Análisis del concreto con polietileno tipo lenteja de densidad alta como. aditivo para aligerar elementos estructurales

Análisis del concreto con polietileno tipo lenteja de densidad alta como aditivo para aligerar elementos estructurales

Investigadores

Ing. Adán Silvestre Gutiérrez (principal)

Mateo Valencia Jaramillo (auxiliar)

Juan David Ocampo Aguilar (auxiliar)

Universidad Libre

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Civil

2019

Agradecimientos

Agradecemos, en primer lugar, a Dios por habernos permitido cerrar este ciclo universitario con éxito y obtener el tan esperado título de ingenieros Civiles

A nuestras familias, por el esfuerzo y dedicación durante estos cinco años de carrera. Siendo nuestro apoyo y motor durante el proceso.

A nuestro tutor de trabajo de grado al Ing. Adán Silvestre Gutiérrez, por la paciencia, enseñanzas y dedicación ante nuestras dudas y angustias.

Finalmente, agradecerles a todos y cada uno de nuestros profesores y compañeros por el conocimiento transmitido, por las experiencias vividas y por los consejos brindados.

Resumen

Actualmente en la ingeniería civil se han implementado diferentes soluciones para los principales problemas que se viven a nivel estructural, una de ellas ha sido el uso de polietileno de baja, media y alta densidad para modificar el hormigón y obtener mejores ventajas sobre el pavimento, dentro de las cuales se encuentran la disminución de costos, la reducción de la

contaminación ambiental, la disminución de colapsos, la disminución del riesgo de agrietamiento, entre otros beneficios, por lo que el presente trabajo tiene como objetivo analizar el

comportamiento del hormigón cuando se modifica con el polietileno de baja densidad, de media y alta densidad, aumentando así los estudios sobre dicho material y dando mayor importancia al polietileno como solución a los problemas que se experimentan con respecto al pavimento, para ello se realizó una revisión de la literatura publicada con el fin de tener una base teórica de trabajo, llegando a la conclusión de que existen muy pocos estudios sobre la importancia del polietileno en la construcción de infraestructura en la ingeniería civil.

Abstract

Currently in civil engineering, different solutions have been implemented for major problems that are evidenced at a structural level, one of them has been the use of low, medium and high density polyethylene to modify the concrete and obtain better advantages over the pavement , within these advantages is the decrease in costs, the reduction of environmental pollution, the decrease in collapse, the decrease in the risk of cracking, among other benefits, for this reason the present work aims to analyze the behavior of concrete when it is modified with the polyethylene of low, medium and high density. Increasing the studies on said material and giving greater importance to the polyethylene as a solution of the problems that are experienced with pavement, for this a review of a published literature was made, in order to have a theoretical foundation for work. Concluding that there are very few studies on the importance of polyethylene in the construction of infrastructure in civil engineering.

Tabla De Contenido

Capitulo I. Información general... Error! Bookmark not defined.

1.1. Antecedentes ... 13

2. Descripción del problema... 16

2.1. Planteamiento del problema... 16

2.2. Formulación del problema ... 18

3. Justificación ... 19

Capitulo II. Objetivos e ipótesis ... 21

3.1. Objetivo general ... 21

3.2. Objetivos específicos ... 21

4. Hipótesis ... 22

Capitulo III. Marco de referencia ... 23

3.1. Marco referencial. ... 23

3.3. Marco conceptual ... 35

3.4. Marco geográfico ... 36

3.5. Marco temporal ... Error! Bookmark not defined.

3.6. Marco legal ... 36

Capitulo IV. Diseño metodológico ... 38

3.7. Materiales ... 38

3.8. Metodología ... 40

3.8.1. Tipo de investigación. ... 41

3.8.2. Diseño de experimentos: ... 41

3.8.3. Población de estudio y muestra variables del estudio: ... 41

3.8.4. Recolección de la información: ... 42

Capitulo V. Desarrollo ... 43

3.9. Preparación de la mezcla de prueba ... 43

3.10.Realización de las muestras ... 44

4. Resultados ... 51

Conclusiones... 54

Recomendaciones ... 55

Referencia Bibliográficas ... 56

5. Anexos ... 59

Tabla De Ilustraciones

Ilustración 1. Esfuerzo deformación obtenidas en la investigación Propiedades mecánicas del

concreto para viviendas de bajo costo llevada a cabo en México ... 28

Ilustración 2.Criterios de aceptación de concreto ... 34

Ilustración 3. Moldes de acero para cilindros de concreto ... 45

Ilustración 4. Peso requerido de polietileno de alta densidad ... 45

Ilustración 5.Mezcla de polietileno con el concreto premezclado ... 46

Ilustración 6. Ensayo cono de Abrams... 47

Ilustración 7. Asentamiento ... 48

Ilustración 8. Vibración del concreto en los moldes ... 49

Ilustración 9. Cilindros de concreto ... 50

Ilustración 10. Tipos de fallas en cilindros de concreto ... 51

Ilustración 11. Curva resistencia VS tiempo ... 53

Índice De Tablas

Tabla 1. Procedimiento de peso para HDPE ... 44

Tabla 2. Datos obtenidos ... 52

Tabla 3. Resultados obtenidos de resistencia vs tiempo ... 52

Índice de anexos

Anexo 1. Resistencia 0% HDPE con 7 días ... 59

Anexo 2.Resistencia 3 % HDPE con 7 días ... 59

Anexo 3.Resistencia 5 % HDPE con 7 días ... 60

Anexo 4.Resistencia 7 % HDPE con 7 días ... 60

Anexo 5. Resistencia 10 % HDPE con 7 días ... 61

Anexo 6. Resistencia 0 % HDPE con 21 días ... 61

Anexo 7.Resistencia 3 % HDPE con 21 días ... 62

Anexo 8.Resistencia 5 % HDPE con 21 días ... 62

Anexo 9.Resistencia 7 % HDPE con 21 días ... 63

Anexo 10. Resistencia 10 % HDPE con 21 días ... 63

Anexo 11. Resistencia 0 % HDPE con 28 días ... 64

Anexo 12.Resistencia 3 % HDPE con 28 días ... 64

Anexo 13.Resistencia 5% HDPE con 28 Días ... 65

Anexo 14. Resistencia 7 % HDPE con 28 Días ... 65

Anexo 15.Resistencia 10 % HDPE con 28 Días ... 66

1. Antecedentes

1.1. Antecedentes

Local. A nivel local, Silvestre (2015) citado en Duque y Carmona (2017) desarrolló una investigación donde se empleó poliestireno expandido en una mezcla de concreto ya que en campo de la construcción se busca la solución para la disminución del peso de la estructura para mejorar el comportamiento cuando es afectada por un sismo, con el fin de hallar una solución se realizaron los ensayos con el poliestireno expandido como aditivo en la mezcla de concreto, y como resultado, se encontró que las probetas ensayadas no tuvieron cambios relevantes en peso.

