tesis concreto con diatomita uac

8/20/2019 Tesis Concreto Con Diatomita UAC

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad, la exigencia en la industria de la construcción en obras deinfraestructura moderna que garantice seguridad, comodidad y economía es

cada vez mayor, razón por la cual el uso de nuevos materiales y tecnologíamoderna tiene carácter vinculante en esta actividad.

Los concretos de alta resistencia y concretos especiales son ampliamenteusados con diversas formulaciones, y está relacionada tanto con variantes oadiciones en los componentes tradicionales para satisfacer exigenciasparticulares, como con innovaciones en los equipos de producción,colocación y compactación que motivan, efectuar diseños de mezclas concaracterísticas que difieren bastante de los concretos de uso corriente.

El presente Tema de investigación se centra en el estudio experimental delempleo de la diatomita en la producción de concreto con agregados de las

canteras de la región del Cusco, con la finalidad de mejorar las propiedadesfísicas y mecánicas del concreto en estado fresco y endurecido como: laresistencia a la compresión, baja permeabilidad, bajo calor de hidratación,etc.

.

El amplio desarrollo de nuevas técnicas de diseño en concretos son quizá lamejor evidencia de la evolución de la tecnología de concretos, con el objetivode mejorar la calidad de los mismos y optimizar su uso.

ÍNDICE GENERALCAPÍTULO I

1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................18

1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ..............................................................................18

1.1.1 DESCRIPCIÓN DE PROBLEMA .............................................................................18

1.1.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA ..........................................18

1.1.2.1 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL ................... 18

1.1.2.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DE LOS PROBLEMAS ESPECÍFICOS .. 18

1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA ..................................................19

1.2.1 JUSTIFICACIÓN SOCIAL ........................................................................................19

1.2.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA .....................................................................................19

1.2.3 JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD ........................................................................19

1.2.4 JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA .....................................................................20

1.3 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN .....................................................................20

1.3.1 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ...............................................................20


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ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA EN LA PRODUCCIÓN DE CONCRETOCON AGREGADOS DE MINA ROJA, CUNYAC Y VICHO.

2.2.2.5.1 CONDICIÓN DE SATURACIÓN ........................................................................ 36

2.2.2.5.2 PESO ESPECÍFICO ............................................................................................ 37

2.2.2.5.3 PESO UNITARIO ................................................................................................. 37

2.2.2.5.4 PORCENTAJE DE VACÍOS ............................................................................... 37

2.2.2.5.5 ABSORCIÓN ........................................................................................................ 382.2.2.5.6 POROSIDAD ........................................................................................................ 38

2.2.2.5.7 HUMEDAD ............................................................................................................ 38

2.2.2.5.8 REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE .............................................................................. 38

2.2.2.5.9 REACCIÓN ÁLCALI CARBONATOS ............................................................... 39

2.2.2.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO ............................................................................. 40

2.2.2.7 TAMAÑO MÁXIMO DE LAS PARTÍCULAS ........................................................... 41

2.2.2.8 MÓDULO DE FINEZA ............................................................................................... 42

2.2.3 AGUA PARA CONCRETO ......................................................................................432.2.3.1 CONCEPTOS BÁSICOS DEL AGUA DE DISEÑO .............................................. 43

2.2.3.1.1 AGUA DE MEZCLADO ....................................................................................... 44

2.2.3.1.2 AGUA DE HIDRATACIÓN .................................................................................. 44

2.2.3.1.3 AGUA EVAPORABLE ......................................................................................... 44

2.2.3.1.4 AGUA LIBRE ........................................................................................................ 44

2.2.3.2 REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA ................................................................ 44

2.2.4 ADICIONES MINERALES EN EL CONCRETO ......................................................45

2.2.5 PUZOLANAS............................................................................................................ 452.2.5.1 PUZOLANAS NATURALES ..................................................................................... 46

2.2.5.1.1 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN MINERAL ............................ 46

2.2.5.1.2 LAS PUZOLANAS NATURALES DE ORIGEN ORGÁNICO ........................ 47

2.2.5.2 PUZOLANAS ARTIFICIALES .................................................................................. 47

2.2.5.3 CLASIFICACIÓN DE LAS PUZOLANAS .............................................................. 48

2.2.6 FILLER .....................................................................................................................49

2.2.6.1 MATERIALES DE RELLENO O FILLERS ............................................................. 49

2.2.6.2 PROPIEDADES Y MODO DE ACTUACIÓN DE LOS FILLERS ........................ 50

2.2.7 DIATOMITA ..............................................................................................................51

2.2.7.1 CARACTERÍSTICAS DE LA DIATOMITA .............................................................. 54

2.2.7.2 COMPOSICIÓN DE ADICIONES MINERALES EN EL CEMENTO .................. 56

2.2.7.3 ADICIONES EN EL CEMENTO ............................................................................... 57


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2.2.8 CONCRETO .............................................................................................................59

2.2.8.1 CONCEPTUALIZACIÓN DEL CONCRETO ......................................................... 59

2.2.8.1.1 CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO (CAD) ................................................. 59

2.2.8.1.2 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA (CAR) ................................................ 59

2.2.8.2 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO FRESCO ............................ 602.2.8.2.1 TRABAJABILIDAD ............................................................................................... 60

2.2.8.2.2 SEGREGACIÓN ................................................................................................... 60

2.2.8.2.3 EXUDACIÓN ........................................................................................................ 61

2.2.8.2.4 CONTRACCIÓN ................................................................................................... 61

2.2.8.3 PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO ENDURECIDO .................. 61

2.2.8.3.1 ELASTICIDAD ...................................................................................................... 61

2.2.8.3.2 RESISTENCIA ...................................................................................................... 61

2.2.8.3.3 EXTENSIBILIDAD ................................................................................................ 622.2.8.4 TIPOS DE CONCRETOS EN EL MERCADO ....................................................... 62

2.2.8.4.1 CONCRETOS MASIVOS ................................................................................... 62

2.2.8.4.2 CONCRETO CON MICROSÍLICE .................................................................... 63

2.2.8.4.3 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO DE CONCRETO PRETENSADO ............... 63

2.2.8.4.4 CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA ............................................................ 63

2.2.8.4.5 DEFINICIÓN DEL INSTITUTO AMERICANO DEL CONCRETO ................ 63

2.2.9 DISEÑO DE MEZCLAS ...........................................................................................64

2.2.9.1 PARÁMETROS BÁSICOS DE MÉTODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DECONCRETO ............................................................................................................................. 64

2.2.9.1.1 EL PRINCIPIO DE LOS VOLÚMENES ABSOLUTOS ................................... 64

2.2.9.1.2 LA RESISTENCIA EN COMPRESIÓN Y LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO ................................................................................................................ 65

2.2.9.1.3 LA GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS Y EL TAMAÑO MÁXIMONOMINAL DE LA PIEDRA .................................................................................................. 65

2.2.9.1.4 LA TRABAJABILIDAD Y SU TRASCENDENCIA............................................ 66

3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .........................................................................67

3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................673.1.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN .....................................................................................67

3.1.2 NIVEL DE INVESTIGACIÓN ...................................................................................67

3.1.3 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................68

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................................68


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3.2.1 DISEÑO METODOLÓGICO ....................................................................................68

3.2.2 DISEÑO DE INGENIERÍA .......................................................................................69

3.3 POBLACIÓN Y MUESTREO ..........................................................................................74

3.3.1 POBLACIÓN ............................................................................................................74

3.3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA POBLACIÓN ...................................................................... 74

3.3.2 MUESTRA ................................................................................................................74

3.3.2.1 DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA .......................................................................... 74

