“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“ESTUDIO DE LAS CAUSAS DEL DETERIORO DE LOS
PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS
DE LA CIUDAD DE ILAVE DE LA REGIÓN PUNO”.
PRESENTADA POR:
Bach. JOSÉ LUIS ATENCIO ALANIA
PARA OPTAR AL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
JULIACA – PERÚ
RESUMEN
La construcción de pavimentos rígidos de concreto hidráulico sigue siendo muy compleja en la Región de Puno, debido a muchos factores como por ejemplo el clima, la calidad de materiales empleados, tránsito vehicular en el pavimento y todo ello genera la tecnología de reparación que pueda asumir. En el caso específico de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave es preocupante, puesto que estos fueron construidos en el año 2006 y a la fecha están muy deteriorados; en vista de ello el desarrollo de este trabajo fue el establecer las causas de sus deterioro y se pueda establecer la tecnología de reparación, para ello lo primero que se hizo es establecer que las propiedades mecánicas de los suelos de la sub rasante pare ello se efectuaron ensayos de análisis granulométrico, límites de consistencia, clasificación de suelos, compactación y CBR sus resultados permite asumir que los suelos de la sub rasante son deficientes; respecto a los suelos empleados en la construcción de la base de igual forma se han efectuado los mismos ensayos de suelos, los resultados se interpretan como suelos regulares de acuerdo a los propuesto por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) y la AASHTO; seguidamente se ha evaluado el tipo de resistencia en compresión del concreto hidráulico empleado en la construcción del
pavimento rígido los resultados promedio fueron menores a 156.30 kg/cm2 que representa
el 74.67% de la resistencia de diseño que se consideró de 210 kg/cm2, entendiéndose que es otra causa del deterioro prematuro; luego se ha efectuado la evaluación de fallas superficiales los que son considerables cuyo resultado de los pavimentos están en una situación de regulara y mala; finalmente se propone tres tecnologías de reparación de pavimentos rígidos para su selección de cualquiera de ellos. Finalmente se manifiesta que los pavimentos deben de repararse con actividades de mantenimiento para lo que debe de formularse un Plan de Gestión de Reparación con su presupuesto correspondiente.
ABSTRACT
The construction of rigid pavements of hydraulic concrete is still very complex in the Region
of Puno, due to many factors such as climate, the quality of materials used, vehicular traffic
on the pavement and all this generates the repair technology that can assume . In the specific
case of the rigid pavements of the plaza de armas of the city of Ilave, it is worrisome, since
these were built in 2006 and to date they are very deteriorated; in view of this the
development of this work was to establish the causes of their deterioration and repair
technology can be established, for this the first thing that was done is to establish the
mechanical properties of the subgrade floors for this has been done granulometric analysis
tests, limits of consistency, classification of soils, compaction and VCBR their results allows
assuming that the subgrade floors are deficient; Regarding the soils used in the construction
of the base, the same soil tests have been carried out, the results are interpreted as regular
soils according to those proposed by the Ministry of Transport and Communications (MTC)
and the AASHTO; Next, the compressive strength of the hydraulic concrete used in the
construction of the rigid pavement was evaluated, the average results were less than 156.30
kg / cm2, which represents 74.67% of the design resistance that was considered 210 kg / cm2,
it being understood that it is another cause of premature deterioration; then the assessment
of superficial faults has been made, which are considerable, the result of the pavements being
in a situation of regulation and bad; Finally, three repair technologies for rigid pavements
are proposed for their selection of any of them. Finally it is stated that pavements must be
repaired with maintenance activities for which a Repair Management Plan must be
formulated with its corresponding budget.
INTRODUCCIÓN
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D
D
I
I
C
C
E
E
CARÁTULA.
PÁGINA DE JURADOS.
RESUMEN. ……… i
ABSTRACT. ………... ii
INTRODUCCIÓN. ………. iii
ÍNDICE. ……….. iv
CAPÍTULO I EL PROBLEMA Pág. 1.1 EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA. ……… 1
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ……….. 1
1.2.1 PROBLEMA GENERAL. ………. 1
1.2.2 PROBLEMAS ESPECÍFICOS. ……….. 1
1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. ……….. 2
1.3.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA. ……….. 2
1.3.2 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA. ……… 3
1.3.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL. ………. 3
1.3.4 JUSTIFICACIÓN AMBIENTA. ………. 3
1.4 OBJETIVO. ………. 4
1.4.1 OBJETIVO GENERAL. ……… 4
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ………. 4
1.5 HIPÓTESIS. ……….. 4
1.5.1 HIPÓTESIS GENERAL. ………. 4
1.5.1 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS. ………. 5
1.6 VARIABLES E INDICADORES. ……… 5
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
Pág.
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN. ……… 8
2.1.1 ANTECEDENTE LOCAL. ………... 8
2.1.2 ANTECEDENTE NACIONAL. ……… 8
2.1.3 ANTECEDENTES INTERNACIONALES. ………... 9
2.2 MARCO TEÓRICO. ………. 11
2.2.1 FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO. ………. 11
2.2.2 ETAPAS DEL PROCESO DEL FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO. ……… 12
2.2.3 EVOLUCIÓN DEL FRAGUADO. ………. 13
2.2.4 EVOLUCIÓN DEL ENDURECIMIENTO. ………... 16
2.2.5 MEDIOS PARA MODIFICAR EL FRAGUADO Y EL ENDURECIMIENTO. 17 2.2.6 PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO. ……… 17
2.2.7 PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO. ………. 20
2.2.8 FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO. … 22 2.2.8.1 CONGELAMIENTO Y DESHIELO. ……… 22
2.2.8.2 CONTROL DE LA DURABILIDAD FRENTE AL CONGELAMIENTO Y DESHIELO. ……… 23
2.2.8.3 AMBIENTE QUÍMICAMENTE AGRESIVO. ……… 23
2.2.8.4 ABRASIÓN EN EL CONCRETO. ……….. 24
2.2.8.5 REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS. ………. 26
2.2.8.6 CORROSIÓN DE ACERO DE REFUERZO EN EL CONCRETO. ……… 26
2.2.9 PREPARACIÓN Y PUESTA EN OBRA DEL CONCRETO EN LA ZONA DE ESTUDIO. ………. 30
2.2.10 ACOPIO, MANEJO Y CONTROL DE LOS COMPONENTES. ……… 32
