proyecto influencia de agregados

INDICE

RESUMEN 1

INTRODUCCIÓN 2

CAPITULO I 4

EL PROBLEMA........................................................................................................................ 4

1.1 Realidad Problemática................................................................................................4

1.2 Objetivos de la Investigación......................................................................................5

1.3 Justificación de la Investigación..................................................................................5

1.4 Alcances de la Investigación.......................................................................................6

1.5. Limitaciones de la Investigación..................................................................................6

CAPÍTULO II 8

MARCO TEÓRICO................................................................................................................... 8

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN........................................................8

2.2 BASES TEÓRICAS..............................................................................................9

2.2.1. El Concreto...........................................................................................................9

2.2.2 Características del concreto...............................................................................10

2.2.3. Componentes del Concreto................................................................................11

2.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los Agregados..............................................................12

2.2.3.1.2. Propiedades físicas los Agregados.....................................................................12

2.2.3.2. El Cemento.........................................................................................................13

2.2.3.3. El Agua...............................................................................................................14

2.2.3.4. Resistencia del Concreto....................................................................................14

2.2.3.4.1 Resistencia a la Compresión..............................................................................14

2.3 Definición de términos........................................................................................15

CAPÍTULO III 18

PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE ENSAYOS.......................18

3.1. Variable a estudiar en el desarrollo experimental....................................................18

3.1.1 Resistencias de diseño............................................................................................18

3.1.2. Tipos de Agregados.................................................................................................18

3.1.3. Ensayos a los Agregados........................................................................................19

3.2. Programa de ensayos..............................................................................................19

3.3. Parámetros de comparación....................................................................................19

3.3.1. Concreto en Estado Fresco.....................................................................................20

3.3.2. Concreto en Estado Endurecido..............................................................................20

3.4. Identificación de las probetas..................................................................................20

3.5. Preparación de las mezclas de concreto.................................................................20

3.5.1. Ensayos Previos.......................................................................................................21

3.5.1.1. Granulometría:.......................................................................................................21

3.5.1.2. Peso Específico:....................................................................................................21

3.5.2. Elaboración de los diseños de mezcla de concreto...............................................21

DISEÑO DE MEZCLA 22

CAPITULO IV 36

DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL 36

4.1. Evaluación de la calidad de los agregados............................................................36

4.1.1. Ensayos al Agregado Fino.....................................................................................36

4.1.1.1. Determinación del Contenido de Humedad NTP 339.185.....................................36

4.1.1.2 Determinación del Peso Específico y Absorción NTP 400.022.............................37

4.1.1.4. Determinación del Módulo de Finura – Ensayo Granulométrico NTP 400.012......42

4.1.2. Ensayos al Agregado Grueso................................................................................44

4.1.2.1. Determinación del contenido de humedad NTP 339.185......................................44

4.1.2.2. Determinación del peso específico del agregado grueso NTP 400.021................45

4.1.2.3. Determinación del peso unitario suelto y compactado NTP 400.017....................46

4.1.2.4. Determinación del TMN – Ensayo granulométrico NTP 400.012..........................49

4.2. Preparacion de las probetas de prueba................................................................52

4.2.1. Preparacion de moldes.........................................................................................52

4.2.2. Elaboracion de mezcla de concreto......................................................................52

4.2.3. Medicion del asentamiento del concreto...............................................................53

4.2.4. Vaciado del concreto en los moldes.....................................................................55

4.2.5. Desencofrado y curado de las probetas de concreto............................................56

4.2.6. Medicion de las probetas de concreto..................................................................56

CAPITULO V 59

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 59

5.1. Análisis comparativo de la calidad de los agregados entre las canteras en estudio:..59

5.2. Variación en la cantidad de material a dosificar para cada diseño de mezcla por resistencia:............................................................................................................................. 64

5.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las mezclas realizadas en el laboratorio....................................................................................................65

CAPITULO VI 77

CONCLUSIONES 77

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................................79

ANEXOS.................................................................................................................................... 80

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVILTRUJILLO - PERÚ

INFLUENCIA DE AGREGADOS DE DOS CANTERAS DE LA CIUDAD DE TRUJILLO Y EL DISEÑO DE MEZCLA EN LA TRABAJABILIDAD Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CONCRETO CONVENCIONAL

DICIEMBRE DE 2013

RESUMENINFLUENCIA DE AGREGADOS DE DOS CANTERAS DE LA CIUDAD DE

TRUJILLO Y EL DISEÑO DE MEZCLA EN LA TRABAJABILIDAD Y

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CONCRETO CONVENCIONAL

Autores: A. Aliaga, E. Briones, G. Castillo, M. Melendres, F. Nureña, L.

Paredes, N. Peche, A. Pérez.

Docente: Ing. Iván Eugenio Vásquez Alfaro

En el presente trabajo de investigación el propósito fundamental fue estudiar la

influencia de la calidad de una muestra de agregados de dos diferentes canteras de la

ciudad de Trujillo sobre la resistencia a compresión del concreto y su trabajabilidad,

realizando ensayos comparativos entre un concreto realizado con agregados de la

Cantera de El Milagro (A) y un concreto realizado con agregados de la cantera de

Huanchaco (B), variando las resistencias de diseño empleadas, para lo cual se

realizaron 4 mezclas de concreto y 48 probetas cilíndricas de concreto.

Las propiedades del concreto que se estudiaron fueron la trabajabilidad y la resistencia

a la compresión a los 4, 7,14 y 28 días de curado, siendo nuestra unidad de estudio

solo las probetas sometidas a 28 días de curado.

Los resultados de los diferentes valores de la caracterización de agregados para

ambas canteras, nos permiten concluir que beneficiaron con altas resistencias a

compresión al concreto con agregado de la Cantera de El Milagro (A), mientras que

otorgaron mayor trabajabilidad al concreto con agregado de la Cantera de Huanchaco

(B), es de hacer notar que existen variables en la calidad de los agregados que a

pesar de diseñarse a una misma resistencia de diseño, afectan directamente las

propiedades mecánicas del concreto fresco y endurecido.

