Facultad de Ingeniería Civil
Concreto de alto desempeño utilizando hormigón con adición de microsilice y superplastificante en la ciudad de Huancayo
Garcia Kriete, Luis Gabriel
Huancayo 2018
__________________________________________________________________
García, L. (2018). Concreto de alto desempeño utilizando hormigón con adición de microsilice y superplastificante en la ciudad de Huancayo (Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil). Universidad Nacional
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Repositorio Institucional - UNCP
Concreto de alto desempeño utilizando hormigón con adición de microsilice y superplastificante en la ciudad de Huancayo
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“ CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO UTILIZANDO HORMIGON CON ADICION DE MICROSILICE Y
SUPERPLASTIFICANTE EN LA CIUDAD DE HUANCAYO ”
PRESENTADO POR EL BACHILLER:
LUIS GABRIEL GARCIA KRIETE
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
HUANCAYO – PERU DICIEMBRE - 2018
MIEMBROS DEL JURADO PRESIDENTE:
___________________________________
M.Sc Ronald Daniel Santana Tapia SECRETARIO:
___________________________________
Ing. Javier Francisco Chávez Peña
MIEMBROS DEL JURADO:
__________________________________
M.Sc. Dionisia Rosa Aguirre Gaspar TITULAR
__________________________________
Ing. Javier Francisco Chávez Peña TITULAR
__________________________________
M.Sc. Augusto Elías García Corzo TITULAR
__________________________________
Lic. Roberto Julio Ángeles Vasquez SUPLENTE
ASESOR:
____________________________________
Mg. Richard Hugo Reymundo Gamarra
DEDICATORIA
Al Divino Dios por brindarme salud y cuidarme, a mis padres Leocadio García y Juana Kriete por ser el ejemplo de vida que recibí, familiares que siempre me dieron el apoyo incondicional, y maestros por todas las enseñanzas académicas.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por protegerme y guiar mi camino durante todo este tiempo dándome la fuerza y convicción para seguir adelante frente a todas las dificultades que se presentaron a lo largo de mi vida.
A mis padres Leocadio y Juana, que con su confianza, paciencia y apoyo incondicional permitieron que durante la vida pueda superar todos los problemas, dándome palabras de aliento y consejos muy sabios que me sirvieron en la vida.
A mis hermanos Paolo y Juan, que durante el transcurso de mi vida siempre estuvieron a mi lado aconsejándome y dándome alegrías, sacrificando su tiempo en ocasiones para poder ayudarme.
A mi abuelita Alicia, que siempre está presente en mi vida y sé que ella se siente orgullosa de la persona que soy y de las cosas que estoy consiguiendo.
A mis familiares, que tambien estuvieron pendientes de mi desarrollo como profesional apoyándome de manera desinteresada.
A mi asesor de tesis el Ms. Ing. Richard Hugo Reymundo Gamarra por toda la colaboración brindada, durante el proceso de elaboración de este proyecto que se concretó.
Al Ms. Ing. Luis Clemente Condori por la asesoría y los conocimientos vertidos durante la elaboración de mi tesis.
A mi enamorada Evelyn, por su apoyo y buenos consejos que siempre me dio para poder avanzar en mi vida profesional.
Finalmente, a mis amigos, que con todas las vivencias y experiencias adquiridas durante la vida universitaria y fuera de las aulas de la universidad, me demostraron la calidad de persona que son.
