plan tesis 2.docx

8/13/2019 plan tesis 2.docx

1/41

1

I.- TITULO:

Importancia en la resistencia inicial a la compresin el concreto estructural utilizando

diferentes aditivos acelerantes de fragua y plastificantes, en la zona alto andina de Tacna

(Alto Per) PALCA

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El desarrollo lento de la resistencia a la compresin del concretodebido a la hidratacin lenta y

prolongacin del tiempo de fraguado en las zonas alto andinas de Tacna con heladas y bajas

temperaturas que varan desde -4C hasta 20C

1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA

Dado que en la construccin de distintos tipos de estructuras serequiere de

concretoestructural, lo que ha generado una necesidad del uso de este en la construccin de

obras en la zona alto Andina de Tacna, especialmente en el Anexo de Alto Per - Palca, donde

la Municipalidad cuenta con buenos presupuestos producto del canon minero de la explotacin

de importantes yacimientos mineros de la Zona.

Teniendo en cuenta las bajas temperaturas, el clima y la humedad hacen que el fraguado

requiera de mayor tiempo para su secado as como mejorar su resistencia, para salvar este

problema se recurre al uso de aditivos de fragua y plastificantes que las fabricas ofrecen de

distintas propiedades, por lo cual se hace necesario realizar un diseo experimental para

determinar el mejor aditivo considerando la mejor calidad y su precio de venta en el mercado.

Debido a la falta de conocimiento de la poblacin muchas veces se elige el producto de menor

precio en el mercado, pesando que se genera un ahorro sin embargo no necesariamente el

producto ms econmico no es aquel que asegure una buena calidad en las estructuras de

concreto armado.

Teniendo en cuenta estas consideraciones se plantean las siguientes interrogantes del

problema de investigacin:

1.2.1 PROBLEMA PRINCIPAL

Cul es el aditivo acelerante de fragua y plastificante que genera la mejor resistencia a la

compresin inicial en el concreto estructural y mejor comportamiento a temperatura ambiente en

las zonas alto andinas de Tacna?


2/41

2

1.2.2 PROBLEMAS SECUNDARIOS

Cul es el aditivo acelerante y plastificante de menor costo que genera una mayor resistencia

a la comprensin inicial del concreto armado en la zona alto andina de Tacna?

Con qu temperatura el aditivo acelerante de fragua y plastificante logra la mayor resistencia a

la comprensin inicial del concreto estructuralen la zona alto andina de Tacna?

1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION:

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar el mejor aditivo acelerante de fragua y plastificante que muestre la mejor

resistencia a la compresin inicial, el menor costo, y mejor comportamiento a temperatura

ambiente para el concreto estructural en las zonas alto andinas de Tacna

1.3.2OBJETIVOS ESPECIFICOS:

- Determinar el aditivo de fragua acelerante plastificante que genera mayor resistencia a la

comprensin inicial del concreto estructural en la zona alto andina de Tacna

- Obtener el aditivo acelerante y plastificante de menor costo que genera una mayor

resistencia a la comprensin inicial del concreto armado en la zona alto andina de Tacna.

- Evaluarla temperatura que el aditivo acelerante de fragua y plastificante logra la mayor

resistencia a la comprensin inicial del concreto armado en la zona alto andina de Tacna.

1.4 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO

Este problema se justifica en la necesidad de tener un mejor desempeo del concreto en las

condiciones ambientales de la zona alto andina de Tacna con ayuda de aditivos que aceleren

el proceso de fraguado, de acuerdo a una temperatura y tengan una mejor resistencia a la

compresin a un bajo costo.


3/41

3

1.5 PLANTEAMIENTO DE HIPOTESIS

1.5.1 HIPOTESIS GENERAL

Existe diferencia significativa entre los diferentes tipos de aditivos acelerantes de fragua y

plastificantesen relacina la resistencia a la compresin inicial, costo y comportamiento a

temperatura ambiente para el concreto armado en las zonas alto andinas de Tacna.

1.5.2 HIPOTESIS ESPECFICAS:

- La resistencia a la comprensin inicial del concreto armado en la zona alto andina de

Tacna es diferente segn el tipo aditivo usado

- Segn el costo del tipo aditivo acelerante y plastificante varia la resistencia a lacomprensin inicial del concreto armado en la zona alto andina de Tacna.

- la temperaturainfluye significativamente en la comprensin inicial del concreto armado en

la zona alto andina de Tacna

1.6 VARIABLES:

1.6.1 VARIABLE DEPENDIENTE:

Resistencia a la comprensin del concreto armado

Indicadores:% de Resistencia

1.6.2 VARIABLES INDEPENDIENTES:

Tipo de aditivoCosto del aditivo en SolesTemperatura 8 am y 12 pm

Indicadores:Tipo aditivo: bueno, regular, ptimoPrecio del aditivo: Nuevos solesTemperatura: grados centgrados


4/41

4

CAPITULO II

2.- MARCO TEORICO

2.1 CONCRETO

El concreto es bsicamente una mezcla de dos componentes: Agregado y pasta. La pasta,

compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada)

para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reaccin

qumica entre el Cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos:

finos y gruesos.

Los agregados finos consisten en arenas naturales o mano facturadas con tamaos de

partculas que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partculas

se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamao mximo de agregado

que se emplea comnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. La pasta est compuesta de

Cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la

pasta constituye del 25 al 40 % del volumen total del concreto. El volumen absoluto del

Cementoest comprendido usualmente entre el 7 y el 15 % y el agua entre el 14 y el 21 %. El

contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del

concreto, dependiendo del tamao mximo del agregado grueso. Como los agregados

constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su seleccin es

importante. Los agregados deben consistir en partculas con resistencia adecuada as como

resistencias a condiciones de exposicin a la intemperie y no deben contener materiales que

pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y

agua, es deseable contar con una granulometra continua de tamaos de partculas. La calidad

del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado

adecuadamente, cada partcula de agregado est completamente cubierta con pasta y tambin

todos los espacios entre partculas de agregado. Para cualquier conjunto especifico de

materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido est determinada


5/41

5

por la cantidad de agua utilizada en la relacin con la cantidad de Cemento. A continuacin se

presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:

Se incrementa la resistencia a la compresin y a la flexin.

Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorcin.

Se incrementa la resistencia al intemperismo.

Se logra una mejor unin entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo.

Se reducen las tendencias de agrietamientos por contraccin.

Entre menos agua se utilice, se tendr una mejor calidad de concreto a condicin que sepueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en

mezclas ms rgidas; pero con vibracin, aun las mezclas ms rgidas pueden ser empleadas.

Para una calidad dada de concreto, las mezclas ms rgidas son las ms econmicas. Por lo

tanto, la consolidacin del concreto por vibracin permite una mejora en la calidad del concreto

y en la economa. Las propiedades del concreto en estado fresco (plstico) y endurecido, se

puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma lquida, durante su

dosificacin. Los aditivos se usan comnmente para:

1. ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento,

2. reducir la demanda de agua,

3. aumentar la trabajabilidad,

4. incluir intencionalmente aire, y

5. ajustar otras propiedades del concreto.

Despus de un proporcionamiento adecuado, as como, dosificacin, mezclado, colocacin,

consolidacin, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de

construccin resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y prcticamente

impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto tambin es un excelente

material de construccin porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y

texturizados para ser usado en un nmero ilimitado de aplicaciones.

2.2 PROPIEDADES MECANICAS Y FISICAS DE LOS CEMENTOS.

Fraguado. La velocidad de fraguado se mide a partir del amasado, mediante la aguja de Vicat.


6/41

6

El cemento de resistencia muy alta se inicia pasado 45 minutos, mientras que el de resistencia

alta, media y baja, se inicia pasados 60, aunque todos ellos finalizan antes de 12 horas.

El fraguado es ms corto y rpido en su comienzo a mayor finura del cemento.

La presencia de materia orgnica, retrasa el fraguado y puede llegar a inhibirlo.

A menor cantidad de agua, as como a mayor sequedad del aire ambiente, corresponde un

fraguado ms corto.

Expansin. Los ensayos mediante las agujas de Chatelier, tienen por objeto medir el riesgo de

expansin tarda que puede tener un cemento fraguado, debido a la hidratacin del xido de

calcio y/o oxido de magnesio libres. No debe ser superior a 10 milmetros.

Finura del molido. Est ligada al valor hidrulico del cemento, ya que influye en la velocidad de

las reacciones qumicas de fraguado y endurecimiento.