2.2.11 SELECCION DEL CEMENTO APROPIADO. ……… 34
2.2.12 CONTROL Y VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL CONCRETO. …. 34 2.2.13 CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO FRESCO. ……….. 37
2.2.14 CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO ENDURECIDO. ……… 40
2.2.15 LA MECÁNICA DE SUELOS EN LAS OBRAS DE PAVIMENTACIÓN. ….. 43
2.2.16 HUMEDAD DE LOS SUELOS. ……… 44
2.2.17 EL TERRENO DE FUNDACIÓN DE LA VÍA. ……… 45
2.2.18 ASENTAMIENTO EN EL TERRENO DE FUNDACIÓN. ……….. 46
2.2.19 MEJORAMIENTO DEL TERRENO DE FUNDACIÓN. ……….. 47
2.2.20 SISTEMAS DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS. ……… 54
2.2.20.1 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN SUCS. ……… 55
2.2.21 COMPACTACIÓN DE SUELOS. ……….. 61
2.2.22 VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO DE COMPACTACIÓN DE LOS SUELOS. ………. 63
2.2.23 PAVIMENTOS. ……… 63
2.2.24 ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE INTEGRAN UN PAVIMENTO. …… 64
2.2.25 TIPOS DE PAVIMENTOS. ………... 66
2.2.26 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE PAVIMENTOS FLEXIBLES Y RÍGIDOS. ………. 68
2.2.27 REPARACIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS. ……… 71
2.3 MARCO CONCEPTUAL. ……… 76
2.3.1 JUNTAS. ……… 76
2.3.2 JUNTAS DE CONTRACCIÓN. ……… 76
2.3.3 JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN. ……….. 76
2.3.4 JUNTAS DE EXPANSIÓN O AISLACIÓN. ………. 77
2.3.5 SELLOS. ……….. 77
2.3.6 SELLOS LÍQUIDOS. ……… 77
2.3.7 SELLOS ELASTOMÉRICOS PREFORMADOS. ………. 77
2.3.8 DRENAJE SUPERFICIAL. ………. 78
2.3.9 DRENAJE LONGITUDINAL. ……….. 78
2.3.10 CUNETAS. ………. 78
2.3.11 DRENAJE SUBTERRÁNEO. ……… 78
2.3.12 ESTABILIDAD. ………... 78
2.3.13 IMPERMEABILIDAD. ……….. 79
2.3.14 CONSERVACIÓN VIAL. ………. 80
2.3.15 MEJORAMIENTO. … … … . . . 80
2.2.16 RECONSTRUCCIÓN. … … … . . . 80
CAPÍTULO III PROCEDIMIENTOS METODOLÓGICOS DE LA INVESTIGACIÓN Pág. 3.1 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN. ……….. 80
3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. ……….. 80
3.2.1 ENFOQUE CUANTITATIVO. ……… 81
3.2.2 NIVEL EXPLICATIVO. ……… 81
3.2.3 TIPO APLICADA. ……….. 81
INFORMACIÓN. ……….. 83 3.4.1 CALIDAD DE SUELOS DE LA SUB RASANTE DEL PAVIMENTO
RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. …. 83 3.4.2 CALIDAD DE SUELOS DE LA BASE DEL PAVIMENTO RÍGIDO
DE LA PLAZA DE ARMAS. ………. 86 3.4.3 RESISTENCIA EN COMPRESIÓN DEL CONCRETO EN PAVIMENTOS
RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ….. 89 3.4.4 EVALUACIÓN SUPERFICIAL DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA
DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………. 90 3.4.5 EVALUACIÓN DE TRÁFICO EN LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA
PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 90 3.4.6 RECUPERACIÓN DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE
ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 91 3.4.7 TÉCNICAS DE REPARACIÓN DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA
DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………. 91
CAPÍTULO IV
ESTUDIO DE LAS CAUSAS DEL DETERIORO DE LOS PAVIMENTOS
RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE
Pág.
4.1 CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD DE SUELOS DE LA ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD
DE ILAVE. ……… 92 4.1.1 CARACTERÍSTICAS DE LA CALIDAD DE SUELOS DE LA SUB
RASANTE DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA
CIUDAD DE ILAVE. ……… 92 4.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA CALIDAD DE SUELOS DE LA BASE DEL
PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE
ILAVE. ……….. 98 4.1.3 ESTUDIO DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN DEL CONCRETO EN
PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS. ………... 104 4.2 EVALUACIÓN SUPERFICIAL CON EMPLEO DE LA METODOLOGÍA
DEL ÍNDICE DE CONDICIÓN DEL PAVIMENTO (PCI) DEL PAVIMENTO
RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ….. 110 4.2.1 METODOLOGÍA DE CÁLCULO DEL PCI PARA PAVIMENTOS CON
DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 112
4.2.2.1 EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO I JR. INDEPENDENCIA DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………. 114
4.2.2.2 EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO II JR. ANDINO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ….. 115
4.2.2.3 EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO III JR. 2 DE MAYO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. …. 116 4.2.2.4 EVALUACIÓN DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL TRAMO IV JR. 28 DE JULIO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 117
4.2.2.5 RESUMEN DE LA EVALUACIÓN DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….. 118
4.3 EVALUACIÓN DEL TRÁFICO DE VEHÍCULOS EN LA PLAZA DE ARMAS DE ILAVE. ……….….. 119
4.3.1 MEDIDAS DEL TRÁFICO. ……….… 119
4.3.2 ESTACIONES PARA LA INFORMACIÓN DE TRÁFICO EXISTENTE. ….. 120
4.3.3 DATOS DE TRÁFICO EXISTENTE EN LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………... 120
4.3.4 DETERMINACIÓN DEL TPDA ACTUAL Y FUTURO. ……….…. 123
4.3.5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADO DEL TRÁNSITO VEHICULAR EN LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 126
4.4 REPARACIÓN DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….. 127
4.4.1 TIPOS DE DETERIORO OBSERVADOS EN LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE ILAVE. ……….. 128
4.4.1.1 DETERIORO: GRIETA LINEAL. ……….. 128
4.4.1.2 DETERIORO: GRIETA EN ESQUINA. ……….. 130
4.4.1.3 DETERIORO: LOSAS DIVIDIDAS. ……….. 132
4.4.1.4 DETERIORO: PULIMIENTO DE AGREGADOS.……… 133
4.4.1.5 DETERIORO: DESCOCHAMIENTO. ………. 134
4.4.1.6 DETERIORO: PARCHEO. ……… 136
4.4.1.7 DETERIORO: SELLO DE JUNTAS. ………. 137
4.4.1.8 DETERIORO: DESCASCARAMIENTO EN ESQUINA. ………. 138
4.4.1.9 DESCASCARAMIENTO DE JUNTAS. ……….. 140
4.4.2 TÉCNICAS DE REPARACIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….… 142
4.4.2.1 RECOMENDACIONES DE UNA REPARACIÓN DURABLE. …………... 142
4.4.2.2 PREPARACIÓN DEL CONCRETO PARA LA REPARACIÓN. …………... 143
4.4.2.4 EPÓXICOS PARA LA REPARACIÓN DE PAVIMENTOS RÍGIDOS. …. 152 4.4.2.5 REPARACIÓN CON MATERIALES DE FRAGUADO RÁPIDO. …. 155
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Pág.
CONCLUSIONES. ………. 159
RECOMENDACIONES. ……… 161
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ……….. 162
ANEXOS. ……… 164
ANEXO I: CUADROS Y GRÁFICOS DE EVALUACIÓN DEL PCI. ...………. 165
ANEXO II: PANEL FOTOGRÁFICO. ………. 186
ÍNDICE DE ESQUEMA
Pág.