Debido a que el aditivo se calculó con respecto al peso total de la mezcla y no con el volumen ocupado, resulto en la afectación drástica de los valores de resistencia. Dando como conclusión que la hipótesis planteada no cumple los parámetros establecidos de la investigación, debido a la disminución de la resistencia al aumentar el porcentaje de poliestireno expandido.

Con el mismo fin del antecedente anterior, Silvestre (2017) citado en Duque y Carmona (2017), con la ayuda de estudiantes locales, realizaron la adición del polietileno de media densidad, el cual es un componente reciclado del plástico el cual se genera en las grandes empresas

recicladores para otros usos. Este fue utilizado para aligerar los elementos estructurales y como conclusión este ensayo no tuvo un cambio significativo en peso, pero si tuvo un cambio negativo en la resistencia del concreto, reduciéndose casi en un 50% a la esperada a sus 28 días, pero este resultado se ve afectado por los diferentes factores que afectaron el proceso de curado en la mezcla del concreto como fueron los problemas del concreto a la hora de mezclado y la no adición de la grava. Anteriormente a estas investigaciones, el mismo investigador Silvestre

citado en Muñoz y Castaño (2015) citado en Duque y Carmona (2017), hicieron el experimento con el material PET(tereftalato de polietileno), otro reciclado del plástico mucho más económico que busca la viabilidad de su uso para las mezclas de concreto, usando el mismo proceso y temática de los anteriores identificaron que las fallas en el concreto son debido a la falta de adherencia del material sobre el concreto dando como resultado que la hipótesis planteada en la investigación no cumple con los parámetros establecidos debido a la resistencia al aumenta la adición de porcentaje de PET.

Nacional. A nivel nacional, en la universidad católica de Bogotá, Sarta y Silva (2017), citado en Duque y Carmona (2017), realizaron una investigación con el fin de encontrar un material que ayude al concreto a obtener un factor de seguridad mayor mediante una dosificación propiamente acertada en la resistencia esperada a los 28 días, tomaron la decisión de realizar la adición de fibra de acero al 4% y 6%, que busca reemplazar el agregado fino con respecto al peso. Teniendo un beneficio mutuo, tanto para las personas que habiten las construcciones desarrolladas de esta manera, como para los productores de las fibras que se lucran de esta actividad. Los resultados de estos ensayos mostraron los materiales de fibra de acero presentan una buena adherencia con el concreto y que las resistencias pueden llegar aumentar un 17% con respecto a la esperada a los 28 días.

Internacional. Gómez, Carvajal y Santelices (2011) citado en Duque y Carmona (2017), plantea la implementación del polietileno de alta densidad en el mortero de cemento por ser un material que posee una masa liviana, un bajo coeficiente de conductividad térmica, e

impermeable a los líquidos. Además del bajo peso del polietileno de alta densidad se destacan sus propiedades físico- mecánicas, lo cual presenta una adecuada resistencia a la compresión, corte, flexión, tracción y una buena elasticidad; propiedades que son compatibles con los presentados en las mezclas de concreto buscando así una posible mejora en sus parámetros físicos-mecánicos.

De acuerdo a los resultados expresados en la investigación anteriormente nombrada, se reduce la resistencia tanto a flexión como a compresión, pero a su vez es posible la utilización del material cuando el elemento no requiera soportar cargas significativas, ya que la resistencia que se

disminuye en porcentaje equivale de un 2% a un 5% sin tener en cuenta que el porcentaje de adición en aumento no refleja cambios drásticos en estos porcentajes.

De acuerdo con los respectivos antecedentes podemos identificar que existen algunos

materiales en la naturaleza de diferentes tipos, como el icopor, fibra de acero e incluso el plástico reciclado, que sirven para mejorar algunas de las condiciones como el peso y la resistencia en el concreto utilizado en los elementos estructurales.¹

1 En el trabajo anterior se identifican algunos factores que interfirieron con los resultados obtenidos, como el reemplazo de agregados de la mezcla por el aditivo, el cálculo de aditivo medido en peso y no en porcentaje. Como también, otros factores que se mejoraron, la sustitución de un diseño de mezcla y elaboración en campo, por un concreto premezclado que asegura la calidad del concreto a utilizar.

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2. Descripción Del Problema

2.1 Planteamiento Del Problema

Los sismos son fenómenos naturales cuya ocurrencia es imposible de predecir, así como su magnitud y la forma en que afectara las estructuras sobre las cuales se desarrolla el día a día de las personas. (Duque, y otros, 2017)`

La ciudad de Pereira está situada sobre fallas geológicas, las cuales se encuentran activas según lo indica Arias (2013) en su artículo titulado “Más de 30 fallas geológicas cruzan por Risaralda”.

(Duque, y otros, 2017)

En Pereira principalmente existen cuatro fallas que se encuentran activas y han producido los sismos devastadores en las últimas décadas y estas son las siguientes; la falla de Santa Rosa, la falla san Jerónimo, la falla rio Otún y por último a la falla Consotá.

Tras el terremoto del año 1999 la Corporación Autónoma Regional CARDER llevó a cabo un estudio sobre los efectos de dichas fallas, El Director de esta, explicó durante una entrevista dada en el programa La Ventana de Caracol Radio que “esas fallas provocan los permanentes temblores leves que se han presentado después del gran evento sísmico y no se descarta que pueda volver a ocurrir otro terremoto de mayor intensidad en cualquier momento” (Duque, y otros, 2017)

Otra destacable opinión es la de Mario Delgado, ingeniero civil especialista en construcción, quien afirma que, “Las edificaciones que no sufrieron grandes daños en el terremoto del 99 no se pueden comparar con las construcciones desde el año 2000 que fueron construidas de acuerdo con la norma NSR-98. La ciudad del 99 hacia atrás tiene un porcentaje alto de estructuras fallidas, el mismo sismo del 99 las debió dejar ya afectadas porque muchos no tuvieron una reconstrucción

estructural”, esto indica que las construcciones del año 2000 hacia atrás representan un gran riesgo para las personas que las ocupan y desarrollan su vida alrededor de estas. (Duque, y otros, 2017)

Un estudio realizado por la Comisión Económica para América Latina titulado El Terremoto de enero de 1999 en Colombia: Impacto socioeconómico del desastre en la zona del Eje Cafetero indica que durante el terremoto del 99 en el municipio de Pereira hubo un total de 6,500 personas afectadas entre las cuales 380 heridos y 30 muertos, además de 8,761 viviendas afectadas, dentro de estas el número de viviendas dadas por pérdida total y que quedaron inhabitables fueron 2,453, teniendo en cuenta que en ese año el número total de viviendas era de 89,123 se considera

alarmante el hecho de que el 10% de las viviendas se hayan visto afectadas sabiendo que el sismo tuvo su epicentro en el departamento del Quindío.

