Estudio del concreto de mediana a alta resistencia elaborado con residuos de concreto y cemento Portland Tipo I

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

TESIS

ESTUDIO DEL CONCRETO DE MEDIANA A

ALTA RESISTENCIA ELABORADO CON RESIDUOS DE

CONCRETO Y CEMENTO PORTLAND TIPO I

PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL

ELABORADO POR

JEAN CARLOS SUMARI RAMOS

ASESOR

Ing. CARLOS ARMANDO BARZOLA GASTELÚ

LIMA- PERÚ

(2)

DEDICATORIA .

(3)

AGRADECIMIENTO .

Sinceros agradecimientos al Ing. Carlos Barzola, por su orientación en mi tesis y vida profesional.

(4)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ÍNDICE

ÍNDICE

Pág.

RESUMEN ... 3

ABSTRACT ... 4

PRÓLOGO ... 5

LISTA DE CUADROS ... 6

LISTA DE FIGURAS ... 7

LISTA DE SÍMBOLOS Y SIGLAS ... 8

INTRODUCCIÓN ... 9

CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE. ... 10

1.1 INTRODUCCIÓN. ... 10

1.2 COMPONENTES DEL CONCRETO. ... 10

1.2.1 Cemento Portland. ... 10

1.2.2 Agregados. ... 10

1.2.3 Agua. ... 13

1.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO. ... 13

1.3.1 Concreto en estado fresco... 13

1.3.2 Concreto en estado endurecido. ... 14

CAPÍTULO II: RECICLADO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. ... 15

1.1 GENERALIDADES. ... 15

1.2 OBTENCIÓN DEL AGREGADO RECICLADO. ... 15

1.2.1 En plantas de tratamiento. ... 15

1.2.2 Agregado reciclado usado en la investigación. ... 15

1.3 CONCRETO RECICLADO ... 16

CAPÍTULO III: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES RECICLADOS Y NATURALES. ... 17

3.1 RESUMEN. ... 17

3.2 GRANULOMETRIA Y MÓDULO DE FINURA. ... 19

3.3.1 Agregado patrón. ... 19

3.3.2 Agregado reciclado. ... 20

CAPÍTULO IV: DISEÑO DE MEZCLAS. ... 21

4.1 GENERALIDADES. ... 21

4.2 DISEÑO DEL CONCRETO PATRÓN. ... 21

(5)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ÍNDICE

Estudio del concreto de mediana a alta resistencia elaborado

con residuos de concreto y cemento Portland tipo I. 2

Bach. Sumari Ramos, Jean Carlos 4.4 MÉTODO DE MEZCLADO Y MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO. ... 26

CAPÍTULO V: ENSAYOS A REALIZAR... 28

5.1 ENSAYOS AL CONCRETO FRESCO. ... 28

5.2 ENSAYOS AL CONCRETO ENDURECIDO. ... 29

CAPÍTULO VI: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ... 30

6.1 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE AGREGADOS. ... 30

6.1.1. Granulometría ... 30

6.1.2. Módulo de finura. ... 32

6.1.3. Superficie específica. ... 33

6.1.4. Peso Unitario Suelto. ... 33

6.1.5. Peso Unitario Compactado. ... 34

6.1.6. Peso específico de masa. ... 34

6.1.7. Absorción. ... 34

6.1.8. Material más fino que la malla N°200. ... 35

6.1.9. Desgaste por abrasión e impacto. ... 35

6.1.10. Máximo P.U.C. del agregado global ... 35

6.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE CONCRETO FRESCO. ... 37

6.2.1. Consistencia. ... 37

6.2.2. Peso unitario. ... 37

6.2.3. Fluidez. ... 37

6.2.4. Contenido de aire. ... 37

6.2.5. Exudación. ... 38

6.2.6. Tiempo de fragua. ... 38

6.3 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE CONCRETO ENDURECIDO. .... 39

6.3.1. Resistencia a la compresión axial. ... 39

6.3.2. Resistencia a la tracción por compresión diametral. ... 42

6.3.3. Absorción. ... 43

CAPÍTULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 44

7.1 CONCLUSIONES. ... 44

7.2 RECOMENDACIONES. ... 47

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 49

(6)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL RESUMEN

RESUMEN

La utilización de residuos de construcción y demolición aporta directamente dos

beneficios: evita la necesidad de extraer materiales naturales y soluciona el

problema de los vertidos de dichos residuos. Indirectamente ayuda a reducir la

emisión de gases contaminantes.

La presente tesis trata sobre el estudio de las propiedades físico-mecánicas del

agregado reciclado (fino y grueso), proveniente de la trituración manual de

muestras de concreto de diversas obras de Lima, y el estudio de las propiedades

físico-mecánicas del concreto en estado fresco y endurecido elaborado en su

totalidad con agregado reciclado.

Con la finalidad de realizar una valoración de las propiedades del agregado fino y

grueso reciclado se comparan con similares propiedades de agregados naturales;

en el caso del concreto se elaboraron tres diseños con el agregado natural y

cemento “Sol tipo I” con asentamiento de 3-4” y relaciones agua-cemento: 0.45,

0.5 y 0.55; obteniéndose respectivamente 445, 508, 604kg de cemento por cada

metro cúbico de concreto; con estas cantidades de cemento se elaboró tres

diseños con 100% de agregado fino y grueso reciclado manteniendo el

asentamiento y tipo de cemento del concreto patrón.

Los principales resultados de los ensayos a los agregados reciclados en

comparación con los naturales son: aumento de la absorción del agregado fino y

grueso a un 639% y 867% respectivamente, disminución del peso específico del

agregado fino y grueso a un 19.5% y 10.9% respectivamente.

Los principales resultados de los ensayos del concreto reciclado en comparación

con el patrón para cantidades de cemento de 445, 508, 604 kg/m3_son:

disminución de la resistencia a la compresión a los 28 días un 2.7%, 7.3% y 9.7%

respectivamente, aumento de la absorción a los 28 días un 5%, 19% y 29%

respectivamente, disminución del peso unitario del concreto fresco un 5.2%, 5.2%

(7)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ABSTRACT

con residuos de concreto y cemento Portland tipo I. 4 Bach. Sumari Ramos, Jean Carlos

ABSTRACT

The use of construction residues and demolition contributes directly two benefits:

It avoids the need to extract natural materials and solves the problem of the

spillages of the above mentioned residues. Indirectly it helps to reduce the

emission of pollutant gases.

You will study in this thesis the physicist - mechanics properties to aggregate

recycled (fine and coarse), from manual trituration the samples concretes of the

constructions in Lima city, and you will study to properties physicist - mechanics of

the concrete in condition fresh and hard, it was elaborated entirety with recycled

aggregate.

This thesis for an valuation of the properties of the aggregate recycled (fine and

coarse) they are compared with similar properties of natural aggregates; in case of

the concrete they are elaborated three designs with the natural aggregate and

cement " Sol I type " with slump of 3-4" and relations water - cement: 0.45, 0.5 and

0.55; being obtained respectively 445, 508, 604kg of cement by cubic meter of

concrete; with these quantities of cement were elaborated three designs with 100%

of the aggregate recycled (fine and coarse) they are equal slump and type of

cement of the concrete pattern.

