UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAE.A.P. INGENIERIA CIVIL

TITULO TENTATIVO

ELABORACION DE UN CONCRETO DE ALTA DENSIDAD UTILIZANDO LA PIRITA COMO AGREGADO GRUESOI. INTRODUCCION

El Hormign es uno de los pocos materiales de construccin que ha prevalecido en el tiempo, por ejemplo, fue utilizado por los egipcios hace ms de 3600 aos atrs en grandes columnas que sostenan los templos.La diferencia del hormign que se utilizaba en la antigedad y el que se maneja en la actualidad radica en los usos. Remotamente el hormign era universal, serva prcticamente para todo lo que se quisiera construir.; actualmente el adelanto de la ciencia ha facilitado la innovacin de una gran variedad de soluciones afines a la necesidad real.

Toda solucin nace para salvar una dificultad; es por ello que se han creado una gran variedad de hormigones con finalidades bien especficas acordes a problemas puntuales, por ejemplo, hormigones livianos, de alta resistencia, permeables, autocompactable, pesados, etc.

Desde que se descubri la radiactividad entre los aos 1852 1908 por Antoine Henri Becquerel (Origen de la Radiactividad Feria de Madrid por la Ciencia) el hombre sorprendi a la humanidad con la gama de posibilidades que esta fuente de energa poda proveer. No nos olvidemos de Chernobyl (perdida del refrigerante del ncleo dej escapar radiacin a la atmsfera. Consecuencias, 31 muertos y alteraciones de la descendencia de la mayora de la poblacin restante).

Son muchos los ejemplos que han dado la alerta a la humanidad de los peligros que esta fuente de energa puede traer si no se controla de una manera efectiva.

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEl concreto es uno de los materiales ms utilizados en la construccin y para su preparacin requiere de recursos naturales, extrados del suelo y de las corrientes superficiales, as como tambin de cemento y agua, y segn el tipo de obra de aditivos, en esta investigacin presentare toda la informacin necesaria para conocer con detalle las propiedades, caractersticas, composicin y aplicaciones del concreto pesado.As al remontarnos a los aos 60 del siglo XX para encontrar sus inicios. El concreto pesado tiene propiedades de principal utilidad como material de proteccin contra la radiacin. Su aplicacin en la industria de la construccin es relativamente reciente, y coincide con el desarrollo de la energa nuclear. Una pantalla msica de este tipo de hormign puede servir como proteccin contra los rayos gamma y los rayos X y adems suponer un ahorro econmico respecto a los hormigones ordinarios. (Ya que para la misma proteccin se necesitan espesores mayores).

El concepto es claro, se disean hormigones de alta densidad para conseguir pesos unitarios superiores a los de los hormigones ordinarios. De esta manera, se pretende alcanzar pesos de entre 2880 kg/m3 a 4880 kg/m3 y hasta 6400 kg/m3. Esto se consigue usando agregados pesados incluyendo minerales de hierro tales como la magnetita y limonita, rocas de cantera tales como barita, virutas de acero y minerales de hierro, o materiales sintticos como los ferrofosforosos.

A pesar de que con las nuevas tecnologas el grado de conocimiento de este material ha aumentado considerablemente, es cierto que an queda un largo camino que recorrer. En las ltimas dcadas, el concreto pesado ha ido ganando terreno en el sector de la construccin a nivel mundial. El uso del concreto pesado ha permitido la construccin de estructuras en las que la masividad es la propiedad predominante.

Con este estudio pretendo presentar las alternativas para la produccin de concretos con alta densidad, las ventajas y tcnicas de este tipo de concreto a nivel estructural. Para tener un conocimiento ms amplio y claro de lo que se est tratando en nuestro proyecto de investigacin, nos planteamos las siguientes interrogantes.

1.2. FORMULACIN DEL PROBLEMACmo es el comportamiento mecnico del concreto de alta densidad?Qu propiedades de este concreto son las ms importantes?

Qu aplicaciones tiene este tipo de concreto?1.3. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