De acuerdo con la información planteada por Duque y Carmona (2017), Pereira necesita nuevas investigaciones que puedan ayudar al mejoramiento de las estructuras en concreto, ya que hoy en día son las más afectadas en un sismo. Hay que tener en cuenta que si se mejora el peso de la estructura esta puede beneficiar el costo en gran medida por la sencilla razón que, al tener la esta reducción, su cantidad de acero se verá reducido y más aún el medio ambiente será

beneficiado por el uso de material reciclable en la construcción.

Esta investigación realizada por el ingeniero Adam Silvestre y los integrantes Duque y

Carmona del semillero de investigación en la Universidad Libre seccional Pereira en el año 2017 tuvo una serie de errores los cuales se busca mejorar en este nuevo proyecto, con el fin de

identificar de manera definitiva si este polietileno de Alta Densidad cumple con las propiedades físico-mecánicas para mantener los parámetros requeridos por la norma NSR-10. Las dificultades

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que se tuvieron anteriormente fue el reemplazo de la grava por el polietileno de media densidad como aditivo, esto generó que la mezcla no tuviera la suficiente compactación, ni adherencia entre sus partículas de agregado grueso y agregado fino para someterse a grandes cargas axiales generada por la máquina de compresión (CEPAL, 1999).

Otro de los factores que pudo haber alterado la resistencia del diseño de mezcla fue la

realización del concreto manual en el laboratorio, ya que al realizarse el concreto de esta manera puede verse alterado por contaminación o negligencia de los investigadores, sin tener la total seguridad si este material logra mejorar la resistencia y su peso. Teniendo en cuenta estos factores decidimos hacer la investigación manejando el agregado grueso y agregado fino, pero adicionando el aditivo de acuerdo con su peso total en la mezcla sin ser alterada. Para ello el concreto será premezclado proveniente de la planta CEMEX Pereira con una resistencia de 28 MPa y así poder asegurar la resistencia esperada a los 28 días.

2.2 Formulación del Problema

¿Cómo es el comportamiento en la resistencia y peso de la mezcla de concreto con adición del polietileno de alta densidad según las variaciones en los porcentajes especificados?

3. Justificación

Es necesario analizar un método de aligerar las construcciones que se implementen en la región del Eje Cafetero, específicamente en la ciudad de Pereira, para así lograr disminuir los efectos y riesgos a los que se ven expuestas las personas, producidos por los sismos. Siendo el polietileno de densidad media un material económico, este proyecto se enfoca en el análisis de la viabilidad del uso de este material como aditivo en las mezclas de concreto, para esto es necesario comparar las resistencias del concreto con el aditivo contra un concreto de mezcla tradicional contemplado en la norma NSR-10 y así poder definir su aplicabilidad. En términos económicos al emplear un concreto aligerado, pero con igual resistencia reduce el costo en términos de transporte además por ser un material más ligero, se disminuye el tiempo que deben implementar los operarios a la hora de la construcción y así mismo disminuye los requerimientos estructurales que se deben aplicar a la edificación. Además, en términos sociales este tipo de material aligerante puede ser una alternativa a la construcción de viviendas de interés social debido al hecho de la disminución del costo, aumentando la posibilidad de este tipo de proyectos en la ciudad. (Duque, y otros, 2017)

Con el fin de mejorar la investigación anterior y tener en cuenta las recomendaciones dadas por los investigadores anteriores, se deben tener ciertas pautas que ayuden a la mejora de la investigación para determinar si el aditivo a utilizar puede ser útil para el aligeramiento de las estructuras en concreto, para cumplir con la norma NSR-10. Una de estas, es la de manejar el concreto premezclado de CEMEX, así se tendrá calidad en el producto y podremos determinar si el aditivo es válido para su uso o hasta qué punto es viable usarlo, ya que al cubrir las fallas en la investigación anterior no se tienen dudas que no sean sobre el material a utilizar que en este caso

2 0 es polietileno de alta densidad.

En la investigación el polietileno de alta densidad es en tipo lenteja, llamado así por su forma lisa y redonda que se genera en el proceso de reciclaje del plástico.

3 Objetivos e Hipótesis

3.1. Objetivo General

Determinar el comportamiento de mezclas de concretos con polietileno de alta densidad con el fin de aplicarlas en la reducción de las cargas muertas en estructuras y obtener simultáneamente un ahorro en el costo de las mismas.

3.2. Objetivos Específicos

 Determinar la variación del peso de una mezcla de concreto normal vs una mezcla con la

adición del 0%, 3%, 5%, 7% y 10% en volumen de polietileno de alta densidad.

 Determinar la variación de la resistencia de una mezcla de concreto normal vs una mezcla

con la adición del 0%, 3%, 5%, 7% y 10% en volumen de polietileno de alta densidad.

 Determinar la variación del módulo de elasticidad de una mezcla de concreto normal vs una mezcla con la adición del 0%, 3%, 5%, 7% y 10% en volumen de polietileno de alta densidad.

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4. Hipótesis

Con el polietileno de Alta densidad (HDPE) se va a aligerar el concreto para obtener una mejora en las propiedades de la mezcla, además de cumplir los parámetros de resistencia estipulados en la norma NSR-10 para un concreto estructural. (Asociacion colombiana de ingenieria sismica , 2010)

5. Marco de Referencia

5.1 Marco Referencial

En el ámbito de la construcción se han desarrollado durante varios años investigaciones con el fin de buscar una notable mejoría en las propiedades físico mecánicas del concreto; en la

Universidad de Guadalajara se realizó la investigación ““Determinación de la resistencia a la compresión de morteros aligerados elaborados con nano-compuestos espumados de polietileno de alta densidad reciclado y cemento portland el cual tuvo por objetivo utilizar las espumas de nano compuestos de polietileno de alta densidad/ montmorillonita, para reemplazar los agregados pétreos en morteros aligerados”, para este fin se elaboraron diferentes especímenes de prueba que fueron sometidos a diversos ensayos de compresión para comparar con los parámetros

establecidos en la norma ASTM C109 que rigen en México. Con los resultados obtenidos se pudo concluir que “al adicionar una mayor cantidad de polímero, se reduce gradualmente la resistencia a la compresión del material. No obstante, el material se aligera sensiblemente” con el objetivo de analizar la combinación de diferentes materiales para producir un único dispositivo con mejores propiedades; con lo cual se concluyó que es viable utilizar el hormigón ligero como material de construcción debido a que cumple con los parámetros establecidos para la resistencia a la compresión y la conductividad térmica, además de ser un material más económico que los convencionales utilizados en dicho país.

También hay enfoques en el análisis de materiales naturales que mejoran las propiedades del concreto como lo estipulan Quintero García Sandra & Gonzales Salcedo Luis, quienes

desarrollaron la investigación “Uso de fibra de estopa de coco para mejorar las propiedades

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mecánicas del concreto con el fin de evaluar las propiedades mecánicas del concreto mezclado con fibra de estopa de coco”, determinando así un aumento en la resistencia a compresión, flexión baja deformaciones según el porcentaje en volumen y las longitudes de la fibra según los diseños de mezclas estipulados logrando una mejora en las propiedades del material. Jiménez Bohórquez Jonny en su trabajo de grado “Uso de materiales alternativos para mejorar las

propiedades mecánicas del concreto (fibra de fique)” se enfocó en la determinación de los cambios en las propiedades mecánicas del concreto mediante la adición de materiales alternativos como la fibra de fique.