The principal results of the tests to the aggregates recycled in comparison with the

pattern are: increase of the absorption of the fine and coarse aggregate to 639 %

and 867 % respectively, decrease of the specific weight of the fine and coarse

aggregate to 19.5 % and 10.9 % respectively.

The principal results of the tests of the concrete recycled in comparation with the

pattern for cement quantities of 445, 508, 604 kg/m3_{they are decrease the}

resistance to the compression to 28 days in 2.7 %, 7.3 % and 9.7 % respectively,

the absorption to 28 days is increase in 5 %, 19 % and 29 % respectively, the

(8)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PRÓLOGO

PRÓLOGO

El constante aumento de los residuos de construcción y toda la problemática que

ello conlleva, nos compromete a investigar dichos materiales para entender sus

propiedades, encontrar aplicaciones y así dar uso a un material que es desechado.

En el Perú no se acostumbra reutilizar los residuos de construcción,

consecuentemente con esta realidad las primeras investigaciones sobre este tema

deben de estar orientadas a cimentar una base sobre la cual se continúen

desarrollando experiencias y se consolide la teoría del reciclado de materiales en

las nuevas generaciones. De esta manera se tendrá la información suficiente para

abarcar distintos usos y de otra parte aumentará la disposición de los

constructores a reciclar.

En esta tesis se estudia: las propiedades del agregado fino y agregado grueso

proveniente de la trituración manual de concreto, las propiedades en estado fresco

y endurecido del concreto reciclado de mediana a alta resistencia. Estos

resultados se comparan y analizan con sus símiles convencionales obteniéndose

entre otros resultados el aumento de la absorción de los agregados en orden del

750% y la disminución entre el 3 y 10% de la resistencia axial del concreto a

diferentes cantidades de cemento.

La variedad de agregados y concretos en nuestro país, seguirán animando a

nuevas experiencias en el concreto reciclado que encontrarán en esta

investigación un apreciable aporte en su camino.

(9)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LISTA DE CUADROS

con residuos de concreto y cemento Portland tipo I. 6

Bach. Sumari Ramos, Jean Carlos LISTA DE CUADROS Pág. Cuadro N°1.1: Propiedades físicas del cemento Sol Tipo I. ... 11

Cuadro N°3.1: Resumen de propiedades del agregado patrón……….17

Cuadro N°3.2: Resumen de propiedades del agregado reciclado. ... 18

Cuadro N°3.3: Granulometría del agregado fino patrón. ... 19

Cuadro N°3.4: Granulometría del agregado grueso patrón. ... 19

Cuadro N°3.5: Granulometría del agregado fino reciclado. ... 20

Cuadro N°3.6: Granulometría del agregado grueso reciclado. ... 20

Cuadro N°4.1: P.U.C. del agregado global patrón... 21

Cuadro N°4.2: Resistencia a la compresión axial de diseños iniciales concreto patrón. ... 22

Cuadro N°4.3: Diseño concreto patrón a/c 0.45 con 604 kg de cemento. ... 23

Cuadro N°4.6: P.U.C. del agregado global reciclado. ... 24

Cuadro N°4.7: Resistencia a la compresión axial de diseños iniciales concreto reciclado. ... 24

Cuadro N°4.8: Diseño concreto reciclado con 604 kg de cemento (a/c 0.41). .... 25

Cuadro N°4.9: Diseño concreto reciclado con 508 kg de cemento (a/c 0.44). .... 25

Cuadro N°4.10: Diseño concreto reciclado con 445 kg de cemento (a/c 0.49). .. 25

Cuadro N°5.1: Resultados de los ensayos al concreto fresco – muestra patrón ………..28

Cuadro N°5.2: Resultados de los ensayos al concreto fresco – muestra reciclada. ... 28

Cuadro N°5.3: Resultados de los ensayos al concreto endurecido – muestra patrón. ... 29

(10)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LISTA DE FIGURAS

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura N°4.1: Superposición de P.U.C. y resistencia – muestra patrón. ... 22

Figura N°4.2: Superposición de P.U.C. y resistencia – muestra reciclada. ... 24

Figura N°4.3: Comparación de asentamientos de concreto reciclado variando el mezclado. ... 27

Figura N°4.4: Asentamiento vs tiempo, concreto reciclado y patrón. ... 27

Figura N°6.1: Granulometría del agregado fino patrón vs reciclado. ... 30

Figura N°6.2: Granulometría del agregado grueso patrón vs reciclado. ... 31

Figura N°6.3: Granulometría del agregado global patrón vs reciclado. ... 32

Figura N°6.4: Comparación de propiedades del agregado fino reciclado vs patrón. ... 36

Figura N°6.5: Comparación de propiedades del agregado grueso reciclado vs patrón. ... 36

Figura N°6.6: Comparación de resistencia para concretos con 445kg de cemento. ... 39

Figura N°6.9: Comparación de resistencia a los 28 días reciclado vs patrón. ... 41

(11)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LISTA DE SIMBOLOS Y SIGLAS

LISTA DE SÍMBOLOS Y SIGLAS

SÍMBOLO:

%: Porcentaje.

” : Pulgada.

+/- : Más o menos.

SIGLA:

a/c : Relación agua/cemento en peso.

ASTM : American Society for Testing and Materials.

cc : Centímetro cúbico.

cm. : Centímetros.

cm2 : Centímetros cuadrados.

CV : Coeficiente de variación.

f’c : Resistencia a la compresión.

gr : Gramos.

hr. : Hora.

kg. : Kilógramos.

kg/cm2_: _{Kilógramo por centímetro cuadrado.}

kg/m3_: _{Kilógramo por metro cúbico.}

lg/pulg2_: _{Libra por pulgada cuadrada.}

m3: Metro cúbico.

ml : Mililitro.

min. : Minutos.

mm. : Milímetros.

NTP : Norma Técnica Peruana.

P.U.S. : Peso unitario suelto.

P.U.C. : Peso unitario compactado.

pulg2_: _{Pulgadas cuadradas.}

seg. : Segundos.

t : Tiempo.

T.F.I. : Tiempo de fragua inicial.

(12)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Esta tesis estudia nuevas experiencias sobre el concreto con agregado

proveniente de residuos de concreto, orientando a un cambio en las políticas de

la industria de la construcción hacia un desarrollo sustentable.

El objetivo de esta tesis es estudiar la factibilidad del concreto reciclado de

mediana a alta resistencia mediante la determinación de las propiedades del

agregado reciclado, concreto fresco y endurecido reciclado; luego estos

resultados se comparan con similares propiedades de agregado y concreto

convencionales.

La tesis está dividida en siete capítulos: el capítulo I y II, aborda los conceptos

teóricos del concreto y el reciclado de materiales de construcción

respectivamente. El capítulo III expone las características físicas de los agregados

reciclado y patrón. El capítulo IV presenta el método dosificación de concreto y la

manera de mezclado del concreto patrón y reciclado. El capítulo V resume los

resultados de los ensayos al concreto fresco y endurecido. El capítulo VI se analiza

los resultados de los ensayos al agregado, concreto fresco y endurecido reciclado

y los compara con los resultados de las muestras patrones. En el capítulo VIII se

muestran las conclusiones de los ensayos y las recomendaciones prácticas para

(13)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE

CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE.

