, no representan la mejor opción en prefabricado.

(25)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

4"IhI CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzuúaa Suán Vaflejt

Cenizas con elevado contenido de residuo no quemado pueden provocar manchas negras en la superficie del hormigón ya que éstos, por diferencia de densidades y apoyado por la elevada fluidez del hormigón autocompactante, emergen con facilidad a la superficie.

En el campo del prefabricado y en general donde la demanda de resistencia inicial sea elevada, la adición más recomendada es el filler. El empleo de adición no reactiva implica trabajar con mayores cantidades de cemento pero como normalmente en este tipo de aplicaciones ya se trabaja con cantidades elevadas no representa un problema importante3.

La microsílice puede ser empleada en cualquier tipo de aplicación y a pesar de que ofrece buenos resultados, tiene alguna limitación. En primer plano su cantidad está limitada por motivos de resistencia a flexión, motivos económicos y por su elevada demanda de agua. Trabajar con microsílice a las cantidades típicas generalmente no es suficiente para satisfacer la demanda de finos a no ser que la cantidad de cemento sea elevada y demande mayor cantidad de aditivo superfluidificante por su elevado efecto cohesionante. Otra razón que limita el empleo de microsílice es la alteración del aspecto (color) del hormigón a no ser que se emplee microsílice blanca.

5.5. AGUA.

La cantidad de agua total empleada debe guardar relación con el volumen de finos empleado a razón de una relación 0.9 -1.05. Relaciones volumétricas agua/finos (R A/F) inferiores a 0.9 generan hormigones demasiado cohesivos, que necesitan mucho volumen para autocompactarse. Contrariamente, R A/F superiores a 1.05 implican un elevado riesgo de exudación.

Si se emplea aditivo modulador de viscosidad, la relación del contenido de agua con el volumen de finos es más flexible en el aspecto que es posible incrementar

(26)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

.Ad 

CIUDAD DE LOJA"

Lenin. £wzuitiwa Juan Vafiej

el contenido de agua (R AIF superiores a 1.05) ya que el modulador de viscosidad, gracias a su efecto cohesionante, actúa como elemento corrector4.

La dosificación de agua y el cálculo de la R A/C deben considerar la cantidad y el tipo de adición. Por ejemplo al trabajar con cantidades elevadas de cenizas, estas deben considerarse en el agua reactiva.

Esto implica considerar más la relación agualligante (R NL) que la propia relación A/C en el caso de emplear cenizas.

En general, y como en el hormigón convencional, la R A/C (o R NL dado el caso) es fundamental sobre la durabilidad y resistencia mecánica del hormigón.

Sin embargo puede existir, un problema en la calidad de los acabados si se emplean R A/C extremadamente bajas si no se toman precauciones adicionales.

5.6. ADITIVO.

El aditivo superplastificante es imprescindible para la confección de hormigón autocompactante. En el caso nuestro se empleo el aditivo superpiastificante reductor de agua de alto rendimiento Sika ViscoCrete 20HE, el cual posee una densidad de 1.085 gr/ cm3, el cual puede ser empleado de 0.5 a 1.5 % del peso del material cementante, según indicaciones del fabricante (SIKA, Recomendaciones, Sept. 2003).

Independientemente del poder reductor de agua, las características del aditivo deben ajustarse a las características de cada aplicación (en función de si se demanda elevada resistencia inicial, prolongado mantenimiento de la consistencia, etc.) y en correspondencia al tipo de cemento, adición y áridos empleados.

http://www.arquitectura-tecnica.com/ARTCERCH77-11.htm

(27)

del horm

3.000 2.628 2.640

1 .444

1.895 1.618 2.661 19.00 1.500 1.055

l^

mm

% %

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

4iÁ 

CIUDAD DE LOJA"

£enüi £u'zuiaa .uán VatE*

6. USOS DEL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE.

En la actualidad el hormigón autocompactante viene siendo usado con buenos resultados en los países desarrollados como Japón, EEUU, Alemania, y nuestro país no debe ser excepción en lo que se refiere a la elaboración de este tipo de

hormigón.

Se usa este tipo de hormigón por su fácil colocación en obra por su trabajabilidad, otra de las ventajas es que no requiere la etapa de vibrado. Esto se debe a la granulometría del agregado grueso y porcentaje de finos empleado para la consecución de este hormigón, es por esta razón que permite hormigonar

en zonas densas de armado.

7. DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN CONVENCIONAL.

Para la dosificación de hormigón normal o convencional existen varios métodos, y para nuestro estudio optamos dosificar con el método del método volumen absoluto (Pórtland Cement Asociation PCA, 2004).

A continuación mostramos los pasos, las tablas y formulas que se deben seguir para dosificar un hormigón convencional. Se debe obtener de las características de los agregados tanto fino como grueso, así como del cemento los cuales mostramos en la tabla 1.8.1.

(Tabla 1.8.1) Características de los compone

Densidad real del cemento

Densidad real de la arena estado sss Densidad real de la grava estado sss Densidad aparente de arena estado suelto Densidad aparente de grava estado suelto Densidad aparente arena estado compact Densidad aparente grava estado compact Modulo de finura de la arena

Tamañomáximo del árido grueso Capacidad de absorción de la arena Capacidad de absorción de la grava

(28)

280 0.50 320 0.45 350 0.40 a)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCION ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenin £u'zwtiaa Juán Vateeji

Para dosificar se debe analizar la función y uso que se le va dar al hormigón para así definir la resistencia para cual se dosificará, para lo cual debemos apoyarnos en la tabla 1.8.3 o podemos establecer la relación agua/cemento con la resistencia que va obtener la estructura para lo cual tenemos la tabla 1.8.2. (Tabla 1.8.2)

Dependencia de k relación agua/cemento en función de la resistencia5

Resistencia a compresiónRelación agua-material a los 28 Días cementante en masa

kg/cm2 450 400 350 300 250 200 150 Concreto, sin aire incluido 0.38 0.43 0.48 0.55 0.62 0.70 0.80 Concreto, con aire incluido 0.31 0.34 0.40 0.46 0.53 0.61 0.72 MPa 45 40 35 30 25 20 15 (Tabla 1.8.3)

Re/ación agua/cemento y Resistencia de diseño para varias condiciones de exposiciórt

RELACIÓN AGUA- RESISTENCIA A LA

MATERIAL COMPRESIÓN DE

CONDICION DE EXPOSICION CEMENTANTE MAXIMA DISEÑO MINIMA f  en

POR MASA DE kglcm2

CEMENTO

(29)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FISICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenia £wzu'tiaa Juán Vatej

b) Seguidamente pasamos a calcular el volumen de agregado grueso por

volumen unitario, para eso interpolaremos con el modulo de finura de la arena y el tamaño máximo nominal de la grava según la tabla 1.8.4.

(Tabla 1.8.4)

Volumen de agregado grueso por volumen unitario del concreto"

Tamaño máximo Volumen de árido grueso, compactado en seco, por unidad de Nominal del árido volumen de hormigón, para diversos módulos de finura de la arena

grueso en mm

2.40 2.60 2.80 3.00

9.5 0.50 0.48 0.46 0.44

12.5 0.59 0.57 0.55 0.53

19 0.66 0.64 0.62 0.60

25 0.71 0.69 0.67 0.65

37.5 0.75 0.73 0.71 0.69

50 0.78 0.76 0.74 0.72

75 0.82 0.80 0.78 0.76

150 0.87 0.85 0.83 0.81

c) Luego estimamos el asentamiento que queremos que posea el hormigón y

con el tamaño máximo del agregado grueso, para obtener la cantidad de agua que requiere el hormigón para lo cual nos ayudaremos con la tabla 1 .8.5.a y 1 .8.5.b.

(Tabla ./8.5.a)

Cantidad de Agua Contenido de Aireen función aei / MIV y senramienro

Agua, kilogramos por metro cúbico de concreto, para los tamaños de

- ________________

Asentamiento mm agregado indicados

150 9.5 mm 12.5 mm 1 19 mm 1 25 mm 1 37.5 mm 50 mm 75 mm mm

Sin aire incluido

25a50 207199190179166154130113

75a100 228216205193181169145124

150a175 243228216202190178160

-200a250 258243228216202190178178

Cantidad

aproximada de aire

atrapado en un 3.02.52.01.51.00.50.30.2

concreto sin aire incluido, porcentaje

'PCA Portkin Cement Asociation, DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO. Capitulo 9, Segunda edición, EEUU, 2002, pg. 187.

