Propiedades Mecánicas del Concreto elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO ELABORADO CON ADICIÓN DE VIDRIO MOLIDO Y CUARCITA. TESIS PRESENTADO POR: BACH. CASTILLO RODRIGUEZ, WILBERT BACH. QUISPE CHARCA, JUAN ADOLFO PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL ASESOR DE TESIS: ING. CARLOS DAMIANI LAZO AREQUIPA – PERÚ 2019.

(2) UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO ELABORADO CON ADICIÓN DE VIDRIO MOLIDO Y CUARCITA TESIS PRESENTADO POR: BACH. CASTILLO RODRIGUEZ, WILBERT BACH. QUISPE CHARCA, JUAN ADOLFO PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVIL APROBADOR POR: ……………………………………………………….. -----------------------------------Ing. Jorge Iruri Pérez Presidente del Jurado. -----------------------------------Ing. Héctor Novoa Andía Miembro del Jurado. ------------------------------------------Ing. María del Carmen Ponce Mejía Miembro del Jurado. ------------------------------------------Ing. Calixtro Yanqui Murillo Suplente.

(3) DEDICATORIA A mis padres Isabel y Francisco, por su paciencia, comprensión e incondicional apoyo en todo momento. A mi hermano Elvis por su apoyo incondicional durante todo este proceso, por estar conmigo y motivarme siempre. A mi hijo Elvis, por ser mi fuente de inspiración y superación en la vida, con quien aprendo a cada momento, el oficio de ser padre. Wilbert Castillo Rodriguez A mis padres por su amor cariño, cooperación y sus enseñanzas, gracias por estar siempre en los. momentos más. importantes de mi vida. A mis hermanos por sus consejos, apoyo, por ser el cómplice e impulsarme a seguir este camino de la ingeniería A Nélida, gracias por tu apoyo, por tu amor, por permitirme entrar en tu vida y compartirla conmigo y por la alegría que transmites a mi vida. Y a todos los amigos y personas que estuvieron presentes en mi vida universitaria Juan Adolfo Quispe Charca. i.

(4) INTRODUCCIÓN El concreto es un material de construcción ampliamente utilizado para diversos tipos de estructuras debido a su gran estabilidad y resistencia. El cemento Wari tipo I, es uno de los principales ingredientes utilizados para la producción de concreto. En los últimos tiempos se ha visto un aumento en la producción de cemento, lo que, implica la emisión de grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera, un contribuyente importante para el efecto invernadero y el calentamiento global, por lo que es necesario buscar otro material o en parte sustituirlo por algún otro que cumpla su función. La búsqueda de cualquier alternativa para el cemento debe conducir a un desarrollo sostenible del planeta y un menor impacto ambiental. Ahorros sustanciales de energía y de costo pueden resultar al sustituir el cemento por productos que se utilicen como un sustituto parcial del mismo. Las cenizas volantes, escorias, cenizas de cascarilla de arroz, meta caolín y arena de sílice son algunos de los materiales puzolánicos que pueden ser usados en el concreto como sustitución parcial del cemento. Un gran número de estudios se están llevando a cabo para estudiar el impacto del uso de estos materiales en el concreto industrial. De acuerdo a lo anterior, la presente investigación tiene como propósito evaluar mezclas de concreto sustituyendo parte del cemento con adiciones de Vidrio reciclado y Cuarcita.. ii.

(5) RESUMEN TEMA: “PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO ELABORADO CON ADICIÓN DE VIDRIO MOLIDO Y CUARCITA” El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal analizar el comportamiento del concreto mediante el reemplazo parcial del cemento Wari tipo I por vidrio molido y/o cuarcita en porcentajes de 5%,10%,15%,20% y 25% en peso para obtener una resistencia de 210 kg/cm2, con la finalidad de establecer una comparación entre un concreto patrón y un concreto en el cual, el cemento es remplazado por vidrio molido y/o cuarcita y a la vez contribuir al uso de materiales reciclables como es el vidrio, mediante ensayos realizados a las distintas mezclas de probetas de concreto se obtuvo los valores de la resistencia a la compresión para edades de 3,7, 14, y 28 días, así como ensayos de resistencia a la flexión y tracción indirecta a los 28 días. Los resultados obtenidos nos permiten determinar que la mezcla en donde se reemplazó el 5% de cemento por vidrio molido nos permite obtener un mejor comportamiento del concreto a la resistencia de diseño a edades tempranas además de proveer una mejor trabajabilidad y adherencia en sus componentes, estableciendo de esta manera que el vidrio molido al 5% puede ser empleado como un material que aporte al desarrollo de la Construcción Sostenible. Palabras claves Compresión, Vidrio molido, Cuarcita. iii.

(6) ABSTRACT. THEME: "MECHANICAL PROPERTIES OF THE CONCRETE ELABORATED WITH ADDITION OF GROUND GLASS AND QUARTZITE" The main objective of this research work is to analyze the behavior of concrete by partially replacing Wari type I cement with ground glass and / or quartzite in percentages of 5%, 10%, 15%, 20% and 25% by weight. obtain a resistance of 210 kg / cm2, in order to establish a comparison between a concrete pattern and a concrete in which, the cement is replaced by ground glass and / or quartzite and at the same time contribute to the use of recyclable materials such as glass, by means of tests carried out on the different mixtures of concrete specimens, the values of the compresivo strength were obtained for ages of 3,7, 14, and 28 days, as well as tests of resistance to flexion and indirect traction at 28 days. The results obtained allow us to determine that the mixture in which 5% of cement was replaced by ground glass allows us to obtain a better behavior of the concrete at the design resistance at an early age, in addition to providing a better workability and adherence in its components, establishing In this way, 5% ground glass can be used as a material that contributes to the development of Sustainable Construction. Keywords Compression, Ground glass, Quartzite. iv.

(7) ÍNDICE DE CONTENIDOS DEDICATORIA .............................................................................................................. i INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... ii RESUMEN ................................................................................................................... iii ABSTRACT .................................................................................................................. iv ÍNDICE DE CONTENIDOS ........................................................................................... v ÍNDICE DE TABLAS.................................................................................................. xix ÍNDICE DE GRAFICAS ............................................................................................ xxiv ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ xxviii CAPÍTULO I: ................................................................................................................. 2 1.. PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS ..................................................... 2 Reseña Histórica................................................................................................ 3 Problema Identificado....................................................................................... 4 Justificación ....................................................................................................... 5 Objetivo General. ............................................................................................... 6 Objetivos Específicos. ....................................................................................... 6 Hipótesis/Supuestos. ........................................................................................ 7. CAPÍTULO II:................................................................................................................ 8 2.. MARCO TEÓRICO ............................................................................................... 8 Antecedentes ..................................................................................................... 9 Concreto ........................................................................................................... 10. v.