INDICE
DEDICATORIA ... iii
AGRADECIMIENTOS ... iv
INDICE DE IMÁGENES... viii
INDICE DE TABLAS ... ix
INDICE DE GRÁFICOS ... xii
RESUMEN ... xiii
ABSTRACT ... xiv
INTRODUCCIÓN ... xv
CAPÍTULO I ... 2
1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN ... 2
1.1. Planteamiento del problema ... 2
1.2. Objetivos ... 3
1.3. Justificación de la investigación ... 4
1.4. Formulación de hipótesis ... 4
1.5. Variables ... 5
CAPÍTULO II ... 8
2. MARCO TEÓRICO ... 8
2.1. Antecedentes ... 8
2.2. Fundamentos teóricos ... 14
CAPÍTULO III ... 51
3. MARCO METODOLÓGICO ... 51
3.1. Alcance de la investigación ... 51
3.2. Diseño de la investigación ... 51
3.3. Población y muestra de la población ... 52
3.4. Instrumentos de recoleccion de datos ... 52
3.5. Desarrollo de la metodología de la investigación ... 62
3.6. Ejecución de la investigación ... 63
CAPÍTULO IV ... 134
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ... 134
4.1. Efectos de los porcentajes de la adición del microsílice y superplastificantes en la elaboración del concreto de alto desempeño para las diferentes infraestructuras en huancayo. ... 134
4.2. Efectos del porcentaje de la adición del microsílice y superplastificantes en concreto de alto desempeño en estado fresco para las relaciones a/c = 0.30, 0.35 y 0.40 para infraestructuras en huancayo. ... 139
4.3. Efectos del concreto de alto desempeño en estado endurecido para las infraestructuras en huancayo. ... 156
4.4. Discusión de Resultados ... 167
4.5. Estudio Costo Beneficio ... 170
CAPÍTULO V ... 174
5. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ... 174
CAPÍTULO VI ... 193
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 193
6.1 Conclusiones ... 193
6.2 Recomendaciones ... 196
Bibliografía ... 197
ANEXOS... 199
Anexos A Resultados de los ensayos del agregado ... 200
Anexos B Hojas de cálculos de los diseños de mezcla anexos... 206
Anexos C Hoja de resultados de los ensayos al concreto fresco ... 210
Anexos D Hoja de resultados de los ensayos al concreto endurecido ... 263
Anexos E Certificado de calibración de equipo de laboratorio... 306
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO Y EL BALANCE DEL VOLUMEN ABSOLUTO ... 16
FIGURA 2 PARTÍCULAS DE MICROSÍLICE (ESTADO HÚMEDO) E IMAGEN A AUMENTO DE 10000X ... 17
FIGURA 3 MICROSÍLICE EN VISTA DESDE MICROSCOPIO Y TAMAÑO REAL. ... 17
FIGURA 4 COMPARACIÓN DE TAMAÑOS DE DIFERENTES MATERIALES PUZOLÁNICOS CON EL CEMENTO ... 18
FIGURA 5 ESQUEMA DE LA DENSIFICACIÓN DE LA MICROSÍLICE EN EL CONCRETO. ... 19
FIGURA 6 CICLO GEOLÓGICO DE LAS ROCAS... 26
FIGURA 7 VALORES DE MÓDULO DE ELASTICIDAD DE ALGUNOS AGREGADOS. ... 28
FIGURA 8 PROCESAMIENTO DE LA ELABORACIÓN DEL CEMENTO ... 37
FIGURA 9 SIMULACIÓN DEL SLUMP ... 46
FIGURA 10 DIAGRAMA DE FACTORES QUE INFLUENCIAN EN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO. ... 48
FIGURA 11 SIMBOLIZACIÓN DE LA ZONA DE INTERFASE O TRANSICIÓN EN UN CONCRETO SIN ADICIONES ... 48
FIGURA 12 FLUJOGRAMA DE DISEÑO DE MEZCLA A REALIZAR EN LA INVESTIGACIÓN. ... 62
FIGURA 13 RESTRICCIONES DE LOS AGREGADOS ... 71
FIGURA 14 CONDICIONES DE LOS AGREGADOS ... 72
FIGURA 15 VARIACIONES DE LAS PROPORCIONES EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS MATERIALES USADOS EN EL CONCRETO. ... 73
FIGURA 16 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA DUDOSAS ... 75
FIGURA 17 DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DEL CEMENTO PORTLAND ... 78
FIGURA 18 CUBOS DE 50 MM(2PULG) ... 80
FIGURA 19 ENSAYO DE CONO DE ABRAMS O CONO DE REVENIMIENTO ... 82
FIGURA 20 EQUIPO PARA DETERMINAR LA COMPACTACIÓN DEL CONCRETO ... 84
FIGURA 21 DESARROLLO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE VARIOS CONCRETOS, EXPRESO COMO PORCENTAJES DE LA RESISTENCIA A LOS 28 DÍAS. ... 88
FIGURA 22 ENSAYO DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA DEL CONCRETO. ... 123
INDICE DE IMÁGENES
IMAGEN 1 UBICACIÓN DE LA CANTERA DE HORMIGÓN FUENTE: GOOGLE HEART ... 64
IMAGEN 2 CANTERA DE HORMIGÓN EN EL DISTRITO DE HUAMANCACA‐CHICO ... 64
IMAGEN 3 OBTENCIÓN DE LA MUESTRA REPRESENTATIVA DEL AGREGADO GLOBAL ... 90
IMAGEN 4. OBTENCIÓN DE LA REDUCCIÓN DE LA MUESTRA A TRAVÉS DEL CUARTEO ... 91
IMAGEN 5 ENSAYO DE CONTENIDO DE HUMEDAD DEL AGREGADO GLOBAL ... 92
IMAGEN 6 OBTENCIÓN DEL AGREGADO GLOBAL PARA LA GRANULOMETRÍA ... 95
IMAGEN 7 ENSAYO DE ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL AGREGADO GLOBAL. ... 95
IMAGEN 8 ENSAYO DE PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO ... 98