Palabras claves: Concreto, agregados, resistencia a compresión del concreto.

Página 1

ABSTRACT:

In the present investigation the main purpose was to study the influence of the quality

of a sample of two different aggregates quarries Trujillo on the compressive strength of

concrete and its workability, making comparative tests between a concrete made with

aggregates Quarry El Milagro (A) and concrete made with aggregates quarry

Huanchaco (B), varying the design strengths used, for which four concrete mixes and

48 cylindrical concrete specimens were conducted.

The properties studied were concrete workability and compressive strength at 4, 7, 14

and 28 days of curing, with our unit of study only specimens subjected to 28 days of

curing.

The results of the different values of the characterization of aggregates for both

quarries, we can conclude that benefited from high compressive strengths to concrete

with aggregate Quarry A, while granted greater workability to concrete with aggregate

Quarry B, is do note that there are variables in the quality of the aggregates that

although designed to the same design strength directly affect the mechanical

properties of fresh and hardened concrete.

Keywords: concrete, aggregates, concrete compressive strength.

Página 2

INTRODUCCIÓNEl concreto es un material heterogéneo que depende de numerosas variables,

como lo es la calidad de cada uno de los materiales componentes del que está

formado, de las proporciones en que estos son mezclados entre sí y de las

operaciones de mezclado, transporte, colocación y curado. Esto da lugar a que aún

para una misma clase y tipo de concreto, este presente una cierta variabilidad en sus

propiedades.

En tiempos pasados se decía que los agregados eran elementos inertes dentro

del concreto ya que estos no intervenían directamente dentro de las reacciones

químicas, en la actualidad se establece que siendo este material el que mayor

porcentaje (aproximadamente el 60% - 80% del volumen) de participación tiene dentro

de la unidad cubica de concreto, sus propiedades y características diversas influyen en

todas las propiedades del concreto, la influencia de los agregados en las propiedades

del concreto tienen efectos importantes, no solo en el acabado y calidad final del

concreto, sino, también sobre la trabajabilidad y consistencia en estado plástico, así

como la durabilidad y resistencia del concreto endurecido.

La mayor parte de los factores que influyen en la bondad de los depósitos de

agregados se relacionan a la historia geológica de la región. Estos factores incluyen el

tamaño, forma y ubicación del depósito; tipos y condiciones de roca; granulometría,

grado de redondez y uniformidad de las partículas de los agregados. Esta gran

variabilidad en las características de componentes en los agregados de acuerdo a su

ubicación, siendo estas de carácter físico y químico, y su influencia en las resistencias

mecánicas del concreto, además de los cambios en la trabajabilidad, serán la base de

esta investigación que pretende evaluar la influencia de los diferentes agregados

pétreos de la ciudad de Trujillo en las características del concreto en estado fresco y

en estado endurecido, siendo una guía para lograr una mejor comprensión del

importante papel que los agregados desempeñan en el material.

En la actualidad, para el momento de la elaboración de mezclas de concreto, el

ingeniero civil se ve en la necesidad de recurrir a la utilización de agregados de

diferentes canteras, al realizar estos cambios de proveedor de agregado sin realizar

los ajustes correspondientes en los diseños de mezclas, se van a generar

considerables cambios en la trabajabilidad del concreto en estado fresco y en su

resistencia final en estado ya endurecido, lo que pudiera acarrear grandes

inconvenientes en la ejecución y avance de la obra en construcción.

Página 3

En esta investigación en particular se estudia el comportamiento mecánico del

concreto elaborado con agregados de las siguientes canteras: Cantera de El Milagro

(A) y Cantera de Huanchaco (B), los agregados a utilizar en el caso de ambas

canteras serán agregado fino y grueso, los cuales fueron evaluados según la Norma

Técnica Peruana, observando de esta manera los diferentes niveles de calidad para

ambos casos.

Para cuantificar los efectos de la variación en los niveles de calidad de los

agregados y su influencia en la resistencia final del concreto, se establece un plan de

ensayos a realizar en el Laboratorio de Estructuras de la Facultad de Ingeniería, de la

Universidad Privada del Norte, donde se efectúan ensayos comparativos entre

mezclas de concreto que poseen igual resistencia, pero se varían las cantidades de

agregados de acuerdo a su proveniencia, para lo cual se realizan 48 probetas en total,

evaluando resistencia baja (180 Kg/cm2) y resistencia alta (250Kg/cm2) para ambas

canteras en estudio.

En función del objetivo del presente trabajo, el mismo fue estructurado en seis

capítulos. El primero referido al problema, donde se trata la realidad problemática y la

formulación del problema, los objetivos, la justificación y las limitaciones de la

investigación.

En el segundo capítulo se reseña al marco referencial, el cual contiene los

antecedentes de la investigación y las bases teóricas.

El tercer capítulo comprende todo lo referente al planteamiento de la

investigación y el programa de ensayos; en este apartado se enmarcan las variables

de estudio del desarrollo experimental y los parámetros de comparación que se

tomaron en cuenta para la investigación.

En el cuarto capítulo, se presenta el desarrollo de la etapa experimental donde se

describe paso a paso el procedimiento seguido en el laboratorio para realizar los

ensayos, que son la parte fundamental de la presente investigación.

En el quinto capítulo se presenta el análisis y discusión de los resultados

obtenidos luego de realizados los ensayos, en relación a los objetivos de la

investigación.

En el sexto y último capítulo, se establecen las conclusiones generales y

experimentales obtenidas durante el desarrollo práctico de la investigación, así como

también la bibliografía y los respectivos anexos.

Página 4

CAPITULO I

EL PROBLEMA

1.1 Realidad Problemática

La calidad de un concreto es un factor determinante en la seguridad de una

estructura, pero esta no se obtiene únicamente con un correcto diseño de mezcla para

una obra, un eficiente mezclado y colocación, porque aun cumpliendo con estos, los

resultados de laboratorio muestran variaciones considerables en la resistencia de un

concreto hecha bajo un mismo diseño.