(8) 2.2.1. Definición. .................................................................................................... 10 2.2.2. Características. ............................................................................................ 10 2.2.3. Materiales componentes del concreto. ...................................................... 11 Cemento Portland ........................................................................................... 12 2.3.1. Definición. .................................................................................................... 12 2.3.2. Cemento Portland Wari Tipo I.................................................................... 13 Identificación. ........................................................................................ 13 Componentes. ........................................................................................ 13 Propiedades físicas y químicas. ............................................................ 14 Características técnicas. ........................................................................ 14 Agregados ........................................................................................................ 15 2.4.1. Agregado fino. .............................................................................................. 15 2.4.2. Agregado grueso. ......................................................................................... 16 Vidrio. ............................................................................................................... 16 2.5.1. Composición................................................................................................. 17 2.5.2. Fabricación del vidrio. ................................................................................ 17 2.5.3. Propiedades del vidrio. ............................................................................... 18 Propiedades mecánicas ........................................................................ 18 Propiedades térmicas ........................................................................... 19 Propiedades acústicas. .......................................................................... 20 2.5.4. Tipos de vidrio. ............................................................................................ 20 vi.

(9) El vidrio sódico-cálcico. ........................................................................ 20 El vidrio de plomo. ................................................................................ 20 El vidrio de borosilicato. ....................................................................... 20 El vidrio de sílice.................................................................................... 21 2.5.5. Reciclaje y reutilización del vidrio. ............................................................ 21 Reciclado del vidrio en Arequipa. ........................................................ 21 La Cuarcita. ...................................................................................................... 26 Composición........................................................................................... 27 Propiedades de la cuarcita. ................................................................... 28 Usos de la cuarcita. ................................................................................ 29 Molienda del vidrio reciclado y la cuarcita para su uso ............................... 30 2.7.1. Herramientas a utilizar. .............................................................................. 30 2.7.2. Procedimiento de molienda........................................................................ 31 CAPÍTULO III: ............................................................................................................ 35 3.. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................ 35 Tipo de Investigación. ..................................................................................... 36 Variables .......................................................................................................... 36 3.2.1. Variable independiente............................................................................... 36 3.2.2. Variable dependiente .................................................................................. 36 Recolección de la Información ....................................................................... 37 3.3.1. Recopilación de información bibliográfica................................................ 37 vii.

(10) 3.3.2. Exploración y recojo de material ............................................................... 38 Propiedades Físicas de los Agregados ........................................................... 38 Realización de los Ensayos ............................................................................. 38 3.5.1. Propiedades físicas del concreto en estado fresco ................................... 38 3.5.2. Propiedades físicas del concreto en estado endurecido .......................... 39 Población y Muestra de Estudio. .................................................................... 39 3.6.1. Descripción de la población. ....................................................................... 39 3.6.2. Muestra y método de muestreo.................................................................. 39 CAPÍTULO IV:............................................................................................................. 42 4.. CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES .................................................... 42 Ensayos Físicos Realizados a los Agregados ................................................. 43 4.1.1. Granulometría (NTP 400.012, ASTM C136).............................................. 43 Agregado grueso. ................................................................................... 43 Agregado fino. ........................................................................................ 46 4.1.2. Módulo de fineza. ........................................................................................ 48 Agregado grueso. ................................................................................... 48 Agregado fino. ........................................................................................ 49 4.1.3. Contenido de humedad (NTP 339.185, ASTM C566). .............................. 50 Agregado grueso. ................................................................................... 51 Agregado fino. ........................................................................................ 51 4.1.4. Peso específico y absorción (NTP 400.021, ASTM C127). ....................... 51 viii.

(11) Agregado grueso. ................................................................................... 52 Agregado fino. ........................................................................................ 53 4.1.5. Peso unitario. ............................................................................................... 54 Peso unitario suelto (NTP 400.017, ASTM C29). ................................ 54 Peso unitario varillado (NTP 400.017, ASTM C29). ........................... 55 4.1.6. Ensayo de resistencia al desgaste. ............................................................. 56 Ensayos Sobre La Pasta De Cemento ............................................................. 57 4.2.1. Consistencia normal del cemento (ASTM C187-98, AASHTO T-129, ASTM C-305)............................................................................................. 57 4.2.2. Resultados. ................................................................................................... 57 Consistencia normal del cemento con reemplazo porcentual de Vidrio. ............................................................................................ 57 Consistencia normal del cemento con reemplazo porcentual de Cuarcita. ........................................................................................ 58 El agua. ............................................................................................................. 60 4.3.1. Agua en el concreto. .................................................................................... 60 4.3.2. Requisitos para su Uso. ............................................................................... 61 4.3.3. Agua para el curado. .................................................................................... 62 CAPÍTULO V: .............................................................................................................. 63 5.. DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO ............................................................ 63 Introducción. ................................................................................................... 64. ix.

(12) Diseño de mezcla. ............................................................................................ 64 Método de diseño ACI 211. ............................................................................. 65 5.3.1. Procedimiento.............................................................................................. 65 5.3.2. Información necesaria para el diseño. ....................................................... 66 Cemento. ................................................................................................ 66 Agua. ....................................................................................................... 66 Agregados. .............................................................................................. 66 5.3.3. Procedimiento del diseño de mezclas. ....................................................... 67 Cálculo de la resistencia promedio requerida. ................................... 67 Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso (TMN). ................................................................................................ 67 Selección de la consistencia de la mezcla (Slump). ............................ 67 Determinación del volumen de agua de mezclado por unidad de volumen de concreto. .................................................................. 68 Determinación del porcentaje de aire de la mezcla. ........................... 69 Selección de la relación agua/ cemento .............................................. 69 Cálculo del factor cemento preliminar. ............................................... 70 Estimación del contenido de Agregado Grueso. ................................. 70 Cálculo de Volúmenes Absolutos. ........................................................ 72 Cálculo del contenido del Agregado Fino. ......................................... 72 Valores de diseño. ............................................................................... 72 x.