IMAGEN 9 ENSAYO DEL PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINO. ... 99
IMAGEN 10 ENSAYO DE PESO UNITARIO COMPACTADO DEL AGREGADO GLOBAL ... 102
IMAGEN 11 ENSAYO DE PESO UNITARIO SUELTO DEL AGREGADO GRUESO Y FINO... 103
IMAGEN 12 ELABORACIÓN DE PROBETAS Y VIGAS ... 119
IMAGEN 13 PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO DE CONO DE ABRAMS ... 121
IMAGEN 14 PROCEDIMIENTO DE MEDIR LA TEMPERATURA DEL CONCRETO FRESCO ... 122
IMAGEN 15 ENSAYO DE EXUDACIÓN DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ... 124
IMAGEN 16 ENSAYO DE TIEMPO DE FRAGUA ... 125
IMAGEN 17 ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE ... 126
IMAGEN 18 ENSAYO DE PESO UNITARIO ... 127
IMAGEN 19 ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL CONCRETO ... 129
IMAGEN 20 ENSAYO A LA RESISTENCIA A TRACCIÓN SIMPLE POR COMPRESIÓN DIAMETRAL DEL CONCRETO. ... 131
IMAGEN 21 ENSAYO A LA FLEXIÓN DEL CONCRETO EN VIGAS. ... 132
INDICE DE TABLAS
TABLA 1 MATRIZ DE CONSISTENCIA ... 6
TABLA 2 PORCENTAJES PARA LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS MICROSÍLICE ... 20
TABLA 3 PRINCIPALES ROCAS Y SUS PROPIEDADES COMO MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ... 27
TABLA 4 LÍMITES DE IMPUREZAS PERMITIDAS EN EL AGUA DE MEZCLA ... 29
TABLA 5 LÍMITE QUÍMICO OPCIONALES PARA EL AGUA DE MEZCLA COMBINADA ... 30
TABLA 6 CLASIFICACIÓN DE AGUA ... 31
TABLA 7 COMPUESTOS PRINCIPALES DEL CEMENTO PORTLAND ... 34
TABLA 8 FUENTE DE MATERIAS PRIMAS USADAS EN LA FABRICACIÓN ... 36
TABLA 9 MATERIALES USADOS EN EL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO... 43
TABLA 10 EL CONCRETO CON UN SISTEMA DE 5 COMPONENTES ... 44
TABLA 11 PROPIEDADES SELECCIONADAS DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO ... 44
TABLA 12 PRUEBAS USADAS PARA EVALUAR EL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ... 46
TABLA 13 DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE FINURA DE AGREGADO FINO ... 70
TABLA 14 REFERENCIAS Y APLICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND TIPO I ... 81
TABLA 15 TRABAJABILIDAD, REVENIMIENTO Y FACTOR DE COMPACTACIÓN DE CONCRETOS CON TAMAÑOS, MÁXIMOS DE AGREGADO DE ¾” A 11/2”. ... 85
TABLA 16 CANTIDAD DE MUESTRA EN FUNCIÓN DEL TAMAÑO DE AGREGADOS ... 90
TABLA 17 RESULTADO PROMEDIO DEL CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS GLOBAL ... 92
TABLA 18 LÍMITES DEL AGREGADO FINO ... 93
TABLA 19 CANTIDAD MÍNIMA DE LA MUESTRA DE AGREGADO GRUESO O GLOBAL ... 94
TABLA 20 RESULTADO PROMEDIO DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO GLOBAL. ... 96
TABLA 21 PESO MÍNIMO DE LA MUESTRA DE ENSAYO ... 97
TABLA 22 RESULTADO PROMEDIO DEL ENSAYO ESPECIFICO EL AGREGADO GRUESO ... 98
TABLA 23 RESULTADO PROMEDIO DEL ENSAYO ESPECIFICO DEL AGREGADO FINO ... 100
TABLA 24 CAPACIDAD DE LA MEDIDA ... 101
TABLA 25 RESULTADO PROMEDIO DEL ENSAYO P.U.C DEL AGREGADO FINO Y GRUESO ... 102
TABLA 26 RESULTADO PROMEDIO DEL ENSAYO P.U.S DEL AGREGADO GLOBAL ... 103
TABLA 27 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 4%MICROSÍLICE+0.8SUPERPLASTIFICANTES ... 104
TABLA 28 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 4%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 105
TABLA 29 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 4%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 105
TABLA 30 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 6%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 105
TABLA 31 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 6%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 106
TABLA 32 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 6%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 106
TABLA 33 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 8%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 106
TABLA 34 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 8%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 107
TABLA 35 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.30 CON 8%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 107
TABLA 36 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 4%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 107
TABLA 37 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 4%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 108
TABLA 38 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 4%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 108