Si el cemento posee una finura excesiva, su retraccin y calor de fraguado son muy altos (por lo

que en general resulta perjudicial), pero la resistencia mecnica aumenta con la finura.

Para la determinacin de la finura se utiliza el mtodo de la superficie especfica de Blaine,

(ms conocido) la cual est comprendida entre 2.500 y 4.000 cm2/g. Y los mtodos de tamizado

en seco y tamizado hmedo.

Resistencias mecnicas. Se realizan pruebas de probetas de cemento, las cuales se rompen

primero por flexo-traccin con carga centrada y luego por comprensin, realizndose estas a los2, 7 y 28 das.

La resistencia aumenta a mayor cantidad de cemento empleado.

2.3 LOS MATERIALES CEMENTANTES

Son materiales aglomerantes que tienen las propiedades de adherencia y cohesin requeridas

para unir fragmentos minerales entre s, formando una masa slida continua, de resistencia y

durabilidad adecuadas. Dentro de esta categora, adems de los cementos propiamente dichos,

se encuentran materiales empleados con menos frecuencia como las cales, los asfaltos y los

alquitranes. Para fabricar hormign estructural se utilizan nicamente los cementos hidrulicos

(utilizan agua para reaccionar qumicamente y adquirir sus propiedades cementantes durante

los procesos de endurecimiento inicial y fraguado). Entre los diferentes cementos hidrulicos


7/41

7

destaca, por su uso extendido, el cemento Portland, existiendo adems los cementos naturales

y los cementos con alto contenido de almina.

El cemento Portland es un polvo muy fino, de color grisceo, que se compone principalmente de

silicatos de calcio y de aluminio, que provienen de la combinacin de calizas, arcillas o pizarras,

y yeso, mediante procesos especiales. El color parecido a las piedras de la regin de Portland,

en Inglaterra, dio origen a su nombre. El proceso de manufactura del cemento consiste,

esencialmente, en la trituracin de los materiales crudos (calizas y arcillas); su mezcla en

proporciones apropiadas; y su calcinacin a una temperatura aproximada de 1400C, dentro de

un cilindro rotativo, lo que provoca una fusin parcial del material, conformndose bolas del

producto llamadas Clinker. El clinker es enfriado y luego es molido junto con el yeso hasta

convertirlo en un polvo fino llamado cemento Portland

Existen diversos tipos de cemento Portland:

Tipo I:

Se lo conoce como cemento Portland ordinario, que es el de mayor utilizacin en el mercado.

Se lo utiliza en hormigones normales que no estarn expuestos a sulfatos en el ambiente, en el

suelo o en el agua del subsuelo.

Tipo II:

Son cementos con propiedades modificadas para cumplir propsitos especiales, como

cementos anti-bacteriales que pueden usarse en piscinas; cementos hidrfobos que se

deterioran muy poco en contacto con sustancias agresivas lquidas; cementos de albailera

que se los emplea en la colocacin de mampostera; cementos impermebilizantes que se los

utiliza en elementos estructurales en que se desea evitar las filtraciones de agua u otros fluidos,

etc.

Tipo III:

Son los cementos de fraguado rpido, que suelen utilizarse en obras de hormign que estn en

contacto con flujos de agua durante su construccin o en obras que pueden inestabilizarse

rpidamente durante la construccin.

Tipo IV:

Son los cementos de fraguado lento, que producen poco calor de hidratacin. Se los emplea en

obras que contienen grandes volmenes continuos de hormign como las presas, permitiendo

controlar el calor emitido durante el proceso de fraguado.

Tipo V:


8/41

8

Son cementos resistentes a los sulfatos que pueden estar presentes en los agregados del

hormign o en el propio medio ambiente. La presencia de sulfatos junto con otros tipos de

cementos provoca la desintegracin progresiva del hormign y la destruccin de la estructura

interna del material compuesto.

2.3 HORMIGON

El hormign es una piedra artificial formada al mezclar apropiadamente cuatro componentes

bsicos: cemento, arena, grava y agua. Las propiedades del hormign dependen en gran

medida de la calidad y proporciones de los componentes en la mezcla, y de las condiciones de

humedad y temperatura, durante los procesos de fabricacin y de fraguado.

Para conseguir propiedades especiales del hormign (mejor trabajabilidad, mayor resistencia,

baja densidad, etc.), se pueden aadir otros componentes como aditivosqumicos, microslice,limallas de hierro, etc., o se pueden reemplazar sus componentes bsicos por componentes con

caractersticas especiales como agregados livianos, agregados pesados, cementos de fraguado

lento, etc. El hormign ha alcanzado importancia como material estructural debido a que puede

adaptarse fcilmente a una gran variedad de moldes, adquiriendo formas arbitrarias, de

dimensiones variables, gracias a su consistencia plstica en estado fresco. Al igual que las

piedras naturales no deterioradas, el hormign es un material sumamente resistente a la

compresin, pero extremadamente frgil y dbil a solicitaciones detraccin

Para aprovechar sus fortalezas y superar sus limitaciones, en estructuras se utiliza el hormigncombinado con barras de acero resistente a la traccin, lo que se conoce como hormign

armado

2.4 CONCRETO ARMADO

El concreto armado es el material de construccin predominante en casi todos los pases del

mundo. Esta aceptacin universal se debe en parte, a la disponibilidad de los elementos con los

cuales se fabrica el concreto armado; grava, arena, cemento, agua y barras de refuerzo.

Tambin se debe a su economa, en comparacin con otros materiales de construccin, y a la

facilidad con la cual mientras el concreto se encuentra en estado plstico, puede colocarse en

los encofrados y moldes casi de cualquier forma y tamao.

El concreto armado no se restringe a lo que denominamos concreto vaciado en sitio, hoy en da

el concreto prefabricado en planta y luego transportado y colocado en la obra, representa una

alternativa que permite ahorros importantes en costo y tiempo de ejecucin.


9/41

9

Otra variante importante del concreto armado la constituye el concreto pre-esforzado, en la cual

se combinan aceros y concretos de alta resistencia. El acero se encuentra sometido a un

esfuerzo inicial (pre-esfuerzo) alto el cual se equilibra con los esfuerzos de compresin en el

concreto. Debido a esta pre-compresin, el concreto en las zonas de traccin por flexin, por

ejemplo en una viga, se agrietara para cargas o momentos flectores mucho ms altos que los

correspondientes al concreto armado convencional. Esto permite reducir significativamente el

agrietamiento por flexin y las deflexiones as como extender de manera importante las luces

que es posible cubrir con elementos de concreto reforzado.

2.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO.

El hecho de que el concreto armado sea uno de los materiales de construccin ms utilizados

en el mundo, estriba en las innumerables ventajas que ofrece, algunas de ellas se describen a

continuacin:

PRINCIPALES VENTAJAS

a) Es un material con aceptacin universal. Es relativamente fcil conseguir o transportar los

materiales necesarios para su fabricacin

b) No se necesita mucha habilidad para su fabricacin y utilizacin. No es necesario contar

con mano de obra altamente calificada.

c) Es econmico comparado con otros materiales.

d) El concreto armado se emplea en casi cualquier tipo o forma estructural, es decir su uso no

est limitado a un tipo o forma estructural particular. Se emplea en la construccin de:

Represas, puentes, edificios, casas, tanques, tuberas, postes, tneles, muelles, losas de

piso, pistas, veredas, etc.

e) Es un material de construccin con buena durabilidad y bajo costo de mantenimiento.

f) Pueden ser capaces de soportar los efectos de un incendio durante 1 a 3 horas.

g) Material apropiado para cumplir funciones estructurales y arquitectnicas. Es posible

obtener diferentes texturas y acabados.

h) Las estructuras de concreto armado poseen masa y rigidez, esto las hace menos sensibles

a las vibraciones verticales y laterales.

PRINCIPALES DESVENTAJAS

El concreto tiene baja resistencia a los esfuerzos en traccin. La resistencia en traccin directa

es de alrededor del 10% de su resistencia en compresin. Debido a su baja resistencia en

traccin las grietas o fisuras en las zonas sujetas a esfuerzos de traccin son casi inevitables,

en consecuencia es necesario adicionar refuerzo de acero para absorber los esfuerzos en

traccin y controlar el agrietamiento.


10/41

10

Las grietas hacen permeable al concreto armado y pueden producirse o acelerarse la corrosin

de las armaduras en concretos poco densos y permeables.

Para la construccin de elementos de concreto armado son necesarios los encofrados mientras

el concreto se encuentra en estado plstico.