3.3.2.2 CUANTIFICACIÓN DE LA MUESTRA ................................................................... 75

3.3.2.3 CRITERIO DE EVALUACIÓN DE MUESTRA ....................................................... 75

3.3.2.4 MÉTODO DE MUESTREO ....................................................................................... 76

3.3.3 CRITERIOS DE INCLUSIÓN ...................................................................................76

3.4 INSTRUMENTOS EMPLEADOS EN LA INVESTIGACIÓN ..........................................77

3.4.1 INSTRUMENTOS DE ESTUDIOS METODOLÓGICOS - FORMATOS .................77

3.4.2 INSTRUMENTOS DE ESTUDIO – EQUIPOS DE LABORATORIO ......................95

3.5 PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ..................................................99

3.5.1 GRANULOMÉTRIA DE AGREGADOS ...................................................................99

3.5.1.1 INSTRUMENTOS Y/O EQUIPOS ........................................................................... 99

3.5.1.2 PROCEDIMIENTOS .................................................................................................. 99

3.5.1.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 101

3.5.2 PORCENTAJE DE HUMEDAD Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS .....................102

3.5.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA ............................................................ 102

3.5.2.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 103

3.5.2.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 104

3.5.3 PESO ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS .......................................................105

3.5.3.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA ............................................................ 105

3.5.3.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 105

3.5.3.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 107

3.5.4 PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS DEL AGUA ..................................................107

3.5.4.1 LABORATORIO ....................................................................................................... 107

3.5.4.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 107

3.5.4.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 107

3.5.5 FICHA TÉCNICA DEL CEMENTO PORTLAND TIPO IP .....................................108

3.5.5.1 RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................................................. 108

3.5.6 MOLIENDA DE LA PUZOLANA - DIATOMITA ....................................................109


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3.5.6.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA ........................................................... 109

3.5.6.2 PROCEDIMIENTOS ................................................................................................ 109

3.5.6.3 TOMA DE DATOS DE LA PRUEBA ..................................................................... 111

3.5.7 PROPIEDADES FÍSICAS QUÍMICAS DE LA DIATOMITA ..................................111

3.5.7.1 RECOLECCIÓN DE DATOS .................................................................................. 1113.5.8 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ..........................................112

3.5.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS ACI ................................................................................... 112

3.5.8.1.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA ..................................................... 112

3.5.8.1.2 PROCEDIMIENTOS .......................................................................................... 112

3.5.8.1.3 TOMA DE DATOS ............................................................................................. 116

3.5.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO .............................................................................. 117

3.5.8.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS ................................................................................... 117

3.5.8.2.2 PROCEDIMIENTOS .......................................................................................... 1173.5.8.2.3 TOMA DE DATOS ............................................................................................. 118

3.5.9 PRUEBAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO ................................119

3.5.9.1 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA PRUEBA ........................................................... 119

3.5.9.2 PROCEDIMIENTOS DEL CONCRETO ENDURECIDO ................................... 119

3.5.9.3 TOMA DE DATOS ................................................................................................... 126

3.6 PROCEDIMIENTOS DE ANÁLISIS DE DATOS ..........................................................129

3.6.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LOS AGREGADOS ....................................129

3.6.1.1 CALCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 1293.6.1.2 DIAGRAMA Y TABLAS DE LA GRANULOMETRÍA .......................................... 130

3.6.1.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 133

3.6.2 ANALISIS DEL % HUMEDAD Y ABSORCION DE AGREGADOS ......................133

3.6.2.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 133


3.6.3 ANÁLISIS DEL PESOS ESPECÍFICO DE LOS AGREGADOS ...........................135

3.6.3.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA ................................................................................... 135

3.6.3.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 1353.6.4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE AGUA DE DISEÑO ..............................136


3.6.5 ANÁLISIS DEL CEMENTO PORTLAND IP ..........................................................136

3.6.5.1 DIAGRAMA ............................................................................................................... 136


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3.6.6 ANÁLISIS DE PROCESO DE MOLIENDA DE LA DIATOMITA ...........................137

3.6.6.1 CALCULO DE LA PRUEBA.................................................................................... 137

3.6.6.2 DIAGRAMA Y TABLA DE LA PRUEBA ................................................................ 137

3.6.6.3 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .................................................................................... 1393.6.7 ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES FÍSICOQUÍMICAS DE LA ..........................139

DIATOMITA......................................................................................................................139

3.6.7.1 TABLA DE LA PRUEBA .......................................................................................... 139


3.6.8 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO ...........................................140

3.6.8.1 DISEÑO DE MEZCLAS A.C.I ................................................................................. 140

3.6.8.1.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA.............................................................................. 140

3.6.8.1.1.1 . Selección de la resistencia promedio ...............................................1403.6.8.1.1.2 . Selección del asentamiento o “Slump” .............................................141

3.6.8.1.1.3 . Características de los agregados .....................................................141

3.6.8.1.1.4 . Selección de volumen unitario de agua............................................142

3.6.8.1.1.5 . Selección del contenido de aire .......................................................142

3.6.8.1.1.6 . Selección de la relación agua –cemento p/resistencia ....................143

3.6.8.1.1.7 . Correcciones por incorporación de puzolana ...................................143

3.6.8.1.1.8 . Calculo del contenido de cemento ...................................................144

3.6.8.1.1.9 . Selección del agregado ....................................................................145

3.6.8.1.2 . DIAGRAMA Y TABLAS ................................................................................... 146

3.6.8.1.3 ANALISIS DE LA PRUEBA .............................................................................. 148

3.6.8.2 PRUEBA DE REVENIMIENTO .............................................................................. 149

3.6.8.2.1 DIAGRAMA DE LA PRUEBA ........................................................................... 149

3.6.8.2.2 ANÁLISIS DE LA PRUEBA .............................................................................. 149

3.6.9 ANÁLISIS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO ..................................150

3.6.9.1 CÁLCULO DE LA PRUEBA.................................................................................... 150

3.6.9.2 DIAGRAMA Y TABLAS ........................................................................................... 155


4 ANÁLISIS DE RESULTADOS............................................................................................163

4.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO ..............................163

4.1.1 ANÁLISIS FISICO QUIMICO DE LA DIATOMITA .................................................163

4.1.2 ANÁLISIS DE FINURA DE LA DIATOMITA ..........................................................164


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4.1.3 ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA DELIMITACIÓN DEL PORCENTAJE ..........164

ÓPTIMO DE DIATOMITA ...............................................................................................164

4.1.4 ANÁLISIS DE LAS PRUEBAS DE ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) 151 ...165

4.1.5 ANÁLISIS DE INCIDENCIA DEL ASENTAMIENTO (REVENIMIENTO) EN LARESISTENCIA DEL CONCRETO ...................................................................................166

4.1.6 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA PATRON ..........................................................167

4.1.7 ANÁLISIS DE LA RESISTENCIA OPTIMA ...........................................................168

4.1.8 ANÁLISIS DE COMPARACIÓN CUANTITATIVO DE LA RESISTENCIA PATRÓNVERSUS ÓPTIMA ...........................................................................................................168

5 DISCUSIÓN DE LA INVESTIGACÍON ...............................................................................172

5.1 ASPECTOS Y DISCUSIONES TÉCNICAS DE LA APLICACIÓN DE ........................172

DIATOMITA .........................................................................................................................172

GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS ...............................................................................175

CONCLUSIONES ...................................................................................................................182

RECOMENDACIONES ...........................................................................................................184

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................186

REFERENCIAS ......................................................................................................................187

TRABAJOS CITADOS ...........................................................................................................188


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ÍNDICE GENERAL DE TABLAS

Tabla 1. Normas y propiedades físicas de los cementos.................................................28

Tabla 2. Componentes químicos del cemento. .................................................................30

Tabla 3.Origen de fragmentación y producto resultante de los agregados. ...................

36 Tabla 4. Minerales, rocas que pueden ser potencialmente reactivos con los álcalis

del

cemento. ............................................................................................................................... 40

Tabla 5. Porcentajes de granulometría máximos permisibles. ........................................41

Tabla 6. Límites granulométricos máximos y mininos porcentaje pasante. ...................