FIGURA 1 COMPORTAMIENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES AL
APLICAR CARGAS. ……….. 32
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág. FIGURA 1 COMPORTAMIENTO DE PAVIMENTOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES AL APLICAR CARGAS. ……… 63FIGURA 2 ETAPAS PARA LA PREPARACIÓN DE LA BASE. ………. 65
FIGURA 3 SELLADO DE JUNTAS Y GRIETAS. ……… 71
FIGURA 4 SELLADO DE JUNTAS Y GRIETAS. ……… 72
FIGURA 5 REPARACIÓN EN TODO EL ESPESOR. ……… 72
FIGURA 6 REPARACIÓN EN TODO EL ESPESOR. ……… 73
FIGURA 7 REPARACIÓN DE ESPESOR PARCIAL. ……… 75
FIGURA 8 GRIETA LINEAL. ……….. 128
FIGURA 9 GRIETA EN ESQUINA. ……….... 130
FIGURA 10 LOSAS DIVIDIDAS. ……… 132
FIGURA 11 PULIMIENTO DE AGREGADOS. ……….. 133
FIGURA 12 DESCOCHAMIENTO. ……… 134
FIGURA 13 PARCHEO. ……….. 136
FIGURA 14 SELLO DE JUNTAS. ……… 137
FIGURA 15 DESCASCARAMIENTO EN ESQUINA. ………... 138
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
CUADRO 1 RESULTADOS DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS DE LA SUB RASANTE DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA
DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 93 CUADRO 2 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE
SUELOS DE LA SUB RASANTE DEL PAVIMENTO RIGIDO DE
LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……… 94 CUADRO 3 RESULTADOS DE LA CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE LA SUB
RASANTE DEL PAVIMENTO RIGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS
DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….…….. 95 CUADRO 4 RESULTADOS DE LA COMPACTACION CON PROCTOR
MODIFICADO DE SUELOS DE LA SUB RASANTE DEL
PAVIMENTO RIGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD
DE ILAVE. ……….….…. 96 CUADRO 5 RESULTADOS DEL ENSAYO CBR EN SUELOS DE LA SUB
RASANTE DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS
DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………..…… 97 CUADRO 6 RESULTADOS DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS
DE LA BASE DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE
ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………. 99 CUADRO 7 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LÍMITES DE CONSISTENCIA DE
SUELOS DE LA BASE DEL PAVIMENTO RIGIDO DE LA PLAZA
DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….... 100 CUADRO 8 RESULTADOS DE LA CLASIFICACIÓN DE SUELOS DE LA
BASE DEL PAVIMENTO RIGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE
LA CIUDAD DE ILAVE. ……….. 101 CUADRO 9 RESULTADOS DE LA COMPACTACION CON PROCTOR
MODIFICADO DE SUELOS DE LA BASE DEL PAVIMENTO
RIGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. …. 102 CUADRO 10 RESULTADOS DEL ENSAYO CBR EN SUELOS DE LA BASE
DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA
CIUDAD DE ILAVE. ……… 103 CUADRO 11 RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA EN
COMPRESIÓN DEL CONCRETO DE LOSAS DEL JR.
INDEPENDENCIA DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE
CUADRO 12 RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN DEL CONCRETO DE LOSAS DEL JR. ANDINO. DEL PAVIMENTO RÍGIDO DEL APLAZA DE ARMAS DE
ILAVE. ……… 106 CUADRO 13 RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA EN
COMPRESIÓN DEL CONCRETO DE LOSAS DEL JR. 2 DE MAYO DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE
ILAVE. ……… 108 CUADRO 14 RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA EN
COMPRESIÓN DEL CONCRETO DE LOSAS DEL JR. 28 DE JULIO DEL PAVIMENTO RÍGIDO DE LA PLAZA DE ARMAS DE
ILAVE. ………. 109 CUADRO 15 CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE LOS TRAMOS
CONSIDERADOS EN LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA
PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ………. 112 CUADRO 16 CARACTERÍSTICAS DE TRAMOS DE PAVIMENTO RÍGIDOS
DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. …………... 113 CUADRO 17 RESUMEN DE LA EVALUACIÓN DE LOS PAVIMENTOS
RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE
ILAVE. ……… 118 CUADRO 18 RESULTADO DE AFORO DE VEHÍCULOS. ………. 123 CUADRO 19 TASA DE CRECIMIENTO VEHICULAR DE LA CIUDAD DE
JULIACA. ……….. 124 CUADRO 20 SE MUESTRAN LOS VALORES UTILIZADOS POR LA
AASHTO. ……….. 125 CUADRO 21 DAÑOS SUPERFICIALES POR TRAMOS DE LOS PAVIMENTOS
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Pág.
FOTOGRAFÍA 1 CARACTERÍSTICAS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA
CIUDAD DE ILAVE. ……….. 187
FOTOGRAFÍA 2 DESCONCHAMIENTO DEL PAVIMENTO. ……….. 187
FOTOGRAFÍA 3 CARACTERÍSTICAS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE. ……….. 188
FOTOGRAFÍA 4 PULIMIENTO DE AGREGADOS. ……… 188
FOTOGRAFÍA 5 CARACTERISTICAS DE SUELOS PARA LA BASE. …………... 189
FOTOGRAFÍA 6 FALTA DE SELLO DE JUNTAS DEL PAVIMENTO. ……… 189
FOTOGRAFÍA 7 PREPARACION DE SUELOS PARA ENSAYOS. ……… 190
FOTOGRAFÍA 8 PREPARACION DE SUELOS PARA ENSAYOS. ……… 190
FOTOGRAFÍA 9 SECADO DE SUELOS EN EL HORNO. ……….. 191
FOTOGRAFÍA 10 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS. ……… 191
FOTOGRAFÍA 11 LIMITES DE CONSISTENCIA DE SUELOS. ……….. 192
FOTOGRAFÍA 12 ANALISIS GRANULOMETRICO DE SUELOS. ……… 192
FOTOGRAFÍA 13 CALICATA PARA OPTENCION DE MUESTRA DE SUELOS. ……….. 193
FOTOGRAFÍA 14 GRIETAS DE ESQUINA. ………. 193
FOTOGRAFÍA 15 LOSAS DIVIDIDAS. ………. 194
FOTOGRAFÍA 16 USO DEL PAVIMENTO POR MAQUINARIA PESADA. … 194 FOTOGRAFÍA 17 CIRCULACION DE VEHICULOS PESADOS. …………... 195
FOTOGRAFÍA 18 CIRCULACION DE VEHICULOS PESADOS. …………... 195
FOTOGRAFÍA 19 CIRCULACION DE VEHICULOS PESADOS. …………... 196
FOTOGRAFÍA 20 CIRCULACION DE VEHICULOS PESADOS. …………... 196
FOTOGRAFÍA 21 DESCARAMIENTO EN ESQUINA. ……… 197
FOTOGRAFÍA 22 SELLO DE JUNTAS. ……….. 197
FOTOGRAFÍA 23 SELLO DE JUNTAS. ……….. 198
FOTOGRAFÍA 24 LOSA DIVIDIDA. ……… 198
FOTOGRAFÍA 25 GRIETA LINIAL. ……… 199
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 EXPOSICIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 PROBLEMA GENERAL.
¿Cuáles son las causas del deterioro para su reparación de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave?
1.2.2 PROBLEMAS ESPECÍFICAS.
1. ¿Cómo son las propiedades mecánicas de los suelos de la sub rasante y base del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave?
2. ¿Cuál es la resistencia en compresión del concreto hidráulico empleado en la construcción de losas del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
3. ¿Qué características tiene las fallas superficiales con empleo del Índice de Condición del Pavimento (PCI) del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
4. ¿Cuáles son las características del tránsito vehicular en las vías del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
5. ¿Cuáles son las tecnologías de reparación de pavimentos rígidos de la plaza de armas
de la ciudad de Ilave?
1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
1.3.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA.
de juntas y a esto el deficiente diseño de obras de drenaje el que ha originado estancamientos de agua que facilitaron la saturación de la base y su consiguiente destrucción; por tanto el desarrollo del presente trabajo tiene como objetivo principal conocer la incidencia de las juntas y funcionamiento de las obras de drenaje en la destrucción de las losas de concreto.
1.3.2 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA.
Las juntas en los pavimentos rígidos, forman parte de un conglomerado de sistemas de control que protegen al concreto de la fisuración. Las juntas se definen como una serie de fisuras artificiales que se ejecutan en el pavimento recién colocado para evitar una fisuración temprana y que afecte a la durabilidad de la estructura de concreto. La aparición de una fisura descontrolada en el pavimento permitirá que se presente una pronta propagación y por ende una reducción de su vida útil, su rendimiento no será comparable con un pavimento ejecutado correctamente, es decir, con un corte dentro del rango de tiempo optimo permitirá un ahorro de recursos. El caso de los pavimentos rígidos de la Plaza de Armas de la ciudad de Ilave, donde las juntas y las obras de drenaje son deficientes y han originado la pronta destrucción del pavimento, ocasiona el malestar de los propietarios de vehículos, puesto que generan deterioro en los vehículos, pérdida de tiempo, el desarrollo de actividades comerciales con deficiencias, del presente trabajo contribuirá a que en lo sucesivo las juntas y obras de drenaje en pavimentos rígidos sean debidamente diseñadas, construidas y tengan sus actividades de mantenimiento apropiadas.