TABLA 39 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 6%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 108
TABLA 40 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 6%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 109
TABLA 41 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 6%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 109
TABLA 42 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 8%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 109
TABLA 43 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 8%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 110
TABLA 44 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.35 CON 8%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 110
TABLA 45 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 4%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 110
TABLA 46 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 4%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 111
TABLA 47 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 4%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 111
TABLA 48 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 6%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 111
TABLA 49 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 6%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 112
TABLA 50 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 6%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 112
TABLA 51 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 8%MICROSÍLICE+0.8%SUPERPLASTIFICANTES ... 112
TABLA 52 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 8%MICROSÍLICE+1.2%SUPERPLASTIFICANTES ... 113
TABLA 53 DISEÑO DE MEZCLA PARA RELACIÓN A/C=0.40 CON 8%MICROSÍLICE+1.6%SUPERPLASTIFICANTES ... 113
TABLA 54 TEMPERATURAS QUE AFECTAN EN LA TEMPERATURA DEL CONCRETO ... 122
TABLA 55 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO FRESCO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.30 ... 135
TABLA 56 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO FRESCO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.35 ... 136
TABLA 57 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO FRESCO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.40 ... 137
TABLA 58 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO ENDURECIDO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.30 ... 138
TABLA 59 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO ENDURECIDO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.35 ... 138
TABLA 60 RESULTADOS CON LA ADICIÓN DEL MICROSÍLICE Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO EN ESTADO ENDURECIDO PARA INFRAESTRUCTURAS EN A/C=0.40 ... 139
TABLA 61 ASENTAMIENTO DEL CONCRETO EN RELACIÓN A/C=0.30 ... 141
TABLA 62 ASENTAMIENTO DEL CONCRETO EN RELACIÓN A/C=0.35 ... 142
TABLA 63 ASENTAMIENTO DEL CONCRETO EN RELACIÓN A/C=0.40 ... 142
TABLA 64 ENSAYO DE PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C = 0.30 ... 143
TABLA 65 ENSAYO DE PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C = 0.35 ... 143
TABLA 66 ENSAYO DE PESO UNITARIO DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C = 0.40 ... 144
TABLA 67 ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C=0.30 ... 146
TABLA 68 ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C=0.35 ... 146
TABLA 69 ENSAYO DE CONTENIDO DE AIRE DEL CONCRETO EN RELACIÓN DE A/C=0.40 ... 147
TABLA 70 TIEMPO DE FRAGUA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C = 0.30 ... 149
TABLA 71 TIEMPO DE FRAGUA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C = 0.35 ... 149
TABLA 72 TIEMPO DE FRAGUA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C = 0.40 ... 150
TABLA 73 TEMPERATURA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C= 0.30 ... 150
TABLA 74 TEMPERATURA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C= 0.35 ... 151
TABLA 75 TEMPERATURA DE LA MEZCLA EN RELACIÓN A/C= 0.40 ... 151
TABLA 76 DETERMINACIÓN DE EXUDACIÓN EN RELACIÓN A/C=0.30 ... 153
TABLA 77 DETERMINACIÓN DE EXUDACIÓN EN RELACIÓN A/C=0.35 ... 154
TABLA 78 DETERMINACIÓN DE EXUDACIÓN EN RELACIÓN A/C=0.40 ... 154
TABLA 79 RESULTADOS A COMPRESIÓN DURANTE LOS DÍAS 1, 3, 7,14 Y 28 DÍAS RESPECTO A LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 157
TABLA 80 RESULTADOS A COMPRESIÓN DURANTE LOS DÍAS 1, 3, 7,14 Y 28 DÍAS RESPECTO A LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 157
TABLA 81 RESULTADOS A COMPRESIÓN DURANTE LOS DÍAS 1, 3, 7,14 Y 28 DÍAS RESPECTO A LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 158