PCA Portkn Cement Asociation, DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO. Capítulo 9, Segundo edición,mi

(30)

142 122

157 133

166

1

154

)O5iCiÓfl, P01 2.0 1.5 4.0 3.5 5.0 4.5 107 119 je 1.0 3.0 4.0 "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

\W HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

Ád CIUDAD DE LOJA"

Lenin. £u'zuúaa Suán Va1e

(Tabla 1.8.5b)

Cantidad de Agua y Contenido de Aire en función del TAINy Asentamiento/

Con aire incluido

25a50 181 175 168 160 150

-75a100 202 193 184 175 165

-15.0a175 216 205 197 184 174

-Promedio del contenido de aire totalrecomendado, para el nivel de e

Exposición Leve 4.5 4.0 3.0 3.0 2.5

-Exposición 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5

moderada

Exnosición Severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5

d) A continuación debemos escoger el asentamiento con la que vamos a

trabajar esto quiere decir la trabajabilidad que va a tener el hormigón al momento de ponerlo en obra, para ello nos guiaremos en la tabla 1.8.6.

(Tabla 1.8.6) Asentamientos cara wirios tipos

Obras de Hormigón

Zapatas y muros de cimentación reforzados

Zapatas, cajones y muros de subestructuras sin refuerzo Vigas y muros reforzados Columnas de edificios Pavimentos y losas Concreto masivo

de construcción88'° Asentamiento en mm

Máximo Mínimo 75 25 75 25 100 25 100 25 75 25 75 25

e) Luego debemos obtener la resistencia a la compresión media requerida

cuando no hay datos disponibles para establecer la desviación estándar, para ello nos guiaremos en la tabla 1.8.7.

(Tabla 1.8.7)

Resistencia a la Compresión Medía Regueridd1 Resistencia a la compresión Resistencia a compresión

especificada f en kg/cm2media requerida en kg/cm

Menos de 210 f'c + 7

210a350 f'c+ 8.5

Mas de 350 1.10f'c+5

PCA Portlan Cement Asociation, DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO. Capítulo 9, Segunda edición, EEUU, 2002, pg. 187.

lo PCA Portian Cement Asociation, DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO. Capítulo 9, Segunda edición, EEUU, 2002, pg. 187.

1PCA Portian Cement Asociation, DISEÑO Y CONTROL DE MEZCLAS DE CONCRETO. Capítulo 9, Segunda edición, EEUU, 2002, pg. 187.

(31)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

4/) HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

i '4 jft.CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzu'úaia 3uáa Vai(ej

f)Con los datos obtenidos de características de los materiales y las tablas

antes mencionadas obtenemos los siguientes datos que detallamos en la tabla 1.8.8.

(Tabla 1.8.8) Resumen de va/ores adoptados

Resistencia a la compresión a los 28 días fc: Resistencia promedio requerida -fr: -Relación agua/cemento:

Cantidad de agua:

Volumen de aire en la mezcla de hormigón Volumen aparente de árido arueso:

tablas

240.00Kg/ci

290.00Kg/ci

150a175cm

0.56

216litros/

2.5litros/ 0.634litros/

g) Ahora aplicamos el método de volumen absoluto para dosificar la mezcla de hormigón como se detalla a continuación.

Calculamos el volumen del cemento (Vc):

Cant de Agua

Ra/c

D cern.

216

=--=128.57 3000

Ahora calculamos el volumen de grava (Vg).

VoíApGravdDApG,.ava

Vg=1O00*_

=

DRea/Grava

2.640

Seguidamente calculamos el volumen de arena (Var), como estamos dosificando para un metro cúbico de hormigón entonces tenemos:

(32)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA 4' ¡f CIUDAD DE LOJA"

Lenin. £uzwúaga Suán Val?tejo

Seguidamente transformamos estos volúmenes en pesos lo cual se logra dividiendo para su densidad real en estado sss, a continuación mostramos en la tabla 1.8.9 los resultados obtenidos.

(Tabla 1.8.9)

Resumen de volúmenes y pesos de la dosificación para un metro cúbico de hormiQón

Dosificación en i Dosificación en

MaterialesVolumen cm3Peso. gr

Cemento128.57385.71

Agua 216.00216.00

Aire 2.50

Arena264.36694.61

Grava388.571025.82

Total1000.002322.14

h) A continuación tenemos que corregir por contenido de humedad y porcentaje de absorción tanto de la arena como de grava (ver tabla 1.8.10).

