Gracias a mis amigos y compañeros por estar en todo este camino de mi carrera, por motivarme, por apoyarme, por compartir tantas experiencias juntas, especialmente a Silvia y Ana Paula. Mi total admiración, respeto y gratitud a Dennis y Leiner por su paciencia, tiempo, cooperación de manera profesional y amigable durante todo este proceso y desarrollo de la tesis. El propósito de esta investigación fue determinar la variación de la resistencia a la compresión y el peso volumétrico de un concreto f'c = 210 Kg/cm2 cuando se reemplaza el agregado grueso por 22.5% de arcilla expandida Argex.
The aim of this research was to determine the variation of compressive strength and volume weight of concrete f'c = 210 Kg/cm2 when replacing coarse aggregate with 22.5% expanded Argex clay. Regarding the unit weight of concrete, the hypothesis was not confirmed, as the variation is less than 5% compared to standard concrete. The average compressive strength obtained after 28 days of the sample concrete is 247.30 kg/cm2, and for concrete with the replacement of coarse aggregate with expanded clay it is 230.82 Kg/cm2, 216.78 Kg/cm2 and 211.79 Kg/cm2; fluctuates negatively as the resistance decreases as the replacement percentage increases, compared to standard concrete by and 14.36%.
Planteamiento del problema
Es por esto que a través de experimentación se reemplazó el agregado grueso natural por arcilla expandida Argex, de uso habitual en la ciudad de Cajamarca, que evalúa la variación en la resistencia a la compresión y el peso volumétrico del concreto, ya que estas propiedades dependen de las propiedades del Materiales utilizados en la mezcla.
Formulación del problema
Hipótesis general
Definición de variables
Justificación de la investigación
Además, se obtuvo concreto con un peso volumétrico menor al habitual, lo que permitió reducir las autocargas de las estructuras, cumpliendo con las resistencias diseñadas y los parámetros requeridos según la norma. La investigación quiso ser innovadora, contribuir con información a la optimización de futuras estructuras reduciendo el peso del concreto y manteniendo su resistencia, la cual es superior al mínimo especificado por la NTE 060 2009, gracias a que la arcilla expandida Argex tiene propiedades térmicas. y aislamiento acústico. características..
Alcances o delimitaciones de la investigación
Limitaciones
Objetivos
Objetivo general
Objetivos específicos
Descripción de los contenidos de los capítulos
Se adjuntan Apéndices, resultados de pruebas de laboratorio, Diseño de mezcla, Especificaciones técnicas de cemento y arcilla expandida, Registro Indecopi del laboratorio de Guersan Ingenieros y certificados de calibración de la máquina de desgaste Los Ángeles, Certificado del Laboratorio de Materiales de la Universidad Nacional de Cajamarca y Panel fotográfico.
Antecedentes Teóricos
Antecedentes Internacionales
Antecedentes nacionales
Antecedentes locales
Bases teóricas
- Concreto
- Propiedades del concreto fresco
- Propiedades del concreto endurecido
- Tipos de concreto
- Cemento
- Tipos de cemento
- Agregados
- Arcilla expandida
- Agua
El peso unitario del hormigón es un factor decisivo en la resistencia, que debe tenerse en cuenta tanto en estado fresco como endurecido. Su tamaño, forma y textura son factores que influyen en el comportamiento del hormigón (ICPA, 2021). La gradación debe cumplir con los requisitos especificados en ASTM C-33-99/NTP 400.037, los cuales se muestran en la Tabla 3.
La arcilla expandida es un material considerado en el grupo de las cerámicas, en su elaboración se utilizan tipos puros seleccionados de arcilla, las cuales se alimentan en estado húmedo en hornos rotatorios a temperaturas de 1200 °C hasta que se evapora el agua interna, este procedimiento genera una arcilla. de baja densidad y alta resistencia superficial. Actualmente la arcilla expandida se utiliza para cubiertas planas e inclinadas, techos, aislamiento y ligereza en soleras, rehabilitaciones, hormigones estructurales ligeros y ligeros, aislamientos en suelo, principalmente en pavimentos, relleno de jardines y aplicaciones geotécnicas (Laterlite, 2023). Cuando la pasta endurece, como consecuencia del fraguado, parte del agua queda en la estructura rígida de la pasta (agua de hidratación) y el resto es agua de evaporación (Grijalva, 2020).