El proceso constructivo puede ser lento. La secuencia de: encofrar, colocar armaduras de

refuerzo, vaciar el concreto, esperar el desarrollo de la resistencia, desencofrar, etc. genera

gran lentitud.

El concreto sufre cambios de volumen con el tiempo como por ejemplo La contraccin del

secado, flujo plstico.

El concreto armado es un material de baja resistencia por unidad de volumen si se le compara

con otros materiales como por ejemplo el acero o madera.

2.6 ADITIVOS

La definicin propuesta por el Comit ACI 116(26), segn la cual un aditivo es un material

distinto del agua, los agregados, el cemento hidrulico y las fibras de refuerzo, que se utilizan

como ingrediente del mortero o del concreto, y que se aade a la revoltura inmediatamente

antes o durante el mezclado

Los aditivos son productos que se adicionan en pequea proporcin al concreto durante el

Mezclado en porcentajes entre 0.1% y 5% (segn el producto o el efecto deseado) de la masa o

peso del cemento, con el propsito de producir una modificacin en algunas de sus propiedades

originales o en el comportamiento del concreto en su estado fresco y/o en condiciones de

trabajo en una forma susceptible de ser prevista y controlada. Esta definicin excluye, por

ejemplo, a las fibras metlicas, las puzolanas y otros. En la actualidad los aditivos permiten la

produccin de concretos con caractersticas diferentes a los tradicionales, han dado un

creciente impulso a la construccin y se consideran como un nuevo ingrediente, conjuntamente

con el cemento, el agua y los agregados. Existen ciertas condiciones o tipos de obras que los

hacen indispensables.

Tanto el Comit 116R del ACI como la Norma ASTM C 125 definen al aditivo como: Un

material distinto del agua, de los agregados y cemento hidrulico que se usa como componente

del concreto o mortero. Las dosis en las que se utilizan los aditivos, estn en relacin a un

pequeo porcentaje del peso de cemento, con las excepciones en las cuales se prefiere

dosificar el aditivo en una proporcin respecto al agua de amasado.

El uso de aditivos est condicionado por:


11/41

11

a) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificacin

bsica.

b) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto.

c) Que un anlisis de costo justifique su empleo.

2.7 CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS

Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificacin as es muy extensa, adems

debido a que un solo aditivo modifica varias caractersticas del concreto, adems de no cumplir

todas las que especifica.

Segn la norma tcnica ASTM-C497 es:

Tipo A: Reductores de Agua Tipo B: Retardadores de Fragua

Tipo C: Aceleradores de Fraguado y Resistencia temprana.

Tipo D: Reductores de Agua y Retardantes

Tipo E: Reductores de Agua y Aceleradores

Segn el comit 212 del ACI, los clasifica segn los tipos de materiales constituyentes o a los

efectos caractersticos en su uso:

a) Aditivos acelerantes.

b) Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.

c) Aditivos para inyecciones.

d) Aditivos incorporadores de aire.

e) Aditivos extractores de aire.

f) Aditivos formadores de gas.

g) Aditivos productores de expansin o expansivos.

h) Aditivos minerales finamente molidos.

i) Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad.

j) Aditivos pegantes (tambin llamados epxicos).


12/41

12

k) Aditivos qumicos para reducir la expansin debido a la reaccin entre los agregados y

los alcalices del cemento. Aditivos inhibidores de corrosin.

l) Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas.

m) Aditivos floculadores.

n) Aditivos colorantes.

Segn la norma francesa AFNOR P 18-123 Betons: Definitions et Marquage des Adjuvants

du Betons, Establecen una clasificacin ms amplia:

a) Aditivos que modifican las propiedades reolgicas del concreto fresco:

- PlastificantesReductores de agua.

- Incorporadores de aire.

- Polvos minerales Plastificantes

- Estabilizadores

b) Aditivos que modifican el fraguado y endurecimiento:

- Aceleradores de fraguado y/o Endurecimiento.

- Retardadores de Fraguado.

c) Aditivos que modifican el contenido de aire:

- Incorporadores de Aire

- Antiespumantes.

- Agentes formadores de Gas.

- Agentes formadores de Espuma.

d) Aditivos que modifican la resistencia a las acciones fsicas:

- Incorporadores de Aire.

- Anticongelantes.

- Impermeabilizantes.

e) Aditivos miscelneos

- Aditivos de cohesinemulsiones

- Aditivos combinados

- Colorantes

- Agentes formadores de espuma


13/41

13

Debido a que esta clasificacin est hecha desde el punto de vista de su influencia en

determinadas propiedades del concreto, algunos productos utilizados para confeccionar estos

aditivos se repiten en ms de un grupo

2.7.1 ADITIVOS ACELERANTES

Sustancia que reducen el tiempo normal de endurecimiento de la pasta de cemento y/o

aceleran el tiempo normal de desarrollo de la resistencia.

Proveen una serie de ventajas como son:

a) Desencofrado en menor tiempo del usual

b) Reduccin del tiempo de espera necesario para dar acabado superficial

c) Reduccin del tiempo de curado

d) Adelanto en la puesta en servicio de las estructuras

e) Posibilidad de combatir rpidamente las fugas de agua en estructuras hidrulicas

f) Reduccin de presiones sobre los encofrados posibilitando mayores alturas de

vaciado

g) Contrarrestar el efecto de las bajas temperaturas en clima fro desarrollado con

mayor velocidad el calor de hidratacin, incrementando la temperatura del concreto y

consecuentemente la resistencia.

En general los acelerante reducen los tiempos de fraguado inicial y final del concreto

medios con mtodos estndar como las agujas proctor definidas en ASTM C 403

que permiten cuantificar el endurecimiento en funcin de la resistencia a la penetracin.

Se emplean agujas metlicas de diferentes dimetros con un dispositivo de aplicacin

de carga que permite medir la presin aplicada sobre mortero obtenido de tamizar el

concreto por la malla N 4.

Se considera convencionalmente que se ha producido el fraguado inicial cuando se

necesita aplicar una presin de 500 lb/pulg2 para introducir la aguja una pulgada, y elfraguado final cuando se necesita aplicar una presin de 4,000lb/pul2 para producir la

misma penetracin.

Este mtodo se emplea con los acelerantes denominados convencionales cuya rapidez

de accin permite mezclar y producir el concreto de manera normal, pero en los no

convencionales que se emplean para casos especiales como el del concreto lanzado


14/41

14

(shotcrete) se utilizan otros mtodos como el de las agujas Gillmore dado que el

endurecimiento es mucho ms rpido.

Una particularidad que se debe tener muy presente en los acelerante es que si bien

provocan un incremento en la resistencia inicial en comparacin con un concreto

normal, por lo general producen resistencias menores a 28 das. Mientras ms

acelerante se emplea para lograr una mayor resistencia inicial, se sacrifica

acentuadamente la resistencia a largo plazo.

Tienden a reducir la trabajabilidad si se emplean solo, pero usados conjuntamente con

incorporadores de aire, la mejoran, ya que contribuyen a incrementar el contenido de

aire incorporado y su accin lubricante.

Disminuyen la exudacin pero contribuyen a que aumente la contraccin por secado y

consecuentemente la fisuracin si no se cura el concreto apropiadamente. Tienen una

gran cantidad de lcalis por lo que aumenta el riesgo de reactividad alcalina con cierto

tipo de agregados.

Los concretos con acelerantes provocan una menor resistencia a los sulfatos y son ms

sensibles a los cambios volumtricos por temperatura.

Los convencionales usualmente tienen en su composicin cloruros, carbonatos,

silicatos, fluorsilicatos e hidrxidos, as como algunos compuestos orgnicos como

trietanolamina, siendo la proporcin normal de uso del orden del 1% al 2% del peso delcemento.

Los no convencionales se componen de carbonato de sodio, aluminato de sodio,

hidrxido de calcio o silicatos y su proporcin de uso es variable. Sea que se

suministren lquidos o en polvo, deben emplearse diluidos en el agua de mezcla para

asegurar su uniformidad y el efecto controlado.

El acelerante ms usado mundialmente o que es ingrediente de muchos productos

comerciales es el cloruro de calcio (C12Ca).

Su mecanismo de accin se da reaccionando con el Aluminato Triclcico y actuando

adems como catalizador del silicato triclcico provocando la cristalizacin ms rpida

en la forma de cristales fibrosos.


15/41

15

Normalmente se suministra en escamas con una pureza. Al diluirse siempre debe

depositar en agua para entrar en solucin y no al revs pues sino se forma una pelcula

dura muy difcil de disolver.

El riesgo de usar cloruro de calcio reside en que aumenta la posibilidad de corrosin en

el acero de refuerzo por lo que su empleo debe efectuarse en forma muy controlada.