Las causas de las variaciones en la resistencia de un concreto son difíciles de

descifrar, pero si se considera que los agregados constituyen del 60% al 80% del

volumen de éste, se puede deducir que las variaciones de calidad en el tiempo de

estos afectan en gran medida las propiedades finales del concreto.

Se puede mencionar, por ejemplo, que uno de los factores que afectan la

contracción del concreto y no encuentran implícito en las formulas en que se basan los

diseños de mezcla, es el Tamaño Máximo Nominal, además de éste, la presencia de

materiales desmenuzables e impurezas como limos, arcillas y partículas liviana en los

agregados, así como también su absorción afectan en la resistencia final del concreto.

Con base a lo expuesto, y considerando que la explotación de canteras de grava

y arena en la ciudad de Trujillo – La Libertad, se lleva a cabo con un mínimo y a veces

ningún control de calidad que aseguren que el material obtenido cumpla con los

requisitos de las normas técnicas empleadas en nuestro medio (NTP), la presente

investigación tiene como propósito estudiar los diferentes tipos de agregados

disponibles para elaborar mezclas de baja y alta resistencia con estos agregados y

evaluar resultados y las cantidades a incluir en el diseño de mezcla, de acuerdo a la

proveniencia del mismo, contribuyendo así, con dar a conocer a los productores de

concreto de la zona las bondades que nos puedan ofrecer los materiales disponibles

en la ciudad de Trujillo.

Página 4

1.2 Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Evaluar la influencia de agregados de dos canteras de la ciudad de Trujillo y el diseño

de mezcla en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de concreto convencional.

Objetivos Específicos

Realizar los ensayos de control de calidad de nuestra muestra de estudio de

agregados de las canteras A (El Milagro) y de la cantera B (Huanchaco) además

de elaborar un análisis comparativo.

Diseñar y elaborar mezclas de concreto con diferentes resistencias, alta (250

Kg/cm2) y baja (180Kg/cm2), para ambas canteras.

Efectuar ensayos de laboratorio que permitan conocer el comportamiento del

concreto en estado fresco (trabajabilidad) y en estado ya endurecido (resistencia

mecánica a la compresión).

Establecer un estudio comparativo de las resistencias y cantidades de

agregados entre muestras de concreto de las mezclas realizadas en el

laboratorio.

1.3 Justificación de la Investigación

La importancia de obtener concreto de resistencia estable, de durabilidad óptima,

con las proporciones adecuadas dependiendo de la proveniencia del agregado en la

ciudad de Trujillo, es la razón principal del enfoque de este estudio, debido a que estos

aspectos son los que idealmente deben cumplir los productores de concreto.

Obtener resultados estables en cuanto a resistencia en distintas fechas de

producción en una obra, es realmente difícil, las variaciones que se presentan son

comúnmente a causa de no optimizar los componentes del concreto.

Sabemos que la durabilidad del concreto está ligada a la durabilidad individual de

sus componentes, y de estos, los agregados son los señalados como principales

modificadores de ésta, ya que la producción de cemento esta normada y tecnificada

en el país, no así, la producción y obtención de agregados pétreos, en esta

investigación se evaluaran posibles factores que modifiquen las características del

concreto como por ejemplo: una excesiva finura en la arena, la cual aumenta los

requerimientos de agua y en consecuencia de cemento, además de excesos de

Página 5

absorción y material grueso presente en arenas que puedan disminuir la trabajabilidad,

aumentando la necesidad de pasta.

En conclusión, este estudio permitirá predecir los efectos que sufre el concreto

con cada alteración de las características de los agregados al ser explotados en las

canteras de la ciudad de Trujillo.

1.4 Alcances de la Investigación

En el presente trabajo de investigación se alcanzará a evaluar la calidad de los

agregados para concreto disponibles en la ciudad de Trujillo, para así, establecer

análisis comparativos entre ellos, determinando si estos se mantienen dentro de los

límites aceptables determinados por la Norma Técnica Peruana (NTP), así como la

influencia de las variaciones de estos índices de calidad y plantear a nivel de

diagnóstico, las causas y los efectos que estos puedan generar en la resistencia del

concreto, todo esto, a través de la experimentación y ensayos en el Laboratorio de

Materiales.

Ensayos de la Escuela de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de LA

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE. Esto permitirá esquematizar y analizar los

resultados para nuevas investigaciones referidas al área en estudio.

1.5. Limitaciones de la Investigación

Las limitaciones en esta investigación, están determinadas por diversos factores

económicos, de tiempo y lugar.

Las principales limitaciones con respecto al tiempo son el cruce de horarios entre los

integrantes del grupo, además de los horarios de atención de laboratorio, la

disponibilidad del encargado de laboratorio y de la maquinaria única.

Las principales dificultades en la elaboración de las probetas de concreto son el

exceso de recursos en la compra del material, debido a que su venta no la realizan en

pequeñas cantidades, encontrando dificultades para poder conseguirlas por menor,

como aumento de su precio.

En cuanto, al factor de lugar, la Universidad Privada del Norte nos ocasionó

dificultades para ingresar el material, además solo cuenta con una máquina universal

para ensayar las probetas, por lo que es necesario conseguir el permiso para acceder

a sus laboratorios cumpliendo los tiempos que nos den para su uso.

Página 6

Asimismo, el tiempo de curado de las probetas es nuestra mayor limitante, debido a

que tenemos que dejarlas reposando en agua durante 28 días para poder obtener

resultados positivos.

1.6. Importancia de la Investigación

Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial de la

construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del

mencionado elemento; por ello radica la importancia de la presente investigación, en

proponer a los lectores un método que con lleve a obtener un eficiente concreto con

optimas propiedades.

La presenta Investigación estudia a la influencia de una muestra de agregados pétreos y

al diseño de mezcla del concreto, y los relaciona como autores principales en las

propiedades que puede adquirir el concreto tanto en estado fresco (Trabajabilidad) como

en estado endurecido (Resistencia).