Corrección

Materiales

Arena Grava

(Tabla 1.8.10)

Contenido de Humedad y Absorción de Agua

CapacidadContenidoAguaAgua

AbsorciónHumedadPorcentajePeso

1.500.64-0.86-5.94

1.060.01-1.04-10.69

El peso del agua se calcula multiplicando el porcentaje de agua por el peso de cada agregado dividido para 100.

Ahora para corregir se debe restar el peso de agua del peso de los agregados y aumentar el peso del agua calculado con el contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados al peso del agua calculado anteriormente, además se debe sumar o restar los pesos calculados según sea los valores de los contenido de humedad y absorción de los agregados al peso de los agregados para así equilibrar la dosificación, entonces nuestros resultados se detallan en tabla 1.8.1.1.

(33)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FlSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

£eaist £wzuúaa Juan Valiq

(Tabla 1.8.11)

Dosificación corregida para un metro cúbico de hormigón

Materiales

Cemento Agua Arena Grava Total

Dosificación Corregida

385.71 232.63 688.67 1015.12 2322.14

En la tabla 1.8.11 se muestra los pesos de los componentes del hormigón para un metro cúbico de hormigón, y si queremos analizar para un saco de cemento se debe hacer la relación.

(34)
(35)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA 1 CIUDAD DE LOJA"

.&nin £wzwtiaga -7,,á, V ~

CAPITULO II

COMPONENTES DEL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

1. CEMENTO

ti.

CEMENTO PORTLAND.

El cemento es un ligante hidráulico, o sea una sustancia que mezclada con el agua, esta en condiciones de endurecer, ya sea en el aire, como debajo del agua. La piedra de cemento en vía de formación presenta resistencias elevadas y no se disuelve en el agua.

Producto artificial compuesto principalmente por silicatos de calcio hidráulico cristalizados, el cual se obtiene por la calcinación de las materias primas, calizas y arcillas, es un proceso controlado, a fin de que dichos productos formen la composición química y la constitución mineralógica adecuada.

El cemento se presenta en forma de un polvo finísimo, de color gris que, mezclado con el agua forma una pasta que endurece tanto debajo del agua como en el aire. Es obtenido mediante un proceso refabricación que utiliza principalmente dos materias primas: una caliza con un alto contenido de cal en forma de óxidos de calcio y un componente rico en sílice, constituido normalmente por arcilla o eventualmente por una escoria de alto horno'. Estos componentes son mezclados en proporciones adecuadas y sometidos a un proceso de fusión incipiente en un horno rotatorio, del cual se obtiene un material granular denominado clinker, constituido por cuatro componentes básicos:

• Silicato tricálcico (3CaO.Si02), designado como C3S. • Silicato bicálcico (2CaO.5i02), designado como C2S. • Aluminato tricálcico (3CaO.Al203), designado como C3A.

• Ferro aluminato tetracálcico (4CaO. Al203. Fe203), designado como C4AF.

http://www.ucncI/Facultade$Ifl$fjfufos/IQborQforIQ/TECNOLOGIA%202hf

(36)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

g

CIUDAD DE LOJA"

í

Leniti £wzusgiaa .7uán V ~

Estos se presentan en forma de cuatro fases mineralizadas, en conjunto con una base vítrea, integrada por los dos últimos.

Estas fases constituyen un 95% del peso total del clinker, siendo el 5% restante componentes menores, principalmente óxidos de sodio, potasio, titanio, residuos insolubles y otros2.

1.2. TIPOS DE CEMENTO PORTLAND.

Para obtener tipos de cemento se requiere tener en cuenta las siguientes propiedades:

a) Se debe regular la composición mineralógica y la estructura del clinker del

cemento, la cuál actúa directamente sobre las propiedades térmicas de construcción con cemento.

b) Añadiendo aditivos minerales y biológicos con el objeto de disminuir el gasto

con el cemento.

c) Regular el módulo de finura y la composición granular del cemento el cual

influye sobre la velocidad de endurecimiento, la reactividad, el desprendimiento de calor y otras propiedades.

Analizando estas recomendaciones se comercializan algunos tipos de cementos portland en el mercado local, tomando en cuenta la resistencia a la acción de los sulfatos, baja temperatura de hidratación entre otros3.

Existe un varios de tipos de cemento pero analizaremos los más importantes:

Cemento Tipo 1.- Este tipo de cemento es usado en las construcciones en

general no tiene propiedades especiales.