2.7.2 ADITIVOS INCORPORADORES DE AIRE

El congelamiento del agua dentro del concreto con el consiguiente aumento de

volumen, y el deshielo con la liberacin de esfuerzos que ocasionan contracciones,

provocan fisuracin inmediata si el concreto todava no tiene suficiente resistencia en

traccin para soportar estas tensiones o agrietamiento paulatino en la medida que la

repeticin de estos cielos va fatigando el material.

A fines de los aos cuarenta se inventaron los aditivos incorporadores de aire, que

originan una estructura adicional de vacos dentro del concreto que permiten controlar y

minimizar los efectos indicados.

El mecanismo por el cual se desarrollan estas precisiones internas y su liberacin con

los incorporadores de aire se explica en detalle en el Captulo 12 en la parte relativa a

durabilidad ante el hielo y deshielo as como las recomendaciones en cuando a los

porcentajes sugeridos en cada caso, por lo que aqu slo trataremos sobre las

caractersticas generales de este tipo de aditivos.

Existen dos tipos de aditivos incorporadores de aire:

a) Lquido, o en polvo soluble en agua

Constituidos por sales obtenidas de resinas de madera, detergentes sintticos sales

lignosulfonadas, sales de cidos de petrleo, sales de materiales protenicos, cidos

grasosos y resinosos, sales orgnicas de hidrocarburos sulfonados etc. Algunos son de

los llamados aninicos, que al reaccionar con el cemento inducen iones cargados

negativamente que se repelen causando la dispersin y separacin entre las partculas

slidas y un efecto lubricante muy importante al reducirse la friccin interna.

Existe un campo muy grande de materiales con los cuales se pueden obtener

incorporadores de aire, sin embargo no todos pueden producir la estructura de vacos

adecuada para combatir el hielo y deshielo, lo que ha motivado una gran labor de


16/41

16

investigacin por parte de los fabricantes y cientficos para hallas las combinaciones

ms eficientes contra el fenmeno.

Este tipo de incorporadores de aire son sensibles a la compactacin por vibrado, al

exceso de mezclado, y a la reaccin con el cemento en particular que se emplee, por lo

que su utilizacin debe hacerse de manera muy controlada y supervisada para asegura

los resultados pues de otro modo estaremos incorporando menos vacos y de calidad

diferente a la requerida.

Una de las ventajas de estos incorporadores, es que el aire introducido funciona

adems como un lubricante entre las partculas de cemento por los vacos adicionales

en su estructura.

Las proporciones en que se dosifican normalmente estos aditivos oscilan entre el 0.02%

y el 0.10% del peso del cemento consiguindose incorporar aire en un porcentaje que

vara usualmente entre el 3% y el 6% dependiendo del producto y condiciones

particulares.

b) En partculas slidas

Consistentes en materiales inorgnicos insolubles con una porosidad interna muy

grande como algunos plsticos, ladrillo molido, arcilla expandida, arcilla pizarrosa, tierra

diatomcea etc.

Estos materiales se muelen a tamaos muy pequeos y o lo general deben tener una

porosidad del orden del 30% por volumen.

La ventaja de estos aditivos con respecto a los anteriores estriba en que son ms

estables ya que son inalterables al vibrado o al mezclado. No obstante, al ser su

obtencin y uso ms complicados desde el punto de vista logstico, de fabricacin y de

transporte, los grandes fabricantes a nivel mundial han desarrollado ms los primeros.

Hemos realizado algunos estudios preliminares con sillar de la regin de Arequipa, que

como se sabe es un material de origen volcnico con porosidad del orden del 25% al

30%, que indican que podran ser un incorporador de aire barato y eficiente, por lo que

debera investigarse con mayor profundidad en este sentido

En nuestro medio se emplean usualmente incorporadores de aire lquidos, ya sea

importados o de fabricacin nacional con insumos importados, estando el campo virgen

para desarrollar incorporadores de aire con materiales locales de adquisicin corriente,


17/41

17

que puedan abaratar su uso, de modo de poder difundir su empleo normal en regiones

donde por las condiciones climticas son imprescindibles.

Un aspecto que hay que tener muy presente al usar estos aditivos es el que ningn

fabricante puede garantizar a priori el contenido del aire que inducen, pues depende

como hemos dicho de muchos factores, por lo que se requiere un chequeo permanente

con equipos para medicin de aire incorporado y compatibilizar estas mediciones con

las operaciones de mezclado y transporte, para asegurar que no hay prdida de aire

incorporado durante el proceso constructivo.

2.7.3 ADITIVOS REDUCTORES DE AGUAPLASTIFICANTES.

Son compuestos orgnicos e inorgnicos que permiten emplear menor agua de la que

se usara en condiciones normales en el concreto, produciendo mejores caractersticas

de trabajabilidad y tambin de resistencia al reducirse la Relacin Agua/Cemento.

Trabajan en base al llamado efecto de superficie, en que crean una interfase entre el

cemento y el agua en la pasta, reduciendo las fuerzas de atraccin entre las partculas,

con lo que se mejora el proceso de hidratacin.

Muchos de ellos tambin desarrollan el efecto aninico que mencionamos al hablar de

los incorporadores de aire.

Usualmente reducen el contenido de agua por lo menos en un 5% a 10%.

Tienen una serie de ventajas como son:

a) Economa, ya que se puede reducir la cantidad de cemento.

b) Facilidad en los procesos constructivos, pues la mayor trabajabilidad de las mezclas

permite menor dificultad en colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano de

obra.

c) Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relacin Agua/cemento.

d) Mejora significativa de la impermeabilidad

e) Posibilidad de bombear mezclas a mayores distancias sin problemas de atoros, ya

que actan como lubricantes, reduciendo la segregacin.


18/41

18

En general, la disminucin del asentamiento en el tiempo es algo ms rpida que en el

concreto normal, dependiendo principalmente de la temperatura de la mezcla.

Las sustancias ms empleadas para fabricarlos son los lignosulfonatos y sus sales,

modificaciones y derivados de cidos lignosulfonados, cidos hidroxilados carboxlicos y

sus sales, carbohidratos y polioles etc.

La dosificacin normal oscila entre el 0.2% al 0.5% del peso del cemento, y se usan

diluidos en el agua de mezcla.

2.7.4 ADITIVOS SUPERPLASTIFICANTES

Son reductores de agua-plastificantes especiales en que el efecto aninico se ha

multiplicado notablemente.

A nivel mundial han significado un avance notable en la Tecnologa del Concreto pues

han permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia.

En la actualidad existen los llamados de tercera generacin, que cada vez introducen

mejoras adicionales en la modificacin de las mezclas de concreto con reducciones de

agua que no se pensaba fueran posible de lograrse unos aos atrs. Se aplican diluidos

en el agua de mezcla dentro del proceso de dosificacin y produccin del concreto, pero

tambin se pueden aadir a una mezcla normal en el sitio de obra un momento antes

del vaciado, produciendo resultados impresionantes en cuanto a la modificacin de latrabajabilidad.

Por ejemplo, para una mezcla convencional con un slump del oren de 2 a 3, el

aadirle superplastificante puede producir asentamientos del orden de 6 a 8 s in alterar

la relacin Agua/Cemento.

En efecto es temporal, durando un mnimo del orden de 30 min a 45 min dependiendo

del producto en particular y la dosificacin, pero se puede seguir aadiendo aditivo si es

necesario para volver a conferirle plasticidad al concreto.

La dosificacin usual es el 0.2% al 2% del peso del cemento, debiendo tenerse cuidado

con las sobre dosificaciones pues pueden producir segregacin si las mezclas tienen

tendencia hacia los gruesos o retardos en el tiempo de fraguado, que obligan a

prolongar e intensificar el curado, algunas veces durante varios das, aunque despus

se desarrolla el comportamiento normal.


19/41

19

Las mezclas en las que se desee emplear superplastificantes deben tener un contenido

de finos ligeramente superior al convencional ya que de otra manera se puede producir

segregacin si se exagera el vibrado.

Producen generalmente incremento de burbujas superficiales en el concreto por lo que

hay que optimizar en obra tanto los tiempos de vibrado como la secuencia de estas

operaciones, para reducir las burbujas al mnimo.

Si se desea emplear al mximo sus caractersticas de reductores de agua, permiten

descensos hasta del 20% a 30% trabajando con slumps del orden de 2 a 3, lo que ha

permitido el desarrollo de concretos de muy alta resistencia (750 kg/cm2) con relaciones

Agua/Cemento tan bajas como 0.25 a 0.30, obviamente bajo optimizaciones de la

calidad de los agregados y del cemento.