Definición de términos básicos
La arcilla es considerada un agregado liviano, con estructura microporosa de células cerradas, dentro de una superficie clinkerizada que optimiza la relación peso-resistencia, generando aislamiento térmico y resistencia al fuego (Laterlite, 2023). El agua forma parte de los materiales para la formación del concreto, sirve como humectante de las partículas de cemento para que desarrollen sus propiedades aglutinantes, formando pasta; Este puede ser más o menos líquido, dependiendo de la cantidad de agua añadida. El material procedente de la degradación natural o artificial de la roca, retenido por el tamiz normalizado núm. 4 y cumple con los requisitos establecidos, según la norma (NTP.
Material aislante de origen cerámico, tiene una estructura muy porosa, es ligero y resistente, tiene un diámetro de grano variable (Laterlite, 2023).
Ubicación Geográfica de la Investigación
Las pruebas de laboratorio se realizaron entre enero y febrero de 2023 en la Universidad Nacional de Cajamarca.
Tipo, Nivel y Método de investigación
Población de estudio
Muestra
Unidad de Análisis
Procedimiento
- Extracción y toma de muestras de agregado fino y agregado grueso en
- Método de Cuarteo (NTP 400.043 / ASTM C 702)
- Análisis Granulométrico de Agregado (ASTM C 136 / NTP 400.012
- Material más fino que pasa el Tamiz de 75 µm (N° 200) (ASTM C -117/
- Cálculo del peso específico del agua y factor f en recipientes para Peso
- Peso Unitario Suelto o compactado (NTP 400.017, NTP 400.037
- Peso específico y absorción (ASTM C -127 / MTC E 204 / NTP 400.02 /
- Contenido de vacíos en los agregados ((NTP 400.017, NTP 400.037
- Contenido de Humedad (%) A.S.T.M.C -566 / MTC E 118 / NTP 339.185 43
Posteriormente se llena un recipiente con un volumen considerable de agua y se coloca un peso con un gancho para suspender la canasta dentro del recipiente, se registró el peso de la canasta sumergida con la muestra de prueba (C). Finalmente, la muestra de prueba se colocó en el horno a una temperatura de 110°C ± 5°C, y después de enfriar a temperatura ambiente durante 1 hora a 3 horas, se registró el peso (A). 𝐵= Peso de la muestra de superficie seca saturada en aire (g) 𝐶= Peso aparente de la muestra saturada en agua (g).
Luego de tomar la muestra en su estado natural se registró el peso, luego se secó en secadora a una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante 24 horas, se extrajo la muestra y se registró el peso seco de la muestra. . Finalmente se secó en estufa a una temperatura de 110 °C ± 5 °C durante 24 horas, se extrajo la muestra y se registró la masa seca de la muestra. 𝑊𝑜 = Peso inicial de la muestra antes de la prueba (g) 𝑊𝑓 = Peso final de la muestra después de la prueba (g).
Diseño de mezclas para el concreto convencional f’c=210 Kg/cm 2
Procedimiento del Diseño de Mezcla
Posteriormente se extrajeron las esferas y la muestra para permitir una separación preliminar de la muestra obtenida por el no. 12 tamices (1,70 mm) listos y listos. De manera similar, el material retenido en el tamiz fue lavado para eliminar los finos adheridos a las partículas.
Ajuste del Diseño de Mezclas para un concreto convencional f’c=210 Kg/cm 2
Procedimiento del ajuste de Diseño de Mezclas
Si el asentamiento obtenido no es correcto aumentar o disminuir el agua estimada cada 2 l/m3 por cada 10 mm en el asentamiento deseado.
Reemplazo del agregado grueso por Arcilla Expandida Argex al ajuste de Diseño
Procedimiento del Diseño de Mezcla f’c=210 Kg/cm 2 con Arcilla Expandida
2° Se calcularon los pesos secos de los materiales, reemplazando respectivamente el árido grueso por arcilla expandida al 22,5%).
Determinación del peso unitario de las probetas de concreto
Peso unitario de concreto Fresco
Peso unitario de concreto Endurecido
Determinación de la Resistencia a la compresión del concreto (NTP 339.034)
Presentación de Resultados
Resultados de las propiedades físicas de los agregados de la cantera y
Resultados de los diseños de mezcla
Se ha utilizado el método del volumen absoluto del Comité ACI 211 y las propiedades de los áridos se obtienen en la Tabla 15.
Resultados de las propiedades físico - mecánicas del concreto
Relación del peso unitario de hormigón fresco con el porcentaje de sustitución por arcilla expandida. Resultados de Peso Unitario de Concreto Curado (PU°CE) La Tabla 20 muestra el promedio de 06 pruebas de peso unitario en condición endurecida para cada grupo de diseño, obteniendo los siguientes resultados a los 7, 14 y 28 días. Peso unitario de concreto endurecido en relación con el porcentaje de reemplazo por arcilla expandida para edades de 7, 14 y 28 días.