1.3.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL
Los pavimento rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave, presta servicios de transporte nacional y regional de personas y mercaderías, por tanto la comunidad del servicio que presta debe ser el adecuado, sin embargo las cuatro vías externas se encuentran pavimentadas y en condiciones de destrucción, lo que dificulta que se desarrolle todas las actividades tanto comerciales, económicas por parte de los usuarios del servicio de transporte y los pobladores de la zona que prestan servicios de hospedaje, comerciales y otras, por lo tanto es necesario la recuperación del pavimento a fin de tener los servicios adecuados para tales servicios.
1.3.4 JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL
debido a que sus pavimentos están en su destrucción, la falta de funcionamiento de las juntas y obras de drenaje ocasiona de manera permanente estas causantes el agua de la lluvia afectando diversos componentes del medio ambiente como son los suelos, el aire y paisaje urbano, por lo que es necesario su recuperación.
1.4 OBJETIVOS.
1.4.1 OBJETIVO GENERAL.
Estudiar las causas del deterioro para su reparación de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1. Evaluar las propiedades mecánicas de los suelos de la sub rasante y base del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
2. Evaluar la resistencia en compresión del concreto hidráulico empleado en la
construcción de losas del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave.
3. Evaluar las fallas superficiales con empleo del Índice de Condición del Pavimento
(PCI) del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave.
4. Evaluar el tránsito vehicular en las vías del pavimento rígido de la Plaza de Amas de
la ciudad de Ilave.
5. Proponer tecnologías de reparación de pavimentos rígidos de la plaza de armas de la
ciudad de Ilave.
1.5 HIPÓTESIS.
1.5.1 HIPÓTESIS GENERAL.
1.5.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS.
1. Las propiedades mecánicas de los suelos de la subrasante no ha sido considerado en
el diseño integral del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
2. La resistencia en compresión del concreto de las losas deberá de ser mayor a 210 kg/cm2. Como lo recomienda el ministerio de transportes y comunicaciones.
3. Las fallas que se muestran en la superficie de las losas de concreto se deben fundamentalmente a la baja resistencia en compresión del concreto.
4. El tránsito vehicular pesado no ha sido considerado en el diseño del pavimento rígido
de la plaza de Armas de Ilave, lo que origino las fallas registradas a la fecha que comprende el pronto deterioro.
5. Las tecnologías de reparación deberán seleccionarse después de la evaluación
superficial estructural del pavimento rígido de la plaza de Armas de Ilave.
1.6 VARIABLES E INDICADORES.
VARIABLE INDEPENDIENTE : ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RIGIDO.
INDICADORES :
Propiedades mecánicas de los suelos de la sub rasante y la base.
Calidad de la resistencia en compresión del concreto hidráulico
del pavimento rígido.
Características del tránsito vehicular.
VARIABLE DEPENDIENTE : DETERIORO DEL PAVIMENTO RÍGIDO.
INDICADORES :
Fallas en la superficie del pavimento rígido.
Tecnología de reparación del pavimento rígido.
MATRÍZ DE CONSISTENCIA
TEMA : ESTUDIO DE LAS CAUSAS DEL DETERIORO DE LOS PAVIMENTOS RÍGIDOS DE LA PLAZA DE ARMAS DE LA CIUDAD DE ILAVE DE LA REGIÓN PUNO.
EJECUTOR : BACH. JOSE LUIS ATENCIO ALANIA.
FECHA : JUNIO 2017.
PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS VARIABLES INDICADORES INDICES INSTRUMENTO
INTERROGANTE GENERAL.
¿Cuáles son las causas del deterioro para su reparación de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave?
INTERROGANTES ESPECÍFICAS.
1.¿Cómo son las propiedades
mecánicas de los suelos de la sub rasante y base del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave?
2.¿Cuál es la resistencia en
compresión del concreto hidráulico empleado en la construcción de losas del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
3.¿Qué características tiene las fallas superficiales con empleo del Índice de Condición del Pavimento (PCI) del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
4.¿Cuáles son las características del tránsito vehicular en las vías del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave?
5.¿Cuáles son las tecnologías de
reparación de pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave?
OBJETIVO GENERAL.
Estudiar las causas del deterioro para su reparación de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1.Determinar las propiedades
mecánicas de los suelos de la sub rasante y base del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
2.Determinar la resistencia en
compresión del concreto
hidráulico empleado en la
construcción de losas del
pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave.
3.Determinar las fallas
superficiales con empleo del
Índice de Condición del
Pavimento (PCI) del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave.
4.Determinar el tránsito vehicular en las vías del pavimento rígido de la Plaza de Amas de la ciudad de Ilave.
5.Proponer tecnologías de
reparación de pavimentos rígidos de la plaza de Armas de la ciudad de Ilave.
HIPÓTESIS GENERAL.
El deterioro de los pavimentos rígidos de la plaza de armas de la ciudad de Ilave se origina a que los suelos de la subrasante y base del pavimento son de baja calidad, de igual manera la resistencia del concreto empleada en losas no es el que corresponde es decir mayor de 210 kg/cm2.
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS.
1. Las propiedades mecánicas de los
suelos de la subrasante no ha sido considerado en el diseño integral del pavimento rígido de la plaza de armas de la ciudad de Ilave.
2. La resistencia en compresión del
concreto de las losas deberá de ser mayor a 210 kg/cm2. Como lo recomienda el ministerio de transportes y comunicaciones.
3. Las fallas que se muestran en la
superficie de las losas de concreto se deben fundamentalmente a la baja resistencia en compresión del concreto.
4. El tránsito vehicular pesado no ha sido considerado en el diseño del pavimento rígido de la plaza de Armas de Ilave, lo que origino las fallas registradas a la fecha que comprende el pronto deterioro.
5. Las tecnologías de reparación deberán seleccionarse después de la evaluación superficial estructural del pavimento rígido de la plaza de Armas de Ilave
VARIABLE INDEPENDIENTE:
ESTRUCTURA DEL PAVIMENTO RIGIDO.
Propiedades mecánicas
de los suelos de la sub rasante y la base.
Calidad de la resistencia
en compresión del
concreto hidráulico del pavimento rígido.
Características del
tránsito vehicular.
Anal. Granulométrico.
Límites de consistencia.
Clasificación de suelos.
Compactación.
CBR.
Resistencia de la compresión
del concreto hidráulico.
Vehículos pesados,
vehículos medianos y vehículos ligeros por día.
Grava, arena, finos y Cu.
LL, LP, Ip.
AASHTO.
DS y COA.
%
Kg/cm2
Vehículo Pesado / día.
Vehículo mediano / día.
Vehículo ligero / día.
VARIABLE DEPENDIENTE:
DETERIORO DEL PAVIMENTO RÍGIDO.
Fallas en la superficie del pavimento rígido.
Tecnología de
reparación del
pavimento rígido.
Grietas en esquina.
Losa dividida.
Sello de junta.
Grieta lineal.
Parcheo.
Pulimiento de agregados.
Desconchamiento.
Descascaramiento de
esquina.
Descascaramiento de junta.
Técnicas y materiales de reparación.
Materiales de reparación.
Epóxicos.
Materiales de fraguado
rápido. Evaluación. Evaluación. Evaluación. Evaluación. Evaluación. Evaluación. Evaluación. Evaluación.
Especif. Fabricante.
Especif. Fabricante.
Especif. Fabricante.
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.
