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incineracion para obtener mortero

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MARQUEZ FERRER LEONARDO FIDEL

Academic year: 2023

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Elaborar y evaluar un concreto f'c=210 kg/cm2 para elementos verticales, reemplazo parcial de cemento por ceniza de cascarilla de arroz y arena por PET reciclado para reducir el uso excesivo de agregados como arena, caliza y arcilla de las canteras de Kalk. Evaluar la reducción de agregados como arena gruesa, caliza y arcilla de las canteras de Lima para utilizar un concreto propuesto f'c=210 kg/cm2.

MARCO TEÓRICO

  • TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET)
    • Definición de PET
    • Características de PET
    • Reciclaje de PET
  • CASCARILLA DE ARROZ
    • Definición de la ceniza de cascarilla de arroz (CCA)
    • Características de la CCA
    • Puzolana natural cruda o calcinada y ceniza volante para uso en concreto
  • APLICACIONES DE LA CENIZA CASCARILLA DE ARROZ EN LAS
  • APLICACIONES DEL PET EN EDIFICACIONES A NIVEL INTERNACIONAL Y
  • APLICACIONES DE LA CENIZA CASCARILLA DE ARROZ Y PET EN LAS
  • CEMENTO
  • DEFINICIONES DE MATERIALES PARA ELABORAR DE CONCRETO
  • CONCRETO
    • Definición
    • Principales propiedades del concreto fresco
    • Principales propiedades del concreto endurecido

26 1.3 APLICACIONES DE LAS DOLFAS DE ARROZ EN EDIFICACIONES A NIVEL INTERNACIONAL Y NACIONAL EDIFICACIONES A NIVEL INTERNACIONAL Y NACIONAL. 27 1.5 APLICACIONES DE LA CENIZA DE CÁSCARA DE ARROZ Y PET EN EDIFICACIONES A NIVEL NACIONAL Y INTERNACIONAL EDIFICACIONES A NIVEL NACIONAL Y INTERNACIONAL.

Tabla 1. Límites de composición química según NTP 334.104,2018.
Tabla 1. Límites de composición química según NTP 334.104,2018.

METOLOGÍA

NIVEL DE INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

PROCEDIMIENTO

Una vez obtenida la ceniza se realizan pruebas para identificar sus características y propiedades físicas. En sexto lugar, se realizan pruebas sobre el hormigón endurecido para determinar las propiedades físicas y mecánicas de la muestra de hormigón.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LA CENIZA DE CASCARILLA DE

CENIZA DE CASCARILLA DE ARROZ (CCA)

  • Obtención y preparación de la CCA
  • Propiedades físicas de la ceniza de cascarilla de arroz (CCA)
    • Contenido de humedad de la ceniza de cascarilla de arroz
    • Peso específico y absorción de la ceniza de cascarilla de arroz
    • Granulometría de la ceniza de cascarilla de arroz
  • Propiedades químicas de la CCA
    • Resultados de la muestra CCA incineración en una estufa
    • Resultados de la muestra CCA incineración en un horno de ladrillos
    • Resultados de la muestra de CCA incineración en un cilindro simulado
  • Análisis de resultados

En esta prueba, la composición granulométrica de la ceniza de cáscara de arroz se determina utilizando tamices estandarizados. A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la prueba granulométrica de la ceniza de cascarilla de arroz (Cuadro 5 y Figura 9).

Figura 2. Colocado de cascarilla de arroz en cilindro  para su quemado.
Figura 2. Colocado de cascarilla de arroz en cilindro para su quemado.

TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) RECICLADO

  • Obtención del PET reciclado
  • Propiedades físicas
  • Propiedades químicas
  • Análisis de resultados

En este sentido, determinamos las características granulométricas y el módulo de finura del PET. a) Equipos y herramientas. El peso específico de la arena respecto al PET reciclado supone una diferencia de 1,23g/cm3, siendo el PET el más pequeño.

Figura 13. Escamas de PET reciclado con tamaño inferior a 4mm .
Figura 13. Escamas de PET reciclado con tamaño inferior a 4mm .