(13) Corrección por Humedad de Agregado. ............................................ 72 Materiales corregidos. ........................................................................ 73 Proporciones en peso.......................................................................... 73 Resumen de las proporciones del concreto. ..................................... 73 CAPÍTULO VI:............................................................................................................. 75 6.. PROPIEDADES DEL CONCRETO...................................................................... 75 Introducción. ................................................................................................... 76 Propiedades Del Concreto En Estado Fresco ................................................ 76 6.2.1. Trabajabilidad. ............................................................................................. 76 6.2.2. Consistencia. ................................................................................................ 76 Ensayos del concreto en estado fresco. ......................................................... 77 6.3.1. Temperatura. ............................................................................................... 77 6.3.2. Asentamiento. .............................................................................................. 79 Referencias normativas. ....................................................................... 79 Marco teórico. ........................................................................................ 79 Equipo..................................................................................................... 80 Procedimiento. ...................................................................................... 80 Resultados. ............................................................................................. 81 6.3.3. Peso unitario del concreto. ......................................................................... 81 Referencias normativas. ....................................................................... 81 Marco teórico. ........................................................................................ 81 xi.

(14) Equipos y materiales. ............................................................................ 82 Procedimiento. ...................................................................................... 82 Cálculo. ................................................................................................... 83 Resultados. ............................................................................................. 83 6.3.4. Rendimiento (NTP 339.046). ..................................................................... 85 Propiedades del concreto en estado endurecido.......................................... 86 6.4.1. Resistencia. .................................................................................................. 86 6.4.2. Durabilidad. ................................................................................................. 86 Ensayos del concreto en estado endurecido. ................................................ 87 6.5.1. Ensayo de resistencia a la compresión del concreto. ............................... 87 Referencias normativas. ....................................................................... 87 Marco teórico. ........................................................................................ 87 Equipos y materiales. ............................................................................ 87 Procedimiento. ...................................................................................... 88 6.5.2. Ensayo a la resistencia a la flexión del concreto en vigas simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo. ................... 88 Referencias normativas. ....................................................................... 88 Marco teórico. ........................................................................................ 88 Equipos y materiales. ............................................................................ 89 Procedimiento. ...................................................................................... 91 6.5.3. Ensayo de tracción indirecta de cilindros estándares. ............................. 92 xii.

(15) Referencias normativas. ....................................................................... 92 Marco teórico. ........................................................................................ 92 Equipos y materiales. ............................................................................ 93 Procedimiento. ...................................................................................... 93 Cálculos. ................................................................................................. 94 CAPÍTULO VII: ........................................................................................................... 95 7.. RESULTADOS EXPERIMENTALES .................................................................. 95 Introducción. ................................................................................................... 96 Resultados del concreto en estado endurecido. ........................................... 96 7.2.1. Resistencia a compresión del concreto al reemplazar cemento por vidrio molido ............................................................................................ 96 7.2.2. Resistencia a compresión del concreto al reemplazar Cemento por Cuarcita Molida......................................................................................... 97 Resultados de la resistencia a la compresión a 56 días de edad ................. 99 Resultado del ensayo a la Resistencia a Flexión del concreto en Vigas Simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo a 28 días ........... 99 Resistencia a la tracción indirecta (ASTM C 293) ...................................... 100. CAPÍTULO VIII: ........................................................................................................ 101 8.. ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 101 Análisis Del Tipo De Cemento Utilizado ...................................................... 102 Análisis del Agregado Fino ........................................................................... 103. xiii.

(16) Análisis del Agregado Grueso....................................................................... 104 Análisis de los Ensayos del Concreto en Estado Fresco ............................. 104 8.4.1. Temperatura (NTP 339.184, ASTM C-1064) .......................................... 104 8.4.2. Asentamiento (NTP 339.035, 2009 ASTM C – 143). .............................. 105 8.4.3. Peso Unitario del Concreto Fresco (NTP 339.046, ASTM C-138). ........ 105 Análisis de Resultados de los Ensayos de Resistencia a la Compresión del Concreto ................................................................................................... 106 8.5.1. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto patrón. ............................................................................... 106 8.5.2. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 5% de cemento en peso por vidrio. 107 8.5.3. Estudio comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando el 5% de cemento en peso por vidrio. ......................... 108 8.5.4. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 5% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................................... 109 8.5.5. Estudio comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando el 5% de cemento en peso por cuarcita. ..................... 110 8.5.6. Analisis comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto xiv.

(17) reemplazando el 5% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. 111 8.5.7. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 10% de cemento en peso por vidrio. ...................................................................................................... 112 8.5.8. Estudio comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando el 10% de cemento en peso por vidrio........................ 113 8.5.9. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 10% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................................... 114 8.5.10. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 10% el cemento en peso por cuarcita. ................................................. 115 8.5.11. Análisis comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando el 10% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ............................................................................................ 116 8.5.12. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 15% de cemento en peso por vidrio. ...................................................................................... 116 8.5.13. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 15% el cemento en peso por vidrio. ..................................................... 117 xv.

(18) 8.5.14. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 15% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................... 118 8.5.15. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 15% el cemento en peso por cuarcita. ................................................. 119 8.5.16. Análisis comparativo de los ensayos de resistencia a la compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando el 15% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ............................................................................................ 121 8.5.17. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 20% de cemento en peso por vidrio. ...................................................................................... 121 8.5.18. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 20% el cemento en peso por vidrio. ..................................................... 122 8.5.19. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 20% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................... 123 8.5.20. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 20% el cemento en peso por cuarcita. ................................................. 124. xvi.

(19) 8.5.21. Análisis comparativo de los ensayos del concreto patrón y el concreto remplazando el 20% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ................................................................................................... 126 8.5.22. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 25% de cemento en peso por vidrio. ...................................................................................... 126 8.5.23. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 25% el cemento en peso por vidrio. ..................................................... 127 8.5.24. Resultado de los ensayos de resistencia a la compresión promedio del concreto reemplazando el 25% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................... 128 8.5.25. Estudio comparativo de los ensayos a compresión realizados sobre probetas de concreto patrón y concreto reemplazando en 25% el cemento en peso por cuarcita. ................................................. 129 8.5.26. Análisis comparativo de los ensayos del concreto patrón y el concreto remplazando el 25% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ................................................................................................... 131 8.5.27. Comparación de las Resistencias a compresión a diferentes edades en las distintas Mezclas ............................................................ 132 Análisis del resultado del ensayo a la Resistencia a Flexión del concreto en Vigas Simplemente apoyadas con carga a los tercios del tramo a 28 días .............................................................................................. 133. xvii.

