CAP 1 Introducción

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Capítulo 1 - Introducción

Postulante: Univ. Julia María Sossa Ortiz

1.1. Antecedentes

El hormigón es un material heterogéneo constituido por dos tipos de componentes:

Activos: el conglomerante, el agua y el aditivo (opcional).

Inactivos: los áridos

Conocido como la piedra artificial por excelencia, es de gran valía en el área de la

construcción civil, por

sus cualidades como:

su fabricación en obra,

su compatibilidad con

otros materiales, la

facilidad de crear con

él cualquier forma a

través de un

encofrado, y otras; lo

han convertido en uno

de los favoritos a

utilizar en todo tipo de

construcción.

Las propiedades de sus componentes y las proporciones de mezcla de los mismos,

dan como resultado distintos tipos de hormigón según sea el requerimiento de la

estructura. Podría decirse que la cualidad más importante que posee es su resistencia

a los esfuerzos de compresión simple, convirtiéndose en una de las causas para que

sea considerado entre los materiales más útiles y cotizados en el área de la

construcción civil en todas sus escalas, sin ser una excepción nuestra ciudad.

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Sin embargo, en nuestro medio, la fabricación del hormigón suele ser incorrecta o

escasamente adecuada ya que por naturaleza no existen los bancos de préstamo con

áridos de granulometría adecuada requeridos para cumplir este objetivo.

Esta falencia llevó a los constructores a buscar alternativas con las cuales reemplazar

estos materiales, siendo de fácil acceso y bajo costo por ejemplo: el cascote

artesanal, el cascote de cerámica industrial, la arena de río fina (Mamoré); los que

han sido usados para vaciados como hormigón pobre (de baja resistencia) y algunos

otros elementos pero sin llegar a establecer con exactitud la dosificación adecuada ni

realizar sobre ellos pruebas que establezcan su comportamiento.

Es precisamente para eso que realizaremos una comparación del hormigón

compuesto por estos materiales alternativos y el hormigón debidamente dosificado y

mezclado, determinando así el comportamiento de los materiales individuales y en

conjunto, en forma de mezclas de hormigón fresco y endurecido.

Habiendo establecido que la resistencia a la compresión es la característica mecánica

más importante del hormigón, la definimos como el parámetro con el que

comparamos el desempeño que este tipo de

materiales tiene al formar con él, mezclas

proporcionadas según sus propiedades

establecidas previamente en ensayos de

laboratorio.

La resistencia a la compresión se establece a

través del ensayo de rompimiento de probetas

cilíndricas de hormigón, el mismo que se

encuentra normalizado por la “Sociedad

Americana de Pruebas de Materiales

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(American Testing Society of Materials)” y sus especificaciones se detallan en la

ASTM C 39 “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de

probetas cilíndricas de concreto”. Tradicionalmente este ensayo determina a

través de una serie de procedimientos de laboratorio y cálculo, la “resistencia

característica del hormigón” que está definida como la media estadística que

cuenta no solo con la resistencia media obtenida en los ensayos sobre probetas de

15*30 cm a los 28 días de endurecimiento, sino con la desviación típica relativa o el

coeficiente de variación de la serie de valores.

Las pruebas de compresión en hormigón se han venido realizando desde que se vio

la necesidad de contar con una medida o parámetro para la calidad del hormigón,

tanto para el diseño de estructuras como para el control de obra. En nuestro

departamento y más específicamente en nuestra ciudad, solo se cuentan con tres

presas hidráulicas para rompimiento de probetas que pueden ser accesibles para la

población en general, la primera pertenece a “Administración de Aeropuertos y

Servicios Auxiliares a la Navegación Aérea” (AASANA), la segunda pertenece a la

“Dirección de Desarrollo Vial” dependiente del “Gobierno Autónomo Departamental

del Beni” y la última se encuentra en los laboratorios de Tecnología Hormigón de la

carrera de ingeniería civil de la Universidad Autónoma del Beni “José Ballivián” desde

el año 2009.

Estudios anteriores realizados a nivel nacional sobre la resistencia característica del

hormigón con materiales alternativos han sido realizados por estudiantes en la ciudad

de Santa cruz y La Paz con un estudios enfocado en hormigón ligero de cascote y

piezas de cerámica fundida, los resultados y datos obtenidos en estos, también se

consideraron para la realización de este trabajo.