2.1.1 ANTECEDENTE LOCAL. Marín, E. & Pérez, I (2014) expresa:
“Las obras de drenaje y subdrenaje en proyectos carreteros son necesarias, ya que los
objetivos básicos de estas obras son la preservación de la carretera, debido a la función social y económica que representa y el costo elevado de construcción de estos proyectos. Por su importancia, el diseño y construcción de un sistema de drenaje requiere la realización de estudios del clima, suelo, hidrología y geología, ecológicos, a fin de prevenir o mitigar el impacto negativo al ambiente con la reducción al mínimo de los cambios al patrón de drenaje natural y disminución de la acción erosiva producida por el cambio de cauce de su transporte y su relación con los ecosistemas presentes” (p, 92).
2.1.2 ANTECEDENTE NACIONAL
.
Herrera, C (2014). Enuncia que:
“Se determinó que el tiempo inicial de corte óptimo de las juntas es el momento
través de la temperatura es posible la medición de los otros dos parámetros... se determinó el punto inicial en el tiempo para realizar el corte, el tiempo final será determinado por el inicio de la figuración... El inicio de figuración será determinado por el momento donde las tensiones provocadas por la retracción plástica, los efectos de la temperatura y el asentamiento plástico superan la resistencia a tracción del hormigón” (p, 25).
2.1.3 ANTECEDENTES INTERNACIONALES. Castillo, F. (2008). Ha mencionado que:
“En hormigones H20, la resistencia en las juntas de hormigonado a los 7 días
para hormigón, este alcanza resistencias menores, sin embargo no se ve una influencia clara en la disminución de la resistencia de la junta de hormigonado con respecto a las resistencia de los hormigones patrones, en tanto a la edad de los 28 días, el mortero alcanza resistencias cercanas a las juntas de hormigonado en los grados H25 y H30, lo que podría marcar una tendencia, sin embargo el hormigón de grado H20 se sale de esta regla dado que el mortero alcanza resistencia mayor a la junta” (p.35).
Miranda, R. (2010). Ha indicado que:
“Aún no se toma verdadera conciencia de que hacer mantención o conservación de
pavimentación es mucho más barato que reparar el mismo pavimento, además de ahorrarnos millones de pesos, se puede ofrecer más serviciabilidad y confortabilidad a los conductores...la conservación de pavimentos requiere de personal capacitado, es decir, que dominen ampliamente el tema...para que los fondos destinados a mantención sean ocupados en forma eficiente, es necesario inspeccionar los pavimentos frecuente y minuciosamente...tan pronto ha sido determinada la necesidad de hacer reparaciones, éstos deben hacerse inmediatamente, ya que los pavimentos continúan deteriorándose día a día, produciendo así una conducción peligros” (p.28).
Ruiz, C. (2011). Ha referido que:
“Primeramente, es necesario mencionar que la implementación de pavimentos
correcto y adecuado control de calidad en su construcción, debido a que se deja de lado ciertos parámetros necesarios para que un pavimento rígido, cumpla eficientemente con su vida útil”.
2.2MARCO TEÓRICO.
2.2.1 FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO. Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) Afirma que:
“Ya es conocido que la sucesión de cambios de estado que normalmente
experimenta el concreto desde que se mezcla hasta que se encuentra finalmente colocado y compactado en la estructura. Conforme a este proceso evolutivo se distinguen tres principales etapas que corresponden a otros tantos estados característicos del concreto…el lapso anterior al fraguado, durante el cual el concreto se manifiesta como una mezcla relativamente blanda y moldeable, en función de la consistencia con que se elabora…el lapso de fraguado, en cuyo curso la mezcla aumenta progresivamente de consistencia, para convertirse en una masa rígida que ya no es moldeable, pero que aún no adquiere resistencia mecánica apreciable...el lapso posterior al fraguado que corresponde a la etapa del endurecimiento propiamente dicho, en la que el concreto evoluciona para adquirir la resistencia mecánica y demás propiedades inherentes, que lo identifican con el material de construcción previsto para prestar el servicio requerido” (p. 58).
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) enfatizan que:
“Dado que estos cambios de estado son consecuencia de un proceso único,
proceso de rigidización del concreto en sus dos primeras etapas por el método de las agujas de penetración, se obtiene una evolución. Se estableció que el concreto puede ser moldeado o remoldeado sin perjuicio mientras su grado de consistencia o de rigidez se conserva inferior al de un cierto estado definido por una resistencia a la penetración igual a 35 kg/cm2, el cual se designa como estado de fraguado inicial o de límite de compactación por vibración; de esta manera, la adquisición de dicha resistencia a la penetración representa el final de la primera etapa y el principio de la segunda. Conforme al mismo método de prueba, se considera que cuando el concreto alcanza una resistencia a la penetración igual a 280 kg/cm2, es síntoma de haber llegado a un completo estado de rigidización que se designa como fraguado final y en el cual su resistencia a la compresión es muy reducida pues suele hallarse
en el orden de los 7 kg/cm2 aproximadamente. Para fines prácticos se considera
que esta resistencia a compresión es nula y que la de una resistencia a la penetración de 280 kg/cm2 representa el estado en que el concreto comienza a adquirir endurecimiento propiamente dicho” (p.125 & 128).
2.2.2 ETAPAS DEL PROCESO DEL FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO DEL CONCRETO.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) señalan que:
“Independientemente del grado de aproximación con que estas resistencias a la
mediante la determinación de su resistencia a compresión en especímenes representativos, ensayados a edades que se incrementan progresivamente… definida de tal modo, la evolución de la resistencia a compresión del concreto durante los primeros doce meses de la tercera etapa suele mostrar una tendencia, que es aplicable al concreto convencional hecho con cemento Portland sin aditivos y curado en condiciones normales de humedad y temperatura. Si se le asigna un valor de 100 % a la resistencia que se obtiene al año. Por esta razón, y tomando en cuenta lo prolongado e impreciso en la conclusión de esta última etapa, es usual en estructuras ordinarias considerar que al mes (28 días exactamente) el concreto ha endurecido lo suficiente para prestar el servicio requerido. De esta manera se conviene en adoptar este grado de endurecimiento para fines de cálculo estructural y de identificación de propiedades del concreto endurecido; lo que implícitamente significa delimitar y utilizar una fracción inicial de la tercera etapa, sin tomar en consideración la evolución posterior. Es necesario no perder de vista que, conforme a la consideración anterior, se deja de aprovechar alrededor del 20 % de la resistencia potencial del concreto; porcentaje que incluso suele ser mayor cuando en el concreto se utiliza un cemento Portland-puzolana de buena calidad”(p.75 - 76).
2.2.3 EVOLUCIÓN DEL FRAGUADO.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015). Manifiesta que:
“Expresado en términos de su manifestación física, el fraguado es la condición
A. FRAGUADO DEL CEMENTO.-
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015). Enfatizan que:
“En el aspecto químico, el fraguado es la primera manifestación de la
hidratación del cemento; el aluminato tricálcico (C3A) es el compuesto del clinker Pórtland que se hidrata con mayor rapidez y por ello influye notablemente en su velocidad de fraguado, al grado que este compuesto puro puede fraguar instantáneamente, al mezclarse con el agua. Por tal motivo, con objeto de evitar un fraguado demasiado rápido en el cemento, se le incorpora al clinker una reducida proporción de yeso durante la molienda para que actúe como regulador de la hidratación del C3A.
Supuestamente, este compuesto reacciona en pocos minutos con el yeso para convertirlo a etringita, en una fase en que ésta no es perjudicial, y después el C3A excedente continúa su reacción normal sin afectar el
fraguado. La proporción adecuada de yeso debe definirse en cada caso en función de la composición química el clinker y de la finura de molienda; cuando no ocurre así puede manifestarse fraguado instantáneo del cemento al mezclarlo con el agua, debido al citado efecto del C3A” (p.121).
