CONCRETO MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO

JAIR ARTURO MONTAÑA BETANCOURT

JUAN CAMILO ZARTA TOCORA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT - CUNDINAMARCA

2017

CONCRETO MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO

ARTURO MONTAÑA BETANCOURT

JUAN CAMILO ZARTA TOCORA

Proyecto de grado para optar por el título de

Ingeniero Civil

Asesor

NESTOR LEVER CARDOZO SOTELO

Ingeniera Civil

Especialista En Suelos

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT - CUNDINAMARCA

2017

3

Nota de aceptación

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Jurado

Girardot, 15 de julio de 2019

4

AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, agradezco a Dios quien me ha brindado la sabiduría y paciencia

necesaria para poder realizar mi trabajo de grado. A mi mamá Julieta

Betancourt Rodríguez que estuvo en todo momento para orientarme, y siempre

pensar que los sueños se pueden cumplir, por enseñarme a mirar las cosas

maravillosas de la vida, siendo eje fundamental en el transcurso de mi vida

personal y académica. A mi novia Zaida Carolina Pineda Ortega, quien con su

amor y conocimiento me orientaron en el desarrollo de mis actividades diarias.

A mis hermanos menores, que alegraron mi vida con su inocencia. A mis

docentes, quienes a través de su experiencia y conocimiento me permitieron

ampliar y crecer profesionalmente.

Arturo Montaña

Principalmente a Dios todopoderoso que me ha permitido alcanzar este logro

satisfactoriamente, dándome la sabiduría y el entendimiento para salir adelante

con este proyecto venciendo todo tipo de obstáculos.

A mis queridos padres que han sido toda mi vida mi fuerza y motivación para ir

paso a paso cumpliendo todos mis sueños y hoy gracias a ellos estoy logrando

una meta más.

A mi hermana y a mi novia por brindarme su apoyo anímico para no desfallecer

en los momentos difíciles

A la Ing. Sandra Pinzón por su apoyo moral como tutora inicial de la

investigación y a sus aportes técnicos ofrecidos durante el proyecto.

A mi compañero de tesis Jair Arturo Montaña por su paciencia, dedicación y

entrega total brindada a este proyecto.

Juan Camilo Zarta

5

CONTENIDO

Pág.

AGRADECIMIENTOS 4

GLOSARIO 16

INTRODUCCIÓN 18

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 19

1.1 DESCRIPCIÓN 19

1.2 FORMULACIÓN 19

1.2.1 Preguntas generadoras. 19

2. OBJETIVO 20

2.1 OBJETIVO GENERAL 20

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 20

3. JUSTIFICACIÓN 21

4. MARCOS DE REFERENCIA 22

4.1 MARCO REFERENCIAL 22

4.2 MARCO DE ANTECEDENTES 22

4.3 MARCO CONCEPTUAL 25

4.3.1 Papel. 25

4.4 MARCO LEGAL 32

5. DISEÑO METODOLÓGICO 34

6

5.1 ETAPA UNO 35

5.1.1 Compilación de información 35

5.2 ETAPA DOS 35

5.2.1 Selección del material 35

5.2.2 Selección del tipo de papel y tamaño de las partículas 35

5.3 ETAPA TRES 36

5.3.1 Selección 36

5.3.2 Cálculo contenido de aire 38

6. DESARROLLO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DEL

VOLUMEN DE PAPEL RECICLADO 49

6.1 PROPORCIONES FINALES PARA LA ELABORACIÓN

ESPECÍFICA DE ESPECÍMENES DE CONCRETO INCLUYENDO EL

PAPEL RECICLADO 49

6.2 ETAPA CUATRO 65

6.2.1 Ensayos de laboratorio 65

6.3 EQUIPOS UTILIZADOS 66

6.3.1 Registro fotográfico herramienta de trabajo. 67

6.3.2 Metodología del ensayo 67

6.3.3 Análisis comparativo de los resultados, conclusiones y

Recomendaciones 68

6.3.4 Resultados concreto modificado con papel f'c = 2500 psi. 69

6.3.5 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3000 psi 71

6.3.6 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3500 psi. 73

7

6.3.7 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4000 psi 75

6.3.8 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4500 psi 77

7. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA PRODUCCIÓN DE CONCRETO

MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO 81

8. CONCLUSIONES 98

9. RECOMENDACIONES 100

BIBLIOGRAFÍA 101

8

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Aditivos del papel según su uso. 26

Tabla 2. Componentes químicos de las fuentes de pasta y papel. 27

Tabla 3. Clasificación de los agregados según su tamaño. 31

Tabla 4. Clasificación del papel reciclado. 36

Tabla 5. Valores de a trabajar para diferentes estructuras. 38

Tabla 6. Selección de asentamiento. 38

Tabla 7. Contenido de aire 39

Tabla 8. Contenido de agua para mezclado 39

Tabla 9. Contenido agua cemento en la mezcla. 40

Tabla 10. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay

datos disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra. 41

Tabla 11. Relación agua – cemento y la resistencia a la compresión del

concreto. 41

Tabla 12. Correspondencia entre la relación agua – cemento y la resistencia

a la compresión del concreto 42

Tabla 13. Cálculo contenido de cemento. 43

Tabla 14. Formato para proporciones determinadas en el diseño 44

Tabla 15. Formato para proporciones determinadas en el diseño 44

Tabla 16. Relación cantidad de especímenes a elaborar 46

Tabla 17. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 50

9

Tabla 18. Valores para la elaboración muestras de concreto 50

Tabla 19. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 51

Tabla 20. Valores para la elaboración muestras de concreto 51

Tabla 21. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 52

Tabla 22. Valores para la elaboración muestras de concreto 52

Tabla 23. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 53

Tabla 24. Valores para la elaboración muestras de concreto. 53

Tabla 25. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 54

Tabla 26. Valores para la elaboración muestras de concreto. 54

Tabla 27. Proporciones para una mezcla con 15% de papel. 55

Tabla 28. Valores para la elaboración muestras de concreto 55

Tabla 29. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 56

Tabla 30. Valores para la elaboración muestras de concreto 56

Tabla 31. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 57

Tabla 32. Valores para la elaboración muestras de concreto 57

Tabla 33. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 58

Tabla 34. Valores para la elaboración muestras de concreto 58

Tabla 35. Proporciones para una mezcla con 5% de papel. 59

Tabla 36. Valores para la elaboración muestras de concreto 59

Tabla 37. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 60

Tabla 38. Valores para la elaboración muestras de concreto. 60

10

Tabla 39. Proporciones para una mezcla con 15% de papel. 61

Tabla 40. Valores para la elaboración muestras de concreto 61

Tabla 41. Proporciones para una mezcla con 5% de papel. 62

Tabla 42. Valores para la elaboración muestras de concreto 62

Tabla 43. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 63

Tabla 44. Valores para la elaboración muestras de concreto 63

Tabla 45. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 64

Tabla 46. Valores para la elaboración muestras de concreto 64

Tabla 47. Valores para la elaboración muestras de concreto 65

Tabla 48. Longitudes especificas del molde cilíndrico 66

Tabla 49. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto

2500 modificado. 69

Tabla 50. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto

3000 modificado. 71

Tabla 51. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto

3500 modificado. 73

Tabla 52. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto

4000 modificado. 75

Tabla 53. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto

4500 modificado. 77

Tabla 54. Diseño de concreto modificado variación peso arena y contenido

de papel. 79

Tabla 55. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi 82

Tabla 56. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi 83

11

Tabla 57. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi 85

Tabla 58. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi 86

Tabla 59. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi 88

Tabla 60. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi 89

Tabla 61. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi 91

Tabla 62. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi 92

Tabla 63. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 94

Tabla 64. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 95

Tabla 65. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 96

12

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro de

fibra sobre la rejilla. 26

Figura 2. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro de

fibra sobre la rejilla. 28

Figura 3. Ilustración de la secuencia de proceso en las operaciones de

fabricación de pasta y papel. 29

Figura 4. Agregados Finos. Arcillas, limos y arenas. 31

Figura 5. Agregado grueso - Grava. 32

Figura 6. Moldes cilíndricos utilizados. 45

Figura 7. Probeta para compactación y Mezcladora de concreto. 46

Figura 8. Molde cilíndrico y Especímenes de concreto. 47

Figura 9. Prensa hidráulica-compresión y Dial de carga constante (KN). 47

Figura 10. Mecanismo para fallar ensayos a la compresión y Especímenes

de concreto. 47

Figura 11. Tablero digital dual de carga (kn) y Equipo resistencia a la

compresión 67

Figura 12. Lámina de acero inoxidable y Báscula digital. 67

Figura 13. Espécimen fallado en la prensa hidráulica y Posición cilindro

para fallo en la prensa. 68

Figura 14. Selección de agregados y posterior balaje 103

Figura 15. Proceso de embalaje de los agregados 104

Figura 16. Fabricación de especímenes según norma INVÍAS 104

13

Figura 17. Moldes para la elaboración de especímenes 105

14

LISTA DE GRÁFICAS

Pág.

Gráfica 1. Análisis de resultados concreto 2500 psi. 70

Gráfica 2. Análisis de resultados concreto 2500 psi testigo. 70

Gráfica 3. Análisis de resultados concreto 3000 psi. 72

Gráfica 4. Análisis de resultados concreto 3000 psi testigo 72

Gráfica 5. Análisis de resultados concreto 3500 psi. 74

Gráfica 6. Análisis de resultados concreto 3500 psi testigo. 74

Gráfica 7. Análisis de resultados concreto 4000 psi. 76

Gráfica 8. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo. 76

Gráfica 9. Análisis de resultados concreto 4500 psi. 78

Gráfica 10. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo. 78

Gráfica 11. Cuadro comparativo relación cantidad de arena. 80

Gráfica 12. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de

la resistencia. 84

Gráfica 13. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de

la resistencia. 87

Gráfica 14. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de

la resistencia. 90

Gráfica 15. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de

la resistencia. 93

Gráfica 16. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de

la resistencia. 97

15

LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo A. Descripción de ensayos realizados 103

Anexo B. Diseño de mezclas según método ACI 107

Anexo C. Granulometría de agregados gruesos y finos 117

16

GLOSARIO

ARBÓREAS: del árbol o parecido a él tallo arbóreo, silueta arbórea. Cosa que es

relativa al árbol.

BACHADA: cantidad de mezcla asfáltica o de concreto que se prepara durante un

ciclo del mezclador en las plantas de tipo discontinuo o por peso.

CANTERA: es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se

obtienen rocas industriales, ornamentales o áridas. Las canteras suelen ser

explotaciones de pequeño tamaño, aunque el conjunto de ellas representa,

probablemente, el mayor volumen de la minería mundial.

CELULÓSICO: de la celulosa o relacionado con esta sustancia. Industria celulósica;

estructura celulósica de las plantas.

CLINKER: es el principal componente del cemento Portland, el cemento más común

y, por tanto, del hormigón. Comprenden un grupo quizás monofilético de árboles o

arbustos altamente ramificados con hojas simples, esto es una posible apomorfia del

grupo. Las hojas de las coníferas son lineales, aciculares (como aguja) o con forma

de punzón. En algunas coníferas las hojas están agrupadas en ramas cortas, en los

cuales los internodos adyacentes son muy cortos. Un caso extremo es el fascículo.

CONÍFERAS: son el grupo más importante de gimnospermas desde un punto de

vista ecológico y económico. Filogenéticamente son un grupo parafilético respecto a

Gnetales. En un momento las coníferas fueron dominantes en las comunidades de

plantas en todo el mundo. En la actualidad fueron reemplazadas en muchos lugares

por las angiospermas, pero todavía son dominantes en muchos bosques de coníferas.

HENEQUÉN: planta de hojas radicales largas, triangulares, carnosas, terminadas

en un fuerte aguijón, y flores amarillentas en ramillete sobre un bohordo central; es

originaria de México; se emplea en la fabricación de fibras textiles y en la elaboración

de pulque, mezcal y tequila.

HOJA DE CADUCA: hoja que tiene un ciclo anual, tras el cual abandona el árbol.

Igualmente se puede extraer de las especias, como del pimentón. La oleorresina

resultante es utilizada cada vez más en la industria alimentaria como colorante. Se

utiliza con grandes propiedades surfactantes.

17

LIGANTE: sustancia química que se aplica a un sustrato adecuado para crear una

capa entre éste y el subsiguiente, o entre la superficie y el yeso que se le aplica.

También llamado agente ligante. Ligante: Partículas un compuesto adhesivo que

ligan y mantienen unidos dos elementos.

LIGNINAS: es una clase de polímeros orgánicos complejos que forman materiales

estructurales importantes en los tejidos de soporte de plantas vasculares y de

algunas algas. Las ligninas son particularmente importantes en la formación de las

paredes celulares, especialmente en la madera y la corteza, ya que prestan rigidez y

no se pudren fácilmente. Químicamente las ligninas son polímeros fenólicos

reticulados.

OLEORRESINA: es una mezcla más o menos fluida de resina y aceite esencial, como

por ejemplo la trementina de pino.

PRE MEZCLADO: es más que un producto. Es un paquete completo de servicios que

proporciona un conjunto importante de beneficios al usuario.

Renovada todos los años. Se caen en otoño y nuevas hojas salen en primavera.

Se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y

1450°C. El Clinker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento

Portland. El promedio del diámetro de las partículas de un cemento típico es

aproximadamente 15 micrómetros. Hay cuatro compuestos principales en el Clinker

que totalizan el 90 % o más del peso del cemento Portland.

VERTIGINOSO: que se hace con mucha rapidez o intensidad.

18

INTRODUCCIÓN

Desde comienzos de la década de los 80, la empresa Familia vio la necesidad de

reciclar papel para hacer sus productos. Hoy, su materia prima más importante

es el papel reciclado, 80% de la materia prima es papel reciclado, y el 20% es

fibra virgen y se compra de bosques cultivados.1

Teniendo en cuenta lo anterior, la implementación del papel reciclado surge como

una alternativa necesaria para obtener rendimientos sostenibles y económicos

en diseños de concretos compuesto por otros elementos como la pasta de cemento,

agua libre, aire atrapado, adiciones, fibras y aditivos que mejoran sus

características, la mayor parte de las propiedades de éste, se deben a una

adecuada proporción y apropiada características de los agregados que permiten

obtener como resultado concretos económicos y de excelente calidad, que

cumplan dependiendo del uso y del ambiente de exposición.

El agregado como estructura de un concreto, cumple funciones específicas tales

como ser el soporte apropiado que apoya a la pasta (cemento y agua), reduciendo

el contenido de esta por metro cúbico de concreto. Por otro lado, existen diversos

estudios de investigación en el ámbito estudiantil y mercantil enfocado a la

implementación de nuevos recursos que permitan mejorar o modificar los

conceptos técnicos y teóricos de los recursos que se extraen de la explotación

ambiental adquiridos de afluentes y canteras.

Es por tal razón que el presente proyecto propone implementar el papel reciclado

a la estructura del concreto, cuya participación en el diseño de mezcla reduzca la

cantidad de agregados finos para conformar un concreto con nuevas alternativas,

sin modificar la resistencia a la flexión y compresión, asimismo conocer el punto

para la degradación del papel que permita realizar invención de un concreto pre

mezclado con agregados biodegradables.