Su empleo slo como plastificantes permite como hemos dicho, el suministrar

caractersticas autonivelantes a concretos convencionales, lo que los hace ideales para

vaciados con mucha congestin de armadura donde el vibrado es limitado.

En nuestro medio se han utilizado relativamente poco los super-plastificantes, siendo

uno de los casos ms saltantes en el concreto pesado del Block del Reactor en

Huarangal Lima, donde la alta concentracin de armadura y elementos metlicos

embutidos, motiv que los empleramos, con excelentes resultados debido a sus

caractersticas de mejoradores de la trabajabilidad.

En el Proyecto Majes Secciones D y E, hemos empleado super-plastificants como

reductores de agua, para obtener Relaciones Agua/Cemento bajas con trabajabilidades

altas (Agua/Cemento < 0.50, slump 3 a 4), al existir estos condicionantes por razones

de impermeabilidad y durabilidad de las estructuras hidrulicas, ante el riesgo potencial

de agresividad por cloruros y sulfatos de los suelos circundantes. Los resultados

obtenidos han sido muy satisfactorios.

Como complemento, debemos mencionar que son auxiliares muy buenos para las

invecciones o rellenos (grouting), por su efecto plastificante.

En el Per se han usado los de procedencia norteamericana y europea, pero es

interesante anotar que el Japn tiene el liderazgo actual en cuanto al desarrollo de

estos productos, con versiones sumamente especiales.


20/41

20

2.7.5 ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES

Esta es una categora de aditivos que slo est individualizada nominalmente pues en

la prctica, los productos que se usan son normalmente reductores de agua, que

propician disminuir la permeabilidad al bajar la Relacin Agua/Cemento y disminuir los

vacos capilares.

Su uso est orientado hacia obras hidrulicas donde se requiere optimizar la

estanqueidad de las estructuras.

No existe el aditivo que pueda garantizar impermeabilidad si no damos las condiciones

adecuadas al concreto para que no exista fisuracin, ya que de nada sirve que

apliquemos un reductor de agua muy sofisticado, si por otro lado no se consideran en el

diseo estructural la ubicacin adecuada de juntas de contraccin y expansin, o no se

optimiza el proceso constructivo y el curado para prevenir agrietamiento.

Hemos tenido ocasin de apreciar proyectos hidrulicos donde en las especificaciones

tcnicas se indica el uso exclusivo de aditivos impermeabilizantes, lo cual no es

correcto y lleva a confusin pues esta connotacin que es subjetiva, la han introducido

principalmente los fabricantes, pero en la prctica no son en general otra cosa que

reductores de agua.

Existe un tipo de impermeabilizantes que no actan reduciendo agua sino que trabajan

sobre el principio de repeler el agua y sellar internamente l estructura de vacos delconcreto, pero su uso no es muy difundido pues no hay seguridad de que realmente

confieran impermeabilidad y definitivamente reducen resistencia. Las sustancias

empeladas en este tipo de productos son jabones, butilestearato, ciertos aceites

minerales y emulsiones asflticas.

Otros elementos que proporcionan caractersticas de incremento de impermeabilidad

son las cenizas voltiles, las puzolanas y la microslice, que en conjuncin con el

cemento generan una estructura mucho menos permeable que la normal, pero su uso

es ms restringido.

2.7.6 ADITIVOS RETARDADORES

Tienen como objetivo incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, con

miras a disponer de un perodo de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo.

Su uso principal se amerita en los siguientes casos:


21/41

21

a) Vaciado complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocacin del concreto

provocara juntas fras si se emplean mezclas con fraguados normales.

b) Vaciados en clima clido, en que se incrementa la velocidad de endurecimiento de

las mezclas convencionales.

c) Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atoros.

d) Transporte de concreto en Mixers a largas distancias.

e) Mantener el concreto plstico en situaciones de emergencia que obligan a interrumpir

temporalmente los vaciados, como cuando se malogra algn equipo o se retrasa el

suministro del concreto.

La manera como trabajan es actuando sobre el Aluminato Triclcico retrasando lareaccin, producindose tambin un efecto de superficie, reduciendo fuerzas de

atraccin entre partculas.

En la medida que pasa el tiempo desaparece el efecto y se desarrolla a continuacin el

de hidratacin, acelerndose generalmente el fraguado.

Hay que tener cuidado con las sobredosificaciones pues pueden traer complicaciones

en el desarrollo de la resistencia, obligando a adoptar sistemas de curado adicionales.

Usualmente tienen caractersticas plastificantes. Los productos bsicos empleados en

su fabricacin son modificaciones y combinaciones de los usados en los plastificantes y

adicionalmente, algunos compuestos de tercelulosa.

Se dosifican generalmente en la proporcin del 0.2% al 0.5% del peso del cemento.

2.8 RAZONES DE EMPLEO DE UN ADITIVO

Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:

a) En el concreto fresco:

Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua.

Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad.

Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.

Crear una ligera expansin.

Modificar la velocidad y/o el volumen de exudacin.


22/41

22

Reducir la segregacin.

Facilitar el bombeo.

Reducir la velocidad de prdida de asentamiento.

b) En el concreto endurecido:

Disminuir el calor de hidratacin.

Desarrollo inicial de resistencia.

Incrementar las resistencias mecnicas del concreto.

Incrementar la durabilidad del concreto.

Disminuir el flujo capilar del agua.

Disminuir la permeabilidad de los lquidos.

Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.

Mejorar la resistencia al impacto y la abrasin.

2.9 MODOS DE USO

Los aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comnmente son usados

entre el 0.1 % y 0.5 % del peso del cemento.

La utilizacin de aditivos no debera, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.

El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos

incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de

constatar las propiedades del material.

El uso del aditivo debe incluirse en el diseo de mezcla de concreto.

2.10 FRAGUADO Y ENDURECIMIENTO

Al amasar el cemento con agua, reaccionan sus componentes qumicamente, formndose una

masa plstica, para su colocacin en obra, perdiendo posteriormente su plasticidad (inicio

fraguado), volvindose ms o menos quebradiza, no pudiendo ser moldeada o reamasada con

agua y despus se consolida hasta resistir cierta presin (fin del fraguado), tras lo cual va

aumentando su dureza hasta alcanzar un aspecto ptreo (endurecimiento).

El cemento fraguado, presenta siempre ncleos sin hidrata, por lo que si se muele el cemento

endurecido y vuelve a amasarse con agua, fragua por segunda vez, presentando resistencias

menores.


23/41

23

Como retardadores del fraguado se emplean el algez o yeso crudo y el semihidrato, detiene el

fraguado rpido del aluminato triclcico, contribuyendo a la extincin de la cal libre y

aumentando las resistencias al principio del endurecimiento. Tambin se emplean los cloruros

clcicos y sdicos. El azcar en pequea proporcin paraliza por completo el fraguado.

El fri retrasa el fraguado y lo detiene cuando la temperatura desciende bajo cero, pero vuelve

a fraguar cuando aumenta la temperatura. El calor por el contrario acelera el fraguado,

provocando un aumento de la contraccin y con ello las grietas.

La determinacin de estos dos estados, cuyo lapso comprendido entre ambos se llama tiempo

de fraguado de la mezcla, es muy poco precisa y slo debe tomarse a ttulo de gua

comparativa.

El tiempo de fraguado inicial es el mismo para los diferentes tipos de cemento existentes y

alcanza un valor de 45 a 60 minutos, el tiempo de fraguado final se estima en 10 horas

aproximadamente. En resumen, puede definirse como tiempo de fraguado de una mezcla

determinada, el lapso necesario para que la mezcla pase del estado fluido al slido. As

definido, el fraguado no es sino una parte del proceso de endurecimiento. Es necesario

colocar la mezcla en los moldes antes de que inicie el fraguado y de preferencia dentro de los

primeros 30 minutos de fabricada. Cuando se presentan problemas especiales que demandan

un tiempo adicional para el transporte del concreto de la fbrica a la obra, se recurre al uso de

retardantes del fraguado, compuestos de yeso o de anhdrido sulfrico; de igual manera,puede acelerarse el fraguado con la adicin de sustancias alcalinas o sales como el cloruro de

calcio.