1.1 INTRODUCCIÓN.

El concreto es un material importante en la construcción; se le puede definir como

una mezcla de arena, piedra, agua y cemento los dos últimos forman un medio

adherente donde quedan embebidas los agregados; esta mezcla inicialmente

tiene características de plasticidad y moldeabilidad, para posteriormente

endurecer y adquirir propiedades resistentes permanentes, haciéndolo ideal como

material de construcción.

Para entender los ensayos en esta tesis es necesario conocer las principales

propiedades del concreto y los insumos que lo conforman.

1.2 COMPONENTES DEL CONCRETO.

1.2.1 Cemento Portland.

Es un aglomerante resultante de la calcinación de rocas calizas, areniscas y

arcillas, de manera de obtener un polvo muy fino que en presencia con el agua

endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes.7

En la presente tesis se utilizó el cemento Sol tipo I, que cumple con la norma

técnica peruana NTP 334.009. Las principales propiedades físicas del cemento se

muestran en el cuadro N°1.1.

1.2.2 Agregados.

Se definen los agregados como elementos “inertes” en el concreto que son

aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura resistente. Ocupan

alrededor del 75% del volumen total, por lo tanto la calidad de estos tiene una

importancia en el concreto.7

Los agregados de pueden clasificar por su tamaño en:

· Agregado fino (arena): Es el agregado proveniente de la disgregación

natural o artificial, que pasa por el tamiz normalizado 9.5mm (3/8”) y que cumple

con la norma NTP 400.037.

· Agregado grueso (piedra): Es el agregado proveniente de la disgregación natural o artificial, que es retenido por el tamiz normalizado 4.75mm (N°4) y que

cumple con la norma NTP 400.037.

(14)

Cuadro N°1. 1: Propiedades físicas del cemento Sol Tipo I.

Fuente: Cementos Lima S.A., “Información de Control de Calidad del Cemento Sol”, Lima, 2011.8

Las principales propiedades y definiciones de los agregados son:

· Granulometría: Es la distribución por tamaño del agregado, se puede determinar mediante el ensayo de granulometría donde el agregado es tamizado

por mallas de 1½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, Nº 4, 8, 16, 30, 50 y 100. Los

procedimientos están normados por la NTP 400.012.

· Tamaño máximo: Menor tamiz por donde pasa todo el agregado.

· Tamaño nominal máximo: Menor tamiz que produce el primer retenido

ANÁLISIS QUÍMICO VALOR

Dióxido de Sílice (SiO2) %. 19.28%

Óxido de Aluminio (Al2O3) %. 5.75%

Óxido de Fierro (Fe2O3) %. 3.01%

Óxido de Calcio (CaO) %. 62.05%

Óxido de Magnesio (MgO) %. 3.05% Máx. 6.0%

Trióxido de Azufre (SO3) %. 2.73% Máx. 3.5%

Óxido de Potasio (K2O) %. 0.80%

Óxido de Sodio (Na2O) %. 0.22%

Otros (%). 0.62%

Pérdida por ignición (P.I) %. 2.14% Máx. 3.0%

Insolubles (%). 0.71% Máx. 0.75%

Álcalis totales (%). 0.75%

Álcalis solubles en agua (%). 0.63%

Cal libre (CaO) %. 0.33%

CO2 %. 1.31%

Fases mineralógicas (según Bogue)

C3S. 48.56

C2S. 18.64

C3A. 10.14

Retenido malla 100. 0.13%

Superficie específica Blaine. 323 m2/kg Mín. 280 m2/kg.

Contenido de aire. 7.15% Máx. 12%

Expansión autoclave. 0.11% Máx. 0.80%

Densidad. 3.13 gr/cm3

Fraguado Vicat inicial. 129 min Mín. 45 min.

Fraguado Vicat final. 297 min Máx. 375 min.

Calor de hidratación 7 días. 79.5 cal/gr Resistencia a la compresión.

24 hr. 153 kg/cm2

3 días. 269 kg/cm2 Mín. 122 kg/cm2.

7 días. 331 kg/cm2 Mín. 194 kg/cm2.

28 días. 392 kg/cm2

ENSAYOS FÍSICOS

NTP 334.009, ASTM C 150 Cemento Portland

(15)

· Módulo de finura: Valor numérico que nos da una idea de la granulometría, está definido por:

MF=∑%Acumulados retenidos (1 1/2", 3/4", 3/8", N°4, N°8, N°16, N°30,N°50,N°100)

100

· Superficie específica: Valor numérico que nos da una relación entre la superficie del agregado y su densidad; es útil para relacionar la cantidad de

cemento de la pasta y el agregado.

· Peso unitario suelto: Es el peso de un agregado con sus vacíos en un volumen unitario. El procedimiento de ensayo esta normado por la NTP 400.017

y se determina según la siguiente relación:

unitario Volumen

agregado del

suelto Peso

PUS ₌

· Peso unitario compactado: Es el peso de un agregado a un grado de compactación en un volumen unitario. El procedimiento de ensayo esta normado

por la NTP 400.017 y se determina según la siguiente relación:

unitario Volumen

agregado del

compactado Peso

PUC ₌

· Peso específico de masa: Es el cociente de dividir el peso de un agregado entre el volumen del mismo sin considerar los vacíos. El procedimiento de ensayo

esta normado por la NTP 400.022.

· Porcentaje de absorción: Es la capacidad de los agregados de llenar con

agua los vacios al interior de las partículas. El procedimiento de ensayo esta

normado por la NTP 400.022 y NTP 400.021, para el agregado fino y grueso

respectivamente; se determina según la expresión:

100 seco

Peso

seco Peso Psss absorción

de

% = - ´ , Donde:

Psss: Peso de la muestra saturado superficialmente seco.

Peso seco: Peso de la muestra secado al horno.

· Contenido de humedad: Es la cantidad de agua retenida en un momento determinado por las partículas del agregado. El procedimiento de ensayo esta

normado por la NTP 339.185; se determina según la expresión:

100 seco

Peso

seco Peso muestra

la de original Peso

(16)

· Material más fino que pasa la malla 200: Porcentaje que determina el material más fino de la muestra en relación a la malla N° 200. El procedimiento de

ensayo esta normado por la NTP 400.018; se determina según la expresión:

100 seco

Peso

lavado del despues Peso

-seco Peso 200

N malla pasa que

% ° = ´

· Desgaste por abrasión e impacto: Porcentaje que determina la resistencia al desgaste (abrasión) del agregado El procedimiento de ensayo esta normado

por la NTP 400.019; se determina según la expresión:

100 original

Peso

final Peso -original Peso

desgaste

% = ´

1.2.3 Agua.

El agua en el concreto actúa durante el mezclado y en el curado. En la mezcla

cumple las siguientes funciones:

- Reaccionar con el cemento para hidratarlo.

- Actuar como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del conjunto.

- Procurar la estructura de vacíos necesaria en la pasta para que los

productos de hidratación tengan espacios para desarrollarse.