(20) Análisis del resultado del ensayo Resistencia a la Tracción Indirecta a 28 días ......................................................................................................... 134 Análisis comparativo de costos .................................................................... 134 8.8.1. Análisis de costos....................................................................................... 134 8.8.2. Concreto patrón. ........................................................................................ 135 8.8.3. Concreto con remplazo de cemento por vidrio molido en un 5% en peso. ........................................................................................................ 135 8.8.4. Concreto con remplazo de cemento por cuarcita molida en un 5% en peso. ................................................................................................... 135 CONCLUSIONES. ..................................................................................................... 137 RECOMENDACIONES. ............................................................................................. 139 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 140 ANEXOS:................................................................................................................... 143. xviii.

(21) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1: Características técnicas cemento Wari Tipo I. ............................................... 13 Tabla 2.2: Características técnicas cemento Wari Tipo I. ............................................... 14 Tabla 2.3: Granulometría del Agregado Fino .................................................................. 15 Tabla 2.4: Requisitos granulométricos del agregado grueso ......................................... 16 Tabla 2.5: Composición química de muestras de residuos de vidrio, OPC y otras puzolanas de referencia ......................................................................................................... 17 Tabla 2.6: Características de las principales modificaciones de cuarcita ..................... 27 Tabla 2.7: Composición química de las principales modificaciones de cuarcita. ......... 27 Tabla 3.1: Porcentajes de Vidrio Molido y Cuarcita ........................................................ 36 Tabla 3.2: Operacionalización de Variables en Estudio................................................. 37 Tabla 3.3: Sustitución Parcial del Cemento por Vidrio Molido en Peso ....................... 40 Tabla 3.4: Sustitución Parcial del Cemento por Cuarcita Molido en Peso .................... 40 Tabla 3.5: Resistencia Máxima a flexión en Vigas .......................................................... 41 Tabla 3.6: Tracción Indirecta ........................................................................................... 41 Tabla 4.1: Huso Granulométrico 6 para el Agregado Grueso ........................................ 44 Tabla 4.2: Cantidad de la muestra Agregado Grueso y Global ....................................... 44 Tabla 4.3: Granulometría del Agregado Grueso Muestra M-1 ...................................... 44 Tabla 4.4: Granulometría del Agregado Grueso Muestra M-2 ....................................... 45 Tabla 4.5: Limites Granulométricos del Agregado Fino ................................................. 46 Tabla 4.6: Granulometría del Agregado Fino Muestra M-1............................................ 46 Tabla 4.7: Granulometría del Agregado Fino Muestra M-2............................................ 47 Tabla 4.8: Módulo de Fineza del Agregado Grueso M – 1.............................................. 48 Tabla 4.9: Módulo de Fineza del Agregado Grueso M - 2 ............................................... 49 Tabla 4.10: Módulo de Fineza del Agregado fino M - 1 .................................................. 49 xix.

(22) Tabla 4.11: Módulo de Fineza del Agregado fino M - 2 .................................................. 50 Tabla 4.12: Contenido de humedad del Agregado Grueso. ............................................ 51 Tabla 4.13: Contenido de humedad del Agregado Fino.................................................. 51 Tabla 4.14: Datos Peso Específico y Absorción del Agregado Grueso........................... 52 Tabla 4.15: Resultado Peso Específico y Absorción del Agregado Grueso ................... 52 Tabla 4.16: Peso Específico y Absorción promedio del Agregado Grueso .................... 53 Tabla 4.17: Datos Peso Específico y Absorción del Agregado Fino ............................... 53 Tabla 4.18: Resultado Peso Específico y Absorción del Agregado Fino ........................ 53 Tabla 4.19: Peso Específico y Absorción promedio del Agregado Fino ........................ 54 Tabla 4.20: Peso Unitario Suelto del Agregado Grueso .................................................. 54 Tabla 4.21: Peso Unitario Suelto del Agregado Fino ...................................................... 55 Tabla 4.22: Peso Unitario Varillado del Agregado Grueso ............................................. 55 Tabla 4.23: Peso Unitario Varillado del Agregado Fino.................................................. 55 Tabla 4.24: Carga abrasiva para el agregado grueso ...................................................... 56 Tabla 4.25: Gradación de las muestras de ensayo .......................................................... 56 Tabla 4.26: Resultados del ensayo de resistencia al desgaste ....................................... 56 Tabla 4.27: Consistencia normal del cemento con remplazo de vidrio ........................ 57 Tabla 4.28: Consistencia normal del cemento con remplazo de cuarcita ..................... 58 Tabla 4.29: Resumen de resultados de consistencia normal del cemento ................... 59 Tabla 4.30: Requisitos para el agua de mezcla y curado ................................................ 61 Tabla 5.1: Propiedades del Agregado Fino y Agregado Grueso. ................................... 67 Tabla 5.2: Resistencia a la compresión según la resistencia requerida. ...................... 67 Tabla 5.3: Asentamientos recomendables para diversos tipos de construcción. ....... 68 Tabla 5.4: Volumen Unitario de Agua de acuerdo al Slump y TMN. ............................ 68 Tabla 5.5: Contenido de aire atrapado de acuerdo al TMN ........................................... 69 xx.