• Cemento Tipo II.- Cemento usado para obtener una resistencia moderada a

los sulfatos y ligera disminución del calor de hidratación.

http:J/www.ucn.cI/FacuIfadesInsfjtutos/Iaboraforjo/TECNQLQGIA%2O2htm

(37)

R ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE

HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA . r CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzwiiaqa Juán V ali*

• Cemento Tipo III.- Es un cemento que ofrece al hormigón un fraguado rápido,

tiene elevada resistencia mecánica después del tercer día de endurecimiento, esto se debe a que las partículas del cemento son más pequeñas.

• Cemento Tipo IV.- Cemento que se caracteriza por tener un bajo calor de hidratación y es usado donde se necesita gran cantidad de hormigón y que debido al calor de hidratación puede producirse fisuras en las mismas.

• Cemento Tipo y.- Este tipo de cemento posee una elevada resistencia a los sulfatos y es usado en obras marítimas.

• Cemento Blanco.- Este tipo de cemento fabricado con pequeñas cantidades

de óxido ferroso y de magnesio utilizando petróleo como combustible para evitar la contaminación con la ceniza del carbón. Este tipo de cemento es usado para fines arquitectónicos debido a que el costo de este tipo de cemento es el doble del cemento portland tipo l.

1.3. CEMENTO PARA HORMIGÓN AUTOCOM PACTAN TE.

El cemento utilizado para producir hormigón autocompactante no requiere de características especiales es por esta razón que usaremos el cemento portland Tipo 1 para producir este tipo de hormigón al igual que el hormigón convencional. Este tipo de cemento posee una densidad real de 3.00 gr/cm3.

2. AGREGADOS.

Es un material granular que resulta de la disgregación natural o por proceso de trituración, los áridos son utilizados para producir hormigón y ocupa alrededor del 75% del volumen del hormigón.

Los agregados se clasifican en dos tipos como son agregado fino o arena y agregado grueso o grava, cuyas características físicas se detallaran continuación:

MATERIALES DE CONSTRUCCIóN 1, José Songor Esparza, lera Edición, Loja-Ecuador, 1998, Pg 44

(38)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA 1 CIUDAD DE LOJA"

Lenia £wzutiaa Juán Vaie4o.

2.1. AGREGADO FINO.

El agregado fino utilizado en la fabricación del hormigón autocompactante requiere tener un porcentaje de finos mayores a 5%, razón por la cual se decidió trabajar con una arena triturada proveniente de la cantera "Los Encuentros" de la parroquia Malacatos, la cual tiene las siguientes características físicas.

• En lo que se refiere a la granulometría se obtuvo la siguiente curva granulométrica, figura 2.2.1, donde mostramos el porcentaje de los diferentes tamaños que contiene la arena.

(Figuro 2.2.1)

Curve ürinulnmtrirn dP!I inrpru,dt Çinn

En cuanto a las demás características físicas las resumiremos en la tabla 2.2.2.

(Tabla 2.2.2) Características físicas del

Densidad real de la arena estado sss Densidad aparente de arena estado suelto Densidad aparente arenaestad-   Modulo de finura de la arena

Capacidad de absorción de la arena

fino

2.628 gr/cm3. 1.687 gr/cm3. 1.895 gr/cm3. 2.661

1.50 %

(39)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

CIUDAD DE LOJA"

fflLeizin £wzu'ziaga Juán V «~

2.2. AGREGADO GRUESO.

El agregado grueso, el cual lo adquirimos triturado con tres tamaños máximos nominales como son el de 1", 3/4" y 3/8" con la finalidad de comparar con cual de estos tres tipos de tamaños nominales de agregados se obtiene mejor calidad de hormigón autocom pacta nte.

A continuación presentamos las curvas granulométricas de los tres tipos de tamaños de agregados triturados.

[image:39.552.90.467.358.640.2]

• Curva granulométrica para 1 pulgada de tamaño máximo nominal ver figura 2.2.1.

(figura 221,)

Curva granulométrica del agregado grueso de 1 puIg.

CURVA GRANULOMÉTRICA

100 90 80 70

LU

o-60 O w

Lz

1-40 o

30

o-20 10

o

ABERTURA DE LAS MALLAS EN MILÍMETROS

LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR —O—MATERIAL ANALIZADO NORMAASTMC33-03

• Curva granulométrica para 314 de pulgada de tamaño máximo nominal ver figura 2.2.2.