Obteniendo como resultado una mejora en la resistencia a la flexión del material, pero produciendo una reducción en la resistencia a la compresión de las mismas muestras. Esta investigación respectiva fue realizada en el 2011 y en 2016 la universidad católica de Bogotá se hace otro “análisis de las propiedades mecánicas de un concreto convencional adicionando fibra de cáñamo”, este es otro aditivo natural el cual se espera que en el concreto, su compresión y flexión mejoren gracias a las propiedades que contiene la fibra de cáñamo como lo es su resistencia, durabilidad, versatilidad y propiedades físico-químicas. El resultado indica que la fibra de cáñamo conserva la resistencia a compresión del material y mejora su flexión de manera positiva y para completar la anterior investigación al siguiente año (2017) las misma universidad católica vuelve a realizar el ensayo para confirmar que con el 1% de fibra de cáñamo se

conservan las propiedades mecánicas del concreto con las cuales se acepta en la NSR-10.

(terreros rojas, y otros, 2016)

En Medellín, Colombia se hizo el experimento para ver la “influencia de la fibra de vidrio en las propiedades mecánicas del concreto” agregando diferentes porcentajes con respecto al peso llegando a la conclusión de que el uso del 1% de fibra de vidrio, mejora y mantiene las

propiedades mecánicas del concreto porque al usar una mayor cantidad perderá resistencia y la capacidad de tensión. (arango cordoba , y otros, 2013)

Existen nuevas investigaciones relacionadas con el tema las cuales lo han ido actualizando, como “el estudio para caracterizar una mezcla de concreto con caucho reciclado en un 5% en peso comparado con una mezcla de concreto tradicional de 3500 psi” realizada en 2017 con el fin de determinar las características y resultados que se pueden obtener con la adición de caucho reciclado en el concreto para que el comportamiento físico mecánico del concreto cumpla con la norma NSR 10 y las NTC que estipulan los materiales sismo resistentes. Esta investigación entrega como resultado que no es factible la utilización de este material como aditivo al concreto por su falta de adherencia con la pasta de concreto. (perez oyola, y otros, 2017)

Otra investigación es la desarrollada por López Ávila Mario Alfonso donde evaluó los procesos de corrosión en concretos aligerados con EPS expuestos en medios simulados y reales;

“Evaluación de los procesos de corrosión en concretos aligerados con EPS (Poliestireno

expandido) expuestos en medios simulados y reales en la cual se ejecutó un diseño experimental para evaluar los efectos de la sustitución de grava por MEPS ( Poliestireno expandido mejorado) en las propiedades mecánicas y electroquímicas de los bloques de concreto aligerado; con dicho diseño se obtuvieron resultados de resistencia a la compresión axial, velocidad de pulso

ultrasónico, coeficiente de absorción capilar, potencial de corrosión y la velocidad de corrosión, por lo tanto se define que el MEPS es un excelente material aligerante y que proporciona un

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menor porcentaje de absorción, siempre y cuando se realice un buen tratamiento térmico para su modificación”(Lopez,2013)

Además, se encontraron investigaciones relacionados a factores sísmicos que son de influencia en la zona objeto de esta investigación. Como la planteada por Monsalve Jaramillo Hugo &

Vargas Jiménez Carlos: “El sismo de Armenia, Colombia. Un análisis tele sísmico de ondas de cuerpo, observaciones de campo y aspectos sismo tectónicos con el fin de consolidar los estudios de sismología básica en el Eje Cafetero; con esta investigación se pretende dar un parámetro de la actividad que presenta las fallas; además de un detallado mapa de las fallas de la región por la instalación de una red sismológica de carácter provisional que fue implementado para este fin.

También la investigación descrita por Carrillo León Wilmer Julián “Estimación de los periodos naturales de vibración de viviendas de baja altura con muros de concreto con la finalidad de evaluar los periodos de vibración de viviendas típicas con muros de concreto, con el propósito de comparar dos técnicas de modelación que se utilizan en la práctica del diseño estructural; en la cual se implementaron diferentes técnicas de identificación para estimar los periodos de

investigación. El procesamiento de la información consistió en un análisis de señales aleatorias estacionarias para obtener los espectros de densidad espectral, así como las correspondientes funciones de transferencia (en fase y amplitud) y de coherencia entre pares de señales. Para identificar las frecuencias naturales de vibración se utilizó tanto el espectro de potencia promedio y la función de transferencia como la de coherencia. A partir de los resultados obtenidos se concluyó que las dos metodologías numéricas estudiadas son aceptables para la modelación de viviendas de muros de concreto de baja altura

5.2 Marco Conceptual.

5.2.1. Determinación de la resistencia del concreto

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del concreto. Se define como la capacidad para soportar una carga por unidad de área, y se expresa en términos de esfuerzo, generalmente en kg/cm2, MPa y con alguna frecuencia en libras por pulgada cuadrada (psi). Desde el momento en que los granos del cemento inician su proceso de hidratación

comienzan las reacciones de endurecimiento, que se manifiestan inicialmente con el

“atiesamiento” del fraguado y continúan luego con una evidente ganancia de resistencias, al principio de forma rápida y disminuyendo la velocidad a medida que transcurre el tiempo.

Para una determinada mezcla de concreto es necesario determinar su resistencia a la

compresión, y así estipular sus posibles aplicaciones y establecer si es factible o no su uso dentro de algunas obras. El ensayo universalmente conocido para determinar la resistencia a la

compresión es el ensayo sobre probetas cilíndricas elaboradas en moldes especiales que tienen 150 mm de diámetro y 300 mm de altura. Las normas NTC 550 y 673 son las que rigen los procedimientos de elaboración de los cilindros y ensayo de resistencia a la compresión respectivamente. (argos, y otros, 2018)

El comportamiento del concreto sometido a compresión se caracteriza normalmente como resultado una línea recta dentro de la gráfica de esfuerzo-deformación, mostrando como punto más alto el esfuerzo último para dicho concreto, después de alcanzado dicho punto el concreto será capaz de seguir soportando cargas, sin embargo a partir de allí el comportamiento de la gráfica ya no presenta una tendencia lineal, presentando variaciones significativas, por lo que no es confiable aplicar cargas por encima de este punto.