1 Diario occidente Cali 28/10/2016

19

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La idea de que el consumo de papel con la era digital iniciaría un descenso

vertiginoso resulta ser incorrecto, por la facilidad a la que se puede acceder a

equipos tecnológicos como computadores, impresoras. Recursos que hasta hace

unos 10 años era imposible transigir. “El consumo de papel en 2014 aumentó en

el país 6.5% con respecto a un año atrás al alcanzar 1,6 millones de toneladas”,

es por esta razón que la producción nacional registra un “comportamiento

creciente” que se evidencia al alcanzar el último año 1.20 millones de toneladas

de papel. Que nos da como resultado un exceso al uso de este recurso natural, es

decir, siendo limitada la implementación de nuevas formas de empleo para el

papel reciclado y desechado. (Reveló la Cámara de Pulpa, Papel y Cartón de la

ANDI).

1.1 DESCRIPCIÓN

La materia prima de donde se extraen los agregados para la fabricación de

concretos ha ocasionado un impacto directo en el ecosistema difícilmente de

recuperar, la región del alto magdalena por su estratégica ubicación es

proveedora de recursos óptimos para la extracción y explotación de cantera; no

obstante no se tiene conciencia del consumo, ni de los residuos generados

principalmente por desechos de las obras. Por ende la implementación de nuevos

recursos que permitan la eficacia en aspectos económicos, sostenibles y ecológicos

nos llevan a la idea de optimizar o implementar recursos que actualmente su uso

se creía poco competitivo al momento de mejorar la calidad de concreto.

1.2 FORMULACIÓN

¿Cuál es método apropiado para determinar el porcentaje óptimo de papel a

implementar en el diseño de mezclas para la fabricación de concretos

premezclados?

1.2.1 Preguntas generadoras.

¿Cuál es la método de recolección, clasificación y mezclado del papel reciclado

¿Cuál sería la aplicación de este concreto en la ingeniería civil y qué

beneficios trae para la economía de proyectos sostenibles?

20

2. OBJETIVO

2.1 OBJETIVO GENERAL

Evaluar la resistencia a la compresión del concreto tradicional modificado con

papel reciclado, determinando las proporciones adecuadas de sus componentes y

aditivo artificial (papel), a fin de analizar su utilidad como material durable,

económico y amigable con el medio ambiente.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer el porcentaje óptimo de papel a aplicar al concreto tradicional a

fin de obtener las resistencias a la compresión propuesta para cada caso.

Comparar los costos de producción del concreto tradicional y el modificado,

teniendo en cuenta como punto de referencia el porcentaje óptimo de papel que

se establezca para cada resistencia obtenida.

Analizar el uso adecuado de las mezclas de concreto obtenidas para elementos

estructurales y no estructurales, teniendo en cuenta el tiempo progresivo de

degradación del papel.

21

3. JUSTIFICACIÓN

Desde el punto de vista ambiental y económico se considera atractiva la

utilización del reciclaje como fuente para impulsar el desarrollo de nuevas

alternativas al momento de elaborar concretos, siendo este capaz de ser

competitivo y proporcionar las mismas características de una mezcla con los

agregados tradicionales.

Es por esto que al realizar ensayos técnicos de nuevos elementos que se creían

poco aprovechables, sean aplicados en proyectos transitorios para la construcción

de obras preliminares de baja complejidad en la ingeniería civil, generaría

disminución de costos en la fabricación de concretos y la minimización de

recursos de explotación natural provenientes de canteras.

Por lo anterior, y pensando en generar un aporte a la investigación para la

construcción de concretos modificados, y al cuidado de los recursos del entorno;

el proyecto se centra en la implementación del papel como recurso porcentual en

la composición de la mezcla para brindar ahorro, tanto económico como

ambiental en la fabricación de concretos para obras que su tiempo de vida útil se

tiene programado y son de mediana complejidad.

22

4. MARCOS DE REFERENCIA

4.1 MARCO REFERENCIAL

Los métodos actuales para la construcción y edificación de macro proyectos, son

el resultado de años de investigación, que través de su historia ha evolucionado

para perfeccionar la manera de llevar acabo nuevas técnicas que permitan ser

más eficientes, duraderas y amigables con el ambiente. Sea ha optado por la

construcción como fuente para crear productos a base de la reutilización de

residuos sólidos, teniendo en cuenta el máximo de aprovechamiento de los

recursos naturales y construir con un mínimo impacto de contaminación

respondiendo a las necesidades para el desarrollo social y económico en el área

de influencia, es por ello que se ha implantado diversas metodologías.

4.2 MARCO DE ANTECEDENTES

En el campo de la investigación para efectos de la Ingeniería se han propuesto

artículos que demuestran el éxito a la hora de implementar materiales producto

del reciclaje a la línea de fabricación de concretos premezclados, dichas

investigaciones pueden radicar en el deseo de estabilizar un material o en alterar

sus propiedades mecánicas; Para afirmar lo anterior se expone la investigación

del ingeniero Aldemaro Manuel Gulfo Mendoza, docente de la Universidad Piloto

De Colombia acerca “Disposición final de material no biodegradable a través del

diseño de prefabricados no estructurales de concreto”

También podemos mencionar el "PAPERCRETE", como un material de

construcción amigable con la naturaleza recientemente desarrollado, que se

compone de una mezcla de cemento Portland (en muy baja proporción), arena y

papel. Patentado por primera vez en 1928, se ha reavivado desde la década de

1980. Eric Patterson y Mike McCain son quienes se han atribuido de manera

independiente "inventar" este material al que ellos lo llamaban "padobe"; EL

papel utilizado puede provenir de una variedad de fuentes, tales como:

Periódicos, revistas, libros, etc. obtenidos de la descarga local o de contenedores

de residuos.

Los ingenieros José Chanchi Golondrino, Diego Bonilla Campos, Jhon Gaviria

Rojas y Jhon Giraldo López de la Universidad Nacional de Colombia, sede

Manizales, realizaron un ensayo del módulo de rotura sobre una viga

simplemente apoyada de luz de 60 cm y de sección cuadrada de 12 x 12 cm,

elaborada a base de papel periódico reciclado, yuca rayada y agua en las

23

proporciones 3:2:1 respectivamente; La yuca rayada se usa como el engrudo

ligante del papel, previamente desintegrado al humedecerse.

El ensayo permitió evidenciar un material dúctil y de rigidez media, lo cual

prueba que puede ser una buena alternativa para los ladrillos convencionales, y

pueden ser usados como unidades de mampostería, destinadas a la conformación

de muretes que puedan ser contextualizados dentro del ámbito de la Ingeniería

civil (2008).

Es de resaltar la propuesta por los empresarios Edwin Quiroz, Mauricio Quiroz

y David de los Río, por adelantar una propuesta innovadora, aplicada con calidad

y excelencia en pos del bienestar de la gente, la empresa colombiana Green

Works Company fue escogida para recibir en Londres, el premio mundial a la

innovación, conocido como International Quality Crown Award. La empresa

recupera los altos Volúmenes -1.000 toneladas diarias en Colombia- del llamado

lodo papelero, un residuo del papel que queda después de todas las etapas de su

reciclaje.

Con ello, elaboran bloques que reducen hasta en un 30 por ciento el costo de la

vivienda de interés social y, de paso, libran al medio ambiente de un

contaminante. Esa mezcla de funcionalidad, a partir de la elaboración de un

material que le ha dado un nuevo rostro a las viviendas para colombianos de

escasos recursos, conquistó al jurado europeo que, en anteriores ocasiones ha

premiado a compañías como Hoteles Sheraton, (la cadena) al edificio más alto

del mundo, el Burj Dubai (Emiratos Árabes), o a la torre Ferrero Rochér (Italia).

La idea de la empresa nació de un par de jóvenes, estudiantes de ingeniería

mecánica de la Universidad Tecnológica de Pereira, que realizaban una tesis de

grado y poco a poco le fueron descubriendo múltiples ventajas al residuo

papelero. El premio incluye una corona de oro y medallas en el mismo material.

Actualmente la empresa colombiana Green Work, ubicada en Pereira, fabrica en

masa bloques sismo-resistentes para construcción a bases de residuos de papel,

los cuales son resistentes como un ladrillo de cemento; Para ello cuentan con la

primera planta del mundo productora de este elemento a partir de celulosa, que

constituye la materia prima del papel. 8.000 Bloques son producidos a diario en

la planta que está ubicada en Puerto Caldas donde cada ladrillo en el mercado

tiene un precio de $290, muy inferior a los ladrillos de arcilla que duplican su

valor, además que cada uno de estos elementos tienen como particularidad

resistir temperaturas de 1200°C y ser termo acústicos

24

(http://www.portafolio.co/negocios/empresas/empresa-bloques-desechos-

innovadora-98992, s.f.).

El arquitecto Héctor Zamora Zorrillo en su proceso de implementar el papel en

la arquitectura proyecta este elemento como una solución representativa en la

demanda de viviendas económicas “Arquitectura de casas” que lleva por nombre

el sistema de construcción de casas de bajo costo, donde la materia prima es papel

desechado reciclado que sirve para hacer un nuevo y conveniente material, por

ello la construcción a partir de este recurso es ecológica. La técnica y el material

de construcción producido llevan por nombre Papercrete, significa: concreto de

papel, son tres los materiales elaborados de forma parecida: Papercrete, Paper

Adobe, y Agstone.

Papel de diarios y revistas se combina con algo de arena y cantidades mínimas

de polvo de cemento Portland, para formar una mezcla moldeable muy

económica. También se usan arcillas y otros componentes tomados del suelo.

Es material para una forma de construir por poco dinero, con resultados

aceptables y durables. Estamos en el tiempo de crear conciencia ecológica y de

hacernos más responsables para encontrar soluciones de vivienda que sean

accesibles, y no comprometan la calidad del ambiente. Este material es un aporte

en este sentido.

Con ideas como esta, materiales de descarte (papel bond, revistas, papel cartón)

pasan a ser aprovechados en un proceso artesanal, antes de que la naturaleza

haga lo suyo, podemos usar desechos en la producción de un material útil para

la construcción, y así levantar casas económicas que sirvan a familias en lugares

de bajo desarrollo económico, donde los recursos son escasos.

Papercrete es el resultado de la mezcla de polvo de cemento Portland en baja

proporción, arena, y gran volumen de papel de diarios y revistas, con agua. Esta

combinación luego de pasar por una máquina cortadora mezcladora, se vierte en

moldes y pone a secar al sol ++. 2013-2015 Héctor Horacio Zorrilla

Han surgido nuevo problemas que se deben a la debilidad que posee el marco

regulatorio y a la falta de coordinación institucional, esto conlleva a la generación

de dificultades para que se pueda identificar los residuos industriales y no

permite una efectiva acción fiscalizadora en cuanto a la insuficiente dotación de

instalaciones de instalaciones que sean adecuadas para el tratamiento y

disposición final de los residuos ++ (Delarze Díaz, 2008)

25

4.3 MARCO CONCEPTUAL

4.3.1 Papel.

4.3.1.1 Definición. La estructura básica de la pasta y el papel es un

entramado de fibras de celulosa (polisacárido con 600 a 1000 unidades de

sacarosa) unidas mediante enlaces de hidrógeno. Una vez separadas del resto de

componentes no celulósicos, mediante el proceso de elaboración de la pasta de

papel, estas fibras tienen alta resistencia a la tracción, absorben los aditivos

empleados para transformar la pasta en papel y cartón, y son flexibles,

químicamente estables y blancas. Esos componentes no celulósicos son, en el caso

de la madera, principalmente hemicelulosas (con 15 a 90 unidades iguales de

sacarosa), ligninas (altamente polimerizadas y complejas, fundamentalmente

monómeros de fenil-propano; actúan como aglutinante de las fibras), extractos

(grasas, ceras, alcoholes, fenoles, ácidos aromáticos, aceites esenciales,

oleorresina, esteroles, alcaloides y pigmentos colorantes), y mineral y otros

compuestos inorgánicos. En la tabla se muestra como varía la proporción relativa

de estos componentes según la fuente de la fibra.

La principal fuente de fibra para la fabricación de pasta y de papel es la madera

de coníferas y de especies arbóreas de hoja de caduca. Fuentes secundarias son

la paja de trigo, centeno y el arroz; cañas como el bagazo; los tallos leñosos del

bambú, lino y cáñamo, y fibras de semillas, hojas y cortezas, como las del algodón,

el albaca y el henequén o sisal.

No podemos dejar de mencionar la importancia del componente de lignina, una

macromolécula que da el papel una mayor resistencia. La sustancia está

presente en grandes cantidades en algunos tipos de documentos, tales como

papel marrón (utilizado en bolsas de pan) y el cartón, ambos de capacidad

resistente. Por tanto, la coloración más oscura identifica aquellos papeles que

cuentan en su composición con un mayor porcentaje de lignina ++. Industria

Del Papel Y De La Pasta De Papel

26

Figura 1. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro

de fibra sobre la rejilla.

Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel

Tabla 1. Aditivos del papel según su uso.

Aditivo Aplicado en Finalidad/yo empleo de agentes

específicos

Aditivo más comúnmente utilizados

Talco: Extremo húmedo control de la mezcla extraíble (evita la

disposición y acumulación de la mezcla

extraíble)

Dióxido de titanio Extremo húmedo pigmento ( hoja brillante, mejora

impresión)

Alumbre Extremo húmedo precipita resina al encolar sobre las

fibras Ayuda a la retención (fija

aditivos a las fibras, mejora la

retención de las fibras de pasta)

Resina Extremo húmedo encolado interno (resistencia

penetración líquidos)

Arcilla (caolín) Húmedo /seco Apresto (confiere más brillantez, más

alisado, más opaco)

Almidón Húmedo /seco Encolado interno (resistencia a la

penetración de líquidos),

ayuda a la retención ( aditivos para

encuadernación del papel, mejora la

retención de fibra de la pasta

27

Tabla 2. Componentes químicos de las fuentes de pasta y papel.

Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel

4.3.1.2 Fabricación de papel y transformados. Pasta papelera, papel y

cartón

Los productos finales de la fábrica de pasta y de papel dependen del proceso de

preparación de la pasta, pero pueden incluir pasta papelera y varios tipos de

productos de papel y cartón. Por ejemplo, la pasta mecánica, relativamente

frágil, se transforma en productos de un solo uso, como papel prensa y papel de

seda. La pasta kraft se transforma en productos de papel de uso múltiple, como

papel de escritorio de alta calidad, libros o bolsas para comestibles. La pulpa al

sulfito, que es celulosa, que es celulosa fundamentalmente, se puede utilizar en

diversos productos, finales, tales como papeles especiales, rayón, película

fotográfica TNT, plásticos, adhesivos y hasta componentes para helados y dulces.

Las pastas mecano-químicas son excepcionalmente consistentes, ideales para la

estructura necesaria para los recipientes de cartón ondulado. Las fibras de la

pasta de papel reciclado son general-mente más corto, menos flexible y menos

permeable; por consiguiente, no pueden utilizarse en productos de papel de alta

calidad. El papel reciclado se utiliza, por tanto, para fabricar

Para producir pasta papelera, la suspensión de pasta se tamiza una vez más y

se ajusta su consistencia (4 al 10%) antes de que esté preparada para máquina.