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1.2. Planteamiento del Problema

Es la resistencia a la compresión una importante cualidad del hormigón endurecido

que depende de algunos factores como: la relación entre el agregado y el cemento

(A/C), entre el agua y el cemento (a/c), calidad y tamaño máximo del agregado,

fineza de la arena, calidad del agua, condiciones del curado, etc.

Siendo las propiedades de los áridos tan importantes para la resistencia del

hormigón, la falta de éstos encarece completamente el uso de este material. Esta

situación se encuentra influida principalmente por el hecho de que nuestra ciudad y

sus alrededores se ubica en una zona natural en la que no es posible conseguir árido

adecuado. Esta situación se complica por el deficiente sistemas de transporte desde

los bancos de préstamo, lo que incrementa un extra de costo; incitando al uso del

material alternativo como una solución rápida.

Fueron realizadas varias obras con ellos, en las que se usó este material, en las

mezclas de hormigón sin ninguna normativa y sin establecer sus propiedades,

basándose en la experiencia de los maestros albañiles y algunos profesionales del

área de construcción, para obras de mínima importancia como contra pisos, hormigón

en masa, y en algunos casos, elementos como columnas para el modelo clásico de

vivienda a medias aguas que es característico de la ciudad.

A pesar de que ha sido una solución útil, al no conocerse todas sus facultades

terminó empobreciendo la construcción y sin resolver la limitante del uso del árido en

el hormigón. Es de vital

importancia el corregir y

adaptar a nuestro medio

las técnicas y

conocimientos que

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permitan la elaboración de hormigón de calidad con la finalidad de fomentar la buena

práctica, la aplicación del método científico y contribuir al desarrollo general de la

región posibilitando el progreso.

Algunos factores que influyen además en esta situación son:

La realización de este tipo de estudios en la práctica común de la construcción

civil por parte de los profesionales resulta costosa y no rentable

La falta de material de laboratorio accesible y en buen estado, aumenta el

costo de dicho estudio, y deteriora el proceso de puesta en obra y control.

Por los puntos anteriores el conocimiento y preparación teórico-práctica es

poco valorado por parte de los propietarios que prefieren ahorrar y realizar

obras simples disminuyendo la calidad de la obra.

El transporte de agregados desde los bancos de préstamo por falta de caminos

accesibles en toda época del año entorpece el proceso constructivo y paraliza

las obras

Las condiciones de explotación de los bancos de préstamo distan de lo

adecuado por la falta de maquinaria, inversión e innovación en los métodos de

extracción, transporte y procesamiento del material a nivel departamental

1.2.1. Planteamiento del Problema Científico

1.2.1.1. Problema general

¿QUÉ RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PRESENTA EL HORMIGON AL VARIAR LOS

ARIDOS QUE FORMAN PARTE DE SU COMPOSICIÓN?

1.2.1.2. Problemas específicos

¿CUÁL SERIA EL USO CORRECTO PARA CADA TIPO DE MEZCLA HORMIGON SEGUN

SU RESISTENCIA Y COMPORTAMIENTO?

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¿CUÁL ES EL COMPORTAMIENTO DE CADA MATERIAL ALTERNATIVO CON LOS QUE

COMUNMENTE SE REALIZAN HORMIGONES LIVIANOS EN ÁREA DE LA

CONSTRUCCIÓN EN TRINIDAD?

¿DE QUÉ FORMA AFECTA EL TIEMPO DESDE QUE FUE VACIADO A LA RESISTENCIA

DEL HORMIGON DE ARIDO LIGERO?

1.3. Título de la Investigación

“Análisis comparativo de la resistencia a la compresión del hormigón

como material variado”

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo general

Realizar un estudio detallado que permita determinar las características de los

materiales alternativos por separado y en conjunto como mezclas, estableciendo y

comparando la resistencia del hormigón resultante, obteniendo así un parámetro que

sirva de base para el mejoramiento y optimización del método constructivo y puesta

en obra de todo tipo de estructura que utilice el hormigón normal y ligero en la

ciudad de Trinidad.