42

Tabla 7. Características de los agregados y su importancia. ..........................................43

Tabla 8. Importancia de los agregados en el concreto. ...................................................43

Tabla 9.Tamices estandarizados según Norma ASTM. ...................................................44

Tabla 10. Límites permisibles de agua de diseño según norma ITINTEC 339.088. .....45

Tabla 11. Ventajas de las puzolanas en los cementos puzolánicos. ..............................53

Tabla 12.Características físicas de los yacimiento de diatomita en el Perú. .................55

Tabla 13. Características químicas -yacimientos en el Perú. ..........................................55

Tabla 14. Requisitos físicos de adiciones naturales en el concreto................................56

Tabla 15. Requerimiento químicos de adiciones puzolánicas. ........................................

56Tabla 16. Requerimientos físicos adiciones puzolánicas.................................................58

Tabla 17.Propiedades Físicas, Calculadas en Laboratorio ............................................. 69

Tabla 18.Secuencias y pasos para el cálculo del diseño de mezclas ACI-21 ...............70


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Tabla 19. Criterio de evaluación del número de muestras. ............................................ 74

Tabla 20 Formato para Análisis granulométrico del agregado fino. ................................76

Tabla 21. Formato para análisis granulométrico de agregado grueso. ..........................77

Tabla 22. Formato para el cálculo de los pesos específicos de agregado fino ygrueso.

............................................................................................................................................... 78

Tabla 23. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y absorción del

agregado fino. ....................................................................................................................... 79

Tabla 24. Formato para el cálculo del porcentaje de humedad y porcentaje de

absorción del agregado grueso. ......................................................................................... 80

Tabla 25. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los siete días.

............................................................................................................................................... 81

Tabla 26. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial a los catorce

días. ....................................................................................................................................... 82

Tabla 27. Formato para el cálculo de la resistencia a la compresión a los veintiocho

días. ....................................................................................................................................... 83Tabla 28. Formato para el cálculo de la resistencia optima.............................................84

Tabla 29. Formato para el cálculo de la resistencia a compresión axial patrón. ..........85

Tabla 30. Formato para el diseño de Mezcla A.C.I ..........................................................85

Tabla 31. Pesos retenidos del agregado grueso ..............................................................94

Tabla 32 Pesos retenidos del agregado fino .....................................................................94

Tabla 33. Toma de datos del porcentaje de humedad del agregado grueso ................

96 Tabla 34. Datos obtenidos en laboratorio para el cálculo del peso específico de los

agregados ............................................................................................................................. 99Tabla 35. Análisis del agua................................................................................................. 99

Tabla 36. Peso específico del cemento portland ............................................................100

Tabla 37. Toma de datos de la granulometría de la diatomita ......................................102


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Tabla 38. Recolección de datos para el desarrollo del diseño de mezclas. .................107

Tabla 39. Datos de asentamientos (revenimiento) con porcentajes de diatomita. ......109

Tabla 40. Datos de resistencia a compresión obtenidos a los siete días. ....................117

Tabla 41. Datos de resistencia a compresión a los catorce días. .................................117

Tabla 42. Datos de resistencia a compresión a los veinte ocho días. ..........................118

Tabla 43. Datos de resistencia a compresión patrón. ....................................................118

Tabla 44. Datos de resistencia a compresión óptima.....................................................119

Tabla 45. Módulo de fineza de agregado fino. ................................................................119

Tabla 46. Módulo de fineza y tamaño máximo nominal del agregado grueso. ............120

Tabla 47. Análisis granulométrico de agregado fino. .....................................................120

Tabla 48 Análisis granulométrico de agregado grueso ..................................................121

Tabla 49. Porcentaje de humedad y absorción de los agregados. ...............................

123

Tabla 50. Peso específico de los agregados. ................................................................. 124

Tabla 51. Propiedades físicas del agua de diseño. ........................................................125

Tabla 52. Propiedades físicas del cemento Yura IP. ......................................................125

Tabla 53. Granulometría de la diatomita ......................................................................... 126

Tabla 54. Propiedades físicas y químicas de la diatomita. ............................................128

Tabla 55. Tabla ACI – Resistencia a la compresión promedio. .....................................129

Tabla 56. Tabla ACI – Asentamientos /tipo de estructura. ............................................129

Tabla 57. Propiedades físicas de los agregados-Diseño ACI. ......................................130


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Tabla 58. Volumen unitario de agua de diseño. ............................................................. 130

Tabla 59. Contenido de aire atrapado para diseño de mezclas. ...................................131

Tabla 60. Relación agua cemento por resistencia.......................................................... 132Tabla 61. Peso del agregado por unidad de volumen del concreto. .............................133

Tabla 62. Resumen de materiales de diseño por m3 .....................................................134

Tabla 63. Diseño de mezcla ACI - sin ajuste del agua de diseño. ................................135

Tabla 64. Diseño de mezcla ACI – con reajuste de agua de diseño. ...........................136

Tabla 65. Resistencia a compresión a los siete días. ....................................................138

Tabla 66. Resistencia a la compresión a los catorce días. ............................................139

Tabla 67. Resistencia a compresión a los veinte ocho días. .........................................140

Tabla 68. Resistencia a compresión patrón .................................................................... 141

Tabla 69. Resistencia a compresión patrón. ...................................................................

142

Tabla 70. Resistencia promedio a los siete días............................................................. 142

Tabla 71. Resistencia promedio a los catorce días ........................................................143

Tabla 72. Resistencia promedio a los veintiocho días. ..................................................144

Tabla 73. Resumen de las resistencias con dosificaciones de diatomita. ....................145

Tabla 74. Resumen de la resistencia patrón. ..................................................................147

Tabla 75. Composición física de la diatomita. .................................................................150

Tabla 76 Composición química de la diatomita. .............................................................150

Tabla 77. Resistencias con dosificaciones de diatomita. ...............................................151

Tabla 78. Análisis de la resistencia patrón. .....................................................................154


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Tabla 79. Análisis de la resistencia óptima. .................................................................... 154

Tabla 80. Cuadro comparativo de la resistencia patrón versus resistencia óptima. ...155

Tabla 81. Análisis granulométrico de agregado fino (Anexos). ......................................175

Tabla 82. Análisis granulométrico del agregado grueso (Anexos). ...............................176

Tabla 83. Análisis granulométrico de la diatomita. .........................................................178

ÍNDICE GENERAL DE FIGURAS

Figura 1. Operacionalización de variables. .......................................................................

25 Figura 2. Piedra chancada de 1/2" y 3/4".........................................................................

41

Figura 3. Clasificación de los materiales puzolánicos. ...................................................49

Figura 4. Diatomita en estado natural en la Región del Cusco. .....................................54

Figura 5. Vista microscópica de la diatomita pennal y diatomita central. ......................54

Figura 6. Equipo de compresión axial para realizar pruebas de compresión. ..............87

Figura 7. Horno eléctrico para determinar propiedades de los agregados. ..................87

Figura 8. Juego de tamices estandarizados. ...................................................................88


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Figura 9. Equipo vibratorio para granulometría de los agregados. ................................88

Figura 10. Probetas estándares para pruebas de compresión del concreto. ...............89

Figura 11. Balanza analítica para determinar pesos exactos de los agregados. .........89

Figura 12. Equipo bomba de vacío para determinar peso específico. ..........................90

Figura 13. Cono de absorción para determinar peso unitario. .......................................90

Figura 14. Mezcladora de concreto trompo electrónico. .................................................91

Figura 15. Recolección de materiales para la investigación ...........................................92

Figura 16. Proceso de cuarteo de agregado grueso y fino .............................................92

Figura 17. Proceso de selección de tamizado de agregado de mina roja. ....................93

Figura 18. Proceso de tamizado de los agregados ..........................................................93

Figura 19. Selección y pesaje de los agregados en estado natural. ..............................95

Figura 20. Pesado de agregado para su colocación en el horno eléctrico ....................