(23) Tabla 5.6: Contenido de aire atrapado de acuerdo al TMN ........................................... 70 Tabla 5.7: Peso del Agregado Grueso por unidad de Volumen de Concreto................ 71 Tabla 5.8: Volúmenes absolutos ...................................................................................... 72 Tabla 5.9: Materiales corregidos ..................................................................................... 73 Tabla 5.10: Proporciones de mezcla para un m3 del concreto con vidrio ................... 73 Tabla 5.11: Proporciones de mezcla para un m3 del concreto con cuarcita ............... 74 Tabla 5.12: Comparación de la relación a/c del Vidrio y Cuarcita ............................... 74 Tabla 6.1: Temperatura registrada para el Concreto en dosis de Vidrio Molido ......... 77 Tabla 6.2: Temperatura registrada para el Concreto en dosis de Cuarcita .................. 78 Tabla 6.3: Resultados Slump en dosis de Vidrio Molido y Cuarcita.............................. 81 Tabla 6.4: Peso Unitario del Concreto Fresco en dosis de Vidrio Molido por Cemento .................................................................................................................................................. 83 Tabla 6.5: Peso Unitario del Concreto Fresco en dosis de Cuarcita por Cemento....... 84 Tabla 6.6: Comparativo del rendimiento del concreto remplazando cemento por vidrio molido...................................................................................................................................... 85 Tabla 6.7: Comparativo del rendimiento del concreto remplazando cemento por cuarcita molida ....................................................................................................................... 86 Tabla 7.1: Resultados de la Resistencia a Compresión del Concreto al reemplazar Cemento por Vidrio Molido ................................................................................................... 96 Tabla 7.2: resultado promedio de la resistencia a compresión del concreto al reemplazar cemento por vidrio molido ............................................................................... 97 Tabla 7.3: resultados en porcentaje de la resistencia a compresión del concreto al reemplazar cemento por vidrio molido ............................................................................... 97 Tabla 7.4: resultados de la resistencia a compresión del concreto al reemplazar cemento por cuarcita molida................................................................................................. 97 xxi.

(24) Tabla 7.5: resultado promedio de la resistencia a compresión del concreto al reemplazar cemento por cuarcita molida ............................................................................ 98 Tabla 7.6: Resultados en Porcentaje de la Resistencia a Compresión del Concreto al reemplazar Cemento por Cuarcita Molida ........................................................................... 98 Tabla 7.7: Cuadro Comparativo Resistencia a 56 días.................................................... 99 Tabla 7.8: Resistencia a flexión del Concreto Patrón en Vigas ...................................... 99 Tabla 7.9: Resistencia a flexión del concreto 5% de Vidrio por cemento en vigas ...... 99 Tabla 7.10: Resistencia a flexión del concreto 5% de Cuarcita por cemento en vigas 99 Tabla 7.11: Ensayo de Tracción Indirecta Concreto Patrón......................................... 100 Tabla 7.12: Ensayo de Tracción Indirecta remplazando 5% de Vidrio por cemento en peso........................................................................................................................................ 100 Tabla 7.13: Ensayo de Tracción Indirecta remplazando 5% de Cuarcita por cemento en peso .................................................................................................................................. 100 Tabla 8.1: Resultados de los ensayos a compresión del concreto patrón .................. 106 Tabla 8.2: Resultados de los ensayos a compresión del concreto reemplazando el 5% de cemento en peso por vidrio. ........................................................................................... 107 Tabla 8.3: Cuadro comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto remplazando el 5% de cemento en peso por vidrio. ......................................... 108 Tabla 8.4: Ensayos de resistencia a la compresión reemplazando el 5% de cemento en peso por cuarcita. ................................................................................................................. 109 Tabla 8.5: Cuadro comparativo de los ensayos a compresión del Concreto patrón y Concreto reemplazando el 5%. de Cemento en peso por Cuarcita ............................... 110. Tabla 8.6: Resultados de los ensayos a compresión reemplazando el 10% de cemento en peso por vidrio ................................................................................................................ 112. xxii.

(25) Tabla 8.7: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y Concreto reemplazando el 10% de cemento en peso por Vidrio ..................................... 113 Tabla 8.8: Resultados de los ensayos a compresión reemplazando el 10% de cemento en peso por cuarcita. ............................................................................................................ 114 Tabla 8.9: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto remplazando el 10% de cemento en peso por Cuarcita .................................... 115 Tabla 8.10: Resultados de los ensayos a compresión reemplazando el 15% de cemento en peso por vidrio ................................................................................................................ 116 Tabla 8.11: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto remplazando el 15% de cemento en peso por Vidrio .................................... 117 Tabla 8.12: Resultados de los ensayos a compresión reemplazando el 15% de cemento en peso por cuarcita ............................................................................................................. 118 Tabla 8.11: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto reemplazando el 15% de cemento en peso por Cuarcita ............................... 119 Tabla 8.14: Resultados de los ensayos a compresión reemplazando el 20% de cemento en peso por vidrio................................................................................................................. 121 Tabla 8.15: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto en reemplazo de 20% de cemento en peso por Vidrio ................................... 122 Tabla 8.16: Resultados de los ensayos a compresión de la mezcla reemplazando el 20% de cemento en peso por cuarcita.. .............................................................................. 123 Tabla 8.17: ........................................................................................................................ 124 Tabla 8.18: Resultados de los Ensayos a Compresión reemplazando el 25% de Cemento en peso por Vidrio. ............................................................................................... 126 Tabla 8.19: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto remplazando el 25% de cemento en peso por Vidrio. .................................... 127 xxiii.

(26) Tabla 8.20: Resultados de los Ensayos a Compresión reemplazando el 25% de Cemento en peso por Cuarcita............................................................................................. 128 Tabla 8.21: Resultado comparativo de los ensayos a compresión del concreto patrón y concreto en reemplazo de 25% de cemento en peso por Cuarcita. .............................. 129 Tabla 8.22: Costo unitario de un concreto patrón ........................................................ 135 Tabla 8.23: Costo unitario de un concreto con remplazo de cemento por vidrio molido en un 5% en peso ................................................................................................................. 135 Tabla 8.24: Costo unitario de un concreto con remplazo de cemento cuarcita molida en un 5% en peso ...................................................................................................................... 135. ÍNDICE DE GRAFICAS Grafica 4.1: Curva granulométrica del Agregado Grueso Muestra M-1 ........................ 45 Grafica 4.2: Curva granulométrica del agregado grueso muestra M-2 ......................... 45 Grafica 4.3: Curva granulométrica del agregado fino muestra M-1 .............................. 47 Grafica 4.4: Curva granulométrica del agregado fino muestra M-2 .............................. 47 Grafica 4.5: Consistencia normal del cemento en reemplazo de cemento por vidrio molido...................................................................................................................................... 58 Grafica 4.6: Consistencia normal del cemento en reemplazo de cemento por cuarcita molida ...................................................................................................................................... 59 Grafica 4.7: Cuadro comparativo de la consistencia normal del cemento al reemplazar vidrio molido y/o cuarcita ..................................................................................................... 60 Grafica 6.1: Diferencia entre Temperatura del Concreto y Temperatura Ambiente al reemplazar Vidrio por cemento en las mezclas de Concreto ............................................. 77 Grafica 6.2: Diferencia entre temperatura del concreto y temperatura ambiente al reemplazar cemento por cuarcita en las mezclas de concreto ........................................... 79 xxiv.