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO CON LA ADICIÓN DE CENIZA

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS PARA EL CONCRETO

  • Granulometría de los agregados
    • Granulometría del agregado fino
    • Granulometría del agregado grueso
  • Determinar el contenido de humedad de los agregados
    • Contenido de humedad del agregado fino
    • Contenido de humedad del agregado grueso
  • Determinación del peso específico y absorción de los agregados
    • Determinación del peso específico y absorción del agregado fino
    • Determinación del peso específico y absorción del agregado grueso
  • Determinación del peso unitario de los agregados
    • Peso unitario del agregado fino
    • Peso unitario del agregado grueso
  • Resumen de resultados del agregado fino y grueso

A continuación se mostrarán los resultados obtenidos del ensayo de granulometría de la piedra triturada (Tabla 20 y Figura 20). A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la prueba de peso unitario suelto de arena gruesa (Tabla 25). A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la prueba de peso unitario compactado de la arena gruesa (Tabla 26).

A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la prueba de peso unitario libre de piedra triturada (Tabla 27). A continuación se mostrarán los resultados obtenidos de la prueba de peso unitario compactado de piedra triturada (Tabla 28).

Figura 17. Tamizado del agregado fino (Laboratorio UPC).
Figura 17. Tamizado del agregado fino (Laboratorio UPC).

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO SEGÚN COMITÉ 211.1 DEL ACI

  • Consideraciones para el diseño
  • Información de los materiales
  • Procedimiento de diseño de mezcla según comité 211.1 del ACI
    • Dosificación para la combinación patrón
    • Dosificación las combinaciones propuestas

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO SEGÚN COMISIÓN ACI 211.1 Se ha desarrollado el diseño de mezcla ejecutada para las combinaciones propuestas. Luego se realizó el procedimiento de diseño de mezclas para concreto con resistencia f'c=21 MPa. 82 Para este diseño de mezcla se toma el valor del 2,5% de contenido de aire atrapado (Tabla 35).

Para este diseño de mezcla se realizó el cálculo de interpolación para la relación agua/cemento en peso de f'cr = 294 kg/cm3. Dosificación para 17 litros de mezcla de concreto con el porcentaje de reposición de 10%CCA y 5%PET.

Tabla 33. Datos para el diseño de mezcla de concreto con CCA y PET.
Tabla 33. Datos para el diseño de mezcla de concreto con CCA y PET.

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS COMBINACIONES

ELABORACIÓN DE PROBETAS CILÍNDRICAS DE CONCRETO

ELABORACIÓN DE VIGAS DE CONCRETO

ENSAYO AL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

  • Asentamiento

Una vez hecha la mezcla de concreto, inmediatamente se vertió en tres capas en el Cono de Abraham, para cada capa se realizaron 25 golpes en espiral con la varilla compactadora, así como golpes con el martillo de goma de manera uniforme, etc. hasta llenarlo. Finalmente, el cono de Abraham se eliminó perpendicular al suelo, dejando al descubierto la mezcla de concreto. Una vez retirado el cono se midió el asentamiento del concreto con la cinta métrica (Cuadros 36 y 37). A continuación se mostrarán los resultados obtenidos del ensayo de asentamiento de las combinaciones propuestas de mezclas de concreto y el patrón (Figura 38).

Colocación de hormigón con sustitución de 15% CCA por cemento y sustitución de 2,5% PET reciclado por arena. Las combinaciones 15CCA5PET y 10CCA2.5PET ofrecen un acuerdo similar ya que ofrecen los materiales de ceniza de cáscara de arroz y tereftalato de polietileno.

Figura 36.  Medición de slump en el concreto patrón.
Figura 36. Medición de slump en el concreto patrón.

ENSAYOS AL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

  • Ensayo de resistencia a la compresión
    • Resultados
    • Análisis de resultados
  • Ensayo de resistencia a la flexión
    • Resultados
    • Análisis de resultados

Se puede observar que la combinación de patrón 0CCA0PET es superada en resistencia a la compresión por una de las combinaciones propuestas que es 15CCA2.5PET. El aumento del porcentaje de PET en sustitución de la arena gruesa genera una disminución de la resistencia a la compresión. Las combinaciones 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET ofrecen poca diferencia en su resistencia al comparar CCA.