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Es de vital importancia que se cumplan todos los requerimientos presentes en las normas mencionadas, pues como se ha visto la resistencia del concreto se encuentra influenciada por muchas variables tanto internas como externas. (argos, y otros, 2018)

Ilustración 1. Esfuerzo deformación obtenidas en la investigación Propiedades mecánicas del concreto para viviendas de bajo costo llevada a cabo en México

Fuente: Tecnología del Concreto - ASOCRETOS

Aditivos Comunes Del Concreto. Los aditivos del hormigón se añaden a la mezcla con el fin

de modificar sus propiedades de forma controlada. Estas propiedades son, entre otras, la modificación del tiempo de fraguado (aditivos acelerantes y retardadores de fraguado), el

comportamiento frente a la helada, o el control de la fluidez de la mezcla del hormigón (aditivos reductores de agua o plastificantes). (caminos, 2019)

Los aditivos más comunes empleados en la actualidad pueden clasificarse de la siguiente manera:

1. Inclusores de aire: Es un tipo de aditivo que, al agregarse a la mezcla de concreto, produce un incremento en su contenido de aire provocando, por una parte, el aumento en la manejabilidad y en la resistencia al congelamiento y, por otra, la reducción en el sangrado y la segregación.

2. Fluidizantes: Estos aditivos producen un aumento en la fluidez de la mezcla, o bien, permiten reducir el agua requerida para obtener una mezcla de consistencia determinada, lo que resulta en un aumento de la manejabilidad, mientras se mantiene el mismo revenimiento. Además, pueden provocar aumentos en la resistencia tanto al congelamiento como a los sulfatos y

mejoran la adherencia.

3. Retardantes del fraguado: Por otro lado, los aditivos retardadores retrasan el inicio de fraguado, manteniendo por más tiempo la docilidad. Se emplean en hormigonados con tiempo caluroso, hormigones bombeados o en obras a gran distancia de la planta de hormigón. (caminos, 2019)

4. Acelerantes de la resistencia: Los aditivos acelerantes acortan el tiempo de fraguado, aumentando la velocidad de desarrollo inicial de resistencia. Los acelerantes se aplican en hormigones y morteros proyectados y trabajos de hormigonado que requieren un rápido desencofrado, como en prefabricación, galerías húmedas, obras marítimas entre mareas, entre otros. (caminos, 2019)

5. Impermeabilizantes: Los aditivos impermeabilizantes se emplean en hormigones que van a estar en contacto con el agua o terrenos húmedos y son eficaces en hormigones compactos.

(caminos, 2019)

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6. Endurecedores: Son aditivos que aumentan la resistencia al desgaste originado por efectos de impacto y vibraciones. Reducen la formación de polvo. (montoya, 2016) En esta categoría se encuentra nuestro aditivo en el cual buscamos que se conserve o mejore la resistencia de mezcla.

Agregados. Para el caso de Colombia, se tiene la Norma Técnica Colombiana NTC 174:

“Concretos. Especificaciones de los Agregados para Concretos”, que establece los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos (excepto los agregados livianos y

pesados), para uso en concreto; además, presenta información que puede ser utilizada por el contratista, el proveedor o el comprador de agregados para concreto. (argos, y otros, 2018)

La forma y textura superficial de las partículas individuales de cualquier tipo de agregado tienen una influencia importante en la manejabilidad del concreto en su estado fresco y en otras características físicas de su estado sólido. (acosta, y otros)

El uso de diferentes tipos de agregados finos puede generar variaciones en el asentamiento de la mezcla de concreto, por ejemplo, las arenas angulares tendrán un menor asentamiento que una mezcla diseñada con agregados finos redondeados y lisos. Esto puede generar la necesidad de hacer un cambio en la relación agua/material cementante. (argos, y otros, 2018)

Aunque la clasificación de los agregados básicamente se divide en agregados finos y gruesos, existen distintos tipos como:

 Clasificación por origen.

 Clasificación por color.

 Clasificación por tamaño de partícula.

 Clasificación por modo de fragmentación.

 Clasificación por peso específico.

 Agregados reciclados.

Agregado Fino. El agregado fino o arena se usa como llenante, además actúa como lubricante sobre los que ruedan los agregados gruesos dándole manejabilidad al concreto. (elconcreto, 2009)

Una falta de arena se refleja en la aspereza de la mezcla y un exceso de arena demanda mayor cantidad de agua para producir un asentamiento determinado, ya que entre más arena tenga la mezcla se vuelve más cohesiva y al requerir mayor cantidad de agua se necesita mayor cantidad de cemento para conservar una determinada relación agua cemento. (elconcreto, 2009)

“El agregado fino debe estar compuesto de arena natural, arena triturada o una mezcla de esta, que pasa por el tamiz 9.51 mm (3/8) y queda retenido en el tamiz Nº 200 que cumple con los límites establecidos en la NTC 174.” (Duque, y otros, 2017)

Agregado Grueso. El agregado grueso debe estar compuesto de grava, grava triturada, roca triturada, o escoria de alto horno enfriada al aire o una combinación de ellos, material que es retenido en el tamiz 4.75 mm (Nº 4), conforme a los requisitos de la NTC 174. (Duque, y otros, 2017)

Teniendo en cuenta que el concreto es una piedra artificial, el agregado grueso es la materia prima para fabricar el concreto. En consecuencia, se debe usar la mayor cantidad posible y del tamaño mayor, teniendo en cuenta los requisitos de colocación y resistencia. (concreto, 2009)

Hasta para la resistencia de 250kgr/cm2 se debe usar el mayor tamaño posible del agregado

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grueso; para resistencias mayores investigaciones recientes han demostrado que el menor consumo de concreto para mayor resistencia dada (eficiencia), se obtiene con agregados de menor tamaño. (concreto, 2009)

Se llama eficiencia del concreto a la relación entre la resistencia del concreto y el contenido de cemento. En concreto de alta resistencia, mientras más alta sea esta, menor deberá ser el tamaño máximo para que la eficiencia sea máxima. (concreto, 2009)

Para cada resistencia existe un margen estrecho del valor del tamaño máximo por debajo del cual es necesario aumentar el contenido del cemento. (concreto, 2009)

En concretos de mediana y baja resistencia mientras mayor sea el tamaño mayor es la eficiencia.

(concreto, 2009)

Factores que influyen en la resistencia del concreto

La resistencia a compresión del concreto varía según los siguientes parámetros:

Contenido del cemento. El cemento es el material más activo de la mezcla de concreto, por tanto, sus características y sobre todo su contenido (proporción) dentro de la mezcla tienen una gran influencia en la resistencia del concreto a cualquier edad. A mayor contenido de cemento se puede obtener una mayor resistencia y a menor contenido la resistencia del concreto va a ser menor. (argos, y otros, 2018)

La relación agua-cemento (a/c). En el año de 1918 Duff Abrams formuló la conocida “Ley de Abrams”, según la cual, para los mismos materiales y condiciones de ensayo, la resistencia del concreto completamente compactado, a una edad dada, es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Este es el factor más importante en la resistencia del concreto. (argos, y

otros, 2018)

Influencia de los agregados. La distribución granulométrica juega un papel importante en la resistencia del concreto, ya que si esta es continua permite la máxima capacidad del concreto en estado fresco y una mayor densidad en estado endurecido, lo que se traduce en una mayor resistencia, además, la resistencia y rigidez de las partículas del agregado también influyen en la resistencia del concreto. (argos, y otros, 2018)

Condiciones de temperatura. La temperatura es otro de los factores externos que afecta la resistencia del concreto, y su incidencia es durante el proceso de curado, temperaturas más altas aceleran las reacciones químicas de la hidratación aumentando la resistencia del concreto a edades tempranas, sin producir efectos negativos en la resistencia (argos, y otros, 2018)

Edad del concreto. El tiempo de curado del concreto es fundamental para garantizar que se eviten problemas en la resistencia proyectada del concreto, el tiempo óptimo está considerado en 28 días.