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) señalan:
“En cuanto al falso fraguado, normalmente se origina por un exceso de
B. FRAGUADO DEL CONCRETO.-
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015). Manifiesta:
“En lo que concierne al concreto convencional, el tiempo de fraguado no
suele ser motivo de reglamentación en las especificaciones, salvo que se utilicen aditivos que lo modifiquen, en cuyo caso lo que se acostumbra limitar es el efecto que produce el aditivo con relación a lo que tarda en fraguar el mismo concreto sin el aditivo. Para seguir la evolución del fraguado del concreto, existen diversos procedimientos que miden los cambios que se operan en el concreto conforme se rigidiza en cuanto a resistencia al paso de una corriente eléctrica, velocidad de propagación de ondas sónicas, generación de calor, deformabilidad, resistencia mecánica, etc, de todos los cuales solamente se halla reglamentado por métodos ASTM el que mide la resistencia a la penetración con agujas tipo próctor de la fracción mortero obtenida por cribado en húmedo del concreto mediante la malla ASTM No 4… se indica la forma como varían los tiempos de fraguado de una mezcla de mortero, conforme cambia su temperatura de curado. La inferencia práctica de este último es que en clima caluroso no sólo resulta limitado el tiempo disponible para las actividades que se realizan en la etapa anterior al fraguado, sino también para las que deben efectuarse en el curso del fraguado, antes de fraguado final. Resulta difícil tratar de establecer límites precisos para definir un Intervalo de temperatura moderada, dentro del cual pueda esperarse que el fraguado del concreto evolucione con normalidad, es decir, que no sea tan rápido como para rigidizar la mezcla antes de concluir su colocación, compactación y acabado, ni tan lento como para crear presiones no previstas sobre las cimbras, u ocasionar retrasos en el avance de la construcción” (p.54 & 71).
2.2.4 EVOLUCIÓN DEL ENDURECIMIENTO.
interrupción. También se ha dicho que, por definición convencional, el fraguado del concreto concluye cuando obtiene una resistencia a la penetración igual a 280 kg/cm2 al ser ensayado
por el método de prueba ASTM C-403, y a partir de ahí comienza su verdadero endureci-miento. Juzgado físicamente en ese momento, el concreto recién fraguado es un material rígido pero frágil, con una incipiente resistencia mecánica qué medida a compresión no suele exceder a 7 kg/cm2. En cuanto a lo que ocurre a partir de entonces en la microestructura de la pasta de cemento conforme se hidrata, es un fenómeno complejo que ha dado motivo a diversas interpretaciones y modelos de desarrollo. Al término de esta etapa los valores de la hidratación denominados genéricamente gel del cemento comienza a formar puentes a través de los espacios entre los granos de cemento y entre éstos y las partículas de los agregados para dar rigidez a la masa de concreto (p. 81).
2.2.5 MEDIOS PARA MODIFICAR EL FRAGUADO Y EL ENDURECIMIENTO.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) manifiesta que: Se ha mencionado con anterioridad que el desarrollo del fraguado y del endurecimiento del concreto puede ser influido por diversos factores relacionados con su composición, tales como el tipo o clase de cemento, el consumo unitario de éste, la relación agua/cemento, la consistencia con que se elaboran las mezclas y empleo de aditivos; y también por factores extrinsecos entre los que destaca por sus efectos y también por factores la temperatura. Sin embargo, no todos estos factores tienen una influencia del mismo orden, ni que puede ser predecible y regulable, de modo que para ejercer un dominio efectivo y controlado sobre la evolución del fraguado y/o del endureci-miento, solamente es común hacer uso de la temperatura y los aditivos y, en menor medida, del tipo y consumo de cemento. Cada uno de estos medios tiene sus propios méritos, limitaciones y campos de aplicación, por lo que es conveniente examinarlos separadamente (p.72).
2.2.6 PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO.
1. TRABAJABILIDAD.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) señala que:
“Está definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte,
demostrable que se pueden obtener concretos con igual slump pero trabajabilidades notablemente diferentes para las mismas condiciones de trabajo” (p.72).
a) Estabilidad.
“Es el desplazamiento o flujo que se produce en el concreto sin mediar la;
aplicación de fuerzas externas. Se cuantifica por medio de la exudación y la segregación, evaluadas con métodos standard que permiten comparar dichas características entre varios diseños siendo obvio que se debe buscar obtener los valores mínimos” (Bedoya & Cabrera, p.73).
b) Compactibilidad.
“Es la medida de la facilidad con que puede compactarse el concreto fresco.
Existen diferentes métodos que establecen el denominado factor de compactación, que evalúa la cantidad de trabajo que se necesita para la compactación total, y que consiste en el cociente entre la densidad suelta del concreto en la prueba, dividido entre la densidad del concreto compactado” (Bedoya & Cabrera, p.74).
a) Movilidad.
“Es la facilidad del concreto a ser desplazado mediante la aplicación de
2. SEGREGACIÓN.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) mencionan que:
“Las diferencias de densidades entre los componentes del concreto provocan
una tendencia natural a que las partículas más pesadas desciendan, pero en general, la densidad de la pasta con los agregados finos es sólo un 20% menor que la de los gruesos (para agregados normales) lo cual sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz. Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentración de la pasta mala distribución de las partículas o granulometría deficiente, las partículas gruesas se separan del mortero y se produce lo que se conoce como segregación. En los concretos con contenidos de piedra del 55% en peso con respecto al peso total de agregados, es frecuente confundir la segregación con la apariencia normal de estos concretos, lo cual es muy simple de verificar obteniendo dos muestras de concreto fresco de sitios diferentes y comparar el contenido de gruesos por lavado que no deben diferir en más del 6%”(p.74).
3. EXUDACIÓN.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) sostienen que:
“La Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa
4. CONTRACCIÓN.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) señalan que:
“Es una de las propiedades más importantes en función de los problemas de
fisuración que acarrea con frecuencia. Ya hemos visto que la pasta de cemento necesariamente se contrae debido a la reducción del volumen original de agua por combinación química. y a esto se le llama contracción intrínseca que es un proceso irreversible. Pero además existe otro tipo de contracción inherente también a la pasta de cemento y es la llamada contracción por secado, que es la responsable de la mayor parte de los problemas de fisuración, dado que ocurre tanto en el estado plástico como en el endurecido si se permite la pérdida de agua en la mezcla”(p.75).
2.2.7 PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO.
1. ELASTICIDAD.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) manifiesta que:
“En lo habitual, es la capacidad del concreto de transformarse bajo carga,
sin tener desproporción permanente. El concreto no es un material elástico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su diagrama carga vs… deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente se acostumbra definir un Módulo de elasticidad estático del concreto mediante una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un % de la tensión última”.
2. RESISTENCIA.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) señalan que:
“Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su mejor
mismos factores que influyen en las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, aunados a otros elementos adicionales constituidos por el tipo y características resistentes del cemento en particular que se use y de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto”(p.78).
3. EXTENSIBILIDAD.
Bedoya Layme & Cabrera Gómez (2015) enfatizan que:
“Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se define en
función de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin que ocurran figuraciones. Depende de la elasticidad y del denominado flujo plástico, constituido por la deformación que tiene el concreto bajo carga constante en el tiempo. El flujo plástico tiene la particularidad de ser parcialmente recuperable., estando relacionado también con la contracción, pese a ser dos fenómenos nominalmente independientes. La micro fisuración aparece normalmente alrededor del 60% del esfuerzo último, ya una deformación unitaria de 0.0012, y en condiciones normales la fisuración visible aparece para 0.003 de deformación unitaria” (p.79).