Entonces se extiende en una tela metálica móvil o malla de plástico (conocida

como “rejilla”) en el “extremo húmedo” de la máquina de pasta, donde los

operadores vigilan la velocidad de la cinta en movimiento y el contenido en agua.

El agua y el filtrado se extraen a través de la cinta eliminando la humedad en la

fibra. La hoja de pasta pasa a través de una serie de rodillos rotatorios

28

(“prensas”) que escurren el agua y el aire hasta la consistencia es del 40 al 45%.

Se hace entonces flotar la hoja a través de una serie de pisos de secadores de aire

caliente hasta que la consistencia sea del 90 al 95 %. Finalmente, la lámina

continua se corta en pliego y se apila en balas. Las balas de pasta se comprimen,

se embalan y se empaquetan en resmas para su almacenamiento y transporte.

Aunque a primera vista parece bastante similar a la producción de hojas de pasta

papelera, la fabricación de papel es bastante más compleja. Algunas papeleras

emplean un surtido de diferentes pastas para optimizar la calidad del papel (p.

ej., una mezcla de madera dura, madera blanda, kraft, sulfito, pasta mecánica o

reciclada). Dependiendo del tipo de pasta utilizada, hay que seguir una serie de

pasos para obtener la hoja de papel. Generalmente, la pasta papelera seca se

rehidrata, al tiempo que se diluye la pasta de alta consistencia almacenada. Las

fibras de la pasta se pueden sacudir para aumentar la zona de enlaces entre

fibras para así mejorar la persistencia de la hoja. La pasta se mezcla con aditivos

del “extremo húmedo” (Tabla 72.4) y se pasa a través de un conjunto final de

cribas y lavaderos. Entonces la pasta queda preparada para la máquina de papel.

El esparcidor de la pasta y el cabezal distribuyen una suspensión fina (1 a 3 %)

de pasta depurada, en una rejilla móvil (semejante a la de la máquina de pasta,

sólo que a una velocidad mucho mayor, en ocasiones a más de 55 km/h) que forma

con las fibras una fina lámina afieltrada. La lámina se desplaza a través de una

serie de rodillos de prensado a la sección de secado, donde unos rodillos

calentados con vapor evaporan gran parte del agua restante. En esta etapa se

han desarrollado por completo los enlaces de hidrógeno entre las fibras.

Finalmente, el papel se pasa por la calandria y se enrolla en bobinas. El

calandrado es el proceso por el cual se alisa la superficie del papel y se reduce su

espesor. El papel seco alisado así obtenido.

Figura 2. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro

de fibra sobre la rejilla.

29

Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel

Figura 3. Ilustración de la secuencia de proceso en las operaciones de

fabricación de pasta y papel.

Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel

Agregados. El tipo de agregado pétreo se puede determinar, de acuerdo a la

procedencia y a la técnica empleada para su extracción, se pueden clasificar en

los siguientes tipos:

Agregados naturales: Son los agregados que provienen de la explotación de

fuentes naturales tales como depósitos fluviales (arenas y gravas de ríos) o de

glaciales y de canteras de diversas rocas. Se pueden aprovechar en su gradación

natural o triturándolos mecánicamente, según sea el caso, de acuerdo con las

especificaciones requeridas, dependiendo del tipo de hormigón que se desea

fabricar.

Agregados artificiales: Estos agregados se obtienen a partir de productos y

procesos industriales tales como escorias de alto horno, clinker, limaduras de

hierro, cenizas del carbón, aserrín y viruta, poliuretanos.

30

4.3.1.3 Funciones de los agregados. La razón principal de la utilización de

agregados dentro de una mezcla de concreto es que estos actúan como material

relleno haciendo más económica la mezcla.

Los agregados, en combinación con la pasta fraguada, también proporcionan

parte de la resistencia mecánica características a la compresión, debido a que

como se mencionó anteriormente, éstos tienen una resistencia propia que aportar

al concreto como masa endurecida.

Cuando la mezcla de concreto pasa del estado plástico al estado endurecido

durante el proceso de fraguado, los agregados controlan los cambios volumétricos

de la pasta, evitando que se generen agrietamientos por retracción plástica que

puedan afectar la resistencia del concreto.

Agua. La razón de que los cementos se han hidráulicos es que estos tienen la

propiedad de fraguar y endurecer con el agua, en virtud de que experimentan

una reacción química con ella, de tal manera que el agua como material dentro

del concreto es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que

estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.

Al mezclarse el agua con el cemento se produce la pasta, la cuál puede ser más o

menos diluida, según la cantidad de agua que se agregue. Al endurecer la pasta,

como consecuencia del fraguado, parte del agua queda fija (agua de hidratación)

en la estructura rígida de la pasta y el resto queda como agua evaporable.

Aire. Cuando el concreto se encuentra en proceso de mezclado, es normal que

quede aire incluido dentro de la masa (aire naturalmente atrapado), el cuál

posteriormente es liberado por los procesos de compactación a que es sometido el

concreto una vez ha sido colocado. Sin embargo, como la compactación no es

perfecta queda siempre un aire residual dentro de la masa endurecida. Por otra

parte, e algunas ocasiones se incluyen burbujas de aire, por medio de aditivos,

con fines específicos.

4.3.1.4 Clasificación del agregado pétreo de acuerdo a su tamaño. La

forma más generalizada de clasificar los agregados es según su tamaño, el cual

varía desde fracciones de milímetros hasta varios centímetros en su sección

31

transversal. Esta distribución de tamaños se conoce como distribución

granulométrica.

Tabla 3. Clasificación de los agregados según su tamaño.

Fuente: Manual de agregados para el hormigón.

Figura 4. Agregados Finos. Arcillas, limos y arenas.

Fuente: Propia de autores

32

Figura 5. Agregado grueso - Grava.

Fuente: Propia de autores.

4.4 MARCO LEGAL

Estudio de los agregados.

4.4.1.1 Norma INVIAS (Instituto Nacional de Vías).

Norma INV. E 213-13: Análisis granulométrico de los agregados gruesos y

finos

Este método de ensayo tiene por objeto determinar cuantitativamente la

distribución de los tamaños de las partículas de los agregados gruesos y finos de

un material, por medio de tamizado

Norma INV. E 217-13: Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos

de los agregados en estado suelto y compacto

Este ensayo tiene por objeto establecer el método para determinar la densidad

bulk (peso unitario) de agregados finos, gruesos en una mezcla de ambos, en

condición suelta o compacta, y para calcular los vacíos.

Norma INV. E 222-13: Densidad relativa (gravedad especifica) absorción del

agregado fino

Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para determinar la

densidad promedio de una cantidad de partículas de agregados fino (sin incluir

33

los vacíos entre ellas), la densidad relativa (gravedad especifica) y la absorción

del agregado grueso.

Diseño de mezclas.

Método A.C.I. 211.1 (American Concrete Institute)

Instituto conocido como una de las entidades líderes mundiales en el manejo y

prácticas del concreto.

Ensayos para el concreto en estado fresco.

Norma INV. E – 401-13 Toma de muestras de concreto en estado fresco

Norma INV. E – 404-13 Asentamiento del concreto hidráulico

Norma INV. E – 405-13 Densidad (peso unitario) rendimiento y contenido de

aire

Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para determinar la

densidad promedio de una cantidad de partículas de agregados fino (sin incluir

los vacíos entre ellas), la densidad relativa (gravedad especifica) y la absorción

del agregado grueso.

Ensayos para el concreto en endurecido.

Norma INV. E – 402-13 Realización y curado de especímenes de concreto en

el laboratorio para ensayos a la compresión

Norma INV. E – 410-13 Resistencia a la compresión de cilindros de concreto

Concreto estructural.

Título C de la NSR – 10 (Norma Sismo Resistente Colombiano).

34

5. DISEÑO METODOLÓGICO

El producto de esta investigación busca generar un aporte, al uso actual del

reciclaje del papel desde el campo de la ingeniería, implementado nuevas formas

de reutilización de este residuo generando productos amigables con el ambiente,

donde se pueda reemplazar un porcentaje de finos (provenientes de recursos

naturales ríos y quebradas).

El proyecto busca implementar recursos provenientes del reciclaje para la

producción de concretos que generen economía en el presupuesto de las obras

donde se aplique esta metodología. La investigación consiste en hacer ensayos

de resistencia a la compresión normalizados en la Norma INV. E (NORMA

INVÍAS) realizando muestras de concreto natural y concreto modificado

incorporando el nuevo elemento “papel” al diseño de mezclas, para determinar el

porcentaje óptimo para aplicar en la granulometría del diseño.

Fuente: propia de los autores

ETAPA 1• Compilación de información

ETAPA 2

• Selección del material

• Selección del tipo del papel

ETAPA 3

• Diseño de concreto natural

• Proporciones y cantidades concreto natural

• Diseño y preparación de concreto modificado con papel

• Proporciones y cantidades del concreto modificado con papel

ETAPA 4

• Ensayo de laboratorio

• Análisis comparativos de los resultados fisicos recomendaciones y conclusiones

35

5.1 ETAPA UNO

5.1.1 Compilación de información. En la investigación realizada sobre el

sector y la región del alto magdalena se evidencia múltiples estudios sobre el

comportamiento de concretos con elementos reciclados de distinta índole, donde

en algunos casos presenta resultados positivos en la reutilización de residuos

sólidos para transformar las características de los agregados o diseño de mezclas.

Por ello se hace una exhaustiva investigación de la composición química y física

del papel producido en fábrica, y el papel reciclado, donde la configuración de

este segundo elemento es el resultado de un proceso de recolección y separación

de residuos sólidos el cuál el papel no sufre ninguna modificación en su

estructura química.

Las fuentes para la consulta fueron las siguientes:

Biblioteca Universidad Piloto Seccional Alto Magdalena

Tecnología del concreto Tomo 1

Tecnología del concreto Tomo 2

Norma Sismo Resistente colombiana (NSR 10 Titulo C)

5.2 ETAPA DOS

5.2.1 Selección del material. Para la ejecución de la propuesta se seleccionó

como proveedor de agregado grueso (triturado), y agregado fino (arena) la

empresa Agregados del Tolima., el cuál extrae sus principales agregados del río

cuello en el sector Cuello, localizado en la jurisdicción del Municipio de Cuello –

Tolima.

5.2.2 Selección del tipo de papel y tamaño de las partículas. El tipo de

papel seleccionado a implementar en el diseño de mezclas se obtiene de dos

maneras:

El papel producto del residuo de oficinas, comúnmente es tipo bond de

tonalidad blanca.

La bolsa para el saco de cemento que se obtiene una vez se haya consumido

el cemento, es de resaltar que las bolsas de cemento se convierte en una molestia

al momento de darle una disposición final responsable, ya que en su mayoría

estas bolsas terminan siendo incineradas y contaminan el aire del sector.

36

Para que una mezcla sea homogénea y las partículas que la componen se han

proporcionales al tamaño que propone el diseño, se determina hacer un corte al

papel no mayor al tamaño nominal del agregado grueso, para que el papel

cumpla la función de llenar los vacíos al interior de la estructura de la mezcla y

no presente abultamiento al momento de la compactación del concreto.

Los procedimientos estadísticos nos proporcionan fuentes valiosas para la

evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia y, la información que

se deriva de estos procedimientos sirve para aclarar y reafirmar criterios y

especificaciones.

El porcentaje de papel seleccionado para llevar a cabo las modificaciones del

diseño de mezcla fueron los siguientes 5%,10%,15% y 20% con estas porcentajes

se pretende reemplazar el agregado fino (arena de triturada).

Tabla 4. Clasificación del papel reciclado.

1. El material fue recolectado en las diferentes obras en construcción del Condominio Hacienda el Paso Girardot –Cundinamarca. 2. Fue almacenado bajo cubierta donde las condiciones atmosféricas no afecten las propiedades del papel.

1. Se realiza recorte al papel en un tamaño de 1cm2, para tratar de dar homogenización a la mezcla con el agregado fino.

5.3 ETAPA TRES

5.3.1 Selección

De cantera a implementar los materiales. Se escoge como cantera los agregados

del rio cuello obtenidos a través de la empresa de agregados “Agregados del

Tolima”; posterior a esto y teniendo en cuenta la cantera, el tipo de material

seleccionado, se realiza el diseño de mezclas por el método ACI 2111.1-91,

37

(American Concrete Institute), organización sin fines de lucro de educación

técnica para la educación técnica.

Selección del tamaño máximo del agregado: esta nominación es requerida al

tipo de estructura, y resistencia requerida.

Selección de asentamiento: se debe tener en cuenta el tipo de estructura

requerida.

Cálculo contenido de aire: este porcentaje depende del tamaño máximo del

agregado y a la exposición a la cual se va a someter.

Estimación del contenido de agua (kg/m3): esta relación va de acuerdo al tipo

de cemento, asentamiento y tamaño del agregado.

Resistencia a la compresión (Mpa/psi): requerida en la investigación (2500psi,

3000psi, 3500psi, 4000psi, 4500 psi).

Cálculo relación agua cemento (Kg/m3): de acuerdo a la resistencia de diseño

y el tamaño del agregado.

Contenido de cemento para el diseño: relación directa agua/cemento.

Cálculo de las proporciones: se calcula proporciones en unidades de peso y

volumen.

Selección del tamaño máximo del agregado. El Reglamento Colombiano de

Construcción Sismo Resistente (NSR 10), plantea que el tamaño máximo del

agregado debe ser a) la quinta parte de la separación entre los lados de la cimba,

b) las tres cuartas partes del espacio libre mínimo entre varillas de acero o entre

el acero y la formaleta.

Selección de asentamiento. Para identificar este primer parámetro se debe tener

en cuenta el tipo de estructura para la cual se va a diseñar, compactación del

concreto y vaciado. La siguiente tabla muestra valores recomendados de

asentamientos en función de la consistencia a obtener.

38

Tabla 5. Valores de a trabajar para diferentes estructuras.

Fuente: ACI 211.1-91 (American Concrete Institute)

Tabla 6. Selección de asentamiento.

1. Selección Del Asentamiento

Compactación Vibración normal

Consistencia Plástica - blanda

Fluidez (%) 60.00

Asentamiento promedio (cm) 7.50

Estructura medianamente reforzada- mezcla de consistencia media (pavimentos

compactados normalmente, losas, muros y vigas).

Fuente: Propia de los autores

5.3.2 Cálculo contenido de aire. Esta condición se relaciona con el

tamaño máximo del agregado y con el nivel de exposición durante la

elaboración del concreto (aire atrapado naturalmente, exposición

39

ligera, moderada y severa). Para los diseños propuestos, se

implementara aire atrapado naturalmente.

Tabla 7. Contenido de aire

Tamaño máximo

nominal de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

mm pulgadas Naturalmente

atrapado

Exposición

Ligera

Exposición

Moderada

Exposición

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4 Fuente: método ACI 211.1-“Tecnologia del concreto y del mortero pág. 232.

Estimación del contenido de agua (kg/m3). Para cada cuantía de cemento existe

una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación

del cemento, el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta

para que cumpla con el asentamiento requerido y se pueda obtener la

manejabilidad adecuada (Bernal, 2009). A continuación la tabla expresa el

contenido de agua de mezclado por metro cúbico de concreto (𝐾𝑔/𝑚3), para

diferentes asentamientos.