3.- MARCO REFERENCIAL (ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION)

3.1 CONCRETO

Tal vez el ejemplo ms importante del uso del concreto simple (sin armaduras de refuerzo) es el

Pantheon de Roma. Construido inicialmente por Agrippa alrededor del ao 30AC, fue destruido

dos veces por el fuego y finalmente reconstruido y modificado por Adriano alrededor del ao

120 DC.

El Pantheon es un edificio de planta circular de albailera y concreto con acabado de ladrillo en

las paredes exteriores. La cimentacin es un anillo de concreto de 4.5m de altura bajo todo el

muro experimetral. Destaca el domo o cpula de 43 m de dimetro, la cpula es unan media

esfera con un lucernario en la parte alta de unos 9 m de dimetro a travs del cual se ilumina el


24/41

24

interior del edificio. El espesor de la cpula es variable desde unos 6 m en el arranque hasta

1.20 m en el lucernario. Para la construccin del domo se us en la parte inferior agregado de

pedazos (cascote) de ladrillo y en la parte superior agregados livianos provenientes de rocas

volcnicas porosas (pmez). Fue durante muchos siglos la estructura con claro libre ms larga,

hasta la construccin de la Catedral de Florencia iniciada en el ao 1420, cuya cpula super

ligeramente el dimetro del pantheon.

3.2 CEMENTO PORTLAND

En 1824 Joseph Apsdin, patent un proceso de calentamiento en horno de piedra caliza y arcilla

que produca un cemento artificial que al hidratarse y endurecerse adquira la misma

resistencia que la piedra de la isla de Portland. En 1845 I.C. Johnson descubri que la mezcla

calentada en exceso (calcinada) originaba un producto duro denominado clinker y que moliendo

finamente este producto se obtena un mejor cemento. Este cemento es el que utilizamos hasta

hoy en da, con el nombre de Cemento Portland.

En 1871 se produjo Cemento Portland en Pensylvania, sin embargo fue solo hasta principios de

los 1880 que se produjo en los Estados Unidos una cantidad significativa de cemento.

3.3 CONCRETO ARMADO

Se considera a Joseph Monier (Francs) el creador armado, fue uno de los primeros en

patentar su uso. En 1850 comenz a experimentar con macetas de concreto, reforzadas con

malla de alambre. Patent su idea en 1867 y entre 1868 y 1875 patent numerosos sistemas de

concreto armado para su uso en tanques, tuberas, losas de piso, puentes y escaleras.

Entre 1875 y 1900 el desarrollo del concreto armado se produjo a travs de numerosas

patentes en Europa y Estados Unidos. En 1904 existan 43 patentes registradas en el mundo.

En 1894 una publicacin de la Sociedad de Ingenieros Civiles de Francia sent las bases para

el diseo en flexin por esfuerzos admisibles.

En 1903 en la ciudad de Cincinnati, Ohio, se construy el IngallsBuilding, el primer edificio alto

(rascacielos) integrante en concreto armado. Este edificio de 16 pisos y 64 m de altura fue

construido con prticos y losas monolticas. Las losas trabajando como diafragmas rgidos en su

plano, permitieron distribuir las cargas laterales de viento entre los diversos prticos.

3.4 ANTECEDENTES DE LOS ADITIVOS PARA CONCRETO

Tanto las normas norteamericanas del ASTM como las normas peruanas normalizan a los

aditivos de acuerdo a su efecto sobre el concreto (el encargado de la adaptacin e

incorporacin de las normas del ASTM al Per es INDECOPI). A diferencia de stos, en la


25/41

25

Comunidad Europea de Normas (CEN), los aditivos qumicos son normalizados de acuerdo a su

aplicacin, ya sea a pastas de cemento, morteros, concreto o concreto proyectado.

El ingreso de los aditivos qumicos al mercado de la construccin se realiz de manera lenta

pero progresiva durante la dcada de los cincuenta. Esto se debi a la actitud conservadora de

muchos organismos de los EE.UU., los cuales consideraban a los aditivos como algo

misterioso.

Sin embargo, la introduccin rpida a los aditivos en el mercado de la construccin se fij en la

mira de los investigadores, dando lugar a los primeros eventos tcnicos a partir de los aos

sesenta.

En el ao 1962 se dieron las primeras normas del ASTM para los siguientes tipos de aditivos:

Tipo A: Reductores de Agua

Tipo B: Retardadores de Fragua

Tipo C: Aceleradores de Fraguado y Resistencia temprana

Tipo D: Reductores de Agua y Retardantes

Tipo E: Reductores de Agua y Aceleradores

Los aditivos qumicos se introdujeron al Per a finales de los aos cincuenta. Mientras que la

primera norma nacional de aditivos corresponde al ao 1981, la cual est basada en la normaASTM de 1969, incluyendo los 5 tipos mencionados anteriormente.

Actualmente, los aditivos son parte esencial de la tecnologa del concreto. Tanto los

plastificantes y los superplastificantes son los productos ms numerosos y ampliamente usados.

3.5 ANTECEDENTES DE COMPARACIONES

Ing. Fernando H. Huayco S.: Diseo del Concreto FastTrack en Pavimentos. (Tesis FIC UNI)

El concreto FastTrack es un concreto de alta resistencia inicial que se aplica principalmente en

pavimentos, especialmente en zonas urbanas y comerciales para reparaciones de tramos

significativos, de manera de no impedir el trnsito ms de 24 horas. Tambin es empleado en la

pavimentacin de carreteras donde existe similar requerimiento y en aeropuertos.

Para el caso de Per, el concreto FastTrack ha sido difundido por ASOCEM en conferencias y

publicaciones desde 1993, A pesar de que las primeras aplicaciones en los EE. UU. Se dieron a


26/41

26

fines de la dcada de 1980. Sin embargo, el concreto FastTrack no es muy utilizado en nuestro

pas.

ste concreto se caracteriza principalmente por la aplicacin de dos tipos de aditivos: los

aceleradores de resistencia y los plastificantes reductores de agua.

En esta investigacin se utiliz cementos normales Tipo I de marca Sol de Cementos Lima S.A.,

y aditivos reductores de agua y aceleradores de resistencia.

4.- BASES TEORICAS

4.1 CODIGOS O NORMAS DEL CONCRETO ARMADO

Cada material suele tener su propio cdigo (concreto, madera, albailera, etc.).Existe un grupo

de cdigos generales aplicables a todos los materiales, por ejemplo en el Per existen, entre

otras, la Norma de Cargas E-020, la Norma de Diseo Sismorresistente E-30, la Norma de

Suelos y Cimentaciones E-50. Estas se denominan Normas Tcnicas de Edificacin y forman

parte del Reglamento Nacional de Construcciones.

El diseo y la construccin de edificios estn regulados por Leyes municipales, estatales o

nacionales (como en el caso del Per) denominadas Cdigos de Construccin o de Edificacin,

estos tienen fuerza legal y su funcin principal es asegurar la seguridad del pblico.

Los cdigos o normas establecen los Requisitos Mnimos que deben cumplir las estructuras, el

material, los esfuerzos y el diseo. Las normas establecen los niveles mnimos de seguridad

que debe tener una estructura o elemento estructural. Adems intentan asegurar que los niveles

de seguridad sean ms o menos uniformes, es decir, varias estructuras similares diseadas por

distintos ingenieros para un mismo grupo de acciones o solicitaciones y con un mismo cdigo,

deberan tener niveles mnimos de seguridad similares. Se dice similares y no idnticos ya que

pueden existir diferencias notables en la calidad y control en la ejecucin de la obra.

Las normas provienen (Riddell, Hidalgo) de las siguientes fuentes:

a) Estudios tericos. Resultados obtenidos a partir de una base terica o modelo matemticode un fenmeno fsico. Los resultados tericos suelen verificarse experimentalmente en

laboratorios para comprobar su validez y si es necesario, se modifica la formulacin

terica.

b) Evidencias experimentales. Resultados experimentales, muchas veces empricos,

provenientes del estudio en laboratorio de fenmenos muy complicados para ser


27/41

27

modelados y analizados tericamente. Estos resultados conducen a frmulas o

expresiones que deben usarse con cuidado ya que podran estar extrapolndose a

situaciones que escapan del rango de validez de los resultados experimentales.