1. En el caso de los agregados la Norma Técnica Peruana recomienda que a pesar

que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los requisitos

estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras

ejecutadas, debe de tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el

pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes

localizaciones, por lo cual en el presente informe se propone que para lograr

buenos resultados en el concreto se debe usar agregados que cumplan con las

especificaciones técnicas de la NTP y del proyecto a elaborar.

El estudio de los agregados en el concreto se torna obligatoriamente importante

debido a que ocupan alrededor de las tres cuartas partes del volumen en el

concreto, por lo cual se justifica su adecuada selección, de ello se puede deducir

que agregados débiles podrían limitar la resistencia del concreto; por otro lado son

estos elementos los que proporcionan una estabilidad volumétrica al concreto y

depende de ellos la durabilidad que este puede adquirir en el tiempo.

2. La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes

Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo

las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más

apropiada para elaborar la mezcla; por lo cual en el presente informe de

investigación se propondrá a los lectores una serie de sencillos procedimientos que

les permita elaborar un eficiente diseño de mezcla que esté de acuerdo con los

requisitos establecidos por la NTP.

Página 7

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓNA) Nivel Internacional

El trabajo de Absalón y Salas (2008), el cual tuvo como propósito fundamental

de investigación estudiar la influencia de la calidad de los agregados

pétreos ubicados en Estado de Mérida sobre la resistencia a compresión

del concreto, realizando ensayos comparativos entre concretos elaborados

con agregados de diferentes canteras, variando las resistencias de diseño

empleadas: analizando con esto las propiedades de trabajabilidad y resistencia

a la compresión del concreto a 7 y 28 días.

Los autores concluyeron el trabajo obteniendo resultados diversos ente entre

ambos tipos de concreto elaborados con agregados de diferentes canteras,

tanto es su estado fresco (Trabajabilidad) y en su estado endurecido

(Resistencia a la Compresión).

En las resistencias a compresión de los cilindros obtenidas en el laboratorio

pudimos observar que no se cumple la regla teórica de que con la cantidad de

agregado impuesta por la metodología de diseño de mezcla (a pesar de ser

distinta para ambas canteras en estudio) se alcanzaría la resistencia de diseño

a la que deseábamos llegar, es evidente que en el caso de la cantera A

obtuvimos valores muy cercanos a los esperados al incluir el factor de

seguridad supuesto, pero en el caso de la cantera B, simplemente los

resultados obtenidos superaron levemente la resistencia de diseño. Una vez

más se hace necesario destacar que las formulas implícitas en los

diseños de mezclas no toman en cuenta variables que presentaron

marcadas diferencias y que indudablemente tienen participación en los

valores de resistencia final a compresión axial de las muestras.

B) Nivel Nacional

El trabajo de Díaz y Rodríguez (2011), sobre las características físicas y

químicas de los agregados que abastecen la planta de premezclados Dino

ubicada en Cajamarca. EI presente trabajo está orientado a las características

físicas y químicas que deben tener los agregados para una buena mezcla de

concreto, pretendiendo satisfacer los requerimientos que establecen las

Normas Técnicas Peruanas. El trabajo desarrollado trajo como beneficio

Página 8

conocer Ia naturaleza y características de las canteras, así como también

determinar volúmenes y cantidades de los materiales de construcción.

C) Nivel Local

El trabajo de Núñez y Yupanqui (1999), sobre la elaboración de diseños de

mezcla de concreto con agregado global de Rio Seco – El Porvenir, tiene

como propósito Profundizar en el conocimiento del agregado global de Ia

Quebrada Río Seco, analizando sus propiedades físicas y químicas, para poder

determinar su calidad en la fabricación de concretos, además de establecer las

pautas necesarias para que se realicen diseños de mezclas de concreto

empleando agregado global.

En el presente trabajo el autor concluyo obteniendo resistencias para TMN

de 1” desde 171 kg/ hasta 307 kg/ y para TMN ¾’’ desde176 kg/

hasta 375 kg/ ; las cuales se pueden considerar satisfactorias para su

empleo como concreto estructural ya que no es usual obtener resistencias

superiores a 350 kg/ para proyectos convencionales.

2.2 BASES TEÓRICAS

2.2.1. El ConcretoPorrero, Jiménez, Ramos, Graces y Velazco (2004), Definen el Concreto u

hormigón como un material que podemos considerar constituido por dos partes:

una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la propiedad de endurecer

con el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedan englobados en esa

pasta. Dicha pasta está constituida por agua y un producto aglomerante o

conglomerante, que es el cemento (p 31).

El concreto el cual es de mucho uso en la construcción de obras civiles cuyos

componentes básicos son cemento, arena, grava y agua, ofrece una

resistencia que depende en gran medida de la calidad y proporción de los

componentes de las mezclas y de las condiciones de humedad y temperatura

durante los procesos de fabricación, compactación y de fraguado. A los efectos

se requiere conocer:

- Procedencia de los agregados grueso y fino.

- Origen y tipo de cemento.

- Procedencia y calidad del agua mezclado.

Página 9

- Diseño de mezcla, indicando el asentamiento.

- Dosificación en peso y volumen de los materiales a mezclar, asegurar

una resistencia promedio a la compresión.

La dosificación de los ingredientes del concreto se determina a fin de lograr:

La trabajabilidad y consistencia adecuadas para que el concreto sea vaciado

dentro del encofrado y alrededor del refuerzo, sin segregación ni exudación

excesivas; bajo las condiciones de colación en obra y requisitos del ensayo de

resistencia indicados en la norma.

2.2.2 Características del concretoBottaro (2003) expresa que: ¨Las características del concreto varían,

dependiendo que se trate de concreto fresco o endurecido y se determinan

mediante ensayos” (p.84).