TABLA 82 ENSAYO DIAMETRAL DE PROBETAS CILÍNDRICAS EN RELACIÓN A/C = 0.30 ... 160
TABLA 83 ENSAYO DIAMETRAL DE PROBETAS CILÍNDRICAS EN RELACIÓN A/C = 0.35 ... 161
TABLA 84 ENSAYO DIAMETRAL DE PROBETAS CILÍNDRICAS EN RELACIÓN A/C = 0.40 ... 161
TABLA 85 ENSAYO FLEXIÓN SEGÚN RELACIÓN A/C =0.30 ... 164
TABLA 86 ENSAYO FLEXIÓN SEGÚN RELACIÓN A/C =0.35 ... 164
TABLA 87 ENSAYO FLEXIÓN SEGÚN RELACIÓN A/C =0.40 ... 165
TABLA 88 RESULTADOS ÓPTIMOS DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO ESTADO ENDURECIDO ... 168
TABLA 89 RESULTADOS ÓPTIMOS DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO ESTADO FRESCO ... 169
TABLA 90 COSTO DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.30 ... 170
TABLA 91 COSTO DE LAS COMBINACIONES DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.30 ... 170
TABLA 92 COSTO DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.35 ... 171
TABLA 93 COSTO DE LAS COMBINACIONES DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.35 ... 171
TABLA 94 COSTO DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.40 ... 172
TABLA 95 COSTO DE LAS COMBINACIONES DE MEZCLA POR M3 RELACIÓN A/C=0.40 ... 172
TABLA 96 RESULTADOS ENSAYOS EN ESTADO ENDURECIDO CONCRETO RELACIÓN A/C=0.30 ... 174
INDICE DE GRÁFICOS
GRAFICO 1 CURVA GRANULOMÉTRICA PROMEDIO DEL AGREGADO GLOBAL. ... 96
GRAFICO 2 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS SLUMP PARA LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 140
GRAFICO 3 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS SLUMP PARA LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 140
GRAFICO 4 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS SLUMP PARA LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 141
GRAFICO 5 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS PESO UNITARIO PARA LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 144
GRAFICO 6 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS PESO UNITARIO PARA LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 145
GRAFICO 7 PORCENTAJE DE MICROSÍLICE + SUPERPLASTIFICANTES VS PESO UNITARIO PARA LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 145
GRAFICO 8 RELACIÓN % CONTENIDO DE AIRE VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 147
GRAFICO 9 RELACIÓN % CONTENIDO DE AIRE VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 148
GRAFICO 10 RELACIÓN % CONTENIDO DE AIRE VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 148
GRAFICO 11 RELACIÓN TEMPERATURA DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 152
GRAFICO 12 RELACIÓN TEMPERATURA DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 152
GRAFICO 13 RELACIÓN TEMPERATURA DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 153
GRAFICO 14 RELACIÓN % EXUDACIÓN DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.30 ... 155
GRAFICO 15 RELACIÓN % EXUDACIÓN DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.35 ... 155
GRAFICO 16 RELACIÓN % EXUDACIÓN DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN LA RELACIÓN A/C=0.40 ... 156
GRAFICO 17 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.30 ... 158
GRAFICO 18 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.35 ... 159
GRAFICO 19 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.40 ... 159
GRAFICO 20 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A TRACCIÓN DIAMETRAL DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.30 ... 162
GRAFICO 21 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A TRACCIÓN DIAMETRAL DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.35 ... 162
GRAFICO 22 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A TRACCIÓN DIAMETRAL DEL CONCRETO VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.40 ... 163
GRAFICO 23 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.30 ... 165
GRAFICO 24 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.35 ... 166
GRAFICO 25 TABLA DE RELACIÓN ENTRE MÓDULO DE RESISTENCIA A LA FLEXIÓN VS PORCENTAJE DE MICROSÍLICE +SUPERPLASTIFICANTES EN RELACIÓN A/C=0.40 ... 166
RESUMEN
En la búsqueda de encontrar la dosificación que nos permita diseñar un concreto con alto desempeño utilizando el hormigón, se plantean diversas soluciones que nos permita encontrar la adición idónea del microsílice y el superplastificantes para obtener un mejor desempeño de las características físicas y mecánicas en sus dos estados el fresco y en el endurecido del concreto.