En los cdigos de concreto armado es bastante frecuente encontrar frmulas empricas

provenientes del ajuste de resultados experimentales. Ejemplos de estas frmulas son las

que se utilizan para estimular el mdulo de elasticidad delo concreto, la resistencia a

latraccin por flexin del concreto, la resistencia al corte del concreto.

c) Prctica profesional. Buena parte del conocimiento en ingeniera proviene de lo que se ha

hecho en el pasado con buenos resultados, representa algo as como el arte de la

profesin. La incorporacin en las normas de la experiencia local es importante ya que

permiten reflejar las caractersticas locales de los materiales, la calidad de la mano de

obra, el nivel y calidad de la supervisin de las construcciones, los usos y costumbres. Esto

es particularmente importante cuando se adoptan normas extranjeras basadas en otrasrealidades.

d) Avance del conocimiento. Los cdigos normalmente tratan de reflejar lo que se suele

denominar el estado del arte o del nivel de avance del conocimiento sobre el

comportamiento del material ante las distintas solicitaciones o combinaciones de estas. A

medida que se acumula o genera mayor informacin terica y experimental, as como

informacin sobre el desempeo de las estructuras diseadas con determinado cdigo

colapsos, mal comportamiento de estructuras reales, excesos de resistencia, etc.- los

cdigos se modifican y mejoran. Esto es particularmente importante en zonas de altasismicidad, donde los terremotos fuertes suelen provocar numerosas fallas estructurales

las que obligan a revisar las disposiciones de las normas.

Los cdigos suelen ser una ayuda para el ingeniero, sin embargo, las disposiciones contenidas

en ellos no deben seguirse ciegamente, es preciso entender el porqu de ellas para poder

aplicarlas correctamente, ya que usualmente se han derivado para las situaciones ms

comunes que no pueden extrapolarse a cualquier caso. Tambin se mencion que los cdigos

fijan, los requisitos mnimos que deben cumplirse, el ingeniero estructural deber aplicar sucriterio y conocimiento para discernir los casos o situaciones en las que las disposiciones de las

normas pueden ser insuficientes o exageradas.

4.2 CODIGO DEL AMERICAN CONCRETE INSTITUTE - ACI

El American Concrete Institute (ACI), es una organizacin cientfica y educacional sin fines de

lucro. Comenz sus actividades en 1904, con otro nombre, con la finalidad de servir como foro


28/41

28

de discusin de todos los aspectos relacionados con el uso del concreto como material de

construccin.

En 1910 en los Estados Unidos la NationalAssociation of CementUsers, organizacin que luego

en 1913 se convertira en el American Concrete Institute (ACI) public un conjunton de

regulaciones para el uso del concreto armado en edificaciones titulado Standard

BuiuldingRegulationsforthe Use of Reinforced Concrete. Este documento se considera el

primer cdigo de edificaciones (BuildingCode) del ACI.

El ACI publica peridicamente el BuildingCodeRequirementsforStructural Concrete ACI-318. El

primer cdigo con el ttulo ACI-318 se public en 1941. El ACI-318 es una suerte de cdigo

modelo para el diseo del concreto armado, tiene fuerza legal solo si es adoptado como parte

de un cdigo local.

El ACI-.318 ha servido y sirve de base para el desarrollo de numerosos cdigos en todo el

mundo, por ejemplo en Canad, Nueva Zelanda, Australia y varios pases de Latino Amrica,

entre ellos, Per, Chile, Colombia, Ecuador.

El Cdigo del ACI se suele renovar cada seis aos, la ltima edicin corresponde al ao 2005.

La anterior edicin corresponde al ao 2002. El ACI del 2005 conjuntamente con el de 1999 y

con la Norma Peruana, son las normas que se han utilizado en estos apuntes.

4.3 CODIGO O NORMA PERUANA

En el Per la norma que rige el diseo de las estructuras de concreto armado es la Norma

Tcnica de Edificacin E-060- Concreto Armado, que forma parte del Reglamento Nacional de

Construcciones. Fue publicada en abril de 1989 por el extinbtoIninvi (Instituto Nacional de

Investigacin y Normalizacin de la Vivienda)

La Norma Peruana vigente est basada fundamentalmente en el cdigo del ACI-318 del ao

1983 y en el suplemento del mismo del ao 1986.

La Norma E.060 se encuentra actualmente en revisin por un comit nombrado por el

SENCICO (Servicio Nacional de Capacitacin para la Industria de la Construccin) y estar

basada en el ACI del 2005.


29/41

29

CAPITULO III

5.0 MARCO METODOLOGICO

5.1 CAMPO DE LA INVESTIGACION

Programa: Mejoramiento en Proceso de Construccin de Edificaciones


30/41

30

rea: Problemas y demora en la resistencia a la compresin inicial del concreto frente a

diversos climas.

Lnea: Construccin.

5.2 HIPTESIS CIENTFICA

La hiptesis que se quiere demostrar es que todas las marcas de aditivos tienen un

desempeo similar en relacin a la compresin inicial del concreto armado y que las

diferencias son despreciables por lo que la variable a considerar debera ser el precio y

temperatura.

5.3 MODELO COMPLETAMENTE ALEATORIZADO TRATAMIENTOS Y BLOQUES CONREPETICION

Est modelo trata de dos clases o factores independientes, sin embargo, aqu se considera dos o

ms observaciones en cada casilla; es decir, cada casilla contiene una muestra connij 2

seleccionada de la poblacin AiBj.

Los efectos de columna y fila jy Bisuponemos que son dependientes y que "interactan" el uno

con el otro.

Si suponemos que yijkla k-sima observaciones en la muestra extrada de la poblacin A iBjde

tratamiento combinado est distribuida normalmente alrededor de la media, entonces podemos

expresar el modelo siguiente:

ijkijjiijk

y : i = 1, 2, ..., c ; j = 1, 2, .., r ; k = 1, 2, ..,n

Donde el trmino error, se considera con una variable normal con media cero y varianza 2.

PRESENTACION DE LOS DATOS


31/41

31

Los datos mustrales se presentan en el cuadro No. 3.1 donde hemos supuesto que hay c de los

Ai, r Bjde tratamientos combinados.

A1 A2 AC Y.j.

B1

Y111 Y211 YC11

Y112 Y212 YC12

. . .

. . .

. . .

Y11 Y21 YC1 Y.1.

Y121 Y221 YC11

Y122 Y212 YC22

B2 . . .

. . .

. . .

Y12 Y22. TC2. Y.2.

.

B3

Y1r1 Y2r1 YCr1

Y1r2 Y2r2 YCr2

. . .

Y1r. Y2r. YCr. Y.r.

Yi... Y1.. YC.. T

CUADRO No. 3.1: DATOS MUESTRALES PARA EL MODELO COMPLETAMENTEALEATORIZADOS CON TRATAMIENTOS Y BLOQUES CON REPETICION

DESCOMPOSICION DE LA SUMA DE CUADRADOS

FACTOR DE CORRECCION: C = T2/r n c

SCT = yijk2 - C


32/41


33/41

33

Interac (r-1)(c-1) SCI

Error rc(n-1) SCE

Total SCT

CUADRO No. 3.2:ANALISIS DE VARIANZA DEL MODELO COMPLETAMENTEALEATORIZADO TRATAMIENTOS Y BLOQUES CON INTERAC.

5.4 DOCIMACIA

Nos interesa realizar tres dcimas en este modelo:

1. Los efectos de tratamiento de columna son nulos; es decir i=0 la estadstica a

dcimar es:

Fc-1, rc(n-1) = F1.

2. Los efectos de bloques son nulos; es decir j=0, para la estadstica a docimar es:

Fr-1, rc(n-1)=F2.

3. Los efectos conjuntos son nulos; es decir ()ij=0 docimamos esta hiptesis nula por:

F(r-1)(c-1),rc (n-1) = F3

Los procedimientos de decisin son los mismos que en los casos anteriores, cuando los valores

calculados de F es 1 cerca a 1, se acepta Ho. Cuando F es significativamente mayor que 1 se

rechaza Ho.

5.5 HIPOTESIS ESTADISTICA

Para nuestra hiptesis tomaremos pruebas con 5 marcas de aditivos que llamaremos A, B,

C, D, Y E esto para hacer del estudio ms imparcial.


34/41

34

Las marcas han sido escogidas tomando en consideracin que son las ms usadas

actualmente en el mercado. Adems que la marca A es la ms costosa y la marca E es la

ms econmica.