95Figura 21. Calculo y pesado de agregado para la determinación del % de absorción. 96

Figura 22.Pesado de la muestra para determinar peso específico. ...............................97

Figura 23. Calculo del porcentaje de humedad del agregado fino .................................98

Figura 24 Cálculo del peso específico del agregado grueso .......................................... 98

Figura 25. Colocación de diatomita para su trituración y/o molienda ...........................

100Figura 26. Trituración y molienda de la diatomita .......................................................... 101

Figura 27. Tamizado de la diatomita por la malla 200 ...................................................101

Figura 28.Recoleccion de muestra de diatomita para su análisis fisicoquímico. ........102


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Figura 29. Pesado de materiales para su dosificación. .................................................103

Figura 30.Proceso de pesado de la diatomita ................................................................ 103

Figura 31. Limpieza de briquetas para colocado de concreto. .....................................104

Figura 32. Colocación de los agregados y diatomita para mezclado. ..........................104

Figura 33. Extracción del concreto para la prueba de consistencia. ............................105 Figura 34. Pintado de briquetas con petróleo. ................................................................ 105

Figura 35. Colocación de concreto en briquetas. ...........................................................106

Figura 36.Colocado y Chuseado del concreto en las briquetas....................................106

Figura 37. Limpieza de la rebaba, briquetas. ................................................................. 107

Figura 38. Determinación de la prueba de asentamiento mediante el cono de Abrams.

............................................................................................................................................. 108

Figura 39. Proceso de cuantificación de la prueba de "Slump" ....................................108

Figura 40. Desmoldado de briquetas para pruebas de compresión. ...........................110

Figura 41. Desmoldado de briquetas óptimas para pruebas de compresión. ............110

Figura 42. Desmoldado de briquetas patrón para pruebas de compresión. ...............

111 Figura 43. Etiquetado de briquetas para reconocimiento e identificación de sus

condiciones. ........................................................................................................................ 111

Figura 44. Curado de briquetas y/o probetas................................................................. 111

Figura 45. Proceso de curado periódico de briquetas con diatomita. ..........................112

Figura 46. Preparación de briquetas para pruebas de compresión. ............................112

Figura 47. Refrentado de cilindros de concreto con almohadillas de neopreno .........113

Figura 48. Testado de cilindros en prensa hidráulica ....................................................

113 Figura 49. Briquetas optimas del 25% de diatomita

...................................................... 114


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Figura 50. Corroboración de pruebas de compresión con 25% de diatomita.............

114 Figura 51. Refrentado de cilindros de concreto con diatomita para la

corroboración de

la resistencia óptima. ......................................................................................................... 115

Figura 52. Corroboración del testado de briquetas en prensa hidráulica. ...................115

Figura 53. Falla de briquetas a compresión axial. ..........................................................116

Figura 54. Falla de briquetas a compresión con 25% de diatomita. .............................116

Figura 55. Curva granulométrica del agregado fino .......................................................121

Figura 56. Curva granulométrica de agregado grueso ..................................................

122Figura 57. Curva granulométrica de la diatomita............................................................ 127

Figura 58. Prueba de asentamiento del concreto. ......................................................... 137

Figura 59. Diagrama de curva de resistencia a los siete días. .....................................143

Figura 60. Diagrama de curva de resistencia a los catorce días ..................................144

Figura 61. Diagrama de curva de resistencia a los veintiocho días .............................145

Figura 62. Diagrama de curva de resistencias con dosificaciones de diatomita. ........146

Figura 63. Diagrama de la resistencia optima de diatomita. .........................................146

Figura 64. Diagrama de la resistencia patrón ................................................................. 147Figura 65. Diagrama de asentamiento con diferentes porcentajes de diatomita. .......152

Figura 66. Incidencia de la resistencia con porcentaje de diatomita y asentamiento. 153

Figura 67. Diagrama de esfuerzos comparativos patrón vs óptimo. ............................155

Figura 68. Porcentaje de incremento de la resistencia ..................................................156

Figura 69. Diagrama de curva granulométrica de agregado fino.................................177


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Figura 70. Diagrama de curva granulométrica de agregado grueso. ...........................177

Figura 71. Calculo de peso específico del agregado fino y agregado grueso. ...........179

Figura 72. Calculo del porcentaje de humedad y absorción del agregado fino. .........180

Figura 73. Calculo de porcentaje de humedad y absorción de agregado grueso. ......181

Figura 74. Análisis físico químico de la diatomita. ........................................................182


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CAPÍ TULO I “Planteamiento del Problema”

“ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA

EN LA PRODUCCIO N DE CONCRETRO CON AGREGADOS DEMINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “


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1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

1.1.1 DESCRIPCIÓN DE PROBLEMA.

El problema de los concretos normales es que con el pasar de los años

han presentado serios problemas de durabilidad, y para contrarrestarlos

se han invertido cuantiosas sumas de dinero para sus respectivas

reparaciones. Razón por la cual, el interés de este trabajo en investigar

acerca de un material puzolanico que brinde una mejora en la

resistencia.

Se mostró que la incorporación de tierras diatomeas en el concreto

puede aumentar sustancialmente la resistencia a la compresión y la

resistencia a la reacción álcali-sílice mientras que se reduce

significativamente la porosidad y mejora la resistencia a los cloruros

(ASTM C1202-97). Con una baja permeabilidad, bajo calor de

hidratación, y que estas no afecten su trabajabilidad y durabilidad.

Todas estas propiedades han logrado desarrollarse con el micro-sílice

siendo este un aditivo artificial; es ahí que la diatomita como materia

prima natural es una alternativa que cumple similares funciones que el

micro sílice para la producción de concretos de alto desempeño.

1.1.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA.

1.1.2.1 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DEL PROBLEMA GENERAL.

¿Cómo influye en la resistencia a la compresión, del concreto fabricado

con cemento puzolanico portland tipo IP y agregados de mina roja,

cunyac y vicho, la adición de la puzolana natural (diatomita)?

1.1.2.2 FORMULACIÓN INTERROGATIVA DE LOS PROBLEMASESPECÍFICOS.

Problema específico N°1: ¿Cómo se mejora la resistencia a la

compresión de concretos, sin la utilización de aditivos convencionales?

Problema específico N° 2: ¿El uso de la Diatomita en la Producción de

Concretos de mejora la consistencia?


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Problema específico N° 3: ¿Las propiedades físicas de los agregados

de las canteras de mina roja, cunyac y vicho podrán satisfacer las

propiedades de resistencia óptimas para obtener concretos de alto

desempeño?

Problema específico N° 4: ¿Cuál es el porcentaje óptimo de diatomita

para mejorar la resistencia del concreto?

1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA

1.2.1 JUSTIFICACIÓN SOCIAL

La diatomita un recurso natural empleado como material cementante, es

una alternativa para el mejoramiento del concreto, por consiguiente

genera un beneficio social a los habitantes de las zonas donde están

ubicadas las canteras, ya que genera puestos de trabajo durante la

explotación de las mismas, mejorando la calidad de vida a través de la

mejora de sus ingresos económicos.

1.2.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA

En la actualidad, la diatomita aún no es empleado en la construcción de

obras de infraestructura en la región del Cusco, pero debido a la

exigencia del uso de concreto de calidad en las construcciones, podría

ser una alternativa de solución la aplicación de este aditivo natural.

Al aumentar la resistencia de concreto, se justifica su uso en el

incremento de la capacidad portante del concreto por consiguiente su

aplicación es importante en construcciones modernas y a futuro.