Los resultados de la prueba de flexión después de 28 días con la combinación estándar, 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET son superiores al 10% de la resistencia a la compresión de diseño. Son aceptables, aunque inferiores a las estándar, al ser superiores al 10% de la resistencia de diseño.

Figura 39. Secado de las probetas de concreto, antes de ser ensayadas.
Figura 39. Secado de las probetas de concreto, antes de ser ensayadas.

ANÁLISIS COMPARATIVO DEL CONCRETO PROPUESTO CON EL

ANÁLISIS TÉCNICO

112 La siguiente figura 51 muestra una comparación del patrón y los asentamientos concretos propuestos. De la tabla 51 se puede observar que el concreto con las combinaciones 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET tiene un asentamiento menor que el patrón debido a que la ceniza por sus propiedades hace que sea una mezcla con mayor consistencia. La siguiente tabla 47 muestra la resistencia a la compresión del concreto convencional y del concreto propuesto, así como su comportamiento durante 7, 14 y 28 días.

En la Tabla 47 se muestra que el concreto propuesto con 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET presenta una pequeña diferencia respecto al concreto convencional. La tabla muestra que la resistencia inicial de los concretos 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET propuestos en comparación con el concreto estándar presenta un porcentaje mayor.

Figura 51. Asentamiento del concreto propuesto y el convencional.
Figura 51. Asentamiento del concreto propuesto y el convencional.

ANÁLISIS ECONÓMICO

  • Costo del concreto convencional
  • Costo del concreto propuesto

Se puede observar que el precio sin IVA del concreto premezclado de 210 kg/cm2 es de S/. En la siguiente tabla 49 se muestran los cálculos correspondientes para determinar el precio del hormigón convencional con resistencia f'c =210 kg/cm2. Se puede observar que el costo total del concreto convencional f'c=210 kg/cm2 producido en el estudio es de S/.

Las siguientes tablas 50 y 51 muestran los cálculos correspondientes para determinar el costo del concreto propuesto con resistencia f'c=210 kg/cm2. 118 Los costos comparados entre el concreto estándar y la propuesta 10CCA2.5PET representan una diferencia del 2%.

Figura 52. Cotización de concreto premezclado.
Figura 52. Cotización de concreto premezclado.

EVALUAR LA REDUCCIÓN DE AGREGADOS COMO ARENA,

EVALUACIÓN DE REDUCCIÓN DE AGREGADOS COMO ARENA, PIEDRA

121 CAPÍTULO 7: EVALUAR LA REDUCCIÓN DE AGREGADOS COMO ARENA, CALIZA Y ARCILLA DE LOS CLIENTES DE LIMA STONE PARA USO DE LOS CLIENTES. En el caso del cemento se ha realizado una recopilación de información sobre los porcentajes de arcilla y caliza en la composición del cemento. En la investigación realizada por Alicia Carneado Moreno afirma que el cemento está compuesto por un 96% de clinker, que corresponde a un 75% de caliza y un 25% de arcilla, y tiene un 4% de yeso (Carneado, 2008).

Se puede analizar que por un metro cúbico de hormigón dentro de los componentes cementosos, la cantidad de caliza y arcilla que ya no se utiliza y se extrae de las canteras es de 42,24 kg y 13,31 kg, respectivamente. 123 Los cálculos y análisis realizados están directamente relacionados con el hormigón y la extracción de áridos de las canteras como arena gruesa, caliza y arcilla, siendo esta última utilizada para la producción de cemento (Cuadro 58).

Tabla 57. Cantidad de Piedra caliza y arcilla en un cemento para un concreto f’c=210  kg/cm 2  en 1m 3
Tabla 57. Cantidad de Piedra caliza y arcilla en un cemento para un concreto f’c=210 kg/cm 2 en 1m 3

CASO DE ESTUDIO

En el caso de reducir los áridos dados en el problema, se puede observar que el peso total de estos tres materiales por un metro cúbico de hormigón se reduce en 76,14 kg, que es el 6% de la cantidad de áridos que se utilizarían. en hormigón ordinario. Para el caso de arena gruesa se presenta la siguiente tabla 60 con los cálculos correspondientes. Respecto al cemento también se realizó un cálculo adecuado de la cantidad de cemento utilizada en 325,26 m3 de concreto.