Para realizar esta investigación se estudia y analiza las características y el desempeño del microsílice y la influencia del superplastificantes utilizando el agregado de la Cantera de Rio Huamancaca-Chico, ya que al adicionar el superplastificantes mejora el desempeño en la segregación y exudación del concreto de alto desempeño.
Para tal fin se desarrolló diseños con los siguientes componentes: cemento portland andino tipo I +hormigón +microsílice +superplastificantes. Y se elaboró diversos diseños de mezclas con una adición del microsílice con un diseño patrón de 4%, 6%, y 8% el porcentaje añadido del superplastificantes estará en 0.8%, 1.2% y 1.6% y respecto a la relación del agua y cemento se tendrán en porcentajes de 0.30, 0.35 y 0.40 haciendo un total de 30 diseños las cuales estarán representadas por probetas de concreto.
Para cada mezcla tanto como patrón y con las adiciones del microsílice y superplastificantes se realizarán los ensayos para su estado fresco y estado endurecido.
Del análisis se concluye que el porcentaje de adición optima será el microsílice a un 6%
y el superplastificantes en 1.2% consiguiendo así elasticidad, manejabilidad, mayor resistencia a la compresión, mayor durabilidad, disminución de la segregación y exudación en su estado fresco del concreto de alto desempeño.
ABSTRACT
In the search to find the dosage that allows us to design a concrete with high performance using concrete, several solutions are proposed that allow us to find the ideal addition of microsilica and superplasticizers to obtain a better performance of the physical and mechanical characteristics in their two states the fresh and hardened concrete.
In order to carry out this research, the characteristics and performance of the microsilica and the influence of the superplasticizers are studied and analyzed using the addition of the Rio Huamancaca-Chico Quarry, since adding the superplasticizers improves the performance in the segregation and exudation of high concrete performance.
To this end, designs were developed with the following components: Andean portland cement type I + concrete + microsilica + superplasticizers. And several mix designs were elaborated with an addition of the microsilica with a standard design of 4%, 6%, and 8%.
The added percentage of the superplasticizers will be 0.8%, 1.2% and 1.6% and with respect to the water and cement ratio will be in percentages of 0.30, 0.35 and 0.40 making a total of 30 designs which will be represented by concrete specimens.
For each mixture, both as a standard and with the additions of the microsilica and superplasticizers, the tests will be carried out for its fresh state and hardened state.
From the analysis it is concluded that the percentage of optimal addition will be the microsilica to 6% and the superplasticizers in 1.2%, thus achieving elasticity, manageability, greater resistance to compression, greater durability, decrease in segregation and exudation in its fresh state of the concrete high performance
INTRODUCCIÓN
Actualmente con las necesidades que se requieren en las infraestructuras que son pocas nocivas a nuestro medio ambiente se busca solucionar el problema que producen el concreto ya que es un material principal y debido al requerimiento de cada infraestructura se necesita un concreto con mayor desempeño.
El concreto de alto desempeño ha evolucionado progresivamente alrededor de los últimos 15 años, debido a la principal producción que genera el concreto con resistencias cada vez más altas: 80, 90, 100,120 MPa, y a veces inclusive mayores. Hay partes del mundo que pueden producir una resistencia de 140 MPa. El concreto de alto desempeño a diferencia del concreto convencional la calidad y el desempeño de este no se logra con los materiales comunes ni tampoco con los procedimientos y colado y curado del concreto. Por lo general el concreto contiene humo de sílice, casi siempre contiene ceniza volante o escoria de alto horno granulada y molida.
El agregado que se utiliza debe ser escogida cuidadosamente teniendo en cuenta el tamaño máximo a usar para el concreto ordinario, la cual su tamaño máximo más pequeño es de 10 a 14 mm. Esto hará que el concreto de alto desempeño tenga una mayor resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, manejabilidad y un buen comportamiento en climas críticos.
Para el fin, la presente tesis se divide en cinco capítulos:
En el capítulo I se desarrolla el planteamiento de la investigación donde se especifica el planteamiento del problema, los problemas, los objetivos, formulación de las hipótesis y las variables.