(Duque, y otros, 2017)

Cantidad aditivo. El porcentaje de aditivo a agregar a la mezcla será relativo.

Un ensayo de resistencia debe ser el resultado del promedio de resistencia de 2 cilindros tomados de una misma mezcla y ensayados a los 28 días, el nivel de resistencia para cada clase de

concreto se considera satisfactorio si cumple simultáneamente los siguientes requisitos:

a. Que los promedios aritméticos de todos los conjuntos de tres resultados consecutivos de ensayos de resistencia a la compresión, igualen o excedan el valor especificado para F`c (esfuerzo de diseño).

3 4

b. Que ningún resultado individual de las pruebas de resistencia a la compresión (promedio de al menos dos cilindros), sea inferior a f`c en más de 3,5 MPa. (Duque, y otros, 2017)

Ilustración 2.Criterios de aceptación de concreto

Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente

5.3 Marco Conceptual

Proceso de producción del polietileno de densidad media: (peso). Las plantas de reciclado de PET son específicas para ese material. La mayoría de las plantas de reciclado de HDPE lo tratan aisladamente pero también hay algunas que tienen líneas paralelas de HDPE y LDPE y los mezclan para mejorar las propiedades de los productos que obtienen.

Entre el HDPE y LDPE, el material HDPE, que es rígido, tiene un proceso de reciclado más sencillo que el LDPE o “plástico film” ya que este último cuando viene en forma de film necesita procesos específicos de triturado y aglomerado. En el reciclado de HDPE y LDPE el tipo de producto suele ser granza de plástico, que es un producto con un grado de terminación superior y que se envía a los transformadores para obtener productos muy variados. En ocasiones el propio reciclador de HDPE y LDPE llega hasta producto final (envases tipo bidón, perfiles para

carpintería plástica, pallets…). En el caso de productos como los perfiles o los pallets el HDPE puede admitir entre 10-15% de otros materiales en un conjunto que se conoce como “plástico mezcla”. (mariano, 2012)

Dosificación de mezclas de concreto: (resistencia). Al dosificar una mezcla de concreto se debe buscar la manera más práctica, económica y eficaz con el fin de que el producto cumpla con los requisitos de resistencia, manejabilidad y velocidad de curado apropiada, que se encuentran establecidos en las normas con el fin de cubrir las necesidades requeridas en obra. (Duque, y otros, 2017)

Para avanzar en este proceso se decide realizar las pruebas mediante un concreto suministrado por Cemex, el cual ya cumple con todas las normas y requisitos pre-establecidos por las

autoridades que llevan los controles. Este concreto es premezclado con una resistencia de 4000

3 6 psi a los 28 días.

Este concreto cumple con las características de buena calidad en general, en sus agregados, su producción y entrega al sitio correspondiente para la fundición de los cilindros.

 Concreto: 4000 psi a los 28 días.

 Aditivo: polietileno de alta densidad (HDPE), el cual será suministrado por los mismos investigadores y este será adicionado para verificar si cumple con la resistencia esperada.

5.3 Marco Geográfico

La investigación se desarrolla en la ciudad de Pereira, departamento de Risaralda, por ser una zona de alto riesgo sísmico.

 Concreto: proveniente de la planta CEMEX, ubicada en el sector la badea, Dosquebradas.

 Toma de muestras: realizada en la universidad libre seccional Pereira, en laboratorio.

5.4 Marco Legal

La investigación está apoyada en las siguientes normas:

 La resistencia para el concreto estructural, así como sus demás parámetros requeridos en Colombia se encuentran estipulados en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).

 El procedimiento a seguir en la elaboración de mezclas y toma de muestras para la realización de cilindros de concreto está estipulado en la norma Icontec N° 550.

 Las especificaciones acerca de la realización del ensayo de compresión para concretos se encuentran en la norma Icontec N° 673.

 Las especificaciones para la realización de los ensayos correspondientes a materiales se encuentran en la norma STC-CMT.2.1.

3 8

6. Diseño Metodológico

6.1 Materiales

 Polietileno de alta densidad: Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como HDPE (High Density Polyethylene). Este material se utiliza, entre otras cosas, para la elaboración de envases plásticos desechables. En el proceso de polimerización, se emplean catalizadores tipo Ziegler-Natta, y el Etileno es polimerizado a bajas presiones, mediante radicales libres. (wikipedia, 2019)

 Cemento: El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un todo compacto.

Es considerado el conglomerante más importante en la actualidad. Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua, presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación. Es mayormente empleado en la construcción, justamente por esa solidez que reviste como adherente y aglutinante.

(CEMENTOSTEQUENDAMA)

 Agregados: Los agregados, compuestos de materiales geológicos tales como la arena y la grava, se utilizan virtualmente en todas las formas de construcción. Se pueden aprovechar en su estado natural o bien triturarse y convertirse en fragmentos más pequeños. (CEMEX)

 El agregado fino: es aquel que por su tamaño pasa normalmente por el tamiz de 3/8” y se queda retenido en el tamiz #200. El más retenido en estos tamices es la arena, la cual cumple con las propiedades dichas anteriormente. (wikipedia, 2019)

 El agregado grueso: está formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes

previamente seleccionadas y analizadas en laboratorio, para certificar su calidad. El tamaño mínimo será de 4,8 mm. (wikipedia, 2019)

4 0

7. Metodología

1. La metodología por seguir en nuestro proceso de investigación comienza desde la fábrica de Cemex, ubicada en Dosquebradas con el concreto premezclado de 28 MPa, el cual llega el día 14 de marzo a la Universidad Libre por medio del mixer. La llegada de este concreto evita la realización de los ensayos de laboratorio a la arena, grava y cemento que se deben realizar con anterioridad a la fundición de los cilindros y su respectivo diseño de mezcla.

2. Para el aditivo de polietileno de alta densidad (HDPE) se requiere hacer un cálculo para la medida exacta en peso (kg) que será el porcentaje correspondiente a cada cilindro de concreto.

Este cálculo se realiza sacando la masa con respecto a un volumen para determinar su densidad que equivale a 560 Kg/m3 para luego multiplicar este valor por la cantidad de volumen

correspondiente a cada porcentaje y así obtener los valores dé cada uno de ellos.

3. El aditivo se agrega de manera manual en un cajón de madera donde se realiza la mezcla del concreto premezclado y el aditivo HDPE.