Tabla 8. Contenido de agua para mezclado

Fuente: método ACI 211.1-“Tecnologia del concreto y del mortero pág. 234.

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

40

Tabla 9. Contenido agua cemento en la mezcla.

1. Determinación Del Contenido De Aire Y De Agua En La Mezcla

Asentamiento promedio (cm) 7.50

A) Contenido De Aire

Como no habrá condiciones severas de exposición, se deberá usar concreto sin

aire incluido. Pero se estima que para un tamaño máximo nominal de 25 mm

(1/2") el contenido de aire naturalmente atrapado es del 1.5% del volumen. Sin

embargo, para efectos prácticos, se asumirá este valor como cero.

Aire atrapado (%/m3 concreto) 2.50

b) Contenido De Agua

Sabiendo que se trata de agregados de forma y textura angular(triturados en

planta), que el concreto tendrá aire mínimo naturalmente atrapado, que el

tamaño máximo del agregado grueso es de 25 mm y que el asentamiento

previsto será de 7.50 cm

Agua de mezclado (Kg/m3 concreto) 195.00

Fuente: Propia de los autores

Resistencia a la compresión (Mpa/psi). Las Normas Colombianas de diseño y

Construcción Sismo-Resistente (NSR 10) y lo expuesto en el capítulo 5 (calidad

del concreto, mezclado y colocación). Este debe diseñarse y producirse para

garantizar una resistencia a la compresión promedio (fcr) lo suficientemente alta

para garantizar la frecuencia de resultados de pruebas de la resistencia por

debajo del valor de la resistencia a la compresión especificada del concreto (fc).

(Guzmán, 2001).

Para la investigación se realizaran cinco (5) diseños de mezcla para una

resistencia de, (2500 psi, 3000 psi, 3500 psi, 4000 psi, 4500 psi) Se obtiene a

partir de las recomendaciones del código ACI 318-02 (NSR-10) cuando no hay

datos disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra:

41

Tabla 10. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no

hay datos disponibles para establecer una desviación estándar de la

muestra.

Fuente: NSR-10 (Norma Sismo Resistente)

Cálculo relación agua cemento (Kg/m3). Debido a que la resistencia del concreto

se rige principalmente por la resistencia e interacción de sus fases

constituyentes: pasta, agregado e interfaces de adherencia pasta-agregado, es

común que los diferentes agregados y cementos produzcan resistencias distintas

con la mismas relación agua – cemento. Por esta razón, es importante conocer o

desarrollar la correspondencia entre la resistencia y la relación agua cemento,

para cada grupo de materiales en particular y para diferentes edades.

Tabla 11. Relación agua – cemento y la resistencia a la compresión del

concreto.

Relación Agua/Cemento

Según Tabla 11.13 (Tec. Del Concreto)

Resistencia Compresión (Kg/Cm2) A/C

Línea Media

140 0.72

175 0.65

210 0.58

245 0.53

280 0.48

315 0.44

350 0.40

385 0.37

420 0.34

42

Relación Agua/Cemento

Según Tabla 11.13 (Tec. Del Concreto)

Resistencia Compresión (Kg/Cm2) A/C

Línea Media

6. Relación Agua Cemento A/C 0.51

Fuente: “Tecnología del concreto y del mortero” por el Ing. Diego Sánchez de Guzmán pág. 238.

Tabla 12. Correspondencia entre la relación agua – cemento y la

resistencia a la compresión del concreto

Fuente: ACI 211.1-91 (American Concrete Institute)

Contenido de cemento para el diseño. De acuerdo con A.M. Neville, el método

A.C.I. 211.1 aprovecha el hecho de que “la relación óptima del volumen seco y

compactado de agregado grueso al volumen total del concreto, depende

únicamente del tamaño máximo del agregado y de la granulometría del agregado

fino”. (Guzmán 2001). Por tal motivo el siguiente tabal muestra los volúmenes

de agregado por volumen unitario de concreto.

El estudio realizado el módulo de finura corresponde a un valor de 3.6%.

43

Tabla 13. Cálculo contenido de cemento.

Tabla 11.15 Volumen De Agregado Por Volumen Unitario De Concreto

Tamaño

Máximo

Nominal Del

Agregado

Módulo De Finura De La Arena

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80

Mm Pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

Cálculo Contenido

Cemento

378.43

Kg/M3

Volumen De Agregado Por Volumen

De Concreto 0.53

Módulo De

Finura 3.06%

Fuente: Compilado del método ACI 211.1-tabla 11.15 “Tecnología del concreto y del mortero” por

el Ing. Diego Sánchez de Guzmán pág. 241.

Ajuste por humedad. La configuración de la humedad se lleva a cabo cuando se

realiza la primera muestra de la mezcla, esto debido a la tipología que presenta

el material, antes de involucrarse en el proceso de mezclado, es importante

realizar este ajuste al diseño de mezclas para determinar una configuración

precisa en el contenido de agua, y poder elaborar una mezcla homogénea,

compacta y manejable, que permite eliminar los vacíos en la elaboración de los

especímenes de concreto.

44

Tabla 14. Formato para proporciones determinadas en el diseño

Fuente: Recopilación del método ACI 211.1- “Tecnología del concreto y del mortero” por el Ing.

Diego Sánchez de Guzmán.

Proporciones estimadas para cada resistencia. Es de recordar que el método

aplicado en esta investigación es el A.C.I 211.1 donde se realizaron cinco (5)

diseños de mezcla cada uno con diferentes resistencias a la compresión (2500 psi,

3000 psi, 3500 psi, 4000 psi, 4500 psi), esto con el fin de verificar el

comportamiento y exactitud de las proporciones estimadas para cada diseño; de

igual manera realizar un comparativo del comportamiento frente a las

resistencias modificadas con la inclusión del papel reciclado y bolsas de papel de

cemento.

Tabla 15. Formato para proporciones determinadas en el diseño

Tabla De Proporciones Según (Tecnología Del Concreto)

Material Peso Seco

Kg/M3

Peso

Específico O

Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Peso Volumen

Cemento

Agua

Contenido De Aire

Agregado Grueso

Humedad de los agregados

A) Seca al horno: toda la humedad del agregado es removida por secado a

100% de temperatura hasta obtener peso constante.B) Seco al aire: toda la humedad removida de la superficie, pero los poros

internos parcialmente saturados.

C) Saturado y superficialmente seco: todos los poros llenos de agua, pero sin

película de humedad sobre la superficie de las partículas.

D) Húmedo: todos los poros completamente llenos de agua y adicionalmente

con una película de humedad sobre la superficie de las partículas.

45

Tabla De Proporciones Según (Tecnología Del Concreto)

Material Peso Seco

Kg/M3

Peso

Específico O

Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Peso Volumen

Agregado Fino

Total

Fuente: Formato laboratorio universidad piloto de Colombia seccional Alto Magdalena

Proporciones y cantidades de muestras de concreto natural y Modificado. Para

cada resistencia objeto de investigación fueron necesario realizar siete (7)

especímenes cilíndricos con un molde de 6” de diámetro, (6) seis especímenes se

fallan a edades de (7), (14), y (28) días, el cilindro (testigo) se falla en el día 42,

con el fin de comprobar la resistencia esperada.

Figura 6. Moldes cilíndricos utilizados.

Fuente propia de los autores

A continuación se expresa el número de muestras necesaria para el objetivo de

la investigación, en el cuál la cantidad de especímenes evidencia un manejo

adecuado de la normatividad actual y vigente que rige estos ensayos.

46

Tabla 16. Relación cantidad de especímenes a elaborar

Fuente: Propia de los autores

Los implementos utilizados en la elaboración del concreto natural y concreto

modificado para la posterior realización de especímenes, fueron suministrados

por el laboratorio de estructuras de la Universidad Piloto de Colombia- Seccional

Alto Magdalena

Figura 7. Probeta para compactación y Mezcladora de concreto.

Fuente: Propia de los autores

Concreto Natural 2500 0% 7.0

Concreto Natural 2500 0% 7.0

Concreto Natural 2500 0% 7.0

Concreto Modificado 2500 5% 7.0

Concreto Modificado 2500 10% 7.0

Concreto Modificado 2500 15% 7.0

Concreto Modificado 3000 5% 7.0

Concreto Modificado 3000 10% 7.0

Concreto Modificado 3000 15% 7.0

Concreto Modificado 3500 5% 7.0

Concreto Modificado 3500 10% 7.0

Concreto Modificado 3500 15% 7.0

Concreto Modificado 4000 5% 7.0

Concreto Modificado 4000 10% 7.0

Concreto Modificado 4000 15% 7.0

Concreto Modificado 4500 5% 7.0

Concreto Modificado 4500 10% 7.0

Concreto Modificado 4500 15% 7.0

126.0

Consolidado elaboración de cilindros

Resistencia requerida Número de especímenes

Total

47

Figura 8. Molde cilíndrico y Especímenes de concreto.

Fuente: Propia de los autores

Figura 9. Prensa hidráulica-compresión y Dial de carga constante (KN).

Fuente: Propia de los autores

Figura 10. Mecanismo para fallar ensayos a la compresión y

Especímenes de concreto.

Fuente: Propia de los autores

48

Diseño para la elaboración de muestras de concreto modificado con Papel

reciclado y bolsa de papel de cemento. Para la fabricación de especímenes

cilíndricos, los autores de la investigación utilizaron herramientas y equipos del

laboratorio de estructuras de la Universidad Piloto de Colombia, suministrando

únicamente a la investigación tiempo, cemento, agregados pétreos. Se cita la

norma INV e 402 – 13 “Realización y curado de especímenes de concreto en el

laboratorio para ensayos de compresión”

Para la realización de cada diseño de 2500 PSI, 3000 PSI, 3500 PSI, 3500 PSI,

4000 PSI, 4500 PSI, Se tiene en cuenta el siguiente proceso matemático:

Nota 1: Los datos iniciales para el proceso del diseño y cálculo de las proporciones

son la densidad del agregado fino (gr/cm3), las proporciones de la mezcla a

realizar en peso y volumen, y el contenido de cemento por metro cúbico de

concreto (Kg/cm3).

Nota 2: la cantidad de papel reciclado y papel de la bolsa de cemento requerido

en la investigación se calculó en (cm3) en una probeta, para garantizar que el

volumen evaluado sea preciso, se apisonó suavemente dentro de la probeta para

eliminar vacíos. Los materiales indicados como: cemento, agregado grueso,

agregado fino y el agua fueron cuantificados por peso (kg) para elaboración de la

mezcla.

49

6. DESARROLLO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DEL

VOLUMEN DE PAPEL RECICLADO

Densidad del agregado fino= X 3.06 gr/cm3

Cantidad de agregado fino= Y (gr)

Porcentaje de grava a reemplazar = w (%)

Entonces:

)cm/gr(aX

Y 3

Para incorporar el porcentaje de papel sugerido se multiplica el valor de la

variable (a), para conocer la cantidad de papel a implementar para el diseño.

a*w%= Cantidad de papel en Cm3 a implementar

6.1 PROPORCIONES FINALES PARA LA ELABORACIÓN

ESPECÍFICA DE ESPECÍMENES DE CONCRETO INCLUYENDO

EL PAPEL RECICLADO

Las tablas expresan las cantidades en pesos requeridos para la elaboración de

los especímenes para cada resistencia con un porcentaje de papel con el (5%, 10%

y 15%) de papel reciclado y la bolsa de papel de cemento, en referencia al concreto

natural con el 0% de papel.

Nota 1: Fue importante determinar el tipo de papel a implementar, y clasificarlo

para aprovechar el 100% de sus características, es por ello que se recolecta el

papel de oficina desechado tipo (Bond) libre de residuos y partículas que alteren

el tratamiento; la bolsa de papel de cemento tipo (Kraft) se recolecta de las obras

situadas en el condominio campestre Hacienda el Pasó de Girardot

Cundinamarca, donde se desarrolla la construcción de viviendas campestres. Ya

en el laboratorio se realiza una separación a las bolsas de papel de cemento

(Kraft), para retirar las bolsas que contengan partículas de cemento, o cualquier

material orgánico incorporado en el momento que fueron desechadas.

Nota 2: El lugar de mezclado se requirió de un área aislada de cualquier

corriente de aire y polvo para evitar perder precisión en el manejo de las

partículas del papel Bond seleccionado y papel del saco de cemento (Kraft)

50

Tabla 17. Proporciones para una mezcla con 5% de papel

Proporciones Para Concreto 2500 Psi 5% Papel

Material Peso Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Peso Final

Para

Cilindros

(Kg)

Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena Final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 13.5

Agregado

Grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9

Agregado Fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.20

Total 1000.00

Fuente: Propia de los autores

Tabla 18. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 378.43

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 6 Cilindros= 12.04

Densidad De La Arena 1.35

Cantidad De Arena En Ml 10,516

Arena Gr 14,196

Porcentaje De Papel (5)% Ml 525.78

Agregado Fino Gr 9,990

M=P*V Gr 13,486

Arena En Kg 13.49

51

Fuente: Propia de los autores.

Tabla 19. Proporciones para una mezcla con 10% de papel

Proporciones para concreto 2500 psi 10% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Proporción

Final (Kg)

Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 12.8

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9

Agregado fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.20

Total 1000.00

Tabla 20. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Cálculo Contenido Cemento 378.43

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X M3 6 Cilindros= 12.04

Densidad De La Arena 1.35

Cantidad De Arena En Ml 10,516

Arena En Gr 14,196

Porcentaje De Papel (10)% Ml 1051.56

Cantidad De Arena Final Gr 9,464

M=P*V Gr 12,777

Arena En Kg 12.78

52

Fuente: Propia de los autores

Tabla 21. Proporciones para una mezcla con 15% de papel

Proporciones Para Concreto 2500 Psi 15% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 12.1

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9

Agregado fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.2

Total 1000.00

Tabla 22. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Cálculo Contenido Cemento 378.43

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X M3 6 Cilindros= 12.04

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 10,438

Arena En Gr 14,196

Porcentaje De Papel (15)% Ml 1565.75

Cantidad De Arena Final Gr 8,873

M=P*V Gr 12,067

Arena En Kg 12.07

53

Fuente: Propia de los autores

Tabla 23. Proporciones para una mezcla con 5% de papel

Proporciones Para Concreto 3000 Psi % Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena Final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 13.4

Agregado

Grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9

Agregado Fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1

Total 1000.00

Tabla 24. Valores para la elaboración muestras de concreto.

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 386.00

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 6 Cilindros= 12.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 10,362

Arena Gr 14,092

Porcentaje De Papel (5)% Ml 518.09

Agregado Fino Gr 9,844

M=P*V Gr 13,387

Arena En Kg 13.39

54

Fuente: Propia de los autores

Tabla 25. Proporciones para una mezcla con 10% de papel

Proporciones Para Concreto 3000 Psi 10% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena Final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 12.7

Agregado

Grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9

Agregado Fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1

Total 1000.00

Tabla 26. Valores para la elaboración muestras de concreto.

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 386.00

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 6 Cilindros= 12.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 10,362

Arena Gr 14,092

Porcentaje De Papel (10)% Ml 1036.18

Agregado Fino Gr 9,326

M=P*V Gr 12,683

Arena En Kg 12.68

55

Fuente: Propia de los autores

Tabla 27. Proporciones para una mezcla con 15% de papel.