Por lo tanto, la cantidad de agua que interviene en la mezcla del concreto es

normalmente por razones de trabajabilidad, mayor de la necesaria para la

hidratación del cemento.7

El agua si es apta para el consumo humano es apta para el concreto, además

debe de cumplir con los requisitos de la norma NTP 339.088.

En la presente tesis se utilizó agua potable suministrada por la empresa Sedapal.

1.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO.

El concreto es un material muy usado en la actualidad debido a sus propiedades,

las cuales difieren de acuerdo al estado en que se encuentra.

1.3.1 Concreto en estado fresco.

· Peso unitario: Es el peso de concreto fresco compactado por unidad de volumen. El procedimiento de ensayo esta normado por la NTP 339.046; se

determina según la expresión:

unitario Volumen

agregado del

compactado Peso

(17)

· Asentamiento: Ensayo para medir la trabajabilidad (mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte y colocación del concreto) se utiliza el cono

de Abrams el proceso esta normado por la NTP 339.035.

· Fluidez: Es la capacidad del concreto para comportarse como un fluido, se cuantifica con la mesa de sacudidas, el proceso esta normado por la NTP 339.046.

· Contenido de aire: Es el volumen de aire contenido en la mezcla. En esta tesis se utilizó el método gravimétrico el procedimiento esta normado por la NTP

339.080.

· Exudación: Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto.7_{El procedimiento del ensayo}

esta normado por la NTP 339.077.

· Tiempo de fraguado: Nos indica el endurecimiento de la pasta de cemento, el procedimiento del ensayo esta normado por la NTP 339.082.

1.3.2 Concreto en estado endurecido.

· Resistencia a la compresión axial: Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos en compresión. Se puede determinar mediante especímenes cuyo

procedimiento esta normado por la NTP 339.034. Se calcula mediante la

expresión:

Resistencia a la compresión axial del concreto A

P

= , Donde:

P: Carga de rotura máxima, en kg.

A: Área de la sección, en cm2_.

· Resistencia a la compresión diametral: Método de tensión indirecta para determinar la resistencia a la tracción. Se puede determinar mediante

especímenes cuyo procedimiento esta normado por la NTP 339.084.

· Absorción: : Es la capacidad del concreto de llenar con agua los vacíos al interior de su estructura. El procedimiento de ensayo esta normado por la NTP

339.187; se determina según la expresión:

Absorción después de la inmersión x100%

A A) -(B

= , Donde:

A: Masa de la muestra seca, en kg.

B: Masa de la muestra saturada superficialmente seca, después de la inmersión,

(18)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA CAPÍTULO II: RECICLADO DE MATERIALES FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DE CONSTRUCCIÓN

CAPÍTULO II: RECICLADO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

1.1 GENERALIDADES.

Las industrias de todo el mundo están cambiando sus políticas ante la

problemática que ocasionan sus residuos; la industria de la construcción no debe

ser ajena a estos cambios y en especial las relacionadas al concreto, el volumen

de concreto es tal que se considera el material más usado después del agua, 1_y

los agregados ocupan alrededor de tres cuartas partes del volumen total del

concreto. Entonces el estudio del reciclado de agregados provenientes de la

trituración del concreto es importante para un desarrollo sostenible.

El agregado reciclado aporta dos grandes beneficios medioambientales. Por un

lado, evita la necesidad de obtener, producir o explorar materiales naturales (con

el correspondiente impacto ambiental que esto supone) y por otro lado da solución

a los vertidos de material de desecho que ocasiona diversos problemas.3

1.2 OBTENCIÓN DEL AGREGADO RECICLADO.

1.2.1 En plantas de tratamiento.

El agregado reciclado se obtiene triturando los residuos de construcción y

demolición, en su mayor parte son escombros de edificios o excedentes de

materiales de construcción en nuevas obras, esta trituración se efectúa en plantas

de tratamiento que de forma general son similares a las empleadas en áridos

naturales con la diferencia que incorporan elementos para la separación de

impurezas y otros contaminantes. Estas plantas pueden clasificarse según su

capacidad de transporte en plantas fijas (la materia prima se lleva a la planta) y

móviles (la planta se transporta a la fuente de materia prima).6

1.2.2 Agregado reciclado usado en la investigación.

El agregado reciclado se obtuvo a partir de la trituración de probetas ensayadas

del LEM-UNI provenientes de obras, se trituraron en total 95 probetas de 6”x12”

las cuales se eligieron al azar, entre las probetas escogidas se pudo observar

probetas de vaciados de cimientos, sobrecimiento, zapatas, columnas, vigas,

placas, muros de contención, buzones, etc. Se estima que la resistencia inicial de

las probetas era de 175-350 kg/cm2. La trituración se efectuó de manera manual

con combas de 10, 4 y 3 libras hasta obtener partículas menores a 2” luego se

(19)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA CAPÍTULO II: RECICLADO DE MATERIALES FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DE CONSTRUCCIÓN

usó una malla de 3/8” para separar el agregado grueso del fino (material que pasa

la malla 3/8”) este último se almacenaba en sacos, al observarse menor cantidad

de agregado fino se volvió a triturar y zarandear el agregado grueso hasta cuatro

veces, finalmente se mezcló tanto el agregado fino como el grueso para

uniformizar el material y se volvió a embolsar.

1.3 CONCRETO RECICLADO

El concreto elaborado con agregados provenientes de residuos de concreto, se

le denomina concreto reciclado; este concreto se usó en mayor escala después

de la segunda guerra mundial. Actualmente el aumento de demoliciones y los

problemas medioambientales incrementan el interés por el reciclaje de

escombros.

Países como Holanda, Alemania, Bélgica, Japón, Australia reciclan más de la

mitad de los residuos que producen. En muchos países se están implementando

normas y leyes para incentivar al reciclaje, son incontables los edificios y

estructuras que se han construido con agregados reciclados fortaleciendo el uso

de estos materiales en dichos países.

En el Perú se tiene la Ley N° 27314, Ley General de Residuos Sólidos. En el

decreto legislativo N° 1065, que modifica la Ley N° 27314 el establece una gestión

y manejo de residuos sólidos de la construcción y demolición. La norma NTP

400.050 “manejo de residuos de la actividad de la construcción”, establece

directrices para un adecuado manejo de residuos de la actividad de la

construcción, estos normas y leyes por el momento quedan en papel en la práctica

no se tiene información de la producción de residuos ni se tiene identificado los

sitios donde terminan; menos se tienen empresas dedicadas al reciclaje de dichos

materiales y obras con concreto reciclado.

Es tendencia mundial fabricar concretos reciclados solo usando agregado grueso

reciclado y en porcentajes que no pasan del 30%, en la presente investigación se

analizara el caso donde se use el 100% tanto de agregado grueso y fino

reciclados; en la tesis de Cesar Ponce8_{se estudiaron concretos reciclados con}

este criterio de mediana a baja resistencia por lo que esta tesis se analizaran

(20)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA CAPÍTULO III: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL RECICLADOS Y NATURALES

CAPÍTULO III: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES RECICLADOS Y

NATURALES.

3.1 RESUMEN.

Es importante conocer las propiedades de los materiales tanto naturales como

reciclados para poder comparar, analizar y estimar el comportamiento del concreto

reciclado en nuevas investigaciones o aplicaciones.