(40)

1:0

80

(1)

70

60 O

w-, 50

wz 40

o 30

0

20

10 o

--"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzwtiaa Suán Vdeej

(figura 2.2.2)

Curva granu/ométrica del agregado grueso de 314 puIg.

LCURVA GRAN ULOMÉTRICA

ABERTURA DE LAS MALLAS EN MILÍMETROS

-.-- LIMITE INFERIOR UMITESRR Á-—o--- MATERIAL ANALIZADO NOR MA .4STM C33-03

[image:40.551.88.451.449.714.2]

• Curva granulométrica para 318 de pulgada de tamaño máximo nominal ver figura 2.2.3.

(41)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA ( CIUDAD DE LOJA"

Lenin £wzuiaa Juán Va((ejn

. Las demás características de cada uno de los agregados los detallamos

en las tablas 2.2.4, 2.2.5 y 2.2.6

(Tabla 2.2.4) Curva granulométrica del agregado

Densidad real de la grava estado sss Densidad aparente de grava estado suelto Densidad aparente grava estado compact Tamaño máximo del árido grueso

Ca pacidad de absorción de la arava

(Tabla 2.2.5) Curva granulométr/ca del agregado gru

Densidad real de la grava estado sss Densidad aparente de grava estado suelto Densidad aparente grava estado compactado Tamaño máximo del árido grueso

Ca pacidad de absorción de la arava

(Tabla 2.2.6) Curva granu/ométrica del agregado gru

Densidad real de la grava estado sss Densidad aparente de grava estado suelto Densidad aparente grava estado compactado Tamaño máximo del árido grueso

Ca pacidad de absorción de la çjrava

de 1p .

2.651 gr/c 1.511 gr/c 1.614 gr/c 25.00 mm 0.840 %

de 3/4puq.

2.640 gr/c 1.444 gr/c 1.618 gr/c 19.00 mm 1.055 %

de 318pulg.

2.640 gr/cm3 1.444 gr/cm3 1.618 gr/cm3

9.5 mm 1.06 %

2.3. ENSAYOS DE LOS AGREGADOS.

2.3.1. Granulometría de la arena (ASTM C 136-01).

El ensayo de granulometría es de suma importancia para la elaboración del hormigón, ya que de este depende la trabajabilidad que se le va a dar al hormigón, porque mientras menor sea el diámetro de las partículas de los agregados el hormigón ofrece mayor trabajabilidad y mientras mas grandes sean las partículas el hormigón ofrece menor trabajabilidad.

(42)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE - HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

CIUDAD DE LOJA"

Lenin Lwzwiaa Juán V a1Ze

Así el ensayo consiste en ofrecer los porcentajes máximos y mínimos que deben pasar los tamices estándares, los cuales se detallan en la siguiente tabla (ver tabla 2.3.1).

(Tabla 2.3. 1)

Curva granu/o,'nétrica del agregado grueso de 318pug.5

TAMICES %QUE PASA

9.50 mm 100

4.75 mm 95-100

2.36 mm 80-100

1.18 mm 50-85

600 pm 25-60

300 pm 10-30

150 u 

2-10

2.3.2. Ensayo de abrasión de la grava (ASTM C 131-96)

El ensayo de abrasión no es más que el desgaste que sufre las partículas de la grava cuando es sometido a la máquina de los Ángeles y sirve para ver el desgaste que va a tener el hormigón en obras como pavimentos flexibles de hormigón donde existe desgaste producto del servicio para cargas pesadas.

Este ensayo nos dice que una baja resistencia de desgaste significa un aumento de finos en el hormigón y como consecuencia una mayor demanda de agua y al aumentar el agua baja la cantidad de cemento y baja la resistencia del hormigón, por lo que el porcentaje de abrasión debe ser tomado en cuenta para el diseño de hormigón.

El ensayo consiste en colocar una cantidad de agregado grueso dependiendo de su tamaño máximo nominal, luego se introduce en la máquina de los Ángeles que es un tambor de acero que contiene un número de esferas que también están especificadas por el tamaño máximo nominal y se los hace girar por un determinado tiempo, luego se pesa el material una vez lavado y secado al horno.