En el capítulo II se describe la parte teórica, con la finalidad de dar a conocer los conceptos y términos del concreto con alto desempeño utilizando hormigón con la adición del microsílice y superplastificantes.
En el capítulo III se enuncia el marco metodológico presentando el tipo, nivel, metodología, diseño, población y muestra, técnicas e instrumentos de recolección de datos, técnicas de análisis de datos y desarrollo de la investigación.
En el capítulo IV se anuncia los resultados y análisis obtenidos sobre el diseño de los concretos de alto desempeño en estado fresco y endurecido.
En el capítulo V se muestra el análisis estadístico del trabajo de investigación evaluado.
En el capítulo VI se muestran las conclusiones y recomendaciones del trabajo de investigación.
Al finalizar la tesis se adjuntan los anexos, la cuales especifican cada dato tomado de todos los ensayos dentro del laboratorio y campo de estudio, a través certificados de calidad de los materiales usados.
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DE LA
INVESTIGACION
CAPÍTULO I
1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente en nuestra sociedad existe una gran variedad de infraestructuras las cuales cubren con las necesidades que requieren las personas siendo a su vez poco nocivo a nuestro medio ambiente, por eso es que la tecnología del concreto es la solución a los diversos problemas que se producen al momento de la construcción. En el ámbito de la construcción el concreto es el material principal por lo que de acuerdo al requerimiento y al uso en cada estructura este se hace de mayor calidad por eso el uso del concreto de alto desempeño es el ideal para cubrir las expectativas y solucionar los problemas.
Si hablamos el uso de un concreto para casos particulares la mejor opción son los concretos de alto desempeño, debido a sus características a las diferentes edades de esto sin tener en cuenta la resistencia, los cuales son la densidad, absorción, módulo de elasticidad, y otros. En los concretos de alto desempeño las propiedades resaltantes son resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, manejabilidad y buen comportamiento en climas críticos en el ambiente.
Los problemas que aparecen en los concretos de alto desempeño son la durabilidad a lo largo del tiempo, la segregación al momento del concreto en su estado fresco también la exudación el cual perjudica al concreto, por lo tanto se busca una optimización y superar los problemas mencionados en el concreto de alto desempeño para eso el microsílice y superplastificante le darán una mejora en la resistencia y la prevención a la exudación, segregación y durabilidad respectivamente a nuestro concreto.
El propósito del tema de investigación es realizar un concreto de alto desempeño usando hormigón para encontrar la adición de microsílice y superplastificante óptimo el cual nos genere un concreto de alto desempeño con las mejores características físicas, mecánicas en el estado fresco y endurecido en la ciudad de Huancayo.
1.1.1 PROBLEMA GENERAL
¿Cuál es la adición optima de microsílice y superplastificante para obtener un concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo?
1.1.2 PROBLEMAS ESPECIFÍCOS
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con un nivel máximo de 8% de adición de microsílice?
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con un nivel máximo de 1.6% de adición de superplastificante?
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado fresco del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con adición de microsílice y superplastificante?
1.2. OBJETIVOS
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar la adición optima de microsílice y superplastificantes para obtener un concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFÍCOS
Determinar el efecto en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con una adición de microsílice a un nivel máximo de 8%.
Determinar los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con una adición de superplastificante a un nivel máximo de 1.6%.
Determinar el efecto en las propiedades en estado fresco del concreto de alto desempeño utilizando hormigón con adición de microsílice y superplastificante.
1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
La presente investigación demuestra la importancia del concreto de alto desempeño utilizando hormigón con adición de microsílice y superplastificantes en la ciudad de Huancayo, encontrando la adición correcta del microsílice y superplastificantes usando el hormigón y la mejor proporción del agua/cemento.
Su principal función es un concreto con resistencia a la compresión, manejabilidad y el buen comportamiento en los climas críticos, solucionando los diversos problemas que se producen al momento de la construcción.
1.3.2 JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA
En esta investigación demostraremos la aplicación, seguimiento de una serie de pasos que dirigirá en la preparación del patrón y mezcla del concreto de alto desempeño utilizando el hormigón con adición del microsílice y superplastificantes usando diferentes porcentajes del microsílice en 4%, 6%, 8% y también en la adición del superplastificantes en 0.8%, 1.2%, 1.6% y respecto a la relación del agua/cemento es de 0.30, 0.35 y 0.40, debido a estas evaluaciones se evaluará el comportamiento que se generara en el estado fresco y estado de endurecido del concreto de alto desempeño.