Proporciones Para Concreto 3000 Psi 15% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

5 1.6 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 12.0

Agregado

grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9

Agregado fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1

Total 1000.00

Tabla 28. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 386.00

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 6 Cilindros= 12.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 10,362

Arena Gr 14,092

Porcentaje De Papel (15)% Ml 1554.26

Agregado Fino Gr 8,807

M=P*V Gr 11,978

Arena En Kg 11.98

56

Fuente: Propia de los autores

Tabla 29. Proporciones para una mezcla con 5% de papel

Proporciones Para Concreto 3500 Psi 5% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.4 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 14.9

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.9

Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7

Total 1000.00

Tabla 30. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 448.84

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 6 Cilindros= 14.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,547

Arena Gr 15,705

Porcentaje De Papel (5)% Ml 577.37

Agregado Fino Gr 10,970

M=P*V Gr 14,919

Arena En Kg 14.92

57

Fuente: Propia de los autores

Tabla 31. Proporciones para una mezcla con 10% de papel

Proporciones Para Concreto 3500 Psi 10% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.4 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 14.1

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.85

Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7

Total 1000.00

Tabla 32. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 448.84

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 14.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,547

Arena Gr 15,705

Porcentaje De Papel (10)% Ml 1154.75

Agregado Fino Gr 10,393

M=P*V Gr 14,134

Arena En Kg 14.13

58

Fuente: Propia de los autores

Tabla 33. Proporciones para una mezcla con 15% de papel

Proporciones Para Concreto 3500 Psi 15% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.4 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 13.3

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.850

Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7

Total 1000.00

Tabla 34. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 448.84

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 6 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 14.28

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,547

Arena Gr 15,705

Porcentaje De Papel (15)% Ml 1732.12

Agregado Fino Gr 9,815

M=P*V Gr 13,349

Arena En Kg 13.35

59

Tabla 35. Proporciones para una mezcla con 5% de papel.

Proporciones Para Concreto 4000 Psi 5% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.2 6.1

Arena Final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 15.0

Agregado

Grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.590

Agregado Fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7

Total 1000.00

Tabla 36. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 494.87

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 15.74

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,574

Arena Gr 15,741

Porcentaje De Papel (5)% Ml 1157.44

Agregado Fino Gr 10,417

M=P*V Gr 14,167

Arena En Kg 14.17

Fuente: Propia de los autores

60

Tabla 37. Proporciones para una mezcla con 10% de papel

Proporciones Para Concreto 4000 Psi 10% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.2 6.1

Arena Final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 14.2

Agregado

Grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.590

Agregado Fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7

Total 1000.00

Tabla 38. Valores para la elaboración muestras de concreto.

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 494.87

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 15.74

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,574

Arena Gr 15,741

Porcentaje De Papel (10)% Ml 1157.44

Agregado Fino Gr 10,417

M=P*V Gr 14,167

Arena En Kg 14.17

Fuente: Propia de los autores

61

Tabla 39. Proporciones para una mezcla con 15% de papel.

Proporciones Para Concreto 4000 Psi 15% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/m3

Peso

Específico

o densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7

Agua 193.00 1.00 193.00

0.

4 1.2 6.1

Arena final 0.00 0.00 0.00

0.

0 0.0 13.4

Agregado

grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.59

Agregado fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7

Total 1000.00

Tabla 40. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 494.87

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 15.74

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 11,574

Arena Gr 15,741

Porcentaje De Papel (15)% Ml 1736.16

Agregado Fino Gr 9,838

M=P*V Gr 13,380

Arena En Kg 13.38

Fuente: Propia de los autores

62

Tabla 41. Proporciones para una mezcla con 5% de papel.

Proporciones Para Concreto 4500 Psi 5% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 536.11 3.14 193.00

0.

4 1.2 6.7

Agua 193.00 1.00 0.00

0.

0 0.0 0.0

Arena Final 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 16.2

Agregado

Grueso 395.94 2.23 291.57 1.0 1.9 12.59

Agregado Fino 0.00 0.00 1000.00 1.0 0.0 17.1

Total 1842.40

Tabla 42. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 536.11

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 17.05

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 12,539

Arena Gr 17,053

Porcentaje De Papel (5)% Ml 626.95

Agregado Fino Gr 11,912

M=P*V Gr 16,200

Arena En Kg 16.20

Fuente: Propia de los autores

63

Tabla 43. Proporciones para una mezcla con 10% de papel

Proporciones Para Concreto 4500 Psi 10% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 536.11 3.14 0.00

0.

0 0.0 0.0

Agua 193.00 1.00 357.83 1.6 2.3 27.5

Arena Final 395.94 2.23 291.57 1.0 1.9 15.3

Agregado

Grueso 0.00 2.23 1000.00 1.0 0.0 12.59

Agregado Fino 0.00 0.00 1842.40 1.0 0.0 17.1

Total 3491.80

Tabla 44. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 536.11

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 17.05

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 12,539

Arena Gr 17,053

Porcentaje De Papel (10)% Ml 1253.89

Agregado Fino Gr 11,285

M=P*V Gr 15,348

Arena En Kg 15.35

Fuente: Propia de los autores

64

Tabla 45. Proporciones para una mezcla con 15% de papel

Proporciones Para Concreto 4500 Psi 15% Papel

Material

Peso

Seco

Kg/M3

Peso

Específico

O Densidad

Gr/Cm3

Volumen

Absoluto

L/M3

Proporciones

Pes

o

Volume

n

Agregado

Papel (Kg)

Cemento 536.11 3.14 357.83 1.6 2.3 27.5

Agua 193.00 1.00 291.57 1.0 1.9 17.1

Arena Final 0.00 2.23 1000.00 1.0 0.0 14.5

Agregado

Grueso 0.00 2.23 1842.40 1.0 0.0 12.59

Agregado Fino 0.00 0.00 3491.80 1.0 0.0 17.1

Total 6983.59

Tabla 46. Valores para la elaboración muestras de concreto

Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino

Contenido Cemento 536.11

Volumen De 1 Cilindro 0.005301

Volumen De 7 Cilindros 0.0318086

X Kg 7 Cilindros= 17.05

Densidad De La Arena 1.36

Cantidad De Arena En Ml 12,539

Arena Gr 17,053

Porcentaje De Papel (15)% Ml 1880.84

Agregado Fino Gr 10,658

M=P*V Gr 14,495

Arena En Kg 14.49

65

6.2 ETAPA CUATRO

6.2.1 Ensayos de laboratorio

6.2.1.1 Ensayos en estado fresco. Después de la elaboración de las mezclas

en el laboratorio, se puede incluir que la manejabilidad de un concreto depende

de las proporciones de sus agregados, de la relación agua-cemento, este ensayo

se realizó en estado fresco tomando el asentamiento de cada mezcla elaborada.

Tabla 47. Valores para la elaboración muestras de concreto

Fuente: Propia de los autores

Los asentamientos presentados en la tabla contemplaron variables entre 5 cm y

10 cm, indicando que cumple el parámetro estipulado para cada diseño en el

coeficiente de asentamientos.

Concreto Modificado 2500 5% 2.52 6.4

Concreto Modificado 2500 10% 2.76 7.0

Concreto Modificado 2500 15% 2.56 6.5

Concreto Modificado 3000 5% 2.95 7.5

Concreto Modificado 3000 10% 2.95 7.5

Concreto Modificado 3000 15% 2.95 7.5

Concreto Modificado 3500 5% 2.95 7.5

Concreto Modificado 3500 10% 2.76 7.0

Concreto Modificado 3500 15% 2.76 7.0

Concreto Modificado 4000 5% 3.15 8.0

Concreto Modificado 4000 10% 3.15 8.0

Concreto Modificado 4000 15% 3.35 8.5

Concreto Modificado 4500 5% 2.95 7.5

Concreto Modificado 4500 10% 2.95 7.5

Concreto Modificado 4500 15% 2.76 7.0

Mezcla de concreto Ascentamiento (cm)Ascentamiento (pulg)

66

Tabla 48. Longitudes especificas del molde cilíndrico

Fuente: Propia de los autores

6.2.1.2 Ensayos de resistencia a la compresión. El concreto objeto de esta

investigación es sometido al ensayo para determinar la resistencia a la

compresión, para esto fue necesario fallar los especímenes es cuatros edades

diferentes, 7, 14, 28, y un testigo a los 42 días. Utilizando los equipos disponibles

en el laboratorio de Estructuras de la universidad Piloto de Colombia Seccional

Alto Magdalena, con el acompañamiento del personal encardo de las

instalaciones.

6.3 EQUIPOS UTILIZADOS

Una Prensa hidráulica con carga constante dual, estandarizada con los

parámetros normativos de la Norma INV E. 410-13 “Resistencia a la compresión

de cilindros de concreto.”

Mezcladora de ½ bulto, fuente de poder energía eléctrica.

Moldes cilíndricos especificaciones técnicas norma INV e 402 – 13

Herramienta menor (recipientes de 35 onzas, pala, lámina en acero

inoxidable)

Báscula digital unidad de medida Kilogramos (Kg)

Diámetro de molde m 0.15

Altura molde m 0.30

Volumen molde 0.005301

Volumen de 1 molde

𝑚3

67

6.3.1 Registro fotográfico herramienta de trabajo.

Figura 11. Tablero digital dual de carga (kn) y Equipo resistencia a la

compresión

Figura 12. Lámina de acero inoxidable y Báscula digital.

Fuente: Propia de los autores

6.3.2 Metodología del ensayo

Los criterios para la fabricación de especímenes se rigen bajo la norma INV

E – 402-13 “Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de concreto para

ensayos de compresión”

Veinticuatro horas posteriores a la fundición de las muestras se

desencofraron, y se vertieron a las piscinas de laboratorio de Estructuras de la

Universidad Piloto.

68

En las edades determinadas por la norma (7,14 y 28) días, se ubicaron en la

prensa hidráulica aplicando carga al cilindro para generar su respectiva falla.

Se registran los datos obtenidos en el tablero digital de la prensa hidráulica y se

tabulan en los respectivos formatos generados para la investigación.

Figura 13. Espécimen fallado en la prensa hidráulica y Posición cilindro

para fallo en la prensa.

6.3.3 Análisis comparativo de los resultados, conclusiones y

Recomendaciones. En esta fase corresponde elaborar un análisis que

permita identificar las variables en las propiedades mecánicas y físicas

de los diseños implementados en el proceso de la investigación

cumpliendo con los requerimientos de la norma INV. E. 402, en el cuál

69

certifica el debido procedimiento a seguir para la correcta realización

de ensayos a la compresión.

6.3.4 Resultados concreto modificado con papel f'c = 2500 psi.

Tabla 49. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado

concreto 2500 modificado.

Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno

expandido. Autor Juan David Peña y Leidy Moncaleano.

Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio

2500 PSI 0% Papel 7 1539 62%

2500 PSI 0% Papel 7 1549 62%

2500 PSI 0% Papel 14 2054 82%

2500 PSI 0% Papel 14 2065 83%

2500 PSI 0% Papel 28 3166 127%

2500 PSI 0% Papel 28 2555 102%

2500 PSI 0% Papel 42 3166 3166 127% 127%

2500 PSI 5% Papel 7 1516 62%

2500 PSI 5% Papel 7 1506 60%

2500 PSI 5% Papel 14 2005 80%

2500 PSI 5% Papel 14 2000 80%

2500 PSI 5% Papel 28 2370 95%

2500 PSI 5% Papel 28 2508 100%

2500 PSI 5% Papel 42 2559 2559 102% 102%

2500 PSI 10% Papel 7 1560 62%

2500 PSI 10% Papel 7 1575 63%

2500 PSI 10% Papel 14 2055 82%

2500 PSI 10% Papel 14 2044 82%

2500 PSI 10% Papel 28 2524 101%

2500 PSI 10% Papel 28 2543 102%

2500 PSI 10% Papel 42 2969 2969 119% 119%

2500 PSI 15% Papel 7 1502 60%

2500 PSI 15% Papel 7 1493 60%

2500 PSI 15% Papel 14 1817 73%

2500 PSI 15% Papel 14 1855 74%

2500 PSI 15% Papel 28 2275 96%

2500 PSI 15% Papel 28 2438 98%

2500 PSI 15% Papel 42 2402 2402 63% 63%

1498 60%

1836 73%

2356 97%

1567 63%

2050 82%

2533 101%

2439 98%

1544 62%

2060

2860

82%

114%

1511 61%

2002 80%

70

Gráfica 1. Análisis de resultados concreto 2500 psi.

Gráfica 2. Análisis de resultados concreto 2500 psi testigo.

114%98% 101% 97%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

CONCRETONATURAL

CONCRETO CON EL5% DE PAPEL

CONCRETO CON EL10% PAPEL

CONCRETO CON EL15% PAPEL

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

C O M PA R AT I VO R E S I T E N C I A P R O M E D I O C O N C R E TO M O D I F I C A D O 2 5 0 0 P S I

127%

102%

119%

63%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS

71

6.3.5 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3000 psi

Tabla 50. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado

concreto 3000 modificado.

Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno

expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano

Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio

3000 PSI 0% Papel 7 1935 64%

3000 PSI 0% Papel 7 1931 64%

3000 PSI 0% Papel 14 2485 83%

3000 PSI 0% Papel 14 2446 82%

3000 PSI 0% Papel 28 3142 134%

3000 PSI 0% Papel 28 3013 100%

3000 PSI 0% Papel 42 3347 3347 134% 134%

3000 PSI 5% Papel 7 1810 60%

3000 PSI 5% Papel 7 1786 60%

3000 PSI 5% Papel 14 2409 80%

3000 PSI 5% Papel 14 2400 80%

3000 PSI 5% Papel 28 3032 101%

3000 PSI 5% Papel 28 2976 99%

3000 PSI 5% Papel 42 3291 3291 110% 110%

3000 PSI 10% Papel 7 1894 63%

3000 PSI 10% Papel 7 1890 63%

3000 PSI 10% Papel 14 2527 84%

3000 PSI 10% Papel 14 2487 83%

3000 PSI 10% Papel 28 3110 104%

3000 PSI 10% Papel 28 3122 104%

3000 PSI 10% Papel 42 3504 3504 140% 140%

3000 PSI 15% Papel 7 1658 55%

3000 PSI 15% Papel 7 1643 55%

3000 PSI 15% Papel 14 2170 72%

3000 PSI 15% Papel 14 2362 79%

3000 PSI 15% Papel 28 2960 99%

3000 PSI 15% Papel 28 2984 99%

3000 PSI 15% Papel 42 3071 3071 102% 102%

1650 55%

2266 76%

2972 99%

1892 63%

2507 84%

3116 104%

1798 60%

2404 80%

3004 100%

1933 64%

2465 82%

3077 117%

72

Gráfica 3. Análisis de resultados concreto 3000 psi.

Gráfica 4. Análisis de resultados concreto 3000 psi testigo

117%

100%

104%

99%

90%

95%

100%

105%

110%

115%

120%

CONCRETONATURAL

CONCRETO CON EL5% DE PAPEL

CONCRETO CON EL10% PAPEL

CONCRETO CON EL15% PAPEL

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

C O M PA R AT I VO R E S I T E N C I A P R O M E D I O C O N C R E TO M O D I F I C A D O 3 0 0 0 P S I

134%

110%

140%

102%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 3000 PSI

73

6.3.6 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3500 psi.