En concreto fresco; la medición del asentamiento (consistencia), para detectar

variaciones de la relación agua / cemento (a/c) y probetas cilíndricas que

posteriormente se ensayan a compresión.

En concreto endurecido, ensayos destructivos y no destructivos, para

determinar resistencia. Con respecto al primero, un concreto dócil es aquel que

le permite a una mezcla ser manipulada y colocada en los encofrados, de

forma homogénea y aceptar una adecuada compactación sin segregación de

sus componentes.

Para que un concreto tenga la docilidad requerida, debe presentar un

asentamiento y una gradación adecuada, sin pérdida de la homogeneidad y la

resistencia. La facilidad con que el concreto fresco se deforma, nos da la

medida de su consistencia. NTP 334.074.

Con respecto al concreto endurecido, los ensayos destructivos para determinar

la resistencia del concreto son aquellos cuyas probetas se toman una vez que

el concreto ha endurecido por consiguiente han adquirido cierto grado de

resistencia. A menos que exista otro tipo de especificación, la resistencia del

concreto a la compresión f´c se basa sobre ensayos a los 28 días y el valor de

la resistencia, resulta del promedio de las resistencias obtenidas de dos

cilindros elaborados con la misma muestra y ensayados a los 28 días.

Página 10

2.2.3. Componentes del Concreto2.2.3.1. Los Agregados

Son materiales pétreos naturales, granulares sin forma y volumen definido, que

por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden clasificarse en

finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor predominio usando como

referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o grava a todo

material que quede retenido por el tamiz Nº 4, por arena o agregado fino, el

que pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200

entre 0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas.

Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y diferentes

componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto ocupan,

por lo menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y control

deben ser cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad.

Los agregados en las mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y estable,

lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las funciones

principales de los agregados se tienen:

- Proporcionar relleno relativamente económico para el material

cementante.

- Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción de cargas

aplicadas, abrasión, paso de humedad, y la acción climática.

Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y

endurecimiento y de los cambios de humedad de la pasta de cemento.

Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural o pueden provenir de

un proceso de trituración. El agregado grueso triturado presenta mejores

características de adherencia que el agregado natural, por lo que sus concretos

pueden alcanzar mayor resistencia.

Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas

que puedan afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan

porosidades indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que se desee

fabricar, se pueden emplear agregados ligeros, agregados normales o

agregados pesados.

Así como también se pueden utilizar agregados artificiales.

Página 11

El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las

restricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez del

material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración

de rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso,

aunque sus características no sean idénticas a la de la arena natural.

2.2.3.1.1. Propiedades mecánicas los AgregadosLos agregados poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más

principales señalamos las siguientes:

- Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del

agregado influyen considerablemente en la resistencia de los concretos,

afectando más a la resistencia a la flexión que a la de compresión. Una

textura más áspera dará por resultado una mayor adhesión o

adherencia entre las partículas y la matriz de cemento.

- La resistencia a la compresión del concreto no puede exceder

significativamente a la de la mayor parte del agregado que contiene,

aunque no es fácil determinar la resistencia a la trituración del agregado

mismo. Es posible tolerar unas pocas partículas débiles, ya que los

vacíos de aire pueden considerarse como partículas de agregado con

una resistencia cero.

- La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a fallar por

impacto y se relaciona con el valor de trituración empleándose así como

una prueba alternativa.

- La resistencia al desgaste es medida por la prueba de los Ángeles que

combina los procesos de desgaste y abrasión, y sus resultados

muestran una buena correlación no solo con el desgaste real del

agregado en el concreto, sino con las resistencias a la flexión y

compresión de concretos hechos con el mismo agregado.

2.2.3.1.2. Propiedades físicas los AgregadosLas propiedades físicas de los agregados son relevantes para el

comportamiento del agregado en el concreto y para las propiedades del

concreto hecho con el agregado donde entre las más importantes destacamos

las siguientes:

- La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso en aire de

una unidad de volumen de material respecto a una La densidad de

masa depende de cuán compactado este el agregado y de la

Página 12

distribución de formas y tamaños de las partículas, por ello para el

propósito de pruebas, debe especificarse el grado de compactación.

- La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción del

agregado influyen en la adherencia con la pasta de cemento, en la

resistencia del concreto al congelamiento y deshielo, en la estabilidad

química, en la resistencia a la abrasión y en la gravedad especifica.

- El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado saturado y

con superficie seca. Así, el contenido total de agua de un agregado

húmedo será igual a la suma de la absorción y del contenido de

humedad.

- Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que pueden

encontrarse en los agregados como las impurezas que interfieren en el

proceso de hidratación del cemento, coberturas que impiden el

desarrollo de una buena adherencia entre el agregado y la pasta de

cemento y algunas partículas individuales que son débiles y

defectuosas por sí mismas.

2.2.3.2. El CementoEs un conglomerante hidráulico que tiene la propiedad de endurecer y

desarrollar resistencias mecánicas cuando se mezcla con agua. Obtenido por

cocción de material calcáreo y arcilla cuya mezcla finamente molida con adición

de yeso como moderador de fraguado, da como resultado el cemento Portland,

usado comúnmente en nuestro país.

En los dos casos las características del agua tienen efectos diferentes sobre el

concreto, pero es recomendable utilizar el agua de una sola calidad en ambos

casos.

Verificar la calidad del agua a usarse en la elaboración del concreto, según la,

Norma Técnica Peruana debe ser una práctica obligatoria antes de iniciar la

construcción de obras importantes.

Esta verificación se puede omitir en las siguientes condiciones:

- Si el agua precede de la red local de suministro para uso doméstico y

no se le aprecia olor, color, ni sabor, y no presenta antecedente en su

empleo en la fabricación del concreto.

Página 13

- Cuando procede de cualquier otra fuente de suministro que cuenta con

antecedentes de uso en la fabricación de concreto con buenos

resultados y no se le aprecia olor, color ni sabor.