En el caso de la caliza, se observa que hay una disminución del 15% en la cantidad de este material, lo que equivale a 13.74 toneladas de caliza que ya no se utiliza, y ya no se extrae de las canteras sabiendo qué material es esencial. para la producción de cemento. De la misma manera, en el caso de estudio, la reducción de áridos planteada en el problema, se ve que el peso de los tres materiales en conjunto reduce alrededor de 24,76 toneladas, siendo el 6% de la cantidad de áridos que se utilizarían. un hormigón convencional.

Tabla 60. Cantidad de arena gruesa “antes” en concreto convencional y “ahora” en un  concreto propuesto f’c=210 kg/cm 2  en el proyecto
Tabla 60. Cantidad de arena gruesa “antes” en concreto convencional y “ahora” en un concreto propuesto f’c=210 kg/cm 2 en el proyecto

CONCLUSIONES

Por tanto, estos dos materiales presentan un comportamiento complementario para el uso del hormigón. Para el concreto propuesto f'c=210 kg/cm2 de las combinaciones 15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET, el módulo de ruptura es mayor al 10% de la resistencia de diseño. Las combinaciones propuestas (15CCA2.5PET y 10CCA2.5PET) para concreto también generan un efecto económico favorable, ya que el precio del concreto convencional con la combinación 15CCA2.5PET se reduce aproximadamente un 3.5%.

Por ejemplo, una combinación de 10CCA5PET podría proporcionar hormigón con una resistencia de f'c=175 kg/cm2. Sin embargo, el porcentaje de materiales CCA y PET no fue favorable ya que resultaría en un mayor costo del concreto que el concreto convencional f'c=175 kg/cm2.

RECOMENDACIONES

Continuar con los estudios de investigación realizando ensayos de resistencia a flexión y tracción con diferentes porcentajes de PET y CCA para ver el aporte del concreto a los miembros estructurales horizontales. Realizar una aplicación de hormigón con PET y CCA en una edificación para evaluar sus propiedades físicas y mecánicas en obra (fraguado, periodo de fraguado y fisuración), para obtener ventajas y desventajas de su uso en obra. Aplicar el hormigón propuesto en una edificación para conocer el coste de su producción y obtener una propuesta económica en obra para comparar con el hormigón tradicional.

Realizar el estudio de los agregados de las canteras de los departamentos de Lima y Callao, para ver cuánto material hay disponible para los próximos años de explotación. Investigar otros materiales que puedan sustituir la arena gruesa, la piedra caliza y la arcilla, para reducir la extracción de los aditivos antes mencionados.

Proyecto de investigación sobre la aplicación de cascarilla de arroz triturada aplicada a bloques y morteros para viviendas de interés social. Análisis de las propiedades de los bloques de construcción a partir de su producción, con materiales reciclados como PET, cascarilla de arroz, bagazo de caña y cáscara de maní. Método de ensayo estandarizado para determinar la resistencia a la compresión del hormigón, en muestras cilíndricas.

Investigación de la resistencia a la compresión del hormigón con adición de puzolana obtenido de la calcinación de residuos de la cosecha de maíz producido en la provincia de Santa Elena. Tesis de Ingeniería Civil, Universidad Estatal Península de Santa Elena, Facultad de Ingeniería.

Flujograma de procedimiento

Resultados de ensayos químicos de CCA de incineración en estufa

Resultados de ensayos químicos de CCA quemado en horno de ladrillos

Resultados de ensayo química de CCA de quemado en cilindro simulado

Resultados de ensayos físicos de la CCA

Resultado de ensayos resistencia a la flexión del concreto

Panel fotográfico de elaboración de concreto propuesto

Figure

Figura 7. Secado de la muestra de ceniza de cascarilla de arroz en la estufa.
Tabla 5. Tabla de granulometría de la ceniza de cascarilla de arroz (CCA).
Figura 9. Gráfico de curva de granulometría de la ceniza de cascarilla de arroz (CCA)
Tabla 7. Composición química de la ceniza de la cascarilla de arroz.
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Referencias

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