Esta investigacin pretende encontrar materiales nuevos de construccin que sean econmicos y durables, que reemplacen a los tradicionales, este concreto es resistente a compresin, flexin y tensin. De este modo el concreto de alta densidad puede ser una posibilidad real para los pases en desarrollo, ya que estn disponibles en grandes cantidades y representan una fuente renovable continua.Tambin se procura presentar las alternativas para la produccin de concretos con las ventajas tcnicas de este tipo a nivel estructural.1.4. ALCANCES O DELIMITACIONES DE LA INVESTIGACINEn la presente investigacin se analizara el comportamiento de un concreto de alta densidad elaborado con un mineral (pirita) extrado de la ciudad de Hualgayoc-Bambamarca, este mineral se usara como agregado grueso natural de tamao mximo de agregado (TMN) de 19mm (3/4) .Para que un material pueda ser utilizado como agregado en la elaboracin de un concreto de densidad pesada, es necesario conocer sus propiedades fsicas y mecnicas y deber cumplir con las normas oficiales vigentes, las cuales son: Granulometra, absorcin de agua, peso especfico de masa, peso unitario suelto y compactado, resistencia a la abrasin, peso unitario del concreto fresco, apariencia, etc. Una vez conocidas estas propiedades se proceder a la elaboracin del diseo o proporcionamiento, donde se planteara una relacin agua cemento (A/C), contenido de aire, revenimiento de acuerdo al tipo del proyecto.Resulta necesario evaluar en el laboratorio el comportamiento de la mezcla en estado fresco mediante pruebas que se especifican en las normas ASTM y NTP oficiales en nuestro pas. Cabe mencionar que tambin se realizara las pruebas para caracterizar el agregado fino (arena) que sern extradas de una cantera de la ciudad de Chilete.

Las pruebas mecnicas de loa materiales, del concreto en estado fresco y endurecido se realizarn en el laboratorio de la UNC, facultad de Ingenieria. 1.5. LIMITACIONES

a) La investigacin se limita a la elaboracin de concretos de alta densidad usando un mineral (pirita) como agregado grueso, el cual se encuentra en la provincia de Hualgayoc-Bambamarca.b) La investigacin tambin se ve limitada debido a falta de apoyo econmico de parte de la universidad.c) Los investigadores slo pueden dedicar 6 horas a la semana para la investigacin.

d) Nuestra investigacin se ve limitada debido a la escasez y disponibilidad de equipos y herramientas a usar en laboratorio.1.6. OBJETIVOS1.6.1. Objetivo general: Elaborar un concreto de alta densidad usando la pirita como agregado grueso.

1.6.2. Objetivo especfico: Determinar la resistencia a compresin y flexin del concreto de alta densidad. Determinacin de la cantidad ptima de los componentes del concreto para obtener un mejor comportamiento que los concretos normales.II. MARCO TERICO CONCEPTUAL

2.1. ANTECEDENTES DEL TEORICASNo existen trabajos realizados en este tipo de concreto en la regin Cajamarca, pero si existen en otras regiones del Per y del mundo ciertas investigaciones de este tema, por lo que cada regin uso materiales, totalmente con un carcter local.

Se reportan un nmero importante pases en el mundo, que de una forma u otra usan este tipo de concreto en procesos constructivos.En general, estos empleos han estado determinados por el quehacer cotidiano de generacin tras generacin de los pases, sin una argumentacin cientfica tcnica en la mayora de los casos por lo que se desconoce un tanto ya que es un tanto costoso.2.2. BASES TERICO En el Per, si se cuenta con la norma NTP y ASTM normas o reglamentos que rigen el diseo y uso de concretos de alta densidad, sin embargo, en base a los estudios realizados anteriormente por investigadores a nivel mundial fundamentamos nuestro estudio en los resultados comunes de todos estos estudiosos, los cuales concluyen que el uso de estos concretos favorece el comportamiento a compresin y como aislante de plantas nucleares y hospitales. 2.3. DEFINICIONES DE CONCEPTOS2.3.1. DEFINICIONESCemento:

Material pulverizado que por adicin de una cantidad conveniente de agua forma una pasta aglomerante capaz de endurecer, tanto bajo el agua como en el aire.

Cemento portland:

Producto obtenido por la pulverizacin del clinker portland con la adicin eventual del sulfato de calcio. Se admite la adicin de otros productos que no excedan del 1% en peso del total siempre que su inclusin no afecte las propiedades del cemento resultante.

Agregado:

Conjunto de partculas de origen natural o artificial, que pueden ser tratadas o elaboradas y cuyas dimensiones estn comprendidas entre los lmites fijados por la Norma ITINTEC 400.037.

Agregado grueso:

Agregado retenido en el tamiz ITINTEC 4.75 mm (N4), proveniente de la desintegracin natural o mecnica de las rocas y que cumple con los lmites establecidos en Norma ITINTEC 400.037.Arena:

Agregado fino, proveniente de la desintegracin natural de las rocas. Norma ITINTEC 400.037.Grava:

Agregado grueso, proveniente de la desintegracin natural de los materiales ptreos, encontrndosele corrientemente en canteras y lechos de ros, depositado en forma natural. Norma ITINTEC 400.037.

Tamao mximo:

Es el que corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado grueso. Norma ITINTEC 400.037.

Tamao mximo nominal:

Es el que corresponde al menor tamiz de la serie utilizada que produce el primer retenido. Norma ITINTEC 400.037.