1.2.3 JUSTIFICACIÓN POR VIABILIDAD

La diatomita es un material que cumple la misma función que el

microsílice que es un material muy caro en el mercado y una alternativa

de remplazo seria la diatomita, que existe en abundancia en el territorioperuano por lo cual este material ya se viene explotando en zonas

cercanía al mar o zonas lacustres extintas, como Arequipa. Ayacucho,

Pisco, Piura, y como reservas en estado no explotado en el

departamento de Cusco. Estos concretos también se pueden utilizar


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para la elaboración de elementos pre-fabricados. Con estos concretos la

trabajabilidad que se alcanza es óptima, con una relación agua -

cemento baja, también nos permite una buena impermeabilidad, y

disminución de los poros del concreto.

1.2.4 JUSTIFICACIÓN POR RELEVANCIA

El empleo de este material cementante (diatomita), justifica su uso, por

ser un aditivo que ayuda a mejorar la calidad del concreto y su empleo

es factible, aunque en la ciudad del cusco todavía no se utiliza por falta

de investigación a pesar de existir posibles canteras de este material sin

explorar, sin embargo con el devenir de los años y el avance de la

tecnológica, el empleo de este material cementante sería una buena

alternativa en la industria de la construcción en la región del Cusco

1.3 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN

El empleo de la diatomita como material cementante y como principal,

actor en la investigación; la diatomita será de la quebrada de Urcos, de

la pampa de Oxapampa.

En la presente investigación se delimita el uso de un solo tipo de

cemento debido a que en el mercado es el más empleado en rubro dela construcción, es decir, cemento puzolanico Tipo IP de la marca

YURA.

El empleo del agregado Fino, como materiales aglomerantes en el

presente trabajo de investigación son de los distritos de Limatambo,

Calca; de las Canteras de Cunyac y Urubamba.

El empleo del agregado Grueso, como materiales aglomerantes en el

presente trabajo de investigación será del distrito de San Salvador de la

cantera de Vicho, específicamente Piedra Chancada de ½” y Piedra

Chancada de 3/4”.

Se limita a mejorar la resistencia del concreto de 210 Kgr/cm2,

mediante la aplicación de una puzolana natural (Diatomita).

Las pruebas de fractura de briquetas se hicieron a los 7, 14, y 28 días.


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El material puzolanico (diatomita) a investigar como aditivo en la

investigación se limita a su uso de la zona quebrada de

OxapampaUrcos

En la presente investigación se empleara un solo método de diseño de

mezcla la del comité 211- A.C.I de American Concrete Institute

1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1 OBJETIVO GENERAL

Analizar la resistencia a la compresión de concretos fabricados con

cemento puzolánico portland tipo IP y agregados de mina roja, cunyac y

vicho, y adicionados con puzolana natural (diatomita).

1.4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Objetivo específico 1: Analizar la resistencia de concretos adicionados

con diatomita como aditivo natural puzolanico.

Objetivo específico 2: Analizar la consistencia del concreto adicionado

con diatomita como aditivo natural

Objetivo específico 3: Analizar las propiedades físicas de los agregados

de las canteras de mina roja, cunyac y vicho.

Objetivo específico 4: Evaluar la resistencia a compresión axial óptima,

considerando una dosificación del 25% de diatomita referida al peso del

cemento.

1.5 HIPÓTESIS1.5.1 HIPÓTESIS GENERAL

Se incrementa la resistencia a la compresión y la consistencia en

concretos fabricados con cemento puzolánico portland tipo IP y

agregados de mina roja, cunyac y vicho, al adicionarle puzolana natural

(diatomita).

1.5.2 SUB HIPÓTESIS.

Sub hipótesis N° 1: Mediante la aplicación del aditivo natural puzolánico

(diatomita) se incrementa la resistencia del concreto.


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Sub hipótesis N° 2: Con el empleo de la diatomita como aditivo natural,

se mejora la consistencia del concreto.

Sub hipótesis N° 3: Las propiedades físicas de los agregados de las

canteras de mina roja cunyac y vicho cumplen los requisitos de la

norma para diseño de mezclas de concreto.

Sub hipótesis N° 4: Al adicionar 25% de diatomita a concretos

fabricados con agregados de las canteras de mina roja, cunyac y vicho

se obtiene la resistencia a compresión axial optima

1.6 DEFINICIÓN DE VARIABLES

1.6.1 VARIABLES INDEPENDIENTES

Puzolana Natural (diatomita). Agregados.

1.6.2 VARIABLES DEPENDIENTES

Resistencia del concreto.

Consistencia del concreto.

1.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES.

Figura 1. Operacionalización de variables.

Tipo deDenominación Descripción Indicador

variable

Independiente Puzolana Natural Material que se Porcentaje en(diatomita) presenta en la peso de diatomita naturaleza y que

adicionadapuede influenciaren el concreto

Dependiente Resistencia del Resistencia al Resistencia a laconcreto aplastamiento de compresión

concretoDependiente Consistencia del Grado de fluidez Slump o concreto

del concreto revenimiento delconcreto

Independiente Agregados Características Granulometría


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2 MARCO TEÓRICO DE LA TESIS

2.1 ANTECEDENTES DE LA TESIS

2.1.1 ANTECEDENTES A NIVEL NACIONAL.

Tema: “Estudio Experimental del Empleo de la Diatomita en la

Producción de Concreto de Alto Desempeño” realizado por Carol,

Sánchez Stasiw realizado en la Universidad Peruana de Ciencias

Aplicadas en el 2008 para optar el título profesional de ingeniero civil, el

tema se centra en el estudio experimental del empleo de diatomita

como material cementante suplementario en la producción de concretode alto desempeño como alternativa al uso de la microsilice; con la

aplicación de la diatomita de la empresa Agregados Calcáreos S.A. El

objetivo de este trabajo fue la de evaluar el potencial, y posibilidades de

CAPÍ TULO I I “Marco Teórico” “ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL EMPLEO DE LA DIATOMITA

EN LA PRODUCCIO N DE CONCRETO CON AGREGADOS DEMINA ROJA, CUNYAC Y VICHO “


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reemplazo de cemento y el efecto en las propiedades mecánicas y

físicas del concreto en estado fresco y endurecido.

Tema: “Obtención del Concreto de Alta Resistencia” realizado por

Patricia Vilca Aranda realizado en la Universidad Nacional de

Ingeniería; sustentada en diciembre del 2008 en la Facultad de

Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniera. Los asesores

designados para esta tesis fueron los ingenieros Carlos Barzola

Gastelú y Enrique Rivva López. La tesis se desarrolló en el Laboratorio

de Ensayos de Materiales de la UNI. El propósito de la tesis fue

desarrollar una tecnología apropiada para obtener concretos de altas

resistencia, haciendo uso de súper plastificantes y adiciones de

microsílice. La metodología seguida plantea optimizar la proporción delos agregados para obtener la menor cantidad de vacíos.

Entre algunas conclusiones podemos mencionar que (A) El concreto

con aditivo súper plastificante con dosificación de 1.5% (del peso del

cemento) reduce la cantidad de agua en 28%; (B) El peso unitario del

concreto en estado fresco aumentó en 6% en el concreto con aditivo y

aumenta en 10% en el concreto con aditivo más microsilice; (C) El

contenido de aire en el ensayo del concreto en estado fresco disminuyó

en 34% en el concreto con aditivo y también disminuyó en 77% en el

concreto con aditivo más microsílice.

2.2 ASPECTOS TEÓRICOS PERTINENTES.

2.2.1 CEMENTO PORTLAND

Es un producto de la calcinación de rocas calizas ya sea areniscas y

arcillas que luego de este proceso obtenemos el Clinker para luego

pulverizarlo y combinar con yeso ya así obtener el cemento el cual se

comporta como un aglomerante.