2.2.8 FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO.
Turpo Sucari (2015) sostiene: “Los factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que producen el deterioro del mismo estos factores se clasifican en… congelamiento y Deshielo, Ambiente químicamente agresivo, abrasión, reacciones químicas en los agregados, Corrosión de metales en el concreto” (p. 22).
2.2.8.1 CONGELAMIENTO Y DESHIELO.
Turpo Sucari (2015) afirma que:
“El concreto es muy sensible a los cambios de temperatura y puede no perdonar
el cual se colocará el concreto. Del concreto utilizado en estructuras y pavimentos, se espera que tenga una vida larga y un mantenimiento bajo. Debe tener buena durabilidad para resistir condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo más destructivo es la congelación y el deshielo mientras el concreto se encuentra húmedo, particularmente cuando se encuentra con la presencia de agentes químicos descongelantes. Con la inclusión de aire es sumamente resistente a este deterioro, durante el congelamiento, el agua se desplaza por la formación de hielo en la pasta se acomoda de tal forma que no resulta perjudicial; las burbujas de aire en la pasta suministran cámaras donde se introduce el agua y así se alivia la presión hidráulica generada. Cuando la congelación ocurre en un concreto que contenga agregado saturado, se pueden generar presiones hidráulicas nocivas dentro del agregado…el agua desplazada desde las partículas del agregado durante la formación del hielo no puede escapar lo suficientemente rápido hacia la pasta circundante para aliviar la presión. Sin embargo, bajo casi todas las condiciones de exposición, una pasta de buena calidad (de baja relación Agua–Cemento) evitara que la mayor parte de las partículas de agregado se saturen…también, si la pasta tiene aire incluido, acomodara las pequeñas cantidades de agua en exceso que pudieran ser expulsadas por los agregados, protegiendo así al concreto contra daños por congelación y deshielo” (p.23).
2.2.8.2 CONTROL DE LA DURABILIDAD FRENTE AL CONGELAMIENTO Y DESHIELO:
Turpo Sucari (2015) afirma que:
“El principio de los incorporadores de aire, consiste en introducir una estructura
desarrollo normal de resistencia en el tiempo, debe curarse, como referencia, a una temperatura de por lo menos 13ºC para un elemento de 30cm. de espesor y 5ºC para espesores del orden de 1.80m.; por lo que debe procurarse mantener la temperatura adecuada mediante elementos aislantes que impidan que pierden calor y/o se evapore el agua, o se congele hasta que haya desarrollado al menos 35Kg/cm2. Debemos de comprender el mecanismo de hidratación del cemento, que consiste en que las reacciones químicas necesitan agua, espacio para desarrollar los productos de hidratación, cierta temperatura y tiempo. Mientras se controle estos factores mediante el curado, se asegurará el desarrollo completo de las propiedades del concreto y favoreceremos a la durabilidad” (p.24).
2.2.8.3 AMBIENTE QUÍMICAMENTE AGRESIVO.
Turpo Sucari (2015) señala:
“El concreto es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se
2.2.8.4 ABRASIÓN EN EL CONCRETO.
Turpo Sucari (2015). Manifiesta:
“Es la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por roce y fricción.
Esto se origina de varias maneras, siendo las más comunes las condiciones de servicio, como son el tránsito de peatones sobre las veredas y vehículos sobre las losas, el efecto del viento cargado de partículas sólidas y el desgaste producido por el flujo continuo de agua. Mayormente, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, no obstante, puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio o indirectamente propiciando el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad (agresión química, corrosión, etc.), siendo esto último más notorio en el caso de las estructuras hidráulicas” (p.36).
1. FACTORES QUE AFECTAN CON ABRASION EN EL CONCRETO.
Turpo Sucari (2015) señala:
“El factor principal reside en qué tan resistente es desde el punto de vista
estructural o mecánico, la superficie expuesta al desgaste. El mejor indicador es evaluar principalmente factores como la resistencia en compresión, las características de los agregados, el diseño de mezcla, la técnica constructiva y el curado, los ensayos de laboratorio son muy relativos, pues no pueden reproducir las condiciones reales del uso de las estructuras”(p.36).
2. CONTROL DE LA ABRASIÓN EN EL CONCRETO.
Turpo Sucari (2015) señala:
“En la medida que desarrollemos las capacidades resistentes de la capa de
concreto que soportará la abrasión, lograremos controlar el desgaste. Se estima que la superficie debe tener una resistencia en compresión mínima de
280 kg/cm2
abrasión, así como la menor cantidad posible de aire atrapado. Al margen de estas precauciones previas a la producción, está demostrado que un elemento fundamental en el resultado final la constituye la mano de obra y la técnica de acabado. Cuando se procede a realizar el acabado sin permitir la exudación de la mezcla, la capa superficial se vuelve débil al concentrarse el agua exudada, incrementándose localmente la relación agua/ cemento. Se considera que, en condiciones normales, el acabado debe ejecutarse alrededor de las dos horas luego de la colocación del concreto y habiéndose eliminado al agua superficial… es costumbre el espolvorear cemento sobre la superficie húmeda con objeto de secarla y terminar antes con el acabado, lo cual es una práctica negativa si aún continúa la exudación, porque la película de cemento actúa como una barrera impermeable reteniendo el agua y favoreciendo que disminuya localmente la relación agua/cemento. Si este procedimiento se efectúa luego de la exudación y se integra el cemento con el resto de la pasta, el efecto es muy beneficioso pues se consigue reducir localmente la relación agua/ cemento e incrementa la resistencia, por lo que el concepto básico está en la oportunidad en que se hace esto y no en la acción misma. Otra precaución importante está constituida por la técnica de curado, debe iniciarse después de concluido el acabado superficial siendo recomendable una duración de al menos 7 días cuando se emplea cemento Tipo I y un tiempo más prolongado si empleamos otros cementos de desarrollo lento”(p.37).
2.2.8.5 REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS.
Turpo Sucari (2015) señala:
“La mayor parte de problemas de durabilidad química se deben a reacciones entre
este campo pues no sabemos cuándo empezara a detectarse problemas por el uso de estos agregados. Las reacciones químicas que se presentan en estos agregados están constituidas por la llamada reacción Sílice-Álcalis y la reacción Carbonatos-Álcalis” (p.38).
2.2.8.6 CORROSIÓN DE ACERO DE REFUERZO EN EL CONCRETO.
Turpo Sucari (2015) enfatiza:
“El concreto reforzado con varillas de acero es uno de los materiales de
construcción más ampliamente usados, sin embargo, las estructuras que los emplean tienen el inconveniente de ser susceptibles a la corrosión. El problema del deterioro de las estructuras de concreto debido a procesos de corrosión es serio y de implicaciones económicas mayores. La corrosión del refuerzo metálico embebido es reconocida como uno de los mayores problemas en estructuras de concreto convirtiéndose en un tema que requiere la atención de los ingenieros de mantenimiento de estructuras. El fenómeno de oxidación del refuerzo metálico afecta significativamente las características funcionales del concreto armado tales como la adherencia, además de inducir la formación de agrietamientos y desprendimientos de trozos de concreto, lo que compromete la integridad estructural” (p.39).
1. MECANISMO DE LA CORROSION:
Turpo Sucari (2015) sostiene:
“El fenómeno de la corrosión del acero de refuerzo es causa frecuente de
2. CONTROL DE LA CORROSION, ESTRATEGIAS DE REPARACIÓN Y PROTECCIÓN.
Turpo Sucari (2015) revela: “Antes de que pueda prescribirse un remedio apropiado, debe completarse un diagnóstico minucioso. Para estructuras a las que se ha diagnosticado corrosión, agrietamiento y astillamiento inducidos por la carbonatación” (p. 43).