Los ensayos para determinar las propiedades de los agregados se realizaron en

el LEM-UNI según las normas NTP correspondientes.

Como los agregados naturales se usarán para fabricar concreto (material artificial)

vemos por conveniente llamar al agregado natural como agregado patrón para

facilitar la comparación del concreto patrón con el concreto reciclado.

En los cuadros 3.1 y 3.2 se presentan el resumen de las propiedades de los

agregados patrón y reciclado; para más información de datos y cálculos revisar el

anexo A.

Cuadro N°3. 1: Resumen de propiedades del agregado patrón.

PROPIEDAD UND. AGREGADO

FINO

AGREGADO GRUESO

Procedencia - Trapiche Unicon

Módulo de finura - 3.06 7.34

Peso Unitario Suelto Kg/m3 1616 1403

Peso Unitario Compactado Kg/m3 1806 1556

Peso específico de masa gr/cc 2.61 2.67

Peso específico de masa s.s.s. gr/cc 2.65 2.69

Peso específico aparente gr/cc 2.71 2.72

Porcentaje de absorción % 1.55 0.67

Contenido de Humedad % 3.01 0.31

Tamaño Máximo pulg. - 1 1/2"

Tamaño Nominal Máximo pulg. - 1"

Superficie Especifica cm2/gr 31.11 1.36

Mat. Más fino que malla 200 % 6.6 -

Desgaste por abrasión e impacto % - 14

Proporción en Agregado global % 54 46

Máximo P.U.C. Del agregado global Kg/m3 2029

Módulo de finura del agregado global - 5.03

(21)

con residuos de concreto y cemento Portland tipo I. 18 Bach. Sumari Ramos, Jean Carlos Cuadro N°3. 2: Resumen de propiedades del agregado reciclado.

PROPIEDAD UND. AGREGADO

FINO

AGREGADO GRUESO

Procedencia - Trituración de probetas

Módulo de finura - 3.92 7.30

Peso Unitario Suelto Kg/m3 1371 1245

Peso Unitario Compactado Kg/m3 1538 1393

Peso específico de masa gr/cc 2.10 2.38

Peso específico de masa s.s.s. gr/cc 2.31 2.52

Peso específico aparente gr/cc 2.66 2.76

Porcentaje de absorción % 9.91 5.81

Contenido de Humedad % 4.20 2.20

Tamaño Máximo pulg. - 1 1/2"

Tamaño Nominal Máximo pulg. - 1"

Superficie Especifica cm2/gr 24.31 1.58

Mat. Más fino que malla 200 % 4.4 -

Desgaste por abrasión e impacto % - 31

Contenido de mortero adherido % - 37

Proporción en Agregado global % 51 49

Máximo P.U.C. Del agregado global Kg/m3 1562

Módulo de finura del agregado global - 5.57

Fuente: elaboración propia.

El agregado grueso reciclado presenta una forma con bordes más redondeados

en comparación con el agregado patrón (piedra chancada), su textura es más

rugosa y tiene una coloración más blanca que el agregado patrón (ver anexo E).

El agregado fino reciclado presenta mayor cantidad de partículas mayores con

una forma con bordes más angulares en comparación con el agregado patrón

(arena natural), también presenta partículas muy finas y su coloración blanca es

más notoria que el agregado patrón (ver anexo E).

El mortero adherido es una propiedad importante y al no estar normada en el Perú,

se realizó un método empírico para estimar la cantidad de mortero adherido en la

piedra; se pesan las muestras secas luego dejan en una solución de 50% ácido

clorhídrico en agua durante un día, luego se lavaron con agua y se repite el

proceso hasta que al lavarlos la piedra quede limpia de mortero, las muestras se

(22)

3.2 GRANULOMETRIA Y MÓDULO DE FINURA.

El agregado fino tanto patrón como reciclado son comparados con el huso

recomendado por la NTP 400.037. Para el agregado grueso tanto patrón como

reciclado son comparados con el huso ASTM 56 (TMN 1” a 3/8”) recomendado

por la NTP 400.037.

3.3.1 Agregado patrón.

En los cuadros 3.3 y 3.4 se presentan los resultados de los ensayos

granulométricos de la arena y piedra respectivamente, los datos de los ensayos

se muestran en el anexo A.

Cuadro N°3. 3: Granulometría del agregado fino patrón.

TAMIZ

Peso Retenido

(gr)

% RETENIDO

ACUM.

% QUE PASA ACUM.

3/8" 0.00 0.00 0.00 100.00

N°4 51.30 3.42 3.42 96.58

N°8 217.20 14.48 17.90 82.10

N°16 337.30 22.49 40.39 59.61

N°30 374.60 24.97 65.36 34.64

N°50 278.20 18.55 83.91 16.09

N°100 162.20 10.81 94.72 5.28

FONDO 79.20 5.28 100.00 0.00

TOTAL 1500.00 100.00 --- ---

Cuadro N°3. 4: Granulometría del agregado grueso patrón.

TAMIZ

Peso Retenido

(gr)

% RETENIDO

ACUM.

% QUE PASA ACUM.

1" 1750.00 5.83 5.83 94.17

3/4" 9852.50 32.84 38.68 61.33

1/2" 13938.00 46.46 85.14 14.87

3/8" 3092.50 10.31 95.44 4.56

1/4" 1290.00 4.30 99.74 0.26

FONDO 77.00 0.26 100.00 0.00

TOTAL 30000.00 100.00 --- ---

(23)

3.3.2 Agregado reciclado.

En los cuadros 3.5 y 3.6 se presentan los resultados de los ensayos

granulométricos de la arena y piedra respectivamente, los datos de los ensayos

se muestran en el anexo A.

Cuadro N°3. 5: Granulometría del agregado fino reciclado.

TAMIZ

Peso Retenido

(gr)

% RETENIDO

ACUM.

% QUE PASA ACUM.

3/8" 0.00 0.00 0.00 100.00

N°4 338.80 22.59 22.59 77.41

N°8 337.90 22.53 45.11 54.89

N°16 274.70 18.31 63.43 36.57

N°30 222.60 14.84 78.27 21.73

N°50 147.90 9.86 88.13 11.87

N°100 89.60 5.97 94.10 5.90

FONDO 88.50 5.90 100.00 0.00

TOTAL 1500.00 100.00 --- ---

Cuadro N°3. 6: Granulometría del agregado grueso reciclado.

TAMIZ

Peso Retenido

(gr)

% RETENIDO

ACUM.

% QUE PASA ACUM.

1" 3121.00 10.40 10.40 89.60

3/4" 7770.00 25.90 36.30 63.70

1/2" 11554.50 38.52 74.82 25.18

3/8" 5661.00 18.87 93.69 6.31

1/4" 1580.50 5.27 98.96 1.04

FONDO 313.00 1.04 100.00 0.00

TOTAL 30000.00 100.00 --- ---

(24)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO IV: DISEÑO DE MEZCLAS

CAPÍTULO IV: DISEÑO DE MEZCLAS.