1.4.2. Objetivos Específicos

Como parte de la investigación científica a realizar incluimos los siguientes aspectos:

Determinar las características del agregado grueso normal y alternativo

Determinar las características del agregado fino

Elaborar mezclas para hormigones normales y livianos

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Determinar las características de las mezclas para hormigones normales y

livianos

Determinar las características estructurales en los hormigones normales y

livianos mediante el ensayo de rompimiento de probetas

Comprobar la resistencia a la compresión después de varios años de vaciado

con probetas de hormigón normal y ligero.

1.5. Planteamiento de la hipótesis

1.5.1. Hipótesis general

El Hormigón presenta un rango de variación en los resultados de los ensayos de

resistencia a la compresión, la misma que está en función de las propiedades físicas,

químicas y mecánicas que fueron determinadas en laboratorio para cada material

utilizado en la mezcla, por ende la durabilidad, estabilidad y resistencia química del

hormigón son distintas para cada variable.

A priori y basados en los conocimientos generales de los materiales podríamos decir

que el rango de resistencia a la compresión tendrán el siguiente orden de mayor a

menor:

Tabla Nº 1 Rango de resistencia de hormigones

Hormigón normal de árido con

piedra tritura

(RC)

Hormigón normal de árido con

canto rodado

(CR)

Hormigón normal

con arena del río Iténez

(AI)

Hormigón normal

con arena de río

Mamoré

(AM)

Hormigón ligero de

cascote de cerámica industrial

(CC)

Hormigón ligero de

cascote de tejería

artesanal

(LT)

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1.5.2. Hipótesis de Investigación

HIPÓTESIS 1.-

La comparación de las resistencias determinará la capacidad de carga a compresión

que puede recibir cada tipo de hormigón en un mismo elemento, determinando el

uso correcto para cada uno tomando en cuenta, las cargas que reciba el elemento,

las condiciones y método constructivo a utilizar, el incremento de la resistencia por

influencia de la edad, etc.

HIPÓTESIS 2.-

La resistencia a la compresión no se ve afectada por el tiempo en porcentajes

considerables para todas las combinaciones de áridos.

HIPÓTESIS 3.-

La naturaleza de los distintos áridos como componentes pasivos de la mezcla del

hormigón altera el comportamiento de la mezcla. Según la granulometría y la

composición de los áridos el hormigón resultante presentará distintas propiedades de

consistencia, maleabilidad y absorción de agua. Determinamos pues el siguiente

orden para determinar la mezcla óptima (la más trabajable) de mayor a menor:

Tabla Nº 2 Diferenciación de Hormigones por Árido Grueso

HORMIGÓN NORMAL

•Canto rodado

•Piedra triturada

HORMIGÓN LIGERO

•Cascote cerámica industrial

•Cascote tejería artesanal

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1.5.2.1. Variables e Indicadores

1.5.2.1.1. Variable independiente

La serie de probetas estándar “RC” elaborada con una dosificación en volumen 1:2:3,

el agregado grueso de material chancado y arena “Pacanova”

1.5.2.1.2. Variable dependiente

Variables en agregado grueso

Tabla Nº 3 Variables de Árido Grueso

Variables en agregado fino con material triturado

Tabla Nº 4 Variables de Árido Fino

Canto rodado de río

(CR)

Cascote de cerámica industrial

(CC)

Ladrillo artesanal de tejería

(LT)

Arena Itenez (AI)

Arena Mamoré (AM)

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1.6. Alcance de la Investigación

A través de este estudio intentamos abarcar los siguientes puntos:

La determinación de los factores que justifican el uso de los hormigones

normales y ligeros en la construcción civil.

El origen y las características de los materiales componentes del hormigón

normal.

El origen y las características de los materiales componentes del hormigón

liviano.

Las propiedades del hormigón normal, método de dosificación y su

comportamiento estructural.

Las propiedades y aplicaciones del hormigón de árido ligero y su uso

estructural.

Diseño y análisis estadístico de los datos experimentales, manejo de datos,

control de la estructura de hormigón.

1.7. Justificación

El crecimiento poblacional y el desarrollo del departamento han aumentado las

expectativas con respecto a la construcción civil, edificios, puentes, tanques elevados;

cada vez son más necesarios, pues garantizan el mejoramiento de la calidad de vida

de nuestros habitantes. Un material tan elemental como el hormigón debe ser

accesible a la población y de calidad requerida para todo tipo de estructuras.