(27) Grafica 6.3: Diferencia pesos unitarios del concreto fresco ........................................... 84 Grafica 8.1: Curva de la resistencia del concreto patrón en función del tiempo ........ 106 Grafica 8.2: Curva de Resistencia en función del tiempo para el concreto en donde se ha reemplazado el 5% de Cemento en peso por Vidrio. ................................................... 107 Grafica 8.3: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 5% de cemento en peso por vidrio ................................................................................................. 108 Grafica 8.4: Curva de la resistencia en función del tiempo para el concreto en donde se ha reemplazado el 5% de cemento en peso por cuarcita. ................................................. 109 Grafica 8.5: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 5% de cemento en peso por cuarcita ............................................................................................. 110 Grafica 8.6: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 5% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. .......................................................................... 111 Grafica 8.7: Curva de la resistencia en función del tiempo para el concreto en donde se ha reemplazado el 10% de cemento en peso por vidrio. .................................................. 112 Grafica 8.8: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 10% de cemento en peso por vidrio ............................................................................................ 113 Grafica 8.9: Curva resistencia en función del tiempo para el concreto en donde se ha reemplazado el 10% de cemento en peso por cuarcita .................................................... 114 Grafica 8.10: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 10% de cemento en peso por cuarcita ........................................................................................ 115 Grafica 8.11: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 10% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ..................................................................... 116 Grafica 8.12: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 15% de Cemento en peso por Vidrio .................................................. 117. xxv.

(28) Grafica 8.13: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 15% de cemento en peso por vidrio ............................................................................................ 118 Grafica 8.14: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 15% de Cemento en peso por Cuarcita .............................................. 119 Grafica 8.15: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 15% de cemento en peso por cuarcita ........................................................................................ 120 Grafica 8.16: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 15% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita. ..................................................................... 121 Grafica 8.17: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 20% de Cemento en peso por Vidrio .................................................. 122 Grafica 8.18: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 20% de cemento en peso por vidrio ............................................................................................ 123 Grafica 8.19: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 20% de Cemento en peso por Cuarcita .............................................. 124 Grafica 8.20: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 20% de cemento en peso por cuarcita ........................................................................................ 125 Grafica 8.21: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 20% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita ...................................................................... 126 Grafica 8.22: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 25% de Cemento en peso por Vidrio .................................................. 127 Grafica 8.23: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 25% de cemento en peso por vidrio ............................................................................................ 128 Grafica 8.24: Curva de la Resistencia en función del tiempo para la mezcla en donde se ha reemplazado el 25% de Cemento en peso por Cuarcita .............................................. 129. xxvi.

(29) Grafica 8.25: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 25% de cemento en peso por cuarcita ........................................................................................ 130 Grafica 8.26: Comparación de curvas concreto patrón y concreto remplazando el 25% de cemento en peso por vidrio y/o cuarcita ...................................................................... 131 Grafica 8.28: Curva del Comportamiento de la resistencia a compresión del vidrio a 28 días en las distintas mezclas ................................................................................................ 132 Grafica 8.27: Curva del Comportamiento de la resistencia a compresión de la Cuarcita a 28 días en las distintas mezclas ....................................................................................... 132 Grafica 8.29: Cuadro comparativo del ensayo a resistencia a flexión del concreto en Vigas ...................................................................................................................................... 133 Grafica 8.30: Cuadro comparativo del ensayo de Resistencia a la tracción indirecta 134 Grafica 8.31: Cuadro comparativo de costos ................................................................. 136. xxvii.

(30) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1: Etapas en la fabricación del cemento Pórtland. .............................................. 12 Figura 2.2: Composición física de residuos sólidos del ámbito urbano ....................... 22 Figura 2.3: Composición física de residuos sólidos del ámbito rural ........................... 23 Figura 2.4: Resumen ámbito urbano, rural y la provincia de Arequipa ....................... 23 Figura 2.5: Resumen ámbito urbano, rural y la provincia de Arequipa ....................... 24 Figura 6.1: Diagrama del aparato para el ensayo a flexion ........................................... 90. xxviii.

(31) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. CAPÍTULO I: 1. PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. 2.

(32) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. Reseña Histórica La protección del medio ambiente es un tema muy importante por ello el mundo entero viene realizando investigaciones en búsqueda de la reutilización de sub productos o desechos como materiales no convencionales en el diseño de mezclas de concreto, para mejorar sus propiedades físico mecánicas y así disminuir el uso de los recursos naturales no renovables. Estudios realizados por la Universidad de Michigan (MSU) en EEUU, han dado como resultado el descubrimiento de un nuevo tipo de concreto, el cual lleva en su composición vidrio molido, lo que hace al concreto más fuerte, más durable y más resistente al agua. Uchikawa (2000), estudió los problemas tratados por la industria del cemento y hormigón y la dirección futura del desarrollo técnico, como el reciclaje de los residuos como materia prima y combustible para la fabricación de cemento; utilizando desechos; reduciendo el cemento que emite menos CO2, durante la fabricación. Zainab (2009), utilizó residuos de vidrio para tratar de reducir los residuos sólidos y reciclar lo más posible, sumándose a la industria del hormigón que ha adoptado una serie de métodos para lograr este objetivo. Su investigación consistió en utilizar vidrio triturado proveniente del reciclaje para tratar de reemplazar con agregado fino en determinados porcentajes. Los resultados demostraron la fortaleza puzolánica del vidrio. En base al estudio realizado se da a conocer que aproximadamente 20% del cemento utilizado para producir concreto se sustituyó por vidrio (reciclado) molido, generando un significativo ahorro en cemento. Catalán (2013), estudio la influencia del vidrio molido en las mezclas de hormigón al reemplazar agregado fino por vidrio molido y como resultados muestran que el hormigón con adición de vidrio, mantiene prácticamente inalterable sus propiedades, tanto en estado fresco como endurecido, observándose un ligero aumento en la resistencia de las mezclas con un 10% de agregado fino.. 3.