“Es un aglomerante hidrófilo, resulta de la calcinación de rocas calizas,

areniscas y arcilla, de manera de obtener un polvo muy fino que en

presencia de agua se endurece adquiriendo propiedades resistentes”

(Pasquel Carbajal, 2002).


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“Producto que se obtiene por la pulverización del clinker Portland con la

adición de una o más formas de sulfato de calcio. Se admite la adición

de otros productos siempre que su inclusión no afecte las propiedades

del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser

pulverizados conjuntamente con el clinker. (Rivera L, 2013).

Requisitos químicos cemento portland puzolánico YURA TIPO IP,

Norma, NTP 334.090, ASTM 1157. (Productos, 2014)

Requisitos físicos cemento portland puzolánico YURA TIPO IP norma

NTP 334.090, ASTM C-595. (Productos, 2014).

Tabla 1. Normas y propiedades físicas de los cementos.

Requisitos Físicos Tipo I Tipo II Tipo V Tipo MS Tipo IP. I (PM)

Norma ASTM

Normas Técnicas

Peruanas

Resistencia.

Compresión. 3

días Kg. /cm2

Min.

7 días Kg. /cm2

Min.

28 días Kg. /cm2

Min.

ASTM-150 ASTM-150 ASTM-150 ASTM-1157 ASTM-C595

NTP

334.009

NTP 334.009 NTP334.009 NTP 334.082 NTP 334.090

Tipo I Tipo II Tipo V Tipo MS Tipo IP. (PM)

120 100 80 100 130

190 170 150 170 200

280 280 280 280 250

Fuente: Empresa Cemento Yura Arequipa

2.2.1.1 FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

Según (Pasquel Carbajal, 2002), el punto de partida del proceso de

fabricación lo constituye la selección y explotación de las materias

primas para su procesamiento consiguiente.

Se inicia con la explotación de las canteras de materia prima para

someterlas a un proceso de chancado primario en que se reduce su

tamaño a pedirás del orden de 5” y luego se procesa este material en

una chancadora secundaria que las reduce a un tamaño de ¾”, con lo

que están en condiciones de ser sometidas a molienda. Los materiales

son molidos individualmente en un molino de bolas hasta ser


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convertidas en un polvo fino impalpable, siendo luego dosificados y

mezclados íntimamente en las proporciones convenientes para el tipo

de cemento que se desea obtener.

La mezcla es posteriormente introducida en un horno giratorio

consistente, las temperaturas desarrolladas a lo largo del horno

producen primero la evaporación del agua libre, luego la liberación del

CO2 y finalmente en la zona de mayor temperatura se produce la fusión

de alrededor de un 20% a 30% de la carga y es cuando la cal, la sílice

y la alúmina se vuelven a combinan aglomerándose en módulos de

varios tamaños usualmente de ¼” a 1” de diámetro de color negro

característico, relucientes y duros al enfriarse denominado “Cl inker de

cemento portland”.

En la etapa final del proceso, el Clinker es enfriado y es molido en un

molino de bolas conjuntamente con yeso en pequeñas cantidades

(3%6%) para controlar el endurecimiento violento; la molienda produce

un polvo muy fino que contiene hasta 1.1x102 partículas por Kg. U que

pasa completamente por un tamiz N°200 y finalmente el cemento pasa

a ser almacenado a granel.

Los componentes químicos principales de las materias primas para la

fabricación del cemento y las proporciones generales en que

intervienen son:

Tabla 2. Componentes químicos del cemento.

Porcentaje % Componente Químico Procedencia Usual

95 %

Oxido De Calcio(Cao) Rocas Calizas

Oxido De Sílice (Sio2) Areniscas

Oxido De Aluminio (Al2o3) Arcillas

Oxido De Fierro (Fe2o3) Arcillas, Minerales De

Hierro

5 %

Oxido De Magnesio, Sodio Varios Minerales

Potasio, Titanio, Azufre


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Fosforo Y Magnesio

Fuente: Tópicos De Tecnología Del Concreto Enrique Pasquel-Pág. 18

2.2.1.2 COMPOSICIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

Luego del proceso de formación del Clinker y molienda final, se obtiene

los siguientes compuestos establecidos por primera vez por Le

Chateles en 1852 y que son los que definen el comportamiento del

cemento hidratado y que detallamos con su fórmula química,

abreviatura y nombre corriente.

SILICATO TRICÁLCICO (3CaO.SiO2 – C3S - Alita).- Define la

resistencia inicial (en la primer semana) y tiene mucha

importancia en el calor de hidratación.

SILICATO DICÁLCICO (2CaO.SiO2- C2S - Belita).- Define alresistencia a largo plazo y tienen menor incidencia en el calor de

hidratación.

ALUMINATO TRICÁLCICO (2CaO.SiO2 – C3A).- Aisladamente

no tiene trascendencia en la resistencia, pero con los silicatos

condiciona el fraguado violento actuando como catalizador, por

lo que es necesario añadir yeso en el proceso (3%-6%) para

controlarlo.

ALUMINO FÉRRICO (4CaO.Al2O3.Fe2O3 – C4AF Celita).-

Tiene trascendencia en la velocidad de hidratación y

secundariamente en el calor de hidratación.

OXIDO DE MAGNESIO (MgO).- Pese a ser un componente

menor, tiene importancia pues para contenidos mayores del 5%

trae problemas de expansión en la pasta hidratada y endurecida.

OXIDO DE POTASIO Y SODIO (K2O.Na2O - Álcalis).- Tiene

importancia para casos especiales de reacciones químicas con

ciertos agregados, y los solubles en agua contribuyen a producir

eflorescencia con agregados calcáreos. (Pasquel Carbajal,

2002)


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2.2.1.3 TIPOS DE CEMENTOS Y SUS APLICACIONES PRINCIPALES.

Los tipos de cementos y sus aplicaciones principales se dan de la siguiente

manera.

Cemento Tipo I, de uso general donde no se requiere depropiedades especiales.

Cemento Tipo II, moderada resistencia a los sulfatos y moderado

calor de hidratación, empleado en estructuras con ambientes

agresivos o en vaciados masivos.

Cemento Tipo III, desarrollo rápido de resistencia con elevado

calor de hidratación, para uso en climas fríos.

Cemento Tipo IV, de bajo calor de hidratación, para vaciados

masivos.

Cemento Tipo V, alta resistencia a los sulfatos, para ambientes

muy agresivos. (Pasquel Carbajal, 2002)

2.2.1.4 MECANISMO DE HIDRATACIÓN DEL CEMENTO

Se denomina hidratación al conjunto de reacciones químicas entre el

agua y los componentes del cemento, que llevan consigo el cambio de

estado plástico al endurecido, con las propiedades inherentes a los

nuevos productos formados. Los componentes ya mencionados

anteriormente, al reaccionar con el agua forman hidróxidos e hidratos

de calcio complejos.

La velocidad con que se desarrolla la hidratación es directamente

proporcional a la finura del cemento e inversamente proporcional al

tiempo, por lo que inicialmente es muy rápida y va disminuyendo

paulatinamente con el trascurso de los días, aunque nunca se llega a

detener. Contrariamente a lo que se creía hace años, la reacción con elagua no une las partículas de cemento sino que cada partícula se

dispersa en millones de partículas de productos de hidratación

desapareciendo los constituyentes iniciales. El proceso es exotérmico


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generando un flujo de calor hacia el exterior denominado calor de

hidratación. (Pasquel Carbajal, 2002).

Dependiendo de la temperatura, el tiempo y la relación entre la

cantidad de agua y cemento que reaccionan, se pueden definir los

siguientes estados que se han establecido de manera arbitraria para

distinguir las etapas del proceso de hidratación.

2.2.1.4.1 PLÁSTICO

Unión de agua y el polvo de cemento formando una pasta moldeable.