4.1 GENERALIDADES.

El diseño de mezclas para concreto es la determinación de la combinación más

adecuada en forma técnica, práctica y económica de los ingredientes en el

concreto; esta mezcla debe de ser manejable en estado plástico y además debe

desarrollar las propiedades requeridas cuando endurezca. Estas condiciones

deben de cumplirse, sin importar el método que se use, esto se logra realizando

tandas de prueba y controlando sus propiedades tanto en estado fresco como

endurecido. En la presente tesis se usará el método de diseño del agregado

global, porque es un método que nos da una gran aproximación al óptimo

desempeño del concreto.

4.2 DISEÑO DEL CONCRETO PATRÓN.

Para el diseño de mezclas se siguieron los siguientes pasos:

-Propiedades de los agregados y otros componentes

-Proporciones de agregados para obtener la máxima compacidad.

-Diseños iniciales

-Resistencia de diseños iniciales

-Diseño final

Las propiedades de los agregados se presentaron en el capítulo III, para obtener

la máxima compacidad se utilizó el máximo peso unitario compactado del

agregado global, se realizaron varias combinaciones previas de arena y piedra a

diferentes proporciones (ver Anexo B), se recomienda que los agregados tienen

que estar secados al horno y utilizar un balde de ½ pie cubico.

En el cuadro N° 4.1 se presenta el resumen de los resultados, interpolando se

obtiene que el máximo peso unitario es 2029 kg/m3 correspondiente a 54% de

arena en estas proporciones el agregado global alcanza su máxima compacidad

o mejor acomodo de los agregados dejando menos vacíos se alcanzará una mayor

resistencia y se necesitará menos cemento.

Cuadro N°4. 1: P.U.C. del agregado global patrón.

% Arena 45 50 55 60

P.U.C.

Kg/m3 1962 2011 2027 1974

(25)

Con la proporción de arena de 54% del agregado global, se procedió a obtener

los demás componentes del concreto estimando una cantidad de agua inicial y

para una relación a/c de 0.5 se realizaron tandas de prueba hasta obtener un

asentamiento entre 3” - 4”, en el anexo B se presentan los cálculos para el diseño

inicial, con la dosificación inicial se prepararon probetas y se rompieron a los siete

días (ver Cuadro N°4.2), del mismo modo se diseñó para las proporciones de

arena de 51% y 57% del agregado global.

Cuadro N°4. 2: Resistencia a la compresión axial de diseños iniciales concreto patrón.

% Arena 51 54 57

Resistencia

Kg/m2 273.42 282.36 275.63

Figura N°4. 1: Superposición de P.U.C. y resistencia – muestra patrón.

En la figura N°4.1 se comprueba que la máxima resistencia se obtiene con una

proporción de arena del 54% del agregado global, esta proporción es la óptima

para elaborar concreto patrón. Finalmente el diseño para la relación a/c 0.5 del

concreto patrón se presenta en el cuadro N°4.4, para las relaciones a/c 0.45 y

0.55 los diseños finales se muestran en el cuadro N°4.3 y cuadro N°4.5

respectivamente, los diseños se realizaron considerando la misma proporción de

(26)

tandas de prueba para obtener dicho valor hasta obtener un asentamiento entre

3”- 4”.

Cuadro N°4. 3: Diseño concreto patrón a/c 0.45 con 604 kg de cemento.

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.193 604 1.000

Agua 0.272 272 0.450

Arena 0.284 740 1.224

Piedra 0.236 630 1.043

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2247 3.717

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.162 508 1.000

Agua 0.254 254 0.500

Arena 0.311 810 1.594

Piedra 0.258 690 1.358

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2261 4.451

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.142 445 1.000

Agua 0.245 245 0.550

Arena 0.327 851 1.910

Piedra 0.271 725 1.627

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2266 5.087

(27)

4.3 DISEÑO DEL CONCRETO RECICLADO.

Para el diseño de mezclas de la muestra reciclada se siguieron los mismos pasos

que para el diseño del concreto patrón, en el cuadro N°4.6 se presenta el resumen

del P.U.C. El máximo peso unitario (1562 kg/m3) corresponde a un 49.5% de

arena con esta proporción, se diseñó mezclas para una relación a/c de 0.5 se

realizaron tandas de prueba hasta obtener un asentamiento entre 3” - 4”, se

preparó probetas y se rompieron a los siete días, del mismo modo se diseñó para

las proporciones de arena de 46.5%, 52.5% y 55.5% del agregado global, en el

cuadro N°4.7 se presentan los resultados de la rotura de las probetas.

Cuadro N°4. 6: P.U.C. del agregado global reciclado.

% Arena 40 45 50 55

P.U.C. (Kg/m3) 1521 1548 1561 1538

Cuadro N°4. 7: Resistencia a la compresión axial de diseños iniciales concreto reciclado.

% Arena 46.5 49.5 52.5 55.5

Resistencia (Kg/m2) 215 249 252 230

(28)

En la figura N°4.2 se obtiene que la máxima resistencia se logra con una

proporción de arena del 51% del agregado global, esta proporción es la óptima

para elaborar concreto reciclado, Finalmente para el diseño final no se utilizó

relaciones a/c sino las cantidades de cemento de los diseños patrones (604, 508

y 445kg), En los cuadros N°4.8, 4.9 y 4.10 se presentan los diseños finales del

concreto reciclado.

Cuadro N°4. 8: Diseño concreto reciclado con 604 kg de cemento (a/c 0.41).

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.193 604 1.000

Agua 0.246 246 0.407

Arena 0.295 621 1.027

Piedra 0.251 597 0.987

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2068 3.421

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.162 508 1.000

Agua 0.224 224 0.441

Arena 0.324 681 1.340

Piedra 0.275 654 1.288

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2067 4.069

COMPONENTE VOLUMEN

(m3)

PESO SECO (kg)

D.U.S.

Cemento 0.142 445 1.000

Agua 0.217 217 0.487

Arena 0.339 712 1.597

Piedra 0.287 684 1.535

Aire 0.015 - -

Total 1.000 2058 4.619

(29)

4.4 MÉTODO DE MEZCLADO Y MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO.

Para el mezclado del concreto se siguió el siguiente orden:

a) Limpiar y humedecer la mezcladora.

b) Introducir el agregado grueso en su totalidad.

c) Introducir el agregado fino en su totalidad.

d) Introducir 1/3 del agua de diseño.

e) Mezclar durante 30 segundos.

f) Esperar dos minutos.

g) Introducir todo el cemento y 1/3 del agua de diseño.

h) Encender la mezcladora, verter el agua restante y mezclar el tiempo

necesario.

i) Vaciar la mezcla a la carretilla y medir el asentamiento.

Al realizar las primeras pruebas de mezclado en el concreto reciclado se observó

la pérdida rápida de trabajabilidad de la mezcla con el tiempo, esto se debe al

elevado grado de absorción de los agregados, para suplir esta absorción inicial se

saturó los agregados con el agua de diseño unos dos minutos antes de adicionar

el cemento, para comparar los efectos del tipo de mezclado en la trabajabilidad se

elaboraron dos muestras de concreto reciclado con la misma cantidad de

cemento, agua y agregados, en un caso se realizó el paso f y en otro no, en el

grafico N° 4.3 se observa los resultados de las mediciones al asentamiento, se

aprecia que el concreto elaborado con agregados previamente saturados no varía

tan rápidamente como el concreto con mezclado normal; esto se debe a que los

agregados absorben una parte del agua de diseño que les corresponde (se

escucha un burbujeo), esto mejora la consistencia de la mezcla a lo largo del

tiempo.