Mdulo de fineza del agregado fino:

Centsima parte del valor que se obtiene al sumar los porcentajes acumulados retenidos en el conjunto de los tamices 4.75 mm (N 4), 2.36 mm (N 8), 1.18 mm (N 16), 600 mm (N 30), 300 mm (N 50) y 150 mm (N 100).Aditivos:

Sustancia aadida a los componentes fundamentales del concreto, con el propsito de modificar algunas de sus propiedades. Norma ITINTEC 339.086.

Concreto:

Es la mezcla constituida por cemento, agregados, agua y eventualmente aditivos, en proporciones adecuadas para obtener las propiedades prefijadas. El concreto es un material compuesto de partculas grandes formado por una matriz continua cementante que une a un agregado de partculas (agregado u rido fino o arena, y agregado o rido grueso).Pasta de cemento:

Es una mezcla de cemento y agua. Norma ITINTEC 400.002.

Mortero de cementos:

Es la mezcla constituida por cemento, agregados predominantemente finos y agua.Concreto simple:

Concreto que no tiene armadura de refuerzo o que la tiene en una cantidad menor que el mnimo porcentaje especificado para el concreto armado.

Concreto ligero, con una densidad de 2 Ton/m3 como mximo. Adems de ridos ligeros como la piedra pmez, las arcillas expandidas y las escorias, tambin se emplean granulados productores de poros o materiales espumantes.

Concreto normal con una densidad de ms de 2 Ton/m3 a 2.8 Ton/m3 como mximo con arena y grava como ridos.

Concreto de pesado, con una densidad bruta superior a 2,8 Ton/m3. Los ridos se componen de espato pesado, magnetita o fragmento de chatarra. Debido a su composicin, el concepto ms preciso sera concreto de alta densidad.Los concretos de alta densidad generalmente suelen usarse cuando el volumen del elemento en construccin es limitado. De esta forma con un concreto ms denso, conseguimos reducir los espesores necesarios. Necesitamos que este concreto adems de la densidad desarrolle tambin propiedades importantes como: alta resistencia mecnica (a compresin, impacto, abrasin, traccin, etc.) en caso de ser necesario, como por ejemplos en muros de proteccin biolgica; afectacin a grandes variaciones de temperatura, capacidad de retencin de agua, conductividad trmica, calor especifico y coeficiente de expansin lineal.

2.3.2. LA PIRITAa. Historia de la PiritaLa Pirita se presenta en gran cantidad en ambientes muy variados siendo el mineral ms frecuente de los sulfuros. Encontramos la Pirita en yacimientos con presencia de rocas sedimentarias, volcnicas y metamrficas, como mineral accesorio en rocas gneas, en filones hidrotermales de contacto, en depsitos de metamorfismo de contacto, en pizarras con hbito cubico muy bien formado y tambin podemos encontrar fsiles con recubrimientos de pirita como los amonites piritizados.

El conocido refrn No todo lo que brilla es oro juega un papel fundamental en la historia de la pirita, ya que en los tiempos de la fiebre del oro (Estados Unidos, siglo XIX), se rego la voz de que la gente se haca rica encontrando oro en ros y minas, como consecuencia de estos rumores miles de personas se desplazaron a esta nacin con el fin de buscar fortuna.

No obstante, ya que en la mayora de los casos no se trataba de expertos en minera o por lo menos de conocedores del oro, algunos fueron engaados por estafadores que haciendo pasar por oro el mineral conocido como pirita, cobraban fuertes sumas por los hallazgos, ante esta situacin este mineral fue conocido en esta poca como El oro de los tontos.b. Caractersticas y Propiedades de la Pirita

Clase Mineral de la PiritaGrupo II Sulfuros

Color de la PiritaAmarillo latn, Amarillo gris

Raya de la PiritaNegro verdoso

Dureza de la Pirita6 6,5 Mohs

Densidad de la Pirita4,9 5,2 gr/cm3

Exfoliacin de la PiritaImperfecta

Fractura de la PiritaConcoidea, desigual, frgil

Cristalizacin de la PiritaCubico

Habito Cristalino de la PiritaLos ms comunes son el cubo dodecaedro regular y pentagonal

Composicin Qumica de la Pirita Fe S2

Transparencia de la PiritaOpaco

Brillo de la PiritaMetlico

ndice de refraccin de la PiritaNo medible

Fluorescencia de la PiritaNinguna

FUENTES DE INFORMACIN

Tesis: Consideraciones de diseo en relacin al hormign pesado Ms. Manel Alvarez Paz Espaa Tesis: Hormign de muy alta densidad Ms. Yasmila Herrera Toledo Espaa Monografa: Materiales de construccin II y ensayos Los ridos en el Hormign Rosa M. Dominguez Caballero Ficha Tcnica: Hormign Pesado FYM Italcementi Group Ficha Tcnica: Hormign Pesado PROMSA Bibliografa: Hormign Jorge Canevas

SEMINARIO DE TESISPgina 9