Cuando menor es la relación agua cemento, mayor es la concentración

de partículas de cemento en la pasta compactada, y por ende la

estructura de los productos de hidratación es mucho más resistente. La

acción del yeso contrarresta la velocidad de las reacciones y en este

estado se produce lo que se denomina el periodo latente o de reposo

en que las reacciones se atenúan, u duran entre 40 y 120 minutos

dependiendo de la temperatura ambiente y el cemento en particular.

(Pasquel Carbajal, 2002)

2.2.1.4.2 FRAGUADO INICIAL

Condición de la pasta de cemento en que se aceleran las reacciones

químicas, empieza el endurecimiento y la perdida de la plasticidad,

midiéndose en términos de la resistencia a deformarse. Es la etapa en

que se evidencia el proceso exotérmico donde se genera el ya

mencionado calor de hidratación, que es consecuencia de las

reacciones químicas descritas. (Pasquel Carbajal, 2002)

2.2.1.4.3 FRAGUADO FINAL

Se obtiene al término de la etapa de fraguado inicial, caracterizándose

por endurecimiento significativo y deformaciones permanentes. Laestructura de gel está constituida por el ensamble definitivo de sus

partículas endurecidas. (Pasquel Carbajal, 2002)


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2.2.1.4.4 ENDURECIMIENTO

Se produce a partir del fraguado final y es el estado en que se

mantienen e incrementan con el tiempo las características resistentes.

La reacción predominante es la hidratación permanente de los silicatos

de calcio, y en teoría continua de manera indefinida.

2.2.1.5 ESTRUCTURA DEL CEMENTO HIDRATADO

Durante el proceso de hidratación, el volumen externo de la pasta se

mantiene relativamente constante, sin embargo, internamente el

volumen de solidos se incrementa constantemente con el tiempo,

causando la reducción permanente de la porosidad, que está

relacionada de manera inversa con la resistencia de la pasta

endurecida y en forma directa con la permeabilidad.

Otro concepto in portante que hay que tomar en cuenta es que está

demostrado que el menor valor de la relación agua/cemento para que

se produzca la hidratación completa del cemento es del orden de 0.35

a 0.40 en peso para condiciones normales de mezclado y sin aditivos,

dependiendo la relación precisa de cada caso particular. (Pasquel

Carbajal, 2002)

2.2.1.6 CEMENTO PORTLAND TIPO IP

El Cemento Portland Puzolánico Yura IP, alta durabilidad, es un

cemento elaborado bajo los más estrictos estándares de la industria

cementera, colaborando con el medio ambiente, debido a que en su

producción se reduce ostensiblemente la emisión de CO2,

contribuyendo a la reducción de los gases con efecto invernadero.

Es un producto fabricado a base de Clinker de alta calidad, puzolana

natural de origen volcánico de alta reactividad y yeso. Esta mezcla esmolida industrialmente en molinos de última generación, logrando un

alto grado de finura. La fabricación es controlada bajo un sistema de

gestión de calidad certificado con ISO 9001 y de gestión ambiental ISO

14001, asegurando un alto estándar de calidad.


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Sus componentes y la tecnología utilizada en su fabricación, hacen que

el Cemento Portland Puzolánico YURA IP, tenga propiedades

especiales que otorgan a los concretos y morteros cualidades únicas

de alta durabilidad, permitiendo que el concreto mejore su resistencia e

impermeabilidad y también pueda resistir la acción del intemperismo,

ataques químicos (aguas saladas, sulfatadas, ácidas, desechos

industriales, reacciones químicas en los agregados, etc.), abrasión, u

otros tipos de deterioro.

Puede ser utilizado en cualquier tipo de obras de infraestructura y

construcción en general. Especialmente para obras de alta exigencia

de durabilidad. (Yura, 2014).

2.2.2 AGREGADOS

Son materiales inertes que intervienen en el concreto, estos pueden ser

obtenidos en forma natural o artificial, material aglomerado por la pasta

de cemento y agua.

“se define los agregados como los elementos inertes del concreto que

son aglomerados por la pasta de cemento para formar la estructura

resistente. Ocupa alrededor de las ¾ partes del volumen total; la

denominación de inertes es relativa, porque si bien no intervienen

directamente en las reacciones químicas entre el cemento y el agua

para producir el aglomerante o pasta de cemento, sus características

físicas afectan notablemente el producto resultante siendo en algunos

casos tan importante como el cemento para el logro de ciertas

propiedades particulares”. (Pasquel Carbajal, 2002).

Los agregados empleados en la preparación de los concretos de peso

normal (2200 a 2500 Kg/cm3) deberán cumplir con los requisitos de lanorma ITINTEC 400.037 o de la norma ASTM C-33, si se emplea el

agregado integral denominado “Concreto” deberá cumplir con lo indicado

en el acápite 3.2.12 de la Norma Técnica E-060. (Rivva López, 2007)


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2.2.2.1 CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS

Los agregados empleados en el concreto podemos clasificarlos de la

siguiente manera.

2.2.2.1.1 POR SU PROCEDENCIA

AGREGADOS NATURALES: Son aquellos que se formaron por

medio de un proceso geológico de forma natural y estos a su vez

son extraídos de canteras a los cuales se les somete a procesos de

selección y optimización para su empleo en la producción de

concretos.

“son los formados por los procesos geológicos naturales que han de

ocurrido en el planeta durante miles de años, y que son extraídos

seleccionados y procesados para su optimización y empleo en laproducción de concreto. Cumplen las normas ASTM C-294”.

AGREGADOS ARTIFICIALES: Los agregados artificiales provienen

de un proceso de transformación de agregados naturales los cuales

posteriormente se emplearan en la elaboración de concretos.

“Provienen de un proceso de trasformación de materiales naturales,

que proveen productos secundarios que con un tratamiento adicional

se habilitan para emplearse en la producción de concretos”.


2.2.2.1.2 POR SU GRADACIÓN

La gradación específicamente se trata de la distribución volumétrica y

tamaño de las partículas y estas están normadas de acuerdo a su

granulometría.

“La gradación es la distribución volumétrica de las partículas que como

ya hemos mencionado tienen suma importancia en el concreto. Se ha

establecido convencionalmente la clasificación entre agregado grueso

(piedra), y agregado fino (arena) en función a las partículas mayores y

las menores de 4.75 mm (Malla Estándar ASTM # 4).


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Esta clasificación responde además a consideraciones de tipo practico

ya que las técnicas de procesamiento de los agregados (zarandeo y

chancado) propenden a separarlos en esta forma con objetivo de poder

establecer un control más preciso en su procesamiento y empleo”.


2.2.2.1.3 POR SU DENSIDAD.

Entendiendo densidad como la gravedad específica, es decir el peso

entre el volumen de solidos referido a la densidad del agua, se

acostumbra clasificarlos en normales con G.E= 2.5 a 2.75, ligeros con

G.E< 2.5 y pesados con G.E > 2.75. Cada uno de ellos marca

comportamientos diversos en relación al concreto, habiendo establecido

técnicas y métodos de diseño y uso para cada caso. (Pasquel Carbajal,2002)

Tabla 3.Origen de fragmentación y producto resultante de los agregados.


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Origen De Fragmentación

Acción erosiva de las aguas

pluviales, combinada con la

erosión hidráulica y mecánica

producida por el acarreo defragmentos a lo largo del curso de

las corrientes de aguas

superficiales.

Acción expansiva del agua al

congelarse, combinada con la

erosión mecánica producida por el

arrastre de fragmentos por medio de

la nieve y el hielo en el cauce de los

nevados.

Acción des integrante debido al

diastrofismo y al intemperismo,

combinado con la erosión

mecánica producida por el

transporte de fragmentos por

medio del viento.Fragmentación dela roca fundida.

Producto Resultante

Aluviones: canto rodado, gravas

arenas, limos y arcillas en depósitos

fluviales y lacustres.