Turpo Sucari (2015) afirma:
“Es necesario que empecemos a reconocer la carbonatación como una causa
característica para medios marino, urbano y rural. Es por esta razón que el concreto debe ser diseñado con los requerimientos específicos de servicio para cada estructura de acuerdo al sitio en que sea construida. El concreto se comportará en general de manera satisfactoria cuando esté expuesto a variadas condiciones atmosféricas, a la mayor parte de aguas y suelos que contengan sustancias agresivas y a muchas otras clases de exposición química. Existen sin embargo ambientes químicos, incluso de origen natural, en los cuales la vida de una estructura, aunque esté elaborada con el mejor concreto, será corta, a menos que se tomen cuidados específicos. El conocimiento de esas condiciones permitirá tomar dichas medidas para prevenir el deterioro o reducir la velocidad con la que el daño ocurre” (p. 44 - 45).
2.2.9 PREPARACIÓN Y PUESTA EN OBRA DEL CONCRETO EN LA ZONA DE ESTUDIO
Tzic Chávez (2005) afirma:
“El concreto hidráulico convencional, recién elaborado, es un material que en
corresponde al cambio de estado en que el concreto deja de ser un material blando para convertirse en un cuerpo rígido pero frágil, es decir, el concreto recién fraguado es un material solidificado que prácticamente no posee resistencia mecánica. Se considera que la etapa del verdadero endurecimiento, o de adquisición de resistencia mecánica, se inicia cuando termina el fraguado y se prolonga durante un lapso que dura meses, e incluso… si se representa el avance del proceso de hidratación del cemento desde sus inicios, por medio de sus efectos en la rigidización y endurecimiento del concreto, se obtiene de tal manera que se manifiesta alguna característica o señal específica que permita precisar el final del fraguado y el principio del endurecimiento, ni tampoco acotar con exactitud el límite hasta donde el concreto se conserva en estado fresco. Si acaso, es de notarse que durante las primeras una o dos horas la mezcla de concreto se conserva blanda, y que a partir de ahí comienza a mostrar síntomas de rigidización. Debido a que la hidratación del cemento es una reacción de carácter exotérmico, también es posible seguir su desarrollo mediante la determinación del calor que se produce y libera en el curso de la misma. De manera que se indica la forma como suele evolucionar a temperatura normal el desprendimiento de calor en la pasta de cemento durante las primeras 12 horas, a partir del momento en que entran en contacto el agua y el cemento” (p. 89).
Tzic Chávez (2005). “En el concreto se señala cuatro fases características del proceso de
hidratación y liberación de calor en la pasta de cemento, y cuyos principales rasgos son”:
Fase 1.- “En los primeros minutos después del mezclado se produce un intenso y breve desprendimiento de calor, que en cosa de 10 minutos alcanza un máximo de 40 cal/g/h, o más, y enseguida desciende bruscamente. Este desprendimiento de calor se atribuye principalmente a la hidratación de la cal libre y a la disolución de las impurezas del cemento, y es posible que en ciertas condiciones tenga alguna influencia en la pérdida inicial de revenimiento del concreto” (Tzic, 2005).
conoce como fase durmiente. En ésta, la hidratación del cemento se inhibe por la incipiente formación de una película gelatinosa alrededor de los granos, y como consecuencia de esta inhibición, la pasta de cemento se conserva blanda y moldeable durante toda la fase durmiente” (Tzic, 2005).
Fase 3.- “Al cabo de dos horas, aproximadamente, se inicia un nuevo incremento en la velocidad de liberación de calor, que al término de seis o siete horas alcanza un segundo máximo del orden de 5 cal/g/h. Esta tercera fase se identifica bastante bien con el periodo de rigidización o de fraguado de la pasta, en que ésta se convierte en un cuerpo rígido pero frágil, lo cual se atribuye al crecimiento de grosor en la película gelatinosa alrededor de los granos de cemento que de este modo origina contacto entre ellos y los inmoviliza, pero sin que se produzca una verdadera aglutinación que le comunique resistencia mecánica a la pasta rigidizada” (Tzic, 2005).
2.2.10 ACOPIO, MANEJO Y CONTROL DE LOS COMPONENTES.
ESQUEMA 1
MANEJO Y CONTROL DE LOS COMPONENTES DE
CEMENTO PORTLAND
Cemento Agua Aditivo
Pasta de cemento Agregado fino
Mortero Agregado grueso
Concreto
FUENTE: ESQUEMA DE INTEGRACIÓN DEL CONCRETO
Tzic Chávez (2005).
“Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura
Tzic Chávez (2005). Consecuentemente con ello, el comportamiento mecánico de este material y su durabilidad en servicio dependen de tres aspectos básicos:
1. Las características, composición y propiedades de la pasta de cemento, o matriz cementante, endurecida.
2. La calidad propia de los agregados, en el sentido más amplio.
3. La afinidad de la matriz cementante con los agregados y su capacidad para trabajar
en conjunto.
2.2.11 SELECCION DEL CEMENTO APROPIADO.
Tzic Chávez (2005).
“En el proceso para definir y especificar el concreto potencialmente idóneo
para cada aplicación en particular, es de trascendental importancia la definición del cemento apropiado, ya que de éste dependerán significativamente las características y propiedades de la matriz cementante y por consiguiente del concreto. Para poder proceder de manera realista en este aspecto, es necesario primero hacer un recuento de las clases y tipos de cementos para concreto hidráulico que efectivamente se producen, o pueden producirse, en las fábricas de cemento del país, incluyendo sus respectivas características, usos indicados y normas aplicables”.
2.2.12 CONTROL Y VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL CONCRETO.
Tzic Chávez (2005).
“Hace ya muchos años que se viene presentando una revolución a nivel mundial
aludidos. Fue el norteamericano W. Edwards Deming, quién en el año 1950 emigró a laborar en el Japón al no haber tenido acogida en su país las ideas que propugnaba sobre un nuevo enfoque gerencial y tecnológico en el ámbito de la calidad y la productividad. En el oriente halló la receptividad que no encontró en su patria, pudiendo entonces aplicar y difundir los principios que colaboraron a que en menos de 50 años el Japón se convirtiera en la segunda potencia económica mundial. Es a mediados de la década de los setenta e inicio de los ochenta que la vertiginosa demanda en E.E.U.U. y a nivel mundial por los productos japoneses hace que las industrias norteamericanas redescubran las ideas de Deming, al evidenciarse un manejo obsoleto de los aspectos de calidad y productividad en el mundo occidental con la pérdida consecuente de la hegemonía comercial… es entonces que empiezan a desarrollarse y difundirse una serie de conceptos y técnicas orientadas a mejorar la calidad y la forma de gerenciarla, que han derivado en una variedad de términos como: Garantía de Calidad, Calidad Total, Gerencia de Calidad, Gerencia de Calidad Total, Programa de Mejora de Calidad, Equipos de Mejora de Calidad, Reingeniería, Excelencia, etc. que representan enfoques del mismo tema con matices diversos. Por lo tanto, no pretendemos abordar el amplio espectro actual sobre este campo, pero para tener una aproximación básica que permita al lector el formarse un criterio propio para evaluar individualmente cada una de estas alternativas e inclinarse por una u otra según respondan a sus expectativas, creemos importante reproducir los 14 principios de Deming que fueron el punto de partida de esta corriente innovadora” (p. 94).
1. Crear perseverancia de propósitos hacia el mejoramiento del producto o servicio con
un plan para ser competitivos, permanecer en el negocio y ofrecer empleo.
2. Adoptar la nueva filosofía desechando los niveles comúnmente aceptados de
demoras., errores, materiales y mano de obra defectuosos.
3. No basar el control de calidad en la inspección masiva, requerir en cambio evidencia
estadística del logro de las mejoras.
4. Terminar con la práctica de enfocar el aspecto comercial sobre la base exclusiva de