1.3.3 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA
Finalizada la investigación, las personas inmersas a estas situaciones de los problemas que presenta el concreto en las construcciones podrán tener diferentes alternativas de solución a través del concreto de alto desempeño, podrán tomar mejores decisiones ante los porcentajes de la adición del microsílice y superplastificantes con el objetivo de determinar un buen concreto con alto desempeño en las diferentes infraestructuras en la ciudad de Huancayo.
1.4. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS 1.4.1 HIPÓTESIS GENERAL
El uso óptimo de las adiciones de microsílice y superplastificantes produce un mejor concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo.
1.4.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS
La adición de microsílice a un nivel máximo de 8% mejora la resistencia a compresión, tracción y flexión del concreto de alto desempeño utilizando hormigón.
La adición de superplastificante a un nivel máximo de 1.6% mejora la resistencia a compresión, tracción y flexión del concreto de alto desempeño utilizando hormigón.
La adición de microsílice y superplastificante mejora las propiedades en estado fresco del concreto de alto desempeño utilizando hormigón.
1.5. VARIABLES
1.5.1 VARIABLE INDEPENDIENTE Microsílice
Superplastificantes
1.5.2 VARIABLE DEPENDIENTE Concreto de alto desempeño
Tabla 1 Matriz de consistencia
Fuente: Elaboración propia
PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES METODOLOGÍA PROBLEMA GENERAL
¿Cuál es la adición optima de microsílice y superplastificante para obtener un concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo?
PROBLEMAS ESPECÍFICOS
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con un nivel máximo de 8% de adición de microsílice?
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con un nivel máximo de 1.6% de
adición de
superplastificante?
¿Cuáles son los efectos en las propiedades en estado fresco del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con adición de
microsílice y
superplastificante?
OBJETIVO GENERAL Determinar la adición optima de microsílice y superplastificantes para obtener un concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar los efectos en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con una adición de microsílice a un nivel máximo de 8%.
Determinar el efecto en las propiedades en estado endurecido del concreto de alto desempeño utilizando hormigón, con una adición de superplastificante a un nivel máximo de1.6%.
Determinar elefecto en las propiedades en estado fresco del concreto dealto desempeño utilizando hormigón con adición de
microsílice y
superplastificante.
HIPÓTESIS GENERAL El uso óptimo de las adiciones de microsílice y superplastificantes produce un mejor concreto de alto desempeño utilizando hormigón en Huancayo.
HIPÓTESIS ESPECÍFICAS La adición de microsílice a un nivel máximo de 8%
mejora la resistencia a compresión, tracción y flexión del concreto de
alto desempeño
utilizando hormigón.
La adición de
superplastificante a un nivel máximo de 1.6%
mejora la resistencia a compresión, tracción y flexión del concreto de
alto desempeño
utilizando hormigón.
La adición de microsílice y superplastificante mejora las propiedades en estado fresco del concreto de alto desempeño utilizando hormigón.
VARIABLES INDEPENDIENTES X1: Microsílice
X2:
Superplastificante
VARIABLES DEPENDIENTES
Y1: Concreto alto desempeño
Dosis de adición
a/c
Aditivo
superplastificante
Propiedades del estado fresco
Propiedades del estado endurecido
4%
6%
8%
0.30 0.35 0.40
0.8%
1.2%
1.6%
Slump
Exudación
Tiempo de Fragua
Aire atrapado
Peso Unitario
Resistencia a la compresión
Resistencia a la tracción
Módulo de Ruptura
ENFOQUE DE INVESTIGACIÓN Cuantitativo
TIPO DE INVESTIGACIÓN Aplicada
DISEÑO DE INVESTIGACIÓN Experimental: Grupo control (Gn), Tratamiento (X) y Post-prueba (On)
RG1 X O1
RG2 -- O2
POBLACIÓN:
Concretos de la ciudad de Huancayo.
MUESTRA:
30 unidades de probetas de concreto
INSTRUMENTOS
Formatos de slump
Formato de Exudación
Formato de aire atrapado
Formato de Tiempo de Fragua
Formato de Peso Unitario
Formato de temperatura
Formatos de control de Resistencia compresión
Formato de Modulo de Ruptura