Segn las especificaciones tcnicas de los productos, la resistencia a la compresin inicial a

los siete das las mezclas de concreto elaboradas van a ser similares, siendo as:

U1 = Resistencia a la compresin del concreto a los 7 das utilizando el aditivo de la marca A

U2 = Resistencia a la compresin del concreto a los 7 das utilizando el aditivo de la marca B

U3 = Resistencia a la compresin del concreto a los 7 das utilizando el aditivo de la marca C

U4 = Resistencia a la compresin del concreto a los 7 das utilizando el aditivo de la marca D

U5 = Resistencia a la compresin del concreto a los 7 das utilizando el aditivo de la marca E

Hiptesis para el Factor j para j= 1,5 (tipo de Aditivo)

Entonces planteamos la Hiptesis Nula: = = = = =0

Para lo cual la Hiptesis alternante ser: 0

Hiptesis para el Factor i Para i = 1, 2 (temperatura ambiental)

Entonces planteamos la Hiptesis Nula: = =0

Para lo cual la Hiptesis alternante ser: 0

Hiptesis para el Factor ()ij para i=1,2 y j= 1,5

Entonces planteamos la Hiptesis Nula: ()ij=0 para i=1,2 y j= 1,5

Para lo cual la Hiptesis alternante ser: ()ij 0 para i=1,2 y j= 1,5

Todo esto en los escenarios que se especificaron en los objetivos especficos, es decir:

Preparacin de concreto con temperaturas de 10 a 18 C con altitud de 3 500 msnm.

Preparacin de concreto con temperaturas de -5 a 9 C con altitud de 3500 msnm.


35/41

35

5.6 METODOLOGA DE ESTUDIO:

5.6.1 MTODO DE INVESTIGACIN

La metodologa a seguir ser mediante el uso del diseo completamente aleatorizado

con bloques y tratamientos con interaccin, segn el diseo descrito anteriormente.

Primer Escenario: (Temperaturas de 10 a 18 C con altitud de 3500 msnm)

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca A

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca B

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca C

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca D

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca E

Segundo Escenario: (Temperaturas de -5 a 9 C con altitud de 3500 msnm)

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca A

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca B

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca C

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca D

- Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca E

Para la determinacin de la resistencia del concreto a los 7 das, se har el ensayo de

resistencia a la compresin del concreto.

Con los resultados de las pruebas de estas muestras se podr procesar los datos

mediante el modelo de diseos de experimentos descrito anteriormente y comparar el

comportamiento que tendrn las muestras de concreto con respecto al grupo analizado

de manera que se pueda ver la significancia que existe entre las variables analizadas y

su resistencia a la compresin a los 7 das.

Con esta metodologa se podr descartar las variables que no son representativas en el

anlisis.

5.6.2CARACTERISTICAS DEL EXPERIMENTO

El experimento se llevara a cabo en el Distrito de Palca Provincia de Tacna,

Departamento de Tacna, ubicada entre los 3000 a 4500 msnm.


36/41

36

Se escogi este lugar debido a su cercana a la ciudad de Tacna y porque los rangos de

temperatura especificados en los dos escenarios se cumplen, ya que la temperatura en

la maana bordea los cero grados centgrados y durante el medio da el clima es

templado bordea los 16 grados centgrados.

Una vez ah se escoger una locacin apropiada, de ser posible a cielo abierto, para

elaborar las muestras tanto de da como de noche y se proceder a preparar los cinco

tipos de muestras con los distintos aditivos y temperaturas correspondientes,para luego

mediante el ensayo de compresin determinar su resistencia y de esa manera obtener

los datos que se necesita para sustentar la hiptesis.

5.6.3 POBLACION Y MUESTRA

La poblacin estar constituida por toda la combinacin de tratamientos, (AB) ijy la

nuestra de investigacin ser de 30 briquetas distribuidas de acuerdo al diseo de

experimentos formulado anteriormente, de la siguiente manera:

Primer Escenario: (Temperaturas de 10 a 18 C con altitud de 3500 msnm)

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca A

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca B

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca C

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca D

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca E

Segundo Escenario: (Temperaturas de -5 a 9 C con altitud de 3500 msnm)

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca A

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca B

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca C


37/41

37

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca D

- 3 Muestra de concreto utilizando el aditivo de la marca E

5.6.4 PRUEBAS A SER SOMETIDAS

Las muestras sern ensayadas con la ayuda de una presa hidrulica para determinar su

resistencia a la compresin a los 7 das de haber realizado las probetas.

5.6.5MATERIAL EQUIPOS Y ACCESORIOS

Materiales:

- Cemento tipo I por cada muestra.

- Agua atemperada

- Agregado Grueso

- Agregado Fino

-Aditivos de las 5 marcas mencionadas A,B,C,D y E

Equipo:

- Balanza

- Prensa Hidrulica para Rotura de Briquetas

- Probetas graduadas de 100 y 200 ml

- Cronometro

- Termmetro digital

Accesorios:

- Brochas,

- Recipientes,

- Toallas

- Guantes de goma

- Esptulas

- Placas de vidrio de 10 *10 cm


38/41

38

5.6.6 ANALISIS ESTADISTICO

Como se explic con anterioridad el anlisis estadstico se realizar mediante la toma

de datos, una nuestra de 30 briquetas para aplicar el modelo de diseos de

experimentos de dos factores con interaccin, para el primer caso, y para el segundo

caso ser el mismo diseo pero incluyendo el costo de cada aditivo y tomados a dos

temperaturas en la maana y al medio da. Para ser procesados mediante el programa

estadstico StatgraphicsCenturion versin XV.2

6.0 PROGRAMACIN Y PRESUPUESTO

6.1 Programacin

ACTIVIDADES SEMANAS


39/41

39

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Diseo, elaboracin y aprobacindel Plan de Investigacin X X

Elaborar o ajustar instrumentospara la recoleccin de lainformacin

X

Elaborar marco terico X

Aplicar el instrumento y recoger lainformacin

X X

Procesar los datos X

Describir los resultados X

Anlisis de los resultados X

Redaccin del informe final x X

Revisin del informe final por elasesor

X

Entrega del informe final y

sustentacinx X

6.2 Presupuesto de la investigacin

CUADRO N 03


40/41

40

PRESUPUESTO DE LA INVESTIGACIN

PARTIDA PERSONAL VALOR (S/.)

01 Apoyo especializado 3,000.0002 Apoyo tcnico 800.00

PARTIDA BIENES VALOR (S/.)

01 Cemento, arena, agua 440.0002 Aditivos 1000.0003 Material de escritorio 80.00

PARTIDA SERVICIOS VALOR (S/.)

01 Fotocopias 50.0002 Movilidad y viticos 1450.00

03 Servicios de computadora yequipos de laboratorio 1500.0004 Otros imprevistos 500.00

RESUMEN CONCEPTOS VALOR (S/.)

01 PERSONAL 3,800.0002 BIENES 1520.0003 SERVICIOS 3500.00

TOTAL 8,820.00

Presupuesto autofinanciado.

7.0 BIBLIOGRAFIA

1. CABALLERO ROMERO, Alejandro (2009). Innovaciones en las guas Metodolgicas

para los planes y tesis de maestras y doctorado. Lima Per.Instituto metodolgico

ALEN CARO


41/41

2. HERNANDEZ SAMPIERE, Roberto (2010). Metodologa de la investigacin Mxico.

Edit. Grupo Infagon.

3. MONGOMERY C. Douglas (2008). Diseo y anlisis de experimentos. Mxico. Grupo

Editorial Iberoamericana.

4. MCLEAN, Anderson (2007). Design of ExperimentsNueva York. Edit. Marcel Dekker

inc.

5. OTTAZIPASINO, Gianfranco (2009), Apuntes del Curso Concreto Armado I Per, Edit.

PUCP

6. RIVVA LPEZ, Enrique (2010), Materiales para el Concreto, Per, Edit. Instituto de la

Construccin y Gerencia

7. RIVVA LPEZ, Enrique (2010), Diseo de Mezclas, Per, Edit. Instituto de la

Construccin y Gerencia

8. NIO HERNANDEZ, Jairo Ren (2010), Tecnologa del Concreto: Materiales,

Propiedades y Diseo de Mezclas, Colombia, Edit. ASOCRETO

9. SIMONNET, CYRILLE (2009), Hormign: Historia de un Material, Espaa, Edit. Nerea

10. DUDA, Walter H. (2009), Cemento: Manual Tecnolgico, Espaa, Edit Revert S.A.

11. RIVVA LPEZ, Enrique (2010), Concreto: Ataques al Concreto, Per, Edit. Instituto de

la Construccin y Gerencia

7.1 Consultas por Internet

http://www.concrete.org/PUBS/pubs_new.htm

http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1351.pdf
http://www.concrete.org/PUBS/pubs_new.htmhttp://www.concrete.org/PUBS/pubs_new.htmhttp://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1351.pdfhttp://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1351.pdfhttp://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/21390/Capitulo4.pdfhttp://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1351.pdfhttp://www.concrete.org/PUBS/pubs_new.htm

plan tesis 2.docx

Documents

Transcript of plan tesis 2.docx