Tabla 51. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado

concreto 3500 modificado.

Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno

expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano

Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio

3500 PSI 0% Papel 7 2243 64%

3500 PSI 0% Papel 7 2280 65%

3500 PSI 0% Papel 14 2960 85%

3500 PSI 0% Papel 14 2800 80%

3500 PSI 0% Papel 28 3532 101%

3500 PSI 0% Papel 28 3540 101%

3500 PSI 0% Papel 42 4055 4055 162% 162%

3500 PSI 5% Papel 7 2051 59%

3500 PSI 5% Papel 7 2032 58%

3500 PSI 5% Papel 14 2748 79%

3500 PSI 5% Papel 14 2748 79%

3500 PSI 5% Papel 28 3370 96%

3500 PSI 5% Papel 28 3504 100%

3500 PSI 5% Papel 42 3189 3189 91% 91%

3500 PSI 10% Papel 7 2284 65%

3500 PSI 10% Papel 7 2280 65%

3500 PSI 10% Papel 14 2961 85%

3500 PSI 10% Papel 14 2918 83%

3500 PSI 10% Papel 28 3551 101%

3500 PSI 10% Papel 28 3548 101%

3500 PSI 10% Papel 42 4016 4016 115% 115%

3500 PSI 15% Papel 7 2068 59%

3500 PSI 15% PAPEL 7 2087 60%

3500 PSI 15% PAPEL 14 2721 78%

3500 PSI 15% PAPEL 14 2764 79%

3500 PSI 15% PAPEL 28 2960 99%

3500 PSI 15% Papel 28 2984 99%

3500 PSI 15% Papel 42 3858 3858 110% 110%

2262 65%

2880 82%

3536 101%

2077 59%

2743 78%

2972 99%

2282 65%

2940 84%

3550 101%

2041 58%

2748 79%

3437 98%

74

Gráfica 5. Análisis de resultados concreto 3500 psi.

Gráfica 6. Análisis de resultados concreto 3500 psi testigo.

101%

98%

101%

99%

96%

97%

98%

99%

100%

101%

102%

CONCRETONATURAL

CONCRETO CON EL5% DE PAPEL

CONCRETO CON EL10% PAPEL

CONCRETO CON EL15% PAPEL

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

COMPARATIVO RESITENCIA PROMEDIO CONCRETO MODIF ICADO 3500 PSI

162%

91%

115% 110%

0%

50%

100%

150%

200%

TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 3500 PSI

75

6.3.7 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4000 psi

Tabla 52. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado

concreto 4000 modificado.

Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno

expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano

Elemento Edad (dias) Resistencia (PSI) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio

4000 PSI 0% Papel 7 2745 69%

4000 PSI 0% Papel 7 2761 69%

4000 PSI 0% Papel 14 3273 82%

4000 PSI 0% Papel 14 2952 74%

4000 PSI 0% Papel 28 4032 202%

4000 PSI 0% Papel 28 4016 100%

4000 PSI 0% Papel 42 4567 4567 183% 183%

4000 PSI 5% Papel 7 2347 59%

4000 PSI 5% Papel 7 2402 60%

4000 PSI 5% Papel 14 2740 69%

4000 PSI 5% Papel 14 2756 69%

4000 PSI 5% Papel 28 4528 113%

4000 PSI 5% Papel 28 4646 116%

4000 PSI 5% Papel 42 5000 5000 125% 125%

4000 PSI 10% Papel 7 2772 69%

4000 PSI 10% Papel 7 2756 69%

4000 PSI 10% Papel 14 3347 84%

4000 PSI 10% Papel 14 3386 85%

4000 PSI 10% Papel 28 4134 103%

4000 PSI 10% Papel 28 4173 104%

4000 PSI 10% Papel 42 4614 4614 115% 115%

4000 PSI 15% Papel 7 2732 59%

4000 PSI 15% Papel 7 2761 60%

4000 PSI 15% Papel 14 3150 69%

4000 PSI 15% Papel 14 3189 69%

4000 PSI 15% Papel 28 3268 113%

4000 PSI 15% Papel 28 3898 116%

4000 PSI 15% Papel 42 4055 4055 125% 125%

2747 59%

3169 69%

3583 115%

2764 69%

3366 84%

4154 104%

2374 59%

2748 69%

4587 115%

2753 69%

3112 78%

4024 151%

76

Gráfica 7. Análisis de resultados concreto 4000 psi.

Gráfica 8. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo.

151%

115%104%

115%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

CONCRETONATURAL

CONCRETO CON EL5% DE PAPEL

CONCRETO CON EL10% PAPEL

CONCRETO CON EL15% PAPEL

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

COMPARATIVO RESITENCIAPROMEDIO CONCRETO MODIF ICADO 4000 PSI

100%

98%104%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 4000 PSI

77

6.3.8 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4500 psi

Tabla 53. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado

concreto 4500 modificado.

Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno

expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano

Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio

4500 PSI 0% Papel 7 2777 62%

4500 PSI 0% Papel 7 2794 62%

4500 PSI 0% Papel 14 3643 81%

4500 PSI 0% Papel 14 3706 82%

4500 PSI 0% Papel 28 4725 105%

4500 PSI 0% Papel 28 4808 107%

4500 PSI 0% Papel 42 4921 4921 197% 197%

4500 PSI 5% Papel 7 2748 61%

4500 PSI 5% Papel 7 2740 61%

4500 PSI 5% Papel 14 3307 73%

4500 PSI 5% Papel 14 3268 73%

4500 PSI 5% Papel 28 4528 113%

4500 PSI 5% Papel 28 4646 103%

4500 PSI 5% Papel 42 5000 5000 125% 125%

4500 PSI 10% Papel 7 3063 68%

4500 PSI 10% Papel 7 3055 68%

4500 PSI 10% Papel 14 3764 84%

4500 PSI 10% Papel 14 3693 82%

4500 PSI 10% Papel 28 4843 108%

4500 PSI 10% Papel 28 4764 106%

4500 PSI 10% Papel 42 5433 5433 121% 121%

4500 PSI 15% Papel 7 2732 68%

4500 PSI 15% Papel 7 2761 69%

4500 PSI 15% Papel 14 3150 79%

4500 PSI 15% Papel 14 3189 80%

4500 PSI 15% Papel 28 3268 82%

4500 PSI 15% Papel 28 3898 97%

4500 PSI 15% Papel 42 4055 4055 101% 101%

2747 69%

3169 79%

3583 90%

3059 68%

3729 83%

4803 107%

2744 61%

3288 73%

4587 108%

2785 62%

3674 82%

4766 106%

78

Gráfica 9. Análisis de resultados concreto 4500 psi.

Gráfica 10. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo.

105% 101% 108%

100%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

CONCRETONATURAL

CONCRETO CON EL5% DE PAPEL

CONCRETO CON EL10% PAPEL

CONCRETO CON EL15% PAPEL

RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

COMPARATIVO RESITENCIA CONCRETO MODIF ICADO 4500 PSI

197%

125% 121%101%

0%

50%

100%

150%

200%

250%

TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%RES

ISTE

NC

IA E

QU

IVA

LEN

TE E

N %

RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS

ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 4000 PSI

79

Tabla 54. Diseño de concreto modificado variación peso arena y contenido de papel.

Diseño de mezclas

Nombre del material Variación

Arena peso inicial (Kg) Arena peso modificado (Kg) Papel (mI)

Concreto Modificado 2500 5% 14.196 13.486 525.78

Concreto Modificado 2500 10% 14.200 12.777 1051.56

Concreto Modificado 2500 15% 14.200 12.067 1565.75

Concreto Modificado 3000 5% 14.200 13.387 518.09

Concreto Modificado 3000 10% 14.200 12.683 1036.18

Concreto Modificado 3000 15% 14.200 11.978 1554.26

Concreto Modificado 3500 5% 15.705 14.919 577.37

Concreto Modificado 3500 10% 15.705 14.134 1154.75

Concreto Modificado 3500 15% 15.705 11.978 1732.12

Concreto Modificado 4000 5% 15.741 14.954 578.72

Concreto Modificado 4000 10% 15.741 14.167 1157.44

Concreto Modificado 4000 15% 15.741 13.380 1736.16

Concreto Modificado 4500 5% 17.053 16.200 626.95

Concreto Modificado 4500 10% 17.053 14.167 1253.89

Concreto Modificado 4500 15% 17.053 14.495 1880.84 Fuente: Propia de los autores

80

Gráfica 11. Cuadro comparativo relación cantidad de arena.

Fuente: Propia de los autores

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Pes

o d

el c

ilín

dro

en

grs

Número de muestras seleccionadas

Cuadro comparativo relación cantidad de arena

Arena peso inicial (Kg) Arena peso modificado (Kg)

81

7. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA PRODUCCIÓN DE CONCRETO

MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO

Para el siguiente estudio se ha realizado una investigación financiera para la

producción de concreto modificado con elementos provenientes del reciclaje, es

quizás este análisis más importante a lo largo de la investigación, para poder

determinar cuánto las características sobre las investigaciones realizadas a

sustituir los tradicionales materiales (Agregados gruesos, agregados finos).

Es considerable la reducción que se generó al implementar un nuevo recurso

proveniente del reciclaje y las bolsas de papel de cemento, intentar cambiar la

disposición final de estos elementos sólidos es una alternativa ecológica,

anteriormente no se consideraba manejar estos elementos desde un concepto

ambientalmente efectivo, por el contrario se generaban actividades poco

amigables con el ambiente generando incineraciones, recolección y posterior

desechos en áreas no aptas para la recepción de estos materiales, considerando

las bolsas de cemento como un problema sanitario ambiental generadas en

cualquier tipo de construcción que requiere cemento.

Este análisis muestra características importantes para poder analizar y

determinar la factibilidad al momento de considerar este concreto en actividades

que no requieran de altas resistencias, si no por el contrario, la función del

concreto permita dar funcionamiento a estructuras de baja complejidad que no

requiera altas resistencias del concreto, y poder reducir los costos de producción

por m3 de concreto al menos en un 10% de la unidad.

A continuación presentamos los análisis de precios unitarios contemplados para

cada resistencia y su muestra estadística para la interpretación acertada de los

resultados.

82

Tabla 55. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 2500 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.306 45,000.00 13,770.00

M3 0.270 43,000.00 11,610.00

Kg 378 550.00 207,900.00

Lt 200 162.00 32,400.00

Sub-total 265,680

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1.00 50,000.00 50,000.00

Sub-total 50,000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0.80 6,069 4,855.20

HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192

Total Costo Directo 334,372

Descripción

Transporte

Descripción

1. Ayudante

4 Obreros

Arena

Cemento

Agua

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 2500 PSI 0% DE

PAPEL

Descripción

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Grava 1/2

83

Tabla 56. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 2500 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.306 45,000.00 13,770.00

M3 0.243 43,000.00 10,449.00

Kg 378 550.00 207,900.00

Lt 200 162.00 32,400.00

Ml 33,059 - -

Sub-total 232119

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Transporte Gl 1 50,000.00 50,000

Sub-total 50000

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0.80 6,069 4,855.20

HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192

Total Costo Directo 300811

4 Obreros

Grava 1/2

Arena

Cemento

Agua

Descripción

Papel

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO CON EL 10% DE

PAPEL RECILADO

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

III. TRANSPORTES

IV. MANO DE OBRA

1. Ayudante

Descripción

84

Gráfica 12. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes

de la resistencia.

Fuente: Propia de los autores

$280.000,00

$290.000,00

$300.000,00

$310.000,00

$320.000,00

$330.000,00

$340.000,00

0% 5% 10% 15%

RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 2500 PSI

85

Tabla 57. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 3000 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.290 45,000.00 13,050.00

M3 0.270 43,000.00 11,610.00

Kg 386 550.00 212,300.00

Lt 195 162.00 31,590.00

Sub-total 268,550

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1.00 50,000.00 50,000.00

Sub-total 50,000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0.80 6,069 4,855.20

HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192

Total Costo Directo 337,242

1. Ayudante

4 Obreros

Arena

Cemento

Agua

Descripción

Transporte

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO PSI 0% DE PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

86

Tabla 58. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 3000 psi

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0,3 10.000,00 3.000,00

% 0,05 50.000,00 2.500,00

Sub-total 5.500,00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0,306 45.000,00 13.770,00

M3 0,243 43.000,00 10.449,00

Kg 378 550,00 207.900,00

Lt 200 162,00 32.400,00

Ml 32.575 - -

Sub-total 232.119,00

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1,00 50.000,00 50.000,00

Sub-total 50.000

IV. MANO DE OBRA

Prestaciones Jornal total Rendimiento Valor Unitario

1. Oficial 30000 21.000 51.000,00 9 5.666,67

4 Obreros 80000 56.000 136.000,00 9 15.111,11

Sub-total 20.777,78

Total Costo Directo 308.396,78

Transporte

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO CON EL 10% DE PAPEL

RECILADO

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

Arena

Cemento

Agua

Descripción

Papel

87

Gráfica 13. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes

de la resistencia.

Fuente: Propia de los autores.

$290.000,00

$295.000,00

$300.000,00

$305.000,00

$310.000,00

$315.000,00

$320.000,00

$325.000,00

$330.000,00

$335.000,00

$340.000,00

0% 5% 10% 15%

RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 3000 PSI

88

Tabla 59. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi

ITEM: Concreto 3500 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0,3 10.000,00 3.000,00

% 0,05 50.000,00 2.500,00

Sub-total 5.500,00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0,290 45.000,00 13.050,00

M3 0,210 43.000,00 9.030,00

Kg 449 550,00 246.860,47

Lt 195 162,00 31.590,00

Sub-total 300.530

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1,00 50.000,00 50.000,00

Sub-total 50.000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0,80 6.069 4.855,20

HH 0,80 10.421 8.336,80

Sub-total 13.192

Total Costo Directo 369.222

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 0% DE PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

Arena

Cemento

Agua

Descripción

1. Ayudante

4 Obreros

Transporte

Descripción

89

Tabla 60. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 3500 psi

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.290 45,000.00 13,050.00

M3 0.179 43,000.00 7,675.50

Kg 449 550.00 246,860.47

Lt 195 162.00 31,590.00

Ml 54,455 - -

Sub-total 299,175.97

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1.00 50,000.00 50,000.00

Sub-total 50,000

Descripción Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

1. Ayudante HH 0.80 6,069 4,855.20

4 Obreros 80000 HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192.00 Total Costo Directo 367,868

Transporte

Papel

IV. MANO DE OBRA

Arena

Cemento

Agua

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 15% DE PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

90

Gráfica 14. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes

de la resistencia.