Relación del peso unitario del hormigón endurecido a los 28 días respecto al porcentaje de sustitución por arcilla expandida. Peso unitario de concreto fresco y peso unitario promedio de concreto endurecido después de 28 días de los diferentes diseños de mezcla. Resultados de la resistencia a la compresión uniaxial del hormigón. Las muestras de concreto fueron ensayadas tomando en cuenta las normas ASTM C 39 y NTP 339.034, a las edades de 7, 14 y 28 días.
La relación de la resistencia a la compresión obtenida a los 28 días en relación al porcentaje de arcilla expandida Argex. La curva de nivelación de agregado grueso TMN 3/4” se encuentra dentro de los límites inferior y superior de la zona de nivelación no. 67, y además, el agregado fino se encuentra dentro de los límites permisibles de la zona de granularidad. Además, el coeficiente de determinación R2=0,9731, por su aproximación a la unidad, muestra que la ecuación se adapta a los valores de los pesos obtenidos en el laboratorio.
Se ha logrado un peso unitario promedio mínimo de 2200.43 kg/m3 con un reemplazo máximo de agregado grueso con 22.5% de arcilla expandida, pero de acuerdo con la Tabla 2 (Tipos de concreto) el peso unitario para concreto liviano varía entre 400 kg/m3 y 1700 kg. /m3, por lo que este hormigón no se considera un hormigón ligero. Por tanto, cuanto mayor es el porcentaje de sustitución del árido grueso por arcilla expandida, el peso unitario del hormigón disminuye. Se ha logrado un peso unitario medio mínimo de 2231,98 kg/m3 con sustitución máxima de árido grueso por 22,5% de arcilla expandida, sin embargo es superior a 1700 kg/m3 por lo que no se considera un hormigón ligero.
El peso unitario del concreto fresco fue menos de 2% menor que el peso unitario del concreto endurecido a los 28 días de edad, tanto para el diseño patrón como para los diseños con reemplazo de agregado grueso por arcilla expandida Argex.
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
Estudio exploratorio de arcilla expandida y piedra pómez como áridos en la producción de hormigón ligero. Investigación de resistencia a la compresión de mezclas de concreto, reemplazo de 10% en peso de cemento por ceniza de hojas secas de palma Chaguaroma como material puzolánico. Estudio de las propiedades de los agregados de las canteras: Río Yuracyacu, Naranjillo y San Francisco, y su influencia en la resistencia del concreto utilizado para la construcción de obras civiles en el distrito de Nueva Cajamarca.
Influencia de la forma, tamaño y textura de los áridos gruesos sobre las propiedades mecánicas del hormigón. Método de ensayo estandarizado para determinar la resistencia a la compresión del hormigón en probetas cilíndricas. Método de prueba estándar para determinar la masa por unidad de volumen o densidad (“Peso unitario”) y huecos en agregados.
Método de prueba estandarizado para la determinación de materiales más finos que pasan a través de un tamiz estándar de 75 µm (No. 200) y se lavan para formar agregados. Método de Ensayo Estandarizado para Determinar la Resistencia a la Degradación en Agregados Gruesos de Menor Tamaño por Abrasión e Impacto en la Máquina Los Ángeles. Método de prueba estandarizado para densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agregado grueso.
Método de prueba estandarizado para densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción de agregado fino. Influencia de la arcilla expandida en el diseño de mezclas de concreto liviano de alto desempeño en el distrito Lircay Angaraes-Huancavelica. Influencia en la resistencia a la compresión de un hormigón ligero estructural, al sustituir un porcentaje de traquita; saturado y seco del agregado grueso.
RESULTADOS DE ENSAYOS PARA LAS PROPIEDADES DE LOS
TABLAS ACI PARA EL DISEÑO DE MEZCLA DEL CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLAS
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
FICHA TÉCNICA DEL CEMENTO PACAMASYO PORTLAD TIPO I
FICHA TÉCNICA DE LA ARCILLA EXPANDIDA ARGEX
REGISTRO INDECOPI - LABORATORIO GUERSAN INGENIEROS
CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN PARA EL INSTRUMENTO DE
CONSTANCIA DE LABORATORIO DE MATERIALES DE LA
PANEL FOTOGRÁFICO
Falla tipo 3 de muestra con reemplazo de agregado grueso por arcilla expandida al 12,5% después de 7 días.