(33) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. Otro estudio realizado en la Universidad Austral de Chile sobre la influencia del vidrio molido en el hormigón nos da a conocer que al sustituir un determinado porcentaje de vidrio en la mezcla se comprueba que la resistencia en el hormigón aumenta, catalogando a este material como un componente que favorece a la mezcla y al aumento de la resistencia en el diseño de hormigones. En 2016, Rodríguez y Ruíz presentaron un artículo “Evaluación del desempeño de un hormigón con incorporación de vidrio reciclado finamente molido en reemplazo de cemento mediante ensayos de laboratorio”. En el presente trabajo se analizó con el objeto de estudiar cómo afecta la resistencia del hormigón la reducción del contenido de cemento y su reemplazo parcial por vidrio molido donde se elaboraron pastones de hormigón según la norma IRAM 1534 donde se utilizó vidrio molido pasante el tamiz #200 en proporciones de 0% (control) y 20% los cuales en estado endurecido se realizaron ensayos de resistencia a la compresión a edades de 7, 28, 56, 120 y 270 días. Problema Identificado. “En términos relativos, la energía consumida para la fabricación del cemento representa el 90% de la energía consumida para la elaboración del hormigón” (Nassar, Roz-Ud-Diny Soroushian P, 2011). La producción industrial del Clinker, su principal componente, es un proceso industrial, que incluye la calcinación de cales y arcillas a más de 1400°C, lo que genera altas cantidades de gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2), óxidos como SOx, NOx y partículas volantes. A nivel mundial del 5 al 8% del CO2 emanado por la actividad industrial es debido a la producción del cemento. Worrell, Price, Martin, Hendriks y Ozawa (2001). El uso de materiales de desecho sólidos o subproductos industriales como reemplazo parcial del cemento en el hormigón es una estrategia viable para reducir el uso del cemento Portland,. 4.

(34) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. y reduciendo así los impactos ambientales y energéticos de la producción de hormigón (Meyer, 2009). El ser humano cada día consume más materia prima y energía para cubrir sus necesidades. La cantidad de materia consumida es tan grande, que no puede volver al ciclo degradable para ser aprovechada nuevamente, por lo que se acumulan cada vez más residuos y se agotan los recursos naturales. La problemática en la cual se enmarca esta investigación tiene relación con tres aspectos fundamentalmente, relacionados con la ingeniería y el desarrollo tecnológico en general. La reducción de costos asociados a la producción de materiales de construcción; innovación, en cuanto a la reutilización de este material en el concreto; tercero y último, el cuidado del medio ambiente, asociado a la reducción del volumen de residuos sólidos generados, tanto a nivel domiciliario como industrial. Mediante esta investigación se pretende determinar la influencia del vidrio molido en el comportamiento mecánico de hormigones comúnmente utilizados en la construcción. Justificación El presente proyecto tiene como finalidad estudiar cómo se comporta estos 2 materiales de manera independiente que son: el Vidrio reciclado molido y la Cuarcita molida en su estado natural como reemplazo parcial del cemento para obtener mezclas de concreto, determinando si es posible realizar un concreto que sea más resistente, más duradero y de alta calidad en comparación de un concreto tradicional ya que se busca un material que nos permita la reducción de la producción del cemento , disminuyendo así la contaminación del medio ambiente. Al emplear estos materiales como son el Vidrio reciclado molido y la Cuarcita molida como remplazo parcial del cemento evita la degradación del medio ambiente, reduciendo la contaminación producto de la elaboración del cemento. 5.

(35) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. Al emplear vidrio reciclado molido disminuye los costos ya que se utilizará un material reciclado en cantidades masivas que nos da beneficios sociales, ambientales y económicos pues significa un ahorro energético. Objetivo General. Determinar la influencia que tiene el vidrio reciclado molido y la cuarcita molida en el concreto, en reemplazo porcentual de 5 %, 10%, 15%, 20% y 25 %. en peso del cemento. estudiando su resistencia a compresión del concreto. Objetivos Específicos. . Determinar las características físicas y mecánicas de los materiales utilizados en la mezcla de concreto.. . Comparar la influencia del reemplazo porcentual de 5 %, 10%, 15%, 20% y 25 % en peso del cemento tipo I por vidrio reciclado molido en el concreto.. . Comparar la influencia del reemplazo porcentual de 5 %, 10%, 15%, 20% y 25 % en peso del cemento tipo I por cuarcita molida en el concreto.. . Determinar cuál sería la dosificación de reemplazo del cemento por vidrio reciclado molido que nos permite alcanzar la mayor resistencia a compresión del concreto.. . Determinar cuál sería la dosificación de reemplazo del cemento por Cuarcita Molida que nos permite alcanzar la mayor resistencia a compresión del concreto.. . Determinar las propiedades físicas del concreto en estado fresco y endurecido con vidrio reciclado molido como sustituto parcial del cemento.. . Determinar las propiedades físicas del concreto en estado fresco y endurecido con cuarcita molida como sustituto parcial del cemento.. . Realizar un análisis comparativo a pruebas de Flexión entre un concreto convencional (concreto de referencia sin ningún tipo de adición) con las muestras de. 6.

(36) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO GENERAL Y OBJETIVOS. concreto adicionado con vidrio molido y cuarcita molida cuyos resultados fueron más óptimos. Hipótesis/Supuestos. Al reemplazar porcentualmente en dosis al cemento por vidrio reciclado molido y/o cuarcita molida se incrementará la resistencia a compresión del concreto.. 7.

(37) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. CAPÍTULO II: 2. MARCO TEÓRICO. 8.

(38) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. Antecedentes El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable, y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que lo hace un material ideal para la construcción. De esta definición se desprende que se obtiene un producto híbrido, que conjuga en mayor o menor grado las características de los componentes, que bien proporcionados, aportan una o varias de sus propiedades individuales para constituir un material que manifiesta un comportamiento particular y original. En consecuencia, para poder dominar el uso de este material, hay que conocer no sólo las manifestaciones del producto resultante, sino también la de los componentes y su interrelación, ya que son en primera instancia los que le confieren su particularidad. Como cualquier material, se contrae al bajar la temperatura, se dilata si ésta aumenta, se ve afectado por sustancias agresivas y se rompe si es sometido a esfuerzos que superan sus posibilidades, por lo que responde perfectamente a las leyes físicas y químicas. Luego pues, la explicación a sus diversos comportamientos siempre responde a alguna de estas leyes; y la no obtención de los resultados esperados, se debe al desconocimiento de la manera cómo actúan en el material, lo que constituye la utilización artesanal del mismo (por lo que el barco de la práctica sin el timón de la ciencia nos lleva a rumbos que no podemos predecir) o porque durante su empleo no se respetaron o se obviaron las consideraciones técnicas que nos da el conocimiento científico sobre él.. 9.