Morrenas: bloques, cantos rodados,gravas, arenas, limos y arcillas en

depósitos glaciales; gravas, arenas,

limos y arcillas que se depositan a

lo largo de las costas.

Depósitos eólicos: arena fina, limosy arcillas que se depositan yacumulan formando dunas y menos.Depósitos piro clásticos: grandesfragmentos, bloques, cenizas

volcánicas que se depositan en laszonas de influencia de los volcanes,de acuerdo con la magnitud de laserosiones

Fuente: Tecnología del Concreto SENATI

2.2.2.2 AGREGADO FINO

Se define como agregado fino a aquel, proveniente de la desintegración

natural o artificial de las rocas, que pasa al tamiz ITINTEC 9.5 mm (3/8”)

y que cumple con los límites establecidos en la norma Itintec 400.037

El agregado fino no deberá indicar presencia de materia orgánicacuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la norma

ITINTEC

400.013. (Rivva López, 2007)


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2.2.2.3 AGREGADO GRUESO

Se define como agregado grueso al material retenido en el Tamiz

ITINTEC 4.75 mm (N°04) y cumple los límites establecidos en la norma

ITINTEC 400.037. El agregado grueso podrá consistir de grava natural o

triturada, piedra partida o chancada, agregados metálicos naturales o

artificiales, el agregado grueso deberá estar conformado por partículas

limpias, de perfil preferentemente angular o semi angular, duras,

compactas, resistentes y de textura preferentemente rugosa. (Rivva

López, 2007).

2.2.2.4 MATERIAL MÁS FINO QUE LA MALLA #200

¿…tiene trascendencia en la adherencia entre el agregado y la pasta,

afectando la resistencia. Por otro, lado las mezclas requieren una mayorcantidad de agua, por lo que se acostumbra limitarlos entre el 3% al 5%,

aunque valores superiores hasta el orden del 7% no necesariamente

causaran un efecto pernicioso notable que no pueda contrarrestarse

mejorando el diseño de mezcla, bajando la relación agua/cemento y/o

optimizando la granulometría…? (Pasquel Carbajal, 2002).

2.2.2.5 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

En general es importante para evaluar estos requerimientos e tener clarolos conceptos relativos a las siguientes características físicas de los

agregados y sus expresiones numéricas según (Pasquel Carbajal, 2002)

son:

2.2.2.5.1 CONDICIÓN DE SATURACIÓN

Referido a las condiciones de saturación de una partícula ideal de

agregado, partiendo de las condiciones secas hasta cuando tienen

humedad superficial, pudiendo distinguirse visualmente los conceptos de

saturación.

La saturación en los agregados es un parámetro muy importante que se

tiene que tomar en cuenta en los diseños de mezcla ya que los


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agregados saturados o parcialmente saturados que proceden de las

canteras deben ser establecidas a condiciones aptas para su empleo.

2.2.2.5.2 PESO ESPECÍFICO

Podemos definir al peso específico como el cociente que se obtiene de

dividir el peso de las partículas entre el volumen de las mismas sin

considerar los vacíos entre ellas, las normas ASTM C-127 y ASTM C-

128, establecen los procedimientos estandarizados para su

determinación en laboratorio, los valores para agregados normales

oscilan entre 2500 Kg. / m3 y 2750 Kg. /m3. El peso específico es un

parámetro muy importante a la hora de hacer diseños, debido a que su

valor numérico nos indica las condiciones en las cuales se encuentra el

agregado.

A = Peso de los solido

Vp = volumen de los poros en las particulas

=

=

2.2.2.5.3 PESO UNITARIOEs el cociente de dividir el peso de las partículas entre el volumen total

incluyendo los vacíos, la norma ASTM C-29, define su método estándar

para evaluarlo en las condiciones de acomodo de las partículas luego de

compactarlas en un molde metálico apisonándolas con 25 golpes con

una varilla de 5/8” en 03 capas.

El cálculo del peso unitario de un agregado nos indica el grado de

acomodo de las partículas en una estructura.2.2.2.5.4 PORCENTAJE DE VACÍOS

Es el volumen expresado en porcentaje de los espacios entre partículas

de los agregados.


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%

2.2.2.5.5 ABSORCIÓN

Capacidad de los agregados de llenar con agua los vacíos al interior de

las partículas, este fenómeno se produce por capilaridad no llegándose

a llenar absolutamente los poros pues siempre queda aire atrapado, esta

característica reduce el agua de la mezcla. La norma ASTM C- 127 y

ASTM C-128 establecen la metodología para su determinación.

%

2.2.2.5.6 POROSIDAD

Es el volumen de espacios dentro de las partículas de agregado; tiene

una gran influencia en todas las demás propiedades de los agregados

pues es representativa de la estructura interna de las partículas.

2.2.2.5.7 HUMEDAD

Es la cantidad de humedad superficial retenida en un momento

determinado por las partículas del agregado, es una característica

importante pues contribuye a incrementar el agua de mezcla en el

concreto, razón por la cual se debe tomar en cuenta conjuntamente con

la absorción para efectuar los reajustes necesarios en el diseño de

mezcla.

Las pruebas de humedad están normandas según ASTM C-566.

2.2.2.5.8 REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE

El óxido de sodio y el óxido de potasio que constituyen los loa álcalis del

en el cemento, en ciertas cantidades y en presencia de condiciones


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particulares de temperatura y humedad, pueden reaccionar con ciertos

minerales definidos en la tabla Producen un gel expansivo. Normalmente

se requieren contenidos de álcalis evaluados como (Na2O+0.658 K2O)

que sean superiores a 0.6%.

La norma ASTM C-150, establece por otro lado una limitación de 0.6%

en el contenido de álcalis de los cementos para prevenir la posibilidad de

reacción álcali sílice.

2.2.2.5.9 REACCIÓN ÁLCALI CARBONATOSEste tipo de reacción es similar a la anterior, y se puede producir cuando

se emplean agregados de la tabla N° donde reaccionan los carbonatos

generando sustancias expansivas

Existe el ensayo estándar ASTM C-586 para evaluar la reactividad

potencial.

Tabla 4. Minerales, rocas que pueden ser potencialmente reactivos con los álcalis delcemento.

Reacción lcali - Sílice Reacción lcali -

Carbonato

Andesitas Pizarra Opalinas Dolomitas Calciticas

Argillitas Filitas Calizas Dolomíticas

Ciertas Calizas y Cuarcitas

Dolomitas

Dolomitas de granofino

Calcedonia Cuarzosa

Cristobalita Riolitas

Dacita Esquistos

Vidrio Volcánico Pizarras silícicas y

ciertas formas de cuarzo

Gneiss Granítico Vidrio silíceo. Sintético yNatural

Opalo Tridimita

Fuente: Materiales de Construcción de la empresa Yura

Figura 2. Piedra chancada de 1/2" y 3/4".


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Fuente: Materiales de Construcción de la empresa Yura

2.2.2.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

La granulometría viene a ser la determinación en forma indirecta del

tamaño de las partículas, el cual consiste en tamizarlas por una serie

de mallas estándares de aberturas conocidas y luego proceder a

pesar los materiales retenidos en porcentaje con respecto al peso

total, a todo este proceso es lo que se le llama análisis

granulométrico, y que viene a ser la representación numérica de la

distribución volumétrica de las partículas. En el análisis

granulométrico, es recomendable que la granulometría se encuentre

dentro de los siguientes límites. (Pasquel Carbajal, 2002).

Tabla 5. Porcentajes de granulometría máximos permisibles. MALLA % QUE

PASA

3/8 “

N°004

N°008N°016N°030

100

95 - 100

80 – 100

50 – 85

25 – 60N°050 10 – 30

N°100 02 – 10

tesis concreto con diatomita uac

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