2.2.3.3. El AguaEs un líquido transparente, compuesto de dos moléculas de hidrógeno y una de

oxígeno, (H20) en estado puro es inodora e insípida, no siempre se encuentra

en estado puro por lo que puede contener en disolución gases y sales, en

suspensión, polvos y a veces microbios.

El agua en la construcción tiene entre otras, dos aplicaciones importantes

- Agua de mezclado: Agregada a las mezclas de concreto o de mortero

para hacer reaccionar el aglomerante (cemento) dándole a la mezcla las

propiedades resistentes deseadas y la fluidez necesaria para facilitar su

manejo y colocación.

- Agua de curado: En elementos de concreto recién ejecutados.

2.2.3.4. Resistencia del ConcretoLa resistencia mecánica del concreto (compresión, tracción y flexión), es

evidentemente la cualidad más importante a buscar, el concreto es un material

con muchas bondades para la construcción, es durable y presenta alta

resistencia a la compresión aunque no es tan bueno para resistir tracción, estas

características hacen que se haga necesario reforzarlo para su óptimo

desenvolvimiento como material de construcción.

2.2.3.4.1 Resistencia a la CompresiónLa característica más resaltante del concreto es su alta capacidad de

resistencia a la compresión, siendo también el factor que se emplea

frecuentemente para definir su calidad, la cual puede determinarse mediante el

ensayo de laboratorio establecido en la norma NTP 339.034, provocando la

falla de un cilindro Standard de 30 cm. de alto por 15cm de diámetro, luego de

permanecer sumergido en agua durante 28 días, y posteriormente ser sometido

a fuerzas de compresión axial en una maquina universal.

El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que

depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre las condiciones en

que se realiza el ensayo, las de mayor influencia son analizadas a

continuación:

Página 14

- Forma y dimensiones de la probeta: Las probetas empleadas normalmente

para determinar la resistencia a la compresión son de forma cúbica o

cilíndrica. De las primeras, se emplean de preferencia las de 15 y 20 cm de

arista, y para las segundas las de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.

- Condiciones de ejecución del ensayo:

Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.

Estado de las superficies de aplicación de la carga.

Centrado de la carga de ensayo.

- Características del hormigón:

Tipo de cemento.

Relación agua / cemento.

Edad del hormigón.

- Condiciones ambientales:

Temperatura.

Humedad.

2.3 Definición de términosEn este punto se describirán brevemente los términos utilizados a lo largo de

la investigación que puedan llegar a confundir a los lectores.

Acabado (terminado): Es el aspecto final que se le da a la superficie

de un concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado.

Agregado: Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada

o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o

mortero hidráulico.

Agregado fino: Agregado que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm) y casi

totalmente la malla número 4 (4.75 mm), y es predominante el retenido en la

malla número 200 (0.075 mm).

Agregado grueso: Agregado predominante retenido en la malla número 4

(4.75 mm).

Aire atrapado: Es la cantidad de aire propia de una mezcla después de su

compactación.

Arena: Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de

la transformación de una arenisca que se desmenuza fácilmente.

Página 15

Asentamiento del Concreto: Es la diferencia entre la altura del recipiente

que sirve de molde de una probeta de concreto fresco y la de la probeta

fuera del molde, medida en el eje “y” expresada en pulgadas.

Consistencia: Es el grado de fluidez de una mezcla determinada de acuerdo

a un procedimiento prefijado.

Contenido de aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y

el resultante de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.

Contenido de humedad: Es la cantidad de agua de un material expresada

como un porcentaje de su peso seco.

Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos

elementos integrantes de una mezcla.

Durabilidad: Es la propiedad que tienen los morteros o concretos de resistir

la acción continua de agentes destructivos con los cuales han de estar en

contacto.

Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica

posterior al periodo de fraguado.

Exudación: Es el fenómeno según el cual se produce una acumulación

progresiva en la superficie de una masa de concreto fresco de parte del agua

de mezcla, fenómeno este que acompaña a la compactación y sedimentación

del concreto.

Fraguado: Es fundamentalmente un proceso de hidratación de los distintos

componentes de un aglomerante hidráulico por el cual este adquiere una

mayor consistencia.

Fatiga: Pérdida de la resistencia mecánica de un material, al ser sometido

largamente a esfuerzos repetidos.

Grava: Agregado grueso resultante de la desintegración natural y

abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente

cementado.

Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas,

en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara

Página 16

resultado de la fractura.

Mezcla: Es la cantidad de concreto o mortero preparada de una sola vez.

Muestra: Es una porción representativa de un Material.

Mortero: Conglomerado o masa constituida por arena, conglomerante y agua,

que puede contener además algún aditivo.

Pasta de cemento: Es una mezcla de cemento y agua.

Porosidad: Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen

aparente del cuerpo.

Relación Agua-Cemento: Es el cociente entre el peso del contenido de agua

libre de mezclado y el de cemento en una mezcla dada.

Rigidez: Cualidad de rígido.

Segregación: Es la separación de los distintos componentes de una mezcla

de concreto o mortero fresco durante su transporte o colocación.

Tamaño máximo nominal: Es la abertura del tamiz de malla menor a través

del cual puede pasar como mínimo el 95% del agregado.

Tamaño máximo: Es la designación que corresponde a un agregado,

expresada por la abertura de los tamices límites, por los cuales pasa y queda

retenido en su totalidad.

Tiempo de fraguado: Es el tiempo requerido por una pasta fresca de

cemento y agua, de una cierta consistencia, para pasar de un grado

arbitrario de rigidez a otro, determinado por un ensayo específico.

Trabajabilidad: Es la mayor o menor facilidad que presenta un concreto o

mortero de ser mezclado, transportado y colocado.