[image:42.551.151.409.177.310.2]
(43)

ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

1

Lenia. £wzuiaga 'Juán Valie4ø

A continuación se calcula el porcentaje de abrasión con la siguiente ecuación:

v=

(A —B)100

A

Donde:V=Porcentaje de abrasión

A=Peso de la muestra antes del ensayo

B=Peso después del ensayo

2.3.3. Densidad

y

absorción de arena (ASTM C 128-01)

La densidad y absorción de la arena nos sirve para obtener la densidad de la arena y la cantidad de agua de la arena al momento de dosificar, para así poder corregir por absorción de agua.

El ensayo consiste en dejar en agua 24 horas una muestra de arena, al día siguiente se debe secar en una plancha caliente hasta un punto en que debe perderse la humedad superficial de las partículas de arena, se pesa 500 gramos.

Luego esta muestra se coloca en un matraz con agua y se revuelve para sacar el aire, a continuación se saca la muestra del matraz a un recipiente y se deja secar al horno por 24 horas y luego se pesa la muestra seca.

También se saca registro del recipiente lleno de agua y se lo pesa, con estos datos se calcula la densidad y porcentaje de absorción de la arena con las siguientes ecuaciones.

Dsss

=

Psss

(Psss+B—C)

Pa= (Psss—A )100

A

I1Í

(1)

(2)

(44)

"ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA CIUDAD DE LOJA"

Lenin. £ttzuúata Juan Va1.(ejn.

= Densidad estado sss

= Peso de la muestra de ensayo en estado sss

=Porcentaje de absorción

=Peso de la muestra seca al horno

=Peso del matraz mas agua

= Peso del matraz mas muestra y mas agua

Donde: Dsss Psss Pa A B C

2.3.4. Densidad y absorción de grava (ASTM C 127-01)

El ensayo consiste en dejar en agua una muestra de grava durante 24 horas, al día siguiente se retira las partículas de grava y se las seca con una franela superficialmente hasta quitarle el brillo de las partículas causadas por el agua y se las coloca en una coladera, concluido el proceso se lo pesa, como paso siguiente se coloca la coladera con las partículas sumergidas en agua y se pesa y anota este valor.

Finalmente con estos datos se aplica las siguientes ecuaciones:

Dsss = B

(B—C)

Pa= (B—A)100

A

(4)

(5)

= Densidad estado sss

Peso de la muestra de ensayo en estado sss

= porcentaje de absorción

= Peso de la muestra seca al horno

= Peso de la muestra en el aire estado sss

= Peso de la muestra sumergida en agua.

Donde Dsss Psss Pa A

B C

2.3.5. Determinación de finos menores que 75 micras

(ASTM C 117-03)

El ensayo para determinar el porcentaje de partículas menores a 75 micras consiste en obtener una muestra de arena secada al horno para pesar una

(45)

4. "ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS PROPIEDADES FíSICAS Y COSTOS DE PRODUCCIÓN ENTRE '- HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE Y HORMIGÓN CONVENCIONAL UTILIZANDO MATERIALES DE LA

, ( CIUDAD DE LOJA"

Leszin Lwzuiaga Juán Vatq

porción, luego se lava utilizando un tamiz con una abertura de 75 micras dejando que se pierdan las partículas menores a esta abertura, entonces el material retenido es colocado en un recipiente y secado al horno por 24 horas para pesarlo, con estos datos se procede al calculo del porcentaje de partículas menores a 75 micras con la siguiente ecuación:

(6)

Donde:Pa= Porcentaje de finos menores a 75 micras

A= Peso de la muestra seca

B= Peso de la muestra lavada y seca al horno

2.3.6. Contenido de humedad de arena y grava (ASTM

C 566-04)

Este ensayo se lo debe realizar cada vez que se vaya a dosificar ya que la arena y la grava ganan y pierden humedad por cambios de temperatura del medio ambiente.

El ensayo consiste en sacar una muestra, colocarla en un recipiente y pesarla como se encuentra en el laboratorio, se registra ese dato y se procede a colocarlo en el horno por 24 horas para luego sacarlo y pesarlo, con estos datos se procede al cálculo empleando la ecuación:

CH =

mo

B ()

Donde:CH = Contenido de humedad

A= Peso de la muestra húmeda

B= peso de la muestra seca al horno

Figure

figura 2.2.1.
figura 2.2.3.
tabla 2.3.1).
tabla 3.2.1.2).
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