Se realizaron varios diseños y al ser variable el asentamiento se consideró tomar

la medición de asentamiento a los quince minutos a partir del mezclado, para

comparar la variación del asentamiento de los diseños finales del concreto

reciclado y patrón con 508 kg/m3 se realizaron mediciones del asentamiento

durante dos horas, ver figura N° 4.4, se aprecia la notable diferencia del

(30)

Figura N°4. 3: Comparación de asentamientos de concreto reciclado variando el mezclado. Fuente: elaboración propia.

(31)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO V: ENSAYOS A REALIZAR

CAPÍTULO V: ENSAYOS A REALIZAR

Los resultados de los ensayos al concreto fresco y endurecido se presentan en

este capítulo, las consideraciones teóricas se presentaron en el capítulo I, para

más información de procedimientos y cálculos revisar los anexos C y D.

5.1 ENSAYOS AL CONCRETO FRESCO.

Las propiedades del concreto fresco patrón y reciclado se presentan en los

cuadros 5.1 y 5.2 respectivamente. En los resultados destaca el menor peso

unitario del concreto fresco reciclado frente al patrón.

Cuadro N°5. 1: Resultados de los ensayos al concreto fresco – muestra patrón.

PROPIEDAD UND.

CANTIDAD DE CEMENTO (KG)

604

(a/c 0.45)

508

(a/c 0.50)

445

(a/c 0.55)

Peso unitario Kg/m3 2287 2306 2303

Asentamiento pulg. 3 1/2" 3 1/2" 3 3/4"

Fluidez % 48.7 40.7 38.3

Contenido de aire % 1.8 1.6 2.0

Exudación % 1.79 2.51 2.03

Tiempo de fraguado inicial hr:min 4h:55min 5h:15min 5h:25min

Tiempo de fraguado Final hr:min 6h:30min 6h:42min 6h:45min

Cuadro N°5. 2: Resultados de los ensayos al concreto fresco – muestra reciclada.

PROPIEDAD UND.

604

(a/c 0.41)

508

(a/c 0.44)

445

(a/c 0.49)

Peso unitario del concreto fresco Kg/m3 2178 2186 2184

Asentamiento pulg. 3 1/2" 3 3/4" 3 3/4"

Fluidez % 44.7 53.3 46.7

Contenido de aire % 2.0 2.2 2.4

Exudación % 1.96 2.03 2.49

Tiempo de fraguado inicial hr:min 4h:30min 4h:47min 5h:23min

Tiempo de fraguado Final hr:min 6h:20min 6h:15min 6h:57min

(32)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO V: ENSAYOS A REALIZAR

5.2 ENSAYOS AL CONCRETO ENDURECIDO.

Las propiedades del concreto endurecido patrón y reciclado se presentan en los

cuadros 5.2 y 5.3 respectivamente. En los resultados se puede apreciar la menor

resistencia del concreto reciclado.

Cuadro N°5. 3: Resultados de los ensayos al concreto endurecido – muestra patrón.

PROPIEDAD UND.

604

(a/c 0.45)

508

(a/c 0.50)

445

(a/c 0.55)

Resistencia a la compresión

axial a los 7 días Kg/cm2 311 284 236

diametral a los 28 días Kg/cm2 43.1 36.2 33.5

absorción a los 28 días % 10.16 9.76 9.69

Cuadro N°5. 4: Resultados de los ensayos al concreto endurecido – muestra reciclada.

PROPIEDAD UND.

604

(a/c 0.41)

508

(a/c 0.44)

445

(a/c 0.49)

diametral a los 28 días Kg/cm2 39.4 33.9 29.0

absorción a los 28 días % 13.21 13.51 14.32

(33)

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CAPÍTULO VI: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

CAPÍTULO VI: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En este capítulo se analizan los resultados de los ensayos tanto a los agregados

(ver capítulo III) como al concreto fresco y endurecido (ver capítulo V), para lo cual

los resultados del agregado y concreto reciclado se comparan con el agregado y

concreto patrón y con parámetros indicados en la normativa peruana.

6.1 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE AGREGADOS.

6.1.1. Granulometría

· Agregado fino.

A los agregados se le practicaron los respectivos ensayos granulométricos,

cuyos resultados se encuentran en el gráfico N° 6.1. y en el Anexo A.

Figura N°6. 1: Granulometría del agregado fino patrón vs reciclado. Fuente: elaboración propia.

Se observa que el agregado fino patrón se encuentra dentro de los límites

establecidos por la NTP 400.037. Por lo tanto cumple con las especificaciones

solicitadas.

El agregado fino reciclado en su mayor parte se encuentra fuera del huso

correspondiente, no cumple lo establecido por la norma por lo que se deben de

(34)

granulométrica es tendida hacia la derecha lo que significa que tiene fracciones

más gruesas en especial de las mallas N°4, N°8 y N° 16.

Una acotación importante al observar la granulometría de los agregados finos (ver

anexo A) es el mayor porcentaje de retenidos en la malla N°100 del agregado fino

patrón (10.81%) frente al agregado fino reciclado (5.97%); como se comprobará

más adelante (ver inciso 6.1.8.) Esto se debe a la presencia de limos y arcillas.

· Agregado grueso.

A los agregados se le practicaron los respectivos ensayos granulométricos, cuyos

resultados se encuentran en el gráfico N° 6.2.

Figura N°6. 2: Granulometría del agregado grueso patrón vs reciclado. Fuente: elaboración propia.

La curva granulométrica del agregado grueso patrón y reciclado se encuentran

dentro del huso ASTM N° 56 estadounidense que también lo aprueba la norma

técnica peruana. Por lo que las propiedades granulométricas son aptas para

preparar concreto sin necesidad de pruebas adicionales.

Comparando ambas curvas se observa que el agregado reciclado presenta una

distribución más uniforme esto debido al mayor tiempo de chancado que se le dio

(35)

· Agregado global.

Los valores del análisis granulométrico de la muestra patrón y reciclado, se

muestra en el anexo A. y el gráfico N° 6.3 en este se aprecia que el agregado

global patrón se encuentra en su mayor parte dentro del huso establecido por la

NTP, del mismo modo el agregado global reciclado se encuentra dentro del mismo

huso e incluso esta mejor distribuido y presenta menos tramos de la curva

granulométrica fuera del huso.

Figura N°6. 3: Granulometría del agregado global patrón vs reciclado. Fuente: elaboración propia.

6.1.2. Módulo de finura.

· Agregado fino.

El módulo de finura del agregado fino reciclado y patrón es 3.92 y 3.06

respectivamente, la muestra reciclada representa el 128.1% del agregado patrón,

esto se explica por la mayor presencia de fracciones gruesas en el agregado

reciclado y la menor cantidad de partículas finas.

El módulo de finura del agregado grueso reciclado y patrón es 7.30 y 7.34

(36)

agregado patrón, la pequeña diferencia se explica por la mayor cantidad de

tamaños del agregado reciclado por el chancado para obtener arena.

· Agregado global.