Página 17

CAPÍTULO III

PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACION Y PROGRAMA DE ENSAYOSEn la actualidad, para la elaboración de mezclas de concreto tanto empresas de

premezclados como empresas constructoras emplean como agregados para

concreto la arena y la piedra, por ello se estudia el comportamiento mecánico del

concreto utilizando agregados provenientes de la Cantera El Milagro (A) y Cantera

Huanchaco (B), estos materiales empleados serán la variable entre los dos

proveedores en estudio, las cantidades de cemento y de agua natural

permanecerán sin variación según el procedimiento de diseño de mezcla,

caracterizando su resistencia a la compresión para identificar la variación de la

influencia que ejercen dichos materiales. Además se estudian los cambios en la

trabajabilidad de la mezcla de concreto para ambas canteras.

Por tanto, se establece un plan de ensayos a realizar en el Laboratorio de

Estructuras de la Universidad Privada del Norte.

3.1. Variable a estudiar en el desarrollo experimentalPara realizar la comparación entre el resultado final de la resistencia a la

compresión de un concreto de la cantera A (El Milagro) y un concreto de la

Cantera B (Huanchaco), se establecen como variables del desarrollo experimental

las cantidades de agregados para cada cantera, otra variable será la resistencia de

diseño de mezcla utilizada para realizar las probetas de ensayos; observando así,

la incidencia de estas variaciones en la resistencia a la compresión obtenida de las

probetas concreto elaboradas.

3.1.1 Resistencias de diseñoSe realizaron cuatro diseños de mezcla, dos con una resistencia a compresión de

diseño de 180kg/cm2 y dos con una resistencia a compresión de diseño de

250kg/cm2, esto con la intención de observar mejor el comportamiento mecánico

de los agregados en concretos de resistencias bajas y en resistencias altas.

3.1.2. Tipos de AgregadosPara la elaboración de la investigación se partió del análisis comparativo

correspondiente a cada agregado y evaluando su variación en cantidad y la

manejabilidad aportada a la mezcla de concreto en estado fresco. Al emplear los

agregados de la cantera A (El Milagro), se pudo apreciar gran cantidad de

agregado grueso en la arena. Con respecto al material grueso, también se observó

gran cantidad de partículas muy finas como polvo.

Página 18

Los estudios a los agregados se iniciaron con los agregados de la cantera A (El

Milagro), estas muestras fueron trasladas en sacos sellados con el fin de mantener

la humedad que poseían naturalmente, además de estar debidamente

identificadas con su procedencia y fecha de toma.

Por último se efectuó la adquisición de agregados de la cantera B (Huanchaco),

igualmente, se realizó el traslado en bolsas y sacos sellados que garantizaran las

condiciones iníciales de humedad del agregado.

3.1.3. Ensayos a los Agregados.Para conocer la calidad de los agregados se efectuaron ciertos ensayos, entre

los ensayos realizados se encuentran:

- Contenido de humedad total de agregado, (NTP 339.185)

- Análisis granulométrico del Agregado fino y agregado grueso, (NTP

400.012)

- Peso Unitario en agregados, (NTP 400.017)

- Peso Específico y Absorción de Agregado fino, (NTP 400.022)

- Peso específico y absorción del agregado grueso,( NTP 400.021)

3.2. Programa de ensayos

Para cuantificar la influencia de los diferentes agregados utilizados en el la

ciudad de Trujillo sobre la resistencia a compresión del concreto, se efectuaron

ensayos comparativos entre un concreto fabricado con agregados de la Cantera A

(El Milagro) y un concreto fabricado con agregados de la Cantera B (Huanchaco).

Se realizaron 2 diseños de mezcla diferentes, de cada una de estas mezclas se

realizaron 24 probetas cilíndricas de concreto para ser ensayadas a compresión.

En total se realizaran 48 probetas cilíndricas de concreto para ensayarlas y

analizar las propiedades del concreto con agregados provenientes de canteras de

la ciudad de Trujillo. Se elaboraron 24 probetas cilíndricas de concreto con

agregados de la cantera A (El Milagro), de las cuales 12 tienen resistencia de 180

kg/cm2 y 12 de 250 kg/cm2. Asimismo, con los agregados de la cantera B

(Huanchaco) también se elaboró la misma cantidad de probetas con la misma

resistencia.

3.3. Parámetros de comparaciónLos parámetros de comparación a utilizar en esta investigación permitirán

evaluar lo relativo de la consistencia o grado de fluidez del concreto en estado

fresco a través del ensayo de asentamiento, característica relativa a la mayor o

Página 19

menor facilidad para colocar el concreto, además de la resistencia a compresión

que es capaz de adquirir el concreto en su estado endurecido.

3.3.1. Concreto en Estado FrescoCuando se realiza la mezcla, es decir, cuando el concreto se encontraba en

estado fresco se hacía importante estudiar el comportamiento de la trabajabilidad

al variar la fuente de agregado.

Durante la etapa en que el concreto de mantiene en estado fresco es de gran

importancia poder otorgarle una docilidad adecuada, para el uso que se desea

darle, para cuantificar la trazabilidad del concreto se midió el asentamiento de

cono. Este, es un índice bastante práctico; aunque no mide todas las propiedades

plásticas de la mezcla, ni las valora con el mismo grado de influencia que ellas

realmente tienen en el concreto, brinda una información útil sobre todo en

términos comparativos. Este ensayo se realizó en todas las mezclas realizándolo

luego del mezclado de concreto, con el fin de observar la variabilidad del

asentamiento al cambiar el tipo de agregado.

3.3.2. Concreto en Estado EndurecidoAl concreto endurecido se le realizaron ensayos de compresión. El ensayo de

compresión se realizó a todas las probetas de las 2 resistencias a compresión de

diseño a edades de 4, 7, 14 y 28 días de curado.

3.4. Identificación de las probetasComo se ha descrito anteriormente se realizaron probetas para cada una de

las mezclas elaboradas, cada uno de las probetas fueron identificadas

especificando, el número de probeta, la resistencia de diseño y lar a/c, cabe

destacar que la numeración de las probetas se realizó en orden correlativo.

3.5. Preparación de las mezclas de concretoPara la elaboración de los diseños de mezcla del concreto utilizados para la

investigación, se hizo necesario realizar una serie de ensayos a los materiales que

serán utilizados.