4. Se hace la elaboración de los cilindros los cuales tienen una proporción 1:2 (15 cm ancho x 30 cm de alto) con un molde metálico.

5. Los cilindros son desmoldados a las 24 horas para luego ser sumergidos en agua donde lograran el curado mientras se hace el proceso de compresión de cada uno de ellos a los 7, 21 y 28 días.

7.1 Tipo de investigación.

Este proyecto se realiza mediante un modelo de investigación experimental, ya que es requerido que para las pruebas de resistencia solicitadas se haga un análisis donde se busca cumplir con el objetivo de las mezclas que tiene como parámetro la norma NSR-10.

Un proyecto experimental maneja una variable que no es comprobada, siendo en este caso la resistencia del concreto a los 28 días, donde tendrá un factor que lo podrá modificar de acuerdo a su porcentaje de adición de polietileno de alta densidad (HDPE) por sus características físico- mecánicas.

7.1.1 Diseño de experimentos:

Para el diseño del experimento es necesario tener en cuenta los siguientes factores principales que serán los que van a tener una variación, los cuales vienen siendo el polietileno de alta

densidad que se utiliza como aditivo y la resistencia del concreto con la cual se hizo el diseño de la mezcla.

Para hacer la investigación hay que tener en cuenta que se hará la toma de muestras con 3 probetas para cada porcentaje de polietileno adicionado y 3 para los testigos de resistencia (0%), los cuales suman un total de 15 ensayos para el proyecto que serán ensayados a los 7, 21 y 28 días donde cada día se hará la compresión de 5 cilindros.

7.2 Variables del estudio:

Resistencia concreto es la variable mediante la cual se mide cuanto puede soportar en carga vertical el concreto, el cual se mide en MPa o Kg/cm2.

4 2

Porcentaje de polietileno esta variable será la que nos indica que peso de polietileno de alta densidad debemos agregar a la mezcla y depende del peso del concreto y el volumen de los cilindros.

7.2.1 Recolección de la información:

Fuentes primarias: Las fuentes primarias se encuentran conformadas por la información suministrada por la empresa CEMEX de Pereira y su resistencia esperada a los 28 días, ya que, el concreto con el cual se realiza la investigación es de tipo premezclado.

Fuentes secundarias: Las fuentes secundarias para el desarrollo de la investigación consta de:

libros, bases de datos de investigaciones relacionadas con el tema del proyecto, páginas de internet, entre otros.

8. Desarrollo

El concreto es un material capaz de soportar grandes esfuerzos a la compresión, esto depende tanto de sus propiedades físicas como sus propiedades mecánicas y químicas.

En lo general que se refiere a concretos este se caracteriza por su pasta endurecida, por la calidad de sus agregados, la mezcla entre pasta y agregados, y los cuales están ligados tan bien a las condiciones de curado de este.

La resistencia es una de las características con las cuales los concretos deben cumplir, en estos se encuentra la resistencia a la compresión, tracción, flexión y corte; los concretos presentan una alta resistencia a la compresión y muy poco a la tracción razón por la cual siempre se presta más atención a esta.

Para poder obtener un adecuado diseño de mezcla es importante tener en cuenta la calidad de los agregados que se utilizaran para esto; lo cual da pie a la realización de una serie de ensayos para así conocer los materiales con lo que se cuenta.

8.1 Preparación de la mezcla de prueba

Para el cálculo de agregado de polietileno de alta densidad se tomó en cuenta el volumen total de la mezcla, evidenciado en la Tabla 1. Procedimiento de peso para HDPE, para así aplicar el

porcentaje adecuado.

4 4

Tabla 1. Procedimiento de peso para HDPE Fuente: Elaboración propia

8.2 Realización de las muestras

Se realizan 5 mezclas que son requeridas para cumplir los objetivos de la investigación. La diferencia en las mezclas era únicamente el porcentaje de polietileno agregado. Se sacaron 3 muestras de 0%, 3%, 5%, 7% y 10% de polietileno de alta densidad.

En la realización de las muestras, se emplean moldes estandarizados de hierro fundido que tienen 30 cm de altura y 15 cm de diámetro como se muestra en la ilustración 3.

A los moldes previamente al vaciado de la mezcla de concreto se les debe aceitar en el interior para evitar que el concreto se adhiera al mismo, asegurándose de dar una capa uniforme y

evitando exceso del aceite.

Diametro 0.052 m²

Masa 0.120 kg

altura cilindro muestra 0.102 m

volumen 0.000214 m³

Densidad 560.000 kg/m³

Diametro cilindro prueba 0.150 m Volumen cilindro de prueba 0.005 m³ altura cilindro prueba 0.300 m

3 cilindros 0.016

cilindro de 3% 0.267 kg

cilindro de 5% 0.445 kg

cilindro de 7% 0.623 kg

cilindro de 10% 0.891 kg

CALCULO DE MATERIAL

Ilustración 3. Moldes de acero para cilindros de concreto Fuente: Fotografía propia

Ilustración 4. Peso requerido de polietileno de alta densidad Fuente: Fotografía propia

4 6

Ilustración 5.Mezcla de polietileno con el concreto premezclado Fuente: Fotografía propia

En la ilustración 4 se muestra el peso de polietileno de alta densidad para el porcentaje del 7%, que será utilizado de la manera mostrada en la ilustración 5, donde se ve la combinación del concreto premezclado con el aditivo para aligerar los elementos estructurales.

Después de tener la mezcla se procede a realizar el ensayo del cono de Abrams por el cual se confirma si cumple con el asentamiento establecido en el diseño de la mezcla. Siguiendo el procedimiento sugerido por la NTC-396, método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto.

Ilustración 6. Ensayo cono de Abrams Fuente: Fotografía propia

4 8

Ilustración 7. Asentamiento Fuente: Fotografía propia

La mezcla de concreto se vierte en los moldes cilíndricos en tres capas, y cada capa se golpea con una varilla lisa, la cual se introduce veinticinco veces en lugares diferentes, alrededor de toda la superficie del molde, con el fin de lograr el acomodo de las partículas del concreto sobre el molde y así evitar las diferentes burbujas que pueden quedar.

Ilustración 8. Vibración del concreto en los moldes Fuente: Fotografía propia

Al terminar el vibrado de la mezcla se termina de llenar el molde con más mezcla y se procede alisar la superficie empleando un palustre, esta acción se debe realizar para evitar que en la parte superior queden imperfectos que alteren el resultado a la hora de hacer la compresión, Cuando haya culminado se procede a golpear el costado de los moldes con el objetivo de eliminar la presencia de burbujas de aire que puedan estar presentes en la mezcla.

Los cilindros se dejan fraguar veinticuatro horas en los moldes antes de desencofrarlos e ingresarlos a un tanque con agua para su proceso de curado durante los tiempos necesarios mientras se realizan los ensayos de compresión.