El módulo de finura del agregado global reciclado y patrón es 5.57 y 5.03

respectivamente, el valor de la muestra reciclada representa el 110.7% del

agregado patrón, se hace notoria la falta de partículas finas del agregado reciclado

frente al agregado patrón.

6.1.3. Superficie específica.

· Agregado fino.

La superficie especifica del agregado fino reciclado y patrón es 24.31 gr/cm2 y

31.11 gr/cm2 respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el

78.1% del patrón, esto se explica por la mayor cantidad de partículas finas en el

agregado patrón y por ende mayor área superficial.

La superficie especifica del agregado grueso reciclado y patrón es 1.58 cm2/gr y

1.36 cm2/gr respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el

116.2% del patrón, esto se explica por el menor peso específico y forma esférica

de los agregados.

6.1.4. Peso Unitario Suelto.

· Agregado fino.

El peso unitario suelto del agregado fino reciclado y patrón es 1371 kg/m3 y 1616

kg/m3 respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 84.8% del

patrón, esto se explica por la presencia de restos de mortero y mortero adherido

en el agregado fino reciclado.

El peso unitario suelto del agregado grueso reciclado y patrón es 1245 kg/m3 y

1403 kg/m3 respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 88.7%

(37)

6.1.5. Peso Unitario Compactado.

· Agregado fino.

El peso unitario compactado del agregado fino reciclado y patrón es 1538 kg/m3

y 1806 kg/m3 respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el

85.2% del patrón, esto se explica por la presencia de restos de mortero y mortero

adherido en el agregado fino reciclado.

El peso unitario compactado del agregado grueso reciclado y patrón es 1393

kg/m3 y 1556 kg/m3 respectivamente, el valor del agregado reciclado representa

el 89.5% del patrón, esto se explica por el mortero adherido.

6.1.6. Peso específico de masa.

· Agregado fino.

El peso específico del agregado fino reciclado y patrón es 2.10 gr/cc y 2.61 gr/cc

respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 80.5% del patrón,

esto se explica por la presencia de restos de mortero y mortero adherido (baja

densidad) en el agregado fino reciclado.

Al ser menor que 2.5 gr/cc el agregado fino se cataloga como agregado liviano

mientras que el patrón como normal al ser mayor a 2.5 gr/cc y menor a 2.75 gr/cc.

El peso específico del agregado grueso reciclado y patrón es 2.38 gr/cc y 2.67

gr/cc respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 89.1% del

patrón, esto se explica por el mortero adherido.

Al ser menor que 2.5 gr/cc el agregado grueso se cataloga como agregado liviano

mientras que el patrón como normal al ser mayor a 2.5 gr/cc y menor a 2.75 gr/cc.

6.1.7. Absorción.

· Agregado fino.

La absorción del agregado fino reciclado y patrón es 9.91% y 1.55%

respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 639% del patrón,

(38)

La absorción del agregado grueso reciclado y patrón es 5.81% y 0.67%

respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 867% del patrón,

esto se explica por la presencia de mortero adherido (material poroso).

6.1.8. Material más fino que la malla N°200.

· Agregado fino.

El material más fino que la malla N°200 del agregado fino reciclado y patrón es

4.4% y 6.6% respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 66.7%

del patrón, esto se debe en primera parte por la poca presencia de material fino

en el agregado reciclado y por otro lado por la presencia de limos y arcillas en el

agregado fino patrón (esto se comprobó al existir materiales que se diluyen en las

muestras analizadas).

Según la norma NTP 400.037 no se permite el uso de ambos agregados finos para

concretos sujetos a abrasión (límite 3%), mientras que sólo el agregado fino

reciclado puede usarse en concretos no sujetos a abrasión (límite 5%).

6.1.9. Desgaste por abrasión e impacto.

El desgaste del agregado grueso reciclado y patrón es 31% y 14%

respectivamente, el valor del agregado reciclado representa el 221.4% del patrón,

esto se explica por la presencia de restos de mortero y mortero adherido.

Al ser los dos valores de desgaste menores del 50% ambos agregados se podrían

usar en concretos para pavimentos, según la norma NTP 400.037.

6.1.10. Máximo P.U.C. del agregado global

El máximo peso unitario compactado de la combinación de agregados reciclados

es 1562 kg/m3 y del agregado patrón es 2029 kg/m3, el valor del agregado

reciclado representa el 77.0% del patrón, este resultado era de esperarse por el

menor peso unitario compactado tanto de la arena y piedra reciclada debido a la

presencia de mortero adherido en los agregados reciclados.

En resumen las propiedades del agregado fino reciclado es ligeramente menor al

patrón salvo la absorción que es mucho mayor, como se puede apreciar en la

Figura N°6.4. En el caso del agregado grueso sucede algo similar como se puede

(39)

con residuos de concreto y cemento Portland tipo I. 36 Bach. Sumari Ramos, Jean Carlos Figura N°6. 4: Comparación de propiedades del agregado fino reciclado vs patrón.

(40)

6.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DE CONCRETO FRESCO.

6.2.1. Consistencia.

La muestra reciclada tiene asentamientos promedios de 3¾”, 3¾” y 3½”; y

mientras que la muestra patrón tiene asentamientos de 3¾”, 3½” y 3½”. Para

contenidos de cemento de 445, 508 y 604 kg/m3 respectivamente.

Todos los asentamientos tanto para la muestra patrón y reciclada son aceptados

debido a que se encuentran en el rango de 3” a 4”.

6.2.2. Peso unitario.

El peso unitario de la muestra reciclada muestra los siguientes valores: 2184, 2186

y 2178 kg/m3 y el concreto patrón presenta valores de 2303, 2306 y 2287 kg/m3,

según los siguientes contenidos de cemento 445, 508 y 604 kg/m3

respectivamente. Se observa que la muestra reciclada en términos porcentuales

presenta valores de 94.8%, 94.8% y 95.2%, respecto a las muestras patrones con

semejante cantidad de cemento. En promedio se puede decir que el concreto

reciclado presenta una disminución del 5% del peso unitario respecto del concreto

patrón, esta disminución se explica por la porosidad del agregado reciclado.

6.2.3. Fluidez.

La fluidez del concreto en estado fresco de la muestra reciclada tiene los

siguientes valores: 46.7%, 53.3% y 44.7% y el concreto patrón presenta valores

de 38.3%, 40.7% y 48.7%, según los siguientes contenidos cemento de 445, 508

y 604 kg/m3 respectivamente. Se observa que la muestra reciclada en términos

porcentuales presenta valores de 121.9%, 131.0% y 91.8% y respecto a las

muestras patrones con semejante cantidad de cemento. En promedio se puede

decir que el concreto reciclado presenta un aumento del 15% de la fluidez respecto

del concreto patrón, este aumento se puede explicar por el agua inicial de la

mezcla reciclada que está en proceso de absorción, además por ser los agregados

más esféricos tienen más facilidad al movimiento.

6.2.4. Contenido de aire.

El contenido de aire del concreto en estado fresco de la muestra reciclada tiene

los siguientes valores: 2.4%, 2.2% y 2.0%, y el concreto patrón presenta valores

de 2.0%, 1.6% y 1.8% según los siguientes contenidos de cemento 445, 508 y