(39) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. Concreto Definición. El concreto es una mezcla de cemento portland, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la resistencia. CONCRETO = CEMENTO PORTLAND + AGREGADOS+ AIRE + AGUA El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las partículas de los agregados, constituyendo un material homogéneo. Algunas veces se añaden ciertas sustancias, llamadas aditivos, que mejoran o modifican algunas propiedades del concreto. (Abanto Castillo, 2009, pág. 11) “Mezcla de material aglomerante (conglomerante) y agregados fino y grueso. En el concreto normal, comúnmente se usan como medio aglomerante, el cemento portland y el agua, pero también pueden contener puzolanas, escorias y/o aditivos químicos” (INDECOPI - NTP 339.047, 2006, pág. 6). Características. Entre los factores que hacen del concreto un material de construcción universal tenemos: a) La facilidad con que puede colocarse dentro de los encofrados de casi cualquier forma mientras aún tiene una consistencia plástica. b) Su elevada resistencia a la compresión lo que le hace adecuado para elementos sometidos fundamentalmente a compresión, como columnas y arcos. c) Su elevada resistencia al fuego y a la penetración del agua. Pero el concreto también tiene desventajas como, por ejemplo: a) Con frecuencia el concreto se prepara en el sitio en condiciones en donde no hay un responsable absoluto de su producción, es decir el control de calidad no es tan bueno.. 10.

(40) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. b) El concreto es un material de escasa resistencia a la tracción. Esto hace difícil su uso en elementos estructurales que están sometidos a tracción por ejemplo (como los tirantes) o en parte de sus secciones transversales (como vigas u otros elementos sometidos a flexión) Para superar esta limitación se utiliza el acero, con su elevada resistencia a tracción. La combinación resultante de ambos materiales, se conoce como concreto armado, posee muchas de las mejores propiedades de cada uno. “Esta combinación es la que permite la masiva utilización del concreto armado en la construcción de edificios, puentes, pavimentos, presas, tanques, etc.” (Abanto Castillo, 2009) Materiales componentes del concreto. a) Ligantes: Cemento y agua b) Agregados: Agregado fino (arena) y Agregado grueso (grava, piedra chancada) Observación: CEMENTO + AGUA =PASTA AGREGADO FINO + AGREGADO GRUESO = HORMIGÓN Las operaciones en la producción del concreto variaran de acuerdo con el género de la obra que lo requiere y con el tipo de concreto que se produzcan. Las etapas principales para la producción de un buen concreto son: . Dosificación. . Mezclado. . Transporte. . Colocación. . Consolidación. . Curado. 11.

(41) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. Cemento Portland Definición. El cemento Portland es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros materiales que contienen sílice, alúmina u óxidos de hierro, procesados a altas temperaturas y mezclados con yeso. El nombre obedece a la similitud en el aspecto del cemento endurecido con una piedra que abunda en Portland, Inglaterra. Fue patentado en 1824 por Joseph Aspdin con un proceso que fue perfeccionado algunos años más tarde por Isaac Johnson. “Un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker de portland compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio como una adición durante la molienda.” (INDECOPI NTP 339.047, 2006, pág. 5). Figura 2.1: Etapas en la fabricación del cemento Pórtland.. 12.

(42) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. Cemento Portland Wari Tipo I. Identificación. . Proveedor. Direpsur S.C.R.L. Centro comercial Adenia-Parque Industrial Oficina 300 y 301-tercer piso, Arequipa.. . Nombre químico y sinónimo: Cemento portland.. . Nombre del producto. Cemento portland Wari Tipo I.. . Familia química: Sales de calcio.. . Formula: 3CaO.SiO2 2Ca.SiO2 3CaO.AlO3 4CaSO.AlO3. Fe2O3 CaSO2.2H2O Componentes. Tabla 2.1: Características técnicas cemento Wari Tipo I.. Componentes principales Clinker de cemento portland Yeso/sulfato cálcico dihidratado. Cantidad 95 a 97% 3 a 5%. Fuente: SMDS cemento Wari Tipo I.. Trazas: durante el análisis químico podrían detectarse cantidades mínimas de sustancias químicas naturales. Los constituyentes menores pueden incluir hasta 0.75% de los residuos insolubles, algunas de los cuales pueden ser sílice cristalina libre, oxido de calcio (también conocido como calcita o cal viva), oxido de magnesio, sulfato potásico, sulfato sódico, compuestos de cromo y compuestos de níquel.. 13.

(43) Propiedades Mecánicas del Concreto Elaborado con Adición de Vidrio Molido y Cuarcita CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO. Propiedades físicas y químicas. Aspecto:. polvo gris. Estado físico:. sólido (polvo). Solubilidad en el agua:. Levemente soluble (0.1 a 1.0%). Densidad de vapor:. No corresponde.. Punto de fusión:. No corresponde.. Velocidad de evaporación:. No corresponde.. Olor:. Sin olor particular.. pH en agua:. 12 a 13.. Presión del vapor:. No corresponde.. Punto de ebullición:. No corresponde (es decir: >1000ºC). Peso específico (h20=1.0). 3.14. Características técnicas. Tabla 2.2: Características técnicas cemento Wari Tipo I.. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. CEMENTO WARI TIPO I. Contenido de aire, máx. % Superficie especifica (cm2/g) Expansión de autoclave, máx. % Peso especifico resistencia a la compresión 3 días MPa. 7 días MPa 28 días MPa Tiempo de fraguado Vicat, minutos Inicial Final Fuente: Ficha técnica cemento Wari Tipo I.. 14. TIPO I NTP:334.09 ASTM C150. 5% 3300 cm2/g 0,08% 3,14 g/ml. máximo 12 no especifica máximo 1,5 no especifica. 26,5 33,1 45,7. mínimo 12,0 mínimo 19,0 no especifica. 130 215. mínimo 45 máximo 375.