5 0

Ilustración 9. Cilindros de concreto Fuente: Fotografía propia

Es necesario que los cilindros en su proceso de fraguado no sean movidos, y se encuentren resguardados en un sitio cubierto.

Pasadas las 24 horas de su elaboración los cilindros deben ser sacados de su molde e introducirse en un tanque con agua esto es con el fin de cumplir con su fraguado debido a que el concreto pasa por un fenómeno de hidratación en el cual el agua que contiene la mezcla tiende a evaporarse.

Se decide hacer ensayos del concreto a los 7, 21 y 28 días a criterio del ingeniero Adán Silvestre.

9 Resultados

Los cilindros se someten al ensayo de compresión, donde se colocan los dos bloques en los extremos de los cilindros y se ubica el espécimen en el centro de las placas de la máquina de ensayo. Se aplica la carga de manera continua, hasta que el cilindro falle y se registra la carga máxima que soporta durante el ensayo. Se realiza un registro fotográfico del tipo de falla de los especímenes.

Ilustración 10. Tipos de fallas en cilindros de concreto Fuente: Tecnología del concreto – Asocretos.

5 2

A continuación, se presentan los resultados de los ensayos a compresión de los cilindros con 0%,3%,5% y 10% de (HDPE)

Tabla 2. Datos obtenidos Fuente: Elaboración propia

Tabla 3. Resultados obtenidos de resistencia vs tiempo Fuente: Elaboración propia

IGUAL

De los resultados anteriores se realiza una gráfica en la cual se muestra una comparación de

PORCENTAJE FECHA DIA PESO ESFUERZO (KN) ESFUERZO (MPa)

21/03/2019 7 13.837 421.10 23.83 4/04/2019 21 13.196 519.59 29.40 11/04/2019 28 13.514 565.35 31.98 21/03/2019 7 13.376 340.11 19.23 4/04/2019 21 13.305 467.62 26.45 11/04/2019 28 13.291 504.68 28.56 21/03/2019 7 13.186 321.64 18.20 4/04/2019 21 13.336 434.40 24.58 11/04/2019 28 13.081 484.23 27.40 21/03/2019 7 13.142 387.36 21.92 4/04/2019 21 12.947 462.22 26.15 11/04/2019 28 13.243 463.73 26.23 21/03/2019 7 13.026 338.97 19.18 4/04/2019 21 12.991 420.75 23.81 11/04/2019 28 13.02 462.62 26.18

RESULTADOS OBTENIDOS CON ENSAYO DE COMPRESION

0%

3%

5%

7%

10%

DIA

Esfuerzo Mezcla 0%

Esfuerzo Mezcla 3%

Esfuerzo Mezcla 5%

Esfuerzo Mezcla 7%

Esfuerzo Mezcla 10%

7 23.83 19.23 18.2 21.92 19.18

21 29.4 26.45 24.58 26.15 23.81

28 31.98 28.56 27.4 26.23 26.18

los resultados obtenidos, en la misma se puede apreciar que a mayor contenido de HDPE en la mezcla de concreto se presenta una menor resistencia a la compresión.

Ilustración 11. Curva resistencia VS tiempo Fuente: Elaboración propia

0 5 10 15 20 25 30 35

0 5 10 15 20 25 30

RESISTENCIA (Mpa)

Dias

Resistencia vs. Tiempo

Esfuerzo Mezcla 0% (Mpa) Esfuerzo Mezcla 3% (Mpa) Esfuerzo Mezcla 5% (Mpa) Esfuerzo Mezcla 7% (Mpa) Esfuerzo Mezcla 10% (Mpa)

5 4

Conclusiones

La hipótesis planteada no cumple los parámetros establecidos por medio de la investigación, debido a la disminución de la resistencia al aumentar la adición de porcentaje de polietileno de alta densidad. Aun así, se observa que el polietileno adicionado sigue manteniendo su forma original, es decir no trabaja en conjunto con la mezcla.

Se observa hasta una disminución del 20% de capacidad de resistencia de la mezcla, y un

aligeramiento máximo de 4%. Resultando en un aditivo que genera poca utilidad en el campo de la construcción.

Al adicionar hasta un 3% de polietileno de alta densidad, la resistencia se conserva en los 28 MPa y así podemos concluir que utilizando este porcentaje puede llegar a cumplir los parámetros establecidos en la NSR-10, para ellos es necesario tomar la recomendación propiamente dicha a continuación.

La falla más común en los cilindros de concreto para esta investigación se basa en la tipo 5, las cuales representan las fallas laterales o de fondo en el concreto y se producen cuando las cargas exceden los límites.

Recomendaciones

Se recomienda que, a futuro para las pruebas sea empleada una maquina universal de ensayos, para de esa manera, tener valores de deformación, carga aplicada y poder elaborar las curvas de deformación unitaria vs esfuerzo aplicado, con la cual se pueda determinar valores como esfuerzo de fluencia, módulo elástico, valores que son importantes para el comportamiento de las mezclas (Duque & t. 2017).

Investigar posibles aditivos para mejorar la adherencia del polietileno con la mezcla, debido a que se encontraron muchos vacíos en puntos donde se concentraba el polietileno.

Es recomendable que se realicen diferentes ensayos a compresión con el 3% de polietileno de alta densidad para identificar si este porcentaje mantiene la resistencia esperada a los 28 días.

La mezcla entre los aditivos y el concreto premezclado debe hacerse rápidamente mediante una mezcladora de concreto para no tener aglomeraciones del polietileno de alta densidad en los diferentes puntos del cilindro y así evitar los espacios vacíos.

Se recomienda hacer los ensayos en una maquina universal que a su vez mida la relación esfuerzo-deformación, obteniendo así el módulo de elasticidad del concreto. Incluso de ser posible obtener la mayor cantidad de datos de un solo ensayo.

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10 .Anexos

Anexos Fotográficos de Resultados

Anexo 1. Resistencia 0% HDPE con 7 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 2.Resistencia 3 % HDPE con 7 días Fuente: Fotografía propia

6 0

Anexo 3.Resistencia 5 % HDPE con 7 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 4.Resistencia 7 % HDPE con 7 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 5. Resistencia 10 % HDPE con 7 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 6. Resistencia 0 % HDPE con 21 días Fuente: Fotografía propia

6 2

Anexo 7.Resistencia 3 % HDPE con 21 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 8.Resistencia 5 % HDPE con 21 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 9.Resistencia 7 % HDPE con 21 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 10. Resistencia 10 % HDPE con 21 días Fuente: Fotografía propia

6 4

Anexo 11. Resistencia 0 % HDPE con 28 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 12.Resistencia 3 % HDPE con 28 días Fuente: Fotografía propia

Anexo 13.Resistencia 5% HDPE con 28 Días Fuente: Fotografía propia

Anexo 14. Resistencia 7 % HDPE con 28 Días Fuente: Fotografía propia

6 6

Anexo 15.Resistencia 10 % HDPE con 28 Días Fuente: Fotografía propia