El conseguir establecer los parámetros y características de los materiales que son de

fácil acceso para su elaboración justifica principalmente esta investigación.

1.7.1. Justificación técnica

La investigación propuesta requiere de un amplio grupo de estudios a realizados

paralelamente así como la aplicación de conocimientos y criterios de investigación

teórica, para la elaboración y procesamiento de los resultados de los mismos, entre

ellos tenemos:

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Determinación en laboratorio de las características y las propiedades requeridas

para la dosificación de hormigones de cada uno de los siguientes agregados:

arenas, cascotes, ripios, incluyendo a grandes rasgos:

Contenido de Humedad

Granulometría del agregado

Módulo de finura

Peso específico, unitario y absorción

Porcentaje de desgaste

Determinación de las características de consistencia, maleabilidad y resistencia de

cada mezcla utilizada para las probetas:

Consistencia

Determinación de las características estructurales del hormigón endurecido en los

tiempos de 7, 14 y 28 días de vaciado:

Resistencia a la compresión

Certificación de las características estructurales del hormigón normal y ligero con

tiempo mayor a 10 años de vaciado:

Resistencia a la compresión

1.7.2. Justificación económica

La repercusión económica de los resultados es directa sobre todos los integrantes del

círculo de compra y venta de material, productores, constructores y propietarios,

pues la propuesta indica el uso adecuado de cada material justificando la inversión

en el mejoramiento del proceso de extracción, procesamiento y transporte de

agregados de parte de los distribuidores.

La dosificación usada en cada tipo de requerimiento garantiza un óptimo uso de la

cantidad de material a utilizarse en una obra, los costos por posibles fallas o

mantenimientos realizados antes de tiempo en hormigones de mala dosificación

serían anulados. Además, los resultados pueden ser usados como documento de

respaldo para el uso de hormigón de árido ligero en cierto tipo de estructuras ya sin

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la necesidad de estudio específico (siempre y cuando cumpla con las observaciones

indicadas) ahorrando así el costo de estudio personalizado para ciertas estructuras.

La posibilidad de aminorar el costo en material, permite la inversión en otros campos

de la construcción que mejoren los tiempos de ejecución y calidad de obra final.

1.7.3. Justificación social

La construcción civil es un área que afecta a toda la población en general, el

garantizar materiales de alta calidad, bajo costo y fácil acceso, posibilita de gran

manera la ampliación del campo de trabajo llevando a cabo más obras, de mayor

duración y garantizando la inversión en nuevas construcciones civiles que mejoren las

condiciones de vida de la población en general.

1.8. Metodología

1.8.1. Métodos

Mediante la aplicación del método científico de técnica de laboratorio especificado en

la norma de la ASTM, se realizan pruebas sobre muestras categorizadas y procesan

los datos obtenidos para establecer un informe final con la comparación de todos

estos, con el siguiente orden:

Determinación de las características de cada material

Elaboración de un modelo patrón

Elaboración de las probetas variables

Determinación de las características de cada probeta según su composición

Determinación de las características de las probetas con mayor tiempo de

vaciado

Determinación de las diferencias y el uso estructural de las mismas.

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1.8.2. Técnicas

Las distintas técnicas de laboratorio están establecidas en la norma de la “Sociedad

Americana de Pruebas de Materiales (American Testing Society of Materials)” en los

siguientes capítulos:

1. ASTM C 566 “Método estándar para

medir el contenido de humedad de los

agregados”

2. ASTM D 6913 “Método de prueba

estándar para la distribución de tamaño de

partículas (Gradación) de Suelos mediante el

uso de tamices”

3. ASTM C127 “Método de prueba

estándar para la densidad, densidad relativa

(gravedad específica) y absorción del árido

grueso”

4. ASTM C128 “Método de prueba

estándar para densidad, densidad relativa

(gravedad específica), y absorción de agregado fino”

5. ASTM C535 “Método de prueba estándar para resistencia a la degradación

del agregado grueso por abrasión e impacto en la máquina de Los Ángeles”

6. ASTM C143 “Método de determinación de la consistencia en la mezcla de

hormigón a través de asentamiento con el cono de Abrams”

7. ASTM C 31 “Práctica estándar para elaborar y curar probetas de ensayo de

Concreto”

8. ASTM C 39 “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de

probetas cilíndricas de concreto”.

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