Fuente: Propia de los autores

$367.000,00

$367.500,00

$368.000,00

$368.500,00

$369.000,00

$369.500,00

0% 5% 10% 15%

RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 3500 PSI

91

Tabla 61. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 4000 psi

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.290 45,000.00 13,050.00

M3 0.190 43,000.00 8,170.00

Kg 495 550.00 272,179.49

Lt 195 162.00 31,590.00

Sub-total 324,989

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1.00 50,000.00 50,000.00

Sub-total 50,000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0.80 6,069 4,855.20

HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192

Total Costo Directo 393,681

1. Ayudante

4 Obreros

Transporte

Descripción

Arena

Cemento

Agua

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4000 PSI 0% DE

PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

92

Tabla 62. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 4000 psi

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0.3 10,000.00 3,000.00

% 0.05 50,000.00 2,500.00

Sub-total 5,500.00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0.290 45,000.00 13,050.00

M3 0.181 43,000.00 7,761.50

Kg 495 550.00 272,179.49

Lt 195 162.00 31,590.00

Ml 14,557 - -

Sub-total 324,580.99

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1.00 50,000.00 50,000.00

Sub-total 50,000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

1. Ayudante HH 0.80 6,069 4,855.20

4 Obreros 80000 HH 0.80 10,421 8,336.80

Sub-total 13,192.00

Total Costo Directo 393,272.99

Papel

Transporte

Descripción

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 5% DE PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

Arena

Cemento

Agua

93

Gráfica 15. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes

de la resistencia.

Fuente: Propia de los autores

$391.800,00

$392.000,00

$392.200,00

$392.400,00

$392.600,00

$392.800,00

$393.000,00

$393.200,00

$393.400,00

$393.600,00

$393.800,00

0% 5% 10% 15%

RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 4000 PSI

94

Tabla 63. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 4500 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0,3 10.000,00 3.000,00

% 0,05 50.000,00 2.500,00

Sub-total 5.500,00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0,290 45.000,00 13.050,00

M3 0,160 43.000,00 6.880,00

Kg 536 600,00 321.666,67

Lt 195 162,00 31.590,00

Sub-total 373.187

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1,00 50.000,00 50.000,00

Sub-total 50.000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0,80 6.069 4.855,20

HH 0,80 10.421 8.336,80

Sub-total 13.192

Total Costo Directo 441.879

Agua

Descripción

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4500 PSI 0% DE

PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

4 Obreros

Transporte

Descripción

1. Ayudante

Arena

Cemento

95

Tabla 64. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi

Fuente: Propia de los autores

ITEM: Concreto 2500 psi básico

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0,3 10.000,00 3.000,00

% 0,05 50.000,00 2.500,00

Sub-total 5.500,00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0,290 45.000,00 13.050,00

M3 0,160 43.000,00 6.880,00

Kg 536 600,00 321.666,67

Lt 195 162,00 31.590,00

Sub-total 373.187

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1,00 50.000,00 50.000,00

Sub-total 50.000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

HH 0,80 6.069 4.855,20

HH 0,80 10.421 8.336,80

Sub-total 13.192

Total Costo Directo 414.215$

Descripción

1. Ayudante

4 Obreros

Grava 1/2

Arena

Cemento

Agua

Descripción

Transporte

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4500 PSI 0% DE

PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

96

Tabla 65. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi

Fuente: Propia de los autores

0

ITEM: Concreto 4500 psi

UNIDAD: M3

I. EQUIPO

Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario

H 0,3 10.000,00 3.000,00

% 0,05 50.000,00 2.500,00

Sub-total 5.500,00

II. MATERIALES EN OBRA

Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario

M3 0,290 45.000,00 13.050,00

M3 0,152 43.000,00 6.536,00

Kg 495 600,00 296.923,08

Lt 195 162,00 31.590,00

Ml 21.681 - -

Sub-total 348.099,08

III. TRANSPORTES

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

Gl 1,00 50.000,00 50.000,00

Sub-total 50.000

IV. MANO DE OBRA

Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario

1. Ayudante HH 0,80 6.069 4.855,20

4 Obreros 80000 HH 0,80 10.421 8.336,80

Sub-total 13.192,00

Total Costo Directo 416.791,08

Agua

Papel

Transporte

ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 5% DE PAPEL

Descripción

Mezcladora

Herramientas varias

Descripción

Grava 1/2

Descripción

Descripción

Arena

Cemento

97

Gráfica 16. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes

de la resistencia.

Fuente: Propia de los autores.

$290.000,00

$295.000,00

$300.000,00

$305.000,00

$310.000,00

$315.000,00

$320.000,00

$325.000,00

$330.000,00

$335.000,00

$340.000,00

0% 5% 10% 15%

RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 4500 PSI

98

8. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos posteriores a los ensayos de carga realizados en el

laboratorio fueron representados en gráficas para analizar las diferencias

evidenciadas en la resistencia a compresión de los especímenes fallados, los

cuales presentan variaciones sin una tendencia definida, sin embargo, se

consiguen datos favorables en los casos en donde el concreto es modificado al

reemplazar un 10% de agregado fino por papel. De acuerdo a lo anterior, para un

concreto de 2500 PSI y un 10 % de papel reciclado incorporado a la mezcla como

agregado artificial, el porcentaje alcanzado fue de 101% comparado con el

concreto de agregados tradicional de 114% porcentaje alcanzado, con una

variación del 11%. El concreto con resistencia de 3000 PSI los resultados

obtenidos al momento de fallar los especímenes del concreto tradicional en la

prensa hidráulica presentó un incremento en la variación 12%, con referencia al

concreto con agregado artificial del 104%. Para el concreto de 3500 PSI natural

y el modificado con papel reciclado se obtuvieron resistencias paralelas sin

presentar variación. En la resistencia esperada de 4000 PSI sin agregado

artificial se obtuvo una variación del 32% con una resistencia alcanzada de 151%.

En la resistencia de 4500 PSI se identificó una tolerancia mayor del concreto

modificado con papel del 3% con un porcentaje alcanzado del 108% frente a la

resistencia del concreto tradicional de 105%.

Con base a los resultados anteriores se estableció un compartimiento positivo en

todos los casos donde se incorporó el 10 % de papel reciclado a las proporciones

del diseño de mezcla, siendo un valor constante para cada una de la resistencias

propuestas; con este resultado se puede concluir que de manera parcial la

implementación del papel reciclado como agregado artificial a las proporciones

en el diseño de mezclas cumple con los objetivos normativos de los ensayos a la

compresión logrando reducir de manera parcial la explotación y consumo del

agregado fino proveniente de la extracción de canteras. El análisis normativo se

aplica al número total de pruebas efectuadas a una mezcla modificada con

porcentajes de papel reciclado, que se han producido de manera consecutiva y en

condiciones similares durante todo el tiempo.

Observando los costos de producción del concreto y analizando la unidad de

volumen de la arena, se identifica una reducción del 10% en el contenido de

agregado fino, siendo reemplazado por el papel reciclado con un factor del 50%

de papel bond y un 50% de papel tipo Kraft. Estos costos se exponen de la

siguiente manera:

99

Para la fabricación de un concreto con características de 2500 PSI con el

porcentaje óptimo establecido del 10% para esta resistencia, el ahorro en costos

por metro cúbico (m3) de concreto es de $ 33.561 pesos.

Para un concreto con características de 3000 PSI, el porcentaje óptimo de

papel reciclado es del 10% de papel reciclado obteniendo un margen de ahorro en

costos de $28.846.

Para un concreto de 3500 PSI implementando el 10% de papel reciclado como

porcentaje óptimo para esta resistencia, no evidenció variación representativa,

en el costo de producción del metro cúbico de concreto generando un pequeño

margen de $ 903 pesos con respecto a la producción del concreto sin agregado

artificial.

En el análisis de precios unitarios implementando el 5% de papel reciclado

como porcentaje óptimo para una resistencia de 4000 PSI, no evidenció variación

representativa en el costo de producción del metro cúbico de concreto generando

un pequeño margen de $ 1.000 pesos con respecto a la producción del concreto

sin agregado artificial.

El costo por metro cúbico de concreto implementado el 10% de papel como

porcentaje óptimo a una resistencia de 4500 PSI, igual que las resistencias

anteriores no evidenció variación representativa en el costo de producción del

metro cúbico de concreto generando un margen de $ 1.100 pesos con respecto a

la producción del concreto sin agregado artificial.

Se puede destacar que los resultados y análisis que se realizaron a los ensayos

de compresión mostraron datos favorables para cada resistencia propuesta con

porcentajes de papel incorporado. Es oportuno identificar las aplicaciones del

concreto modificado con papel reciclado en obras donde se tenga definido un

tiempo de vida no superior a los dos años contados a partir de su construcción.

Limitándose en el uso y construcción de elementos no estructurales y

componentes de amueblamiento urbano.

100

9. RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar un estudio para conocer el tiempo y cambios físicos para

la degradación del papel en el concreto, esto con el fin de conocer la durabilidad

del papel como compuesto del diseño para concreto estructurales.

Se recomienda a los investigadores que requieran profundizar las propiedades

mecánicas del concreto modificado con papel reciclado, aplicar ensayo a la flexión

según la norma recomendada INV E 414 – 13 “cuyo objeto es la determinación

de la resistencia a la flexión”.

Teniendo en cuenta el porcentaje óptimo de papel reciclado en el diseño de

mezclas, se sugiere realizar ensayos de humedad al papel reciclado (BOND Y

KRAFT), para establecer la reacción que se genera con el contenido de agua en

diseño de mezclas.

Se sugiere ampliar la investigación del concreto con papel reciclado, teniendo en

cuenta la composición de los agregados provenientes de otras canteras diferentes

a la utilizada, con el fin de que se garantice la misma durabilidad y si no es así,

profundizar en dicha variación

101

BIBLIOGRAFÍA

Artículo publicado en el número 8 de la revista Residuos: Producción de residuos

de construcción y reciclaje, tomado de la página web:

Cartilla José Concreto manual de consejos prácticos sobre el concreto. (Asocreto-

Sena). Abril de (2002) D.vinni Ltda

Consejo mundial empresarial para el desarrollo sostenible. Tomado de la página

web: http://ficem.org/publicaciones-CSI/DOCUMENTO-CSI-RECICLAJE-DEL-

CONCRETO/RECICLAJE-D-CONCRETO_1.pdf

Guía práctica para el diseño de mezclas de Hormigón. Trabajo para promoción a

profesor asistente. Medellín, Octubre de 1987. Tomado de la página web:

http://www.bdigital.unal.edu.co/40215/1/3352874.19873.pdf

Guzmán, D.S. (2002). Tecnología del concreto y del mortero. Santafé de Bogotá

D.C- Colombia: Brandar editores.

ACI. (2008). American Concrete Institute. Fuente de consulta virtual

https://www.concrete.org/

Junca, (02 de 06 de 2013). Un lugar para la consciencia, el alma y el cuerpo

obtenido de http://www.laconcienciadeki.com/wordpress/?p=2228Greenpeace

G.P (2012)

http://archivo.estepais.com/inicio/historicos/94/14_Medio%20ambiente_El%20p

apel_greenpeace.pdf

José C. Chanchí Golondrino Ensayos a compresión y tensión diagonal sobre

muretes hechos a base de papel periódico reciclado y engrudo de almidón de

yucahttp://www.scielo.cl/pdf/ric/v23n3/art02.pdf 05 de 06 de 2008

Aldana, J.1; Serpell, A.2 (15 de AGOSTO de 2002)

http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718915X2012000200002&script=sci_artt

ext

G.P(2015)https://www.academia.edu/7832748/Tesis_Sobre_La_aplicacion_de_la

_tecnica_del_reciclaje_de_papel

102

Valverde, T. y Cano, Z (2007) Libro: Manual para la recuperación y

aprovechamiento de basuras. Pág. 175.

Óliver (2005) Información sobre la importancia de la técnica del reciclaje de

papel. Disponible en:http://abremente.blogspot.com/2008/08/la-Importancia-del-

reciclado-parte-3.html. [Consulta-2013 Abril 21]

Reciclaje Ámbito universitario (2014)

http://repository.ucatolica.edu.co/jspui/bitstream/10983/2025/3/Articulo_Constr

uccion-con-material-reciclable.pdf

Mr. Barry J. Linvind In paper 2016 http://livinginpaper.com/

103

ANEXO A. DESCRIPCIÓN DE ENSAYOS REALIZADOS

Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de concreto para ensayos de

compresión I.N.V.E – 402-07 norma Invías. – 07. De igual manera se procede a

utilizar la muestra de agregados del río cuello, proveniente de la cantera

triturados del Tolima, para evitar la segregación del agregado grueso, el

agregado se debe separar en fracciones de tamaño individual y recombinar

posteriormente, para cada espécimen, con las proporciones necesaria para

producir la mezcla deseada. Para una llegar a resultados exactos y en calidad de

permitir calcular una medida exacta en las proporciones de los materiales se

procede a pesar en recipiente definido en el laboratorio cada una de las muestras

seleccionadas como el agregado grueso, el agregado fino y el cemento.

Figura 14. Selección de agregados y posterior balaje

Fuente: Propia de los autores.

Antes de que empiece la rotación de la mezcladora se debe introducir el agregado

grueso con algo del agua que se use en la mezcla. Se pone en funcionamiento la

mezcladora, al cabo de unos cuantas revoluciones se adiciona n el agregado fino,

el cemento y el agua, con la mezcladora en funcionamiento. Instituto Nacional

de Vías E 402 - 8 Si para una mezcla particular o para un determinado ensayo

no resulta práctico incorporar al agregado fino, el cemento y el agua con la

mezcladora funcionando, ellos se incluirán con la máquina detenida, luego de

haberse permitido algunas revoluciones. Seguidamente se debe mezclar el

concreto durante 3 minutos a partir del momento en que todos los ingredientes

estén en la mezcladora. Se apaga la mezcladora durante 3 minutos y se pone en

funcionamiento durante 2 minutos de agitación final.

104

Figura 15. Proceso de embalaje de los agregados

Fuente: Propia de los autores.

Figura 16. Fabricación de especímenes según norma INVÍAS

Fuente: Propia de los autores.

Agregados livianos: se incorpora el papel reciclado a la mezcla luego de haber

calculado el peso del agregado fino y descontar una masa del 10 % del peso de la

arena para la elaboración de seis especímenes se procede a cortar el papel

seleccionado procedente de las bolsas del cemento y papel reciclado de oficina. El

tamaño del papel es aproximadamente de 30 mm por 40 mm, para que al

momento del vaciado en la mezcladora se incorpore fácilmente a la mezcla y se

adhiera a la mezcla fácilmente produciendo una mezcla más homogénea. La

preparación de especímenes satisfactorios requiere diferentes métodos de

consolidación. Los métodos de consolidación son el apisonado con varilla y la

vibración interna o externa. La selección del método de consolidación se debe

105

hacer con base en el asentamiento, a menos que el método sea establecido en las

especificaciones bajo las cuales se trabaja.

Figura 17. Moldes para la elaboración de especímenes

Fuente: Propia de los autores.

Si el concreto tiene un asentamiento igual o mayor de 25 mm (1") se puede usar

los métodos de apisonado o el de vibración. Si el asentamiento es inferior a 25

mm (1"), se debe usar el método de vibración (Nota 2). No se debe usar vibración

interna para cilindros con diámetro inferior a 100 mm ni para prismas de 100

mm de profundidad o menos. El concreto se debe colocar en los moldes utilizando

un palustre o utensilio similar. Se debe seleccionar cada palada de concreto de

tal manera que sea representativa de la muestra; además, la mezcla de concreto

en el recipiente se debe remezcla continuamente durante el moldeo de los

especímenes, con el objeto de prevenir la segregación. El palustre se debe mover

alrededor del borde superior del molde a medida que se descarga el concreto, con

el fin de asegurar una distribución simétrica de éste y minimizar la segregación

del agregado grueso dentro del molde. Posteriormente se distribuye el concreto

con la varilla compactadora, antes del inicio de la consolidación.

Ensayo de resistencia a la compresión: La resistencia a la compresión se mide

con una prensa, que aplica carga sobre la superficie superior del cilindro a una

velocidad especificada mientras ocurre la falla. La operación tarda entre 2 y 3

minutos y la carga a la que la falla la probeta queda registrada en un tablero

anexo a la máquina; este valor se divide por el área de la selección transversal

del cilindro obteniéndose así el esfuerzo de rotura del concreto.

f'c=Pmax

Área

106

Se toma como base la resistencia máxima a la compresión a los 28 días, el

aumento promedio de la resistencia con el tiempo es aproximadamente la que se

indica gráficamente en la Figura, en el caso de los concretos preparados con

cemento tipo I colombiano.

Porcentaje de resistencia esperada a cada edad:

3 Días 39% a 47% 14 Días 81% a 85%

7 Días 62% a 68% 28 Días 100% como mínimo

107

ANEXO B. DISEÑO DE MEZCLAS SEGÚN MÉTODO ACI

7.5 cm

1/2" pulg

2.5 %

mm pulgNaturalmente

atrapado

Exposicion

Ligera

Exposicion

Moderada

Exposicion

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4

193 Kg/m3

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI

1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO

2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO

3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE

Tamaño maximo nominal

de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

108

25.8 Mpa

δ (Mpa)

8.3

0.51

378.43 Kg/m3

0.53 3.06%

mm pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C

Resistencia específica a la Resistencia promedio

17.5 25.8

6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)

RESISTENCIA COMPRESION

(Kg/cm2)

A/C

LINEA MEDIA140 0.72

175 0.65

210 0.58

245 0.53

280 0.48

315 0.44

350 0.40

385 0.37

420 0.34

7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO

8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA

TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO

TAMAÑO MÁXIMO

NOMINAL DEL AGREGADO

MODULO DE FINURA DE LA ARENA

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80

378.43 3.14 120.52 1.0 1.0

193.00 1.00 193.00 0.5 1.6

0.00 0.00 0.00 0.0 0.0

797.70 2.23 357.83 2.1 3.0

446.30 1.36 328.65 1.2 2.7

1000.00

9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES

TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)

MaterialPeso Seco

Kg/m3

Peso

Específico o

densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Peso

TOTAL

Volumen

Cemento

Agua

Contenido de Aire

Agregado grueso

Agregado fino

109

7.5 cm

1/2" pulg

2.5 %

mm pulgNaturalmente

atrapado

Exposicion

Ligera

Exposicion

Moderada

Exposicion

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4

193 Kg/m3

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI

1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO

2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO

3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE

Tamaño maximo nominal

de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

110

29.4 Mpa

δ (Mpa)

8.3

0.5

386.00 Kg/m3

0.53 3.06%

mm pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

386.00 3.14 122.93 1.0 1.0

193.00 1.00 193.00 0.5 1.6

0.00 0.00 0.00 0.0 0.0

797.70 2.23 357.83 2.1 2.9

443.02 1.36 326.24 1.1 2.7

1000.00

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C

Resistencia específica a la Resistencia promedio

21.1 29.4

6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)

RESISTENCIA COMPRESION

(Kg/cm2)

A/C

LINEA MEDIA140 0.72

175 0.65

210 0.58

245 0.53

280 0.48

315 0.44

350 0.40

385 0.37

420 0.34

7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO

8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA

TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO

TAMAÑO MÁXIMO

NOMINAL DEL AGREGADO

MODULO DE FINURA DE LA ARENA

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80

9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES

TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)

MaterialPeso Seco

Kg/m3

Peso

Específico o

densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Peso

TOTAL

Volumen

Cemento

Agua

Contenido de Aire

Agregado grueso

Agregado fino

111

7.5 cm

1/2" pulg

2.5 %

mm pulgNaturalmente

atrapado

Exposicion

Ligera

Exposicion

Moderada

Exposicion

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4

193 Kg/m3

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI

1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO

2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO

3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE

Tamaño maximo nominal

de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

112

32.8 Mpa

δ (Mpa)

8.3

0.43

448.84 Kg/m3

0.53 3.06%

mm pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

448.84 3.14 142.94 1.0 1.0

193.00 1.00 193.00 0.4 1.4

0.00 0.00 0.00 0.0 0.0

797.70 2.23 357.83 1.8 2.5

415.85 1.36 306.23 1.1 2.1

1000.00

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C

Resistencia específica a la Resistencia promedio

24.5 32.8

6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)

RESISTENCIA COMPRESION

(Kg/cm2)

A/C

LINEA MEDIA140 0.72

175 0.65

210 0.58

245 0.53

280 0.48

315 0.44

350 0.40

385 0.37

420 0.34

7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO

8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA

TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO

TAMAÑO MÁXIMO

NOMINAL DEL AGREGADO

MODULO DE FINURA DE LA ARENA

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80

9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES

TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)

MaterialPeso Seco

Kg/m3

Peso

Específico o

densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Peso

TOTAL

Volumen

Cemento

Agua

Contenido de Aire

Agregado grueso

Agregado fino

113

7.5 cm

1/2" pulg

2.5 %

mm pulgNaturalmente

atrapado

Exposicion

Ligera

Exposicion

Moderada

Exposicion

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4

193 Kg/m3

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI

1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO

2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO

3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE

Tamaño maximo nominal

de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

114

36.1 Mpa

δ (Mpa)

8.3

0.39

494.87 Kg/m3

0.53 3.06%

mm pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

494.87 3.14 157.60 1.0 1.0

193.00 1.00 193.00 0.4 1.2

0.00 0.00 0.00 0.0 0.0

797.70 2.23 357.83 1.6 2.3

395.94 1.36 291.57 0.8 1.9

1000.00

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C

Resistencia específica a la Resistencia promedio

27.8 36.1

6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)

RESISTENCIA COMPRESION

(Kg/cm2)

A/C

LINEA MEDIA140 0.72

175 0.65

210 0.58

245 0.53

280 0.48

315 0.44

350 0.40

385 0.37

420 0.34

7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO

8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA

TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO

TAMAÑO MÁXIMO

NOMINAL DEL AGREGADO

MODULO DE FINURA DE LA ARENA

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80

9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES

TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)

MaterialPeso Seco

Kg/m3

Peso

Específico o

densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Peso

TOTAL

Volumen

Cemento

Agua

Contenido de Aire

Agregado grueso

Agregado fino

115

7.5 cm

1/2" pulg

2.5 %

mm pulgNaturalmente

atrapado

Exposicion

Ligera

Exposicion

Moderada

Exposicion

Severa

9.51 3/8 3 4.5 6 7.5

12.7 1/2 2.5 4 5.5 7

19 3/4 2 3.5 5 6

25.4 1 1.5 3 4.5 6

38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5

50.8 2 0.5 2 4 5

76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5

152 6 0.2 1 3 4

193 Kg/m3

mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3

0 0 198 176 166 152 143 132 130 122

25 1 206 183 174 158 149 138 136 128

50 2 211 189 179 164 155 144 142 134

75 3 216 193 183 169 159 149 146 138

100 4 219 196 186 172 163 152 150 141

125 5 222 200 190 176 167 156 153 144

150 6 226 205 194 180 171 161 157 148

175 7 230 210 199 185 177 166 162 153

200 8 235 215 204 190 182 171 168 158

4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO

ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI

1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO

2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO

3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE

Tamaño maximo nominal

de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)

116

39.3 Mpa

δ (Mpa)

8.3

0.36

536.11 Kg/m3

0.53 3.06%

mm pulg

9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36

12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45

19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52

25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57

38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61

50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64

76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68

152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

536.11 3.14 170.74 1.0 1.0

193.00 1.00 193.00 0.4 1.1

0.00 0.00 0.00 0.0 0.0

797.70 2.23 357.83 1.5 2.1

378.11 1.36 278.44 0.7 1.6

1000.00

0.37

0.34

385

420

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20

9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES

Cemento

Agua

Contenido de Aire

Agregado grueso

Agregado fino

TOTAL

TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)

MaterialPeso Seco

Kg/m3

Peso

Específico o

densidad

gr/cm3

Volumen

absoluto

L/m3

Proporciones

Peso Volumen

7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO

8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO

TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO

TAMAÑO MÁXIMO

NOMINAL DEL AGREGADO

MODULO DE FINURA DE LA ARENA

3.40 3.60 3.80

MÓDULO DE FINURA

280 0.48

315 0.44

350 0.40

175 0.65

210 0.58

245 0.53

RELACIÓN AGUA/CEMENTO

SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)

RESISTENCIA COMPRESION

(Kg/cm2)

A/C

LINEA MEDIA140 0.72

Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C

Resistencia específica a la Resistencia promedio

31 39.3

6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C

5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA

117

ANEXO C. GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCION:Grava TMN 3/4"

FECHA:

TAMIZ

PESO

RETENIDO

(gr)

%

RETENIDO

% RETENIDO

ACUMULADO

%

PASA

ESPECIFICACION

(I.N.V.E 630; Tabla 630 -4)

AG-38

2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0%

1 1/2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100

1" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 95 - 100

3/4" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% -

1/2" 2406.0 68.8% 68.8% 31.2% 25 - 60

3/8" 623.8 17.8% 86.6% 13.4% -

N°4 404.0 11.5% 98.1% 1.9% 0 - 10

N°8 65.0 1.9% 100.0% 0.0% 0 - 5

N°16 0.0 0.0% 100.0% 0.0%

N°30 0.0 0.0% 100.0% 0.0%

N°50 0.0 0.0% 100.0% 0.0%

No. 100 0.0 0.0% 100.0% 0.0%

No. 200 0.0 0.0% 100.0% 0.0%

Fondo 0.0 0.0% 100.0%

TOTAL 3498.8

Clasificación

Grava (%) 98.1% Cu: 1.88

Arena (%) 1.9% Cc: 1.30

Pasa 200 (%) 0.0% USC:

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

NORMA: INV-E-213

118

119

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

CURVA GRANULOMETRICA - GRAVA TMN 3/4"

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%0.00.11.010.0100.0

% P

AS

A

TAMIZ en mm

120

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCION: Grava TMN 1/2"

FECHA:

PRUEBAS 1 2 DESCRIPCIÓN

Temperatura (°C) 35

Wsss(g.) 3522 Peso saturado superficialmente seco.

Ww (g.) 1965 Peso en el agua.

Ws (g.) 3471 Peso seco.

Vs (cm3)= Wsss - Ww 1557 Volumen de solidos.

D.aparente (g/cm3) 2.23 Densidad aparente.

Absorcion (%) 1.47% Absorcion.

Observaciones :

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS GRUESOS

121

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCIÓN:Grava TMN 3/4"

1 2 3 Promedio

Volumen del Recipiente (V) cm3 2864 2864 2864

Peso Material Suelto (W) gr. 4149 4147 4151

W

V

Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1.433 1.432 1.434 1.433

Volumen del Recipiente (V) cm3 2864 2864 2864

Peso Material Compactado (W) gr. 4356 4358 4360

W

V

Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1.504 1.505 1.506 1.505

Peso recipiente + muestra húmeda (gr.) 500 610

Peso recipiente + muestra seca (gr.) 498 607

Peso recipiente (gr.) 112 112

Humedad (%) 0.52% 0.61%

Observaciones : según norma INV. E - 217

Peso Unitario Suelto

Peso Unitario Compactado (gr/cm3) 1.521

Humedad del material 0.6%

H U M E D A D

Promedio

0.56%

1.522

Humedad del material 0.6%

PESO UNITARIO COMPACTADO

Método de Compactación Vibrado

1.522

1.522

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

PESO UNITARIO SUELTO

Ensayo Nº

Tamaño Máximo Nominal 3/4"

1.449

(gr/cm3) 1.449 1.448 1.449

PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTO DE AGREGADO GRUESO

122

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCION:Grava TMN 3/4"

FECHA:

TAMIZ

PESO

RETENIDO

(gr)

%

RETENIDO

% RETENIDO

ACUMULADO

%

PASA

ESPECIFICACION

I.N.V.E - 630

(Tabla 630-2)

1/2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100

3/8" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100

No. 4 47 4.7% 4.7% 95.3% 95 - 100

No. 8 100 10.0% 14.7% 85.3% 80 - 100

No. 16 110.0 11.0% 25.8% 74.2% 50 - 85

No. 30 500 50.2% 75.9% 24.1% 25 - 60

No. 50 100 10.0% 86.0% 14.0% 10 a 30

No. 100 128 12.8% 98.8% 1.2% 2 a 10

N° 200 10 1.0% 99.8% 0.2%

Fondo 2

TOTAL 997.0

Grava (%) 4.7% Cu: 11.20

Arena (%) 95.1% Cc: 0.86

Pasa 200 (%) 0.2% USC:

MF : 3.06%

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

NORMA: INV-E-213

SP (ARENA MAL GRADADA)

ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS

123

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

CURVA GRANULOMETRICA - ARENA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%0.11.010.0

% P

AS

A

TAMIZ en mm

124

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCION: Grava TMN 3/4"

FECHA:

PRUEBAS 1 2 DESCRIPCION

Matraz N° 1

Temperatura (°C) 35

Wpa (gr.) 648.0 Peso de agua y picnómetro (calibración).

Wpas (gr.) 779.8 Peso picnómettro, suelo y agua.

Ws (gr.) 490.0 Peso seco del suelo = peso de sólidos.

Vs = Wpa - ( Wpas - Ws ) (cc) 358.20 Volúmen de sólidos.

Wsss (gr.) 500.00 Masa de la muestra saturada y superficialmente seca

Ww = ( Wsss - Ws ) (gr.) 10.0 Agua en los poros de las partículas.

Vss = ( Vs + Ww ) (cc) 368.2 Vol. Sólidos saturado con humedad equivalente.

Gs = Ws/Vss 1.331 Peso bulk o densidad seca.

Gss = Wsss / Vss 1.358 Densidad aparente.

G = Ws / Vss - Ww 1.368 Gravedad específica o relativa.

Abs=Wsss-ws / ws * 100 2.0% Absorcion

Observaciones :

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS FINOS

125

PROYECTO:

SOLICITANTE:

CANTERA: Río Coello

DESCRIPCIÓN: Grava TMN 3/4"

1 2 3 Promedio

Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864

Peso Material Suelto (P) 4167 4165 4168

P

V

Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1.431 1.430 1.431 0.000

Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864

Peso Material Compactado (P) 4599 4589 4605

P

V

Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1.579 1.576 1.581 1.578

Peso recipiente + muestra húmeda (g.) 393 393

Peso recipiente + muestra seca (g.) 391 391

Peso recipiente (g.) 36 36

Humedad (%) 0.56% 0.56%

Observaciones : según norma INV. E - 217

LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO

PESO UNITARIO SUELTO

Ensayo Nº

Tamaño Máximo Nominal N°4

Peso Unitario Suelto (Kg/dm3) 1.455 1.454

1.605

Humedad del material 0.6%

1.455

Humedad del material 0.6%

PESO UNITARIO COMPACTADO

Método de Compactación Varillado

1.455

H U M E D A D

Promedio

0.56%

Peso Unitario Compactado (Kg/dm3) 1.606 1.602 1.608

PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTO DE AGREGADO FINO