El cemento utilizado es fabricado por Cemento Pacasmayo. Hecho en

Pacasmayo, La Libertad, Perú; su denominación comercial es cemento Portland

Tipo I.

El agua de curado y mezclado es el agua potable utilizada en la ciudad de

Trujillo; la cual es utilizada frecuentemente para realizar concreto en laboratorio.

Página 20

3.5.1. Ensayos Previos.

3.5.1.1. Granulometría:

Se entiende por granulometría la composición del material en cuanto a la

distribución del tamaño de los granos que lo integran. Esta característica decide,

de manera muy importante, la calidad del material para su uso como componente

del concreto.

Para la realización de los diseños de mezcla se realizó el análisis

granulométrico, con el objetivo de conocer la distribución de tamaños de las

partículas que componen la muestra. Se obtuvo separándolas de acuerdo a su

dimensión, mediante los tamices adecuados.

3.5.1.2. Peso Específico:

El peso Específico de un material es la relación existente entre el peso del

material y el volumen que ocupa, Suele expresarse en kg/m3, es rigurosamente

aplicado a las pruebas que normalmente se utilizan en la tecnología del concreto

salvo en el caso del cemento y otros materiales finamente divididos. El ensayo

realizado en la presente investigación para obtener los valores de peso específico

necesarios para la realización de los diseños de mezcla se encuentra normalizado

en las NTP 400.021 “AGREGADOS. Método de ensayo normalizado para peso

específico y absorción del agregado grueso” y NTP 400.022 “AGREGADOS.

Método de ensayo normalizado para peso específico y absorción del agregado

fino”.

Página 21

CAPITULO IV

DESARROLLO DE LA ETAPA EXPERIMENTAL

4.1. Evaluación de la calidad de los agregados

Las especificaciones normativas establecen límites para ciertas características

de los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves problemas en

la calidad del concreto. Parece haber una tendencia a solicitar concretos con

nivel de exigencia cada vez más altos, lo cual plantea la necesidad de analizar

la calidad de los agregados con mayor detenimiento. A continuación se

presenta el estudio de agregado para cada cantera:

4.1.1. Ensayos al Agregado Fino

4.1.1.1. Determinación del Contenido de Humedad NTP 339.185

Procedimiento y actividades

- Pesar una muestra de arena en estado natural (Ph).

- Colocar en el Horno a una temperatura de 100ºC ± 5ºC por 24 horas, hasta

peso constante (Ps) y Determinar el peso seco de la muestra.

- Determinar el contenido de humedad use la siguiente expresión:

Datos del ensayo

Tabla N°19: Datos para determinar la Humedad del Agregado Fino

ENSAYOCANTERAS

A B

Peso Recipiente (gr) 46.60 40.14

Peso Recipiente + Muestra Húmeda (gr) 645.80 476.05

Peso Recipiente + Muestra Seca (gr) 636.87 472.90

Peso Muestra Húmeda (gr) 599.20 435.91

Peso Muestra Seca (gr) 590.70 432.76

% Contenido de humedad 1.51 0.73

Fuente: Propia

Página 22

4.1.1.2 Determinación del Peso Específico y Absorción NTP 400.022


- Inicialmente hay que realizar la preparación de la muestra de ensayo por

cuarteo.

- Lavar aproximadamente 1000 gr del material seleccionado por cuarteo.

- Sumergir la muestra con agua y dejarla en reposo por mínimo 24 horas.

- Decantar con mucho cuidado sobre una bandeja, e iniciar un proceso de

secado con una suave corriente de aire caliente, hasta que las partículas

puedan fluir libremente, también se puede secar haciendo uso de una pequeña

cocina.

- En el cono, rellenar con tres capas compactando con 25 golpes por capa con el

pisón.

- Si existe humedad libre, el cono del agregado fino mantendrá su forma,

entonces siga secando con bastante cuidado revolviendo constantemente la

muestra e intente nuevamente hasta que el cono de arena se derrumbe al

quitar el cono. Si se derrumba al primer intento hay que volver a repetir el

proceso con una nueva arena y tener mayor cuidado al secado hasta que se

derrumbe una cantidad considerable para tomarlo como aceptable. Esto

demostrará que el agregado habrá alcanzado su condición Saturada.

- Posteriormente colocamos esta muestra de 500 gr. (haciendo uso del embudo)

en una fiola antes pesada, y colocamos agua hasta 500 ml después de colocar

el agregado haciendo rodar la fiola sobre una superficie plana, tratando de

eliminar todas las burbujas de aire, durante un minuto.

- Pesar la fiola con el agua y la muestra mezclada.

- Con cuidado saque el agregado fino del frasco y seguido secar en el horno a

100°C hasta peso constante y obtenga su peso seco.

V = Volumen del frasco usado en el ensayo cm3

Wo= Peso de la muestra secada en el horno (gr).

Va= Peso del agua añadida al frasco (gr).

P. Específico de Masa =

P. Específico Saturado=

Página 23

P. Específico Aparente =

% Absorción =

Datos del ensayo

Tabla N° 20: Datos para determinar el Peso Específico y Absorción del A. Fino

ENSAYOS

CANTERAS

A B

Volumen de la fiola (cm3) 500 500

Peso de la fiola + arena(gr) 617.93 650.03

Peso de la fiola + arena + agua (gr) 925.33 962.52

Peso en el aire del agregado seco (gr) 498.20 498.87

Peso del agua añadida (gr) 307.40 312.49

Peso Específico de Masa 2.59 2.66

Peso Específico Saturado 2.60 2.67

Peso Específico Aparente 2.56 2.64

% Absorción 0.36 0.23

Fuente: Propia

4.1.1.3. Determinación del Peso Unitario Suelto y Compactado NTP 400.017


El procedimiento para este ensayo se realiza en dos pasos, siendo los siguientes:

PESO UNITARIO SUELTO

- Pesar el recipiente o molde vacío.

- Determinar el volumen interno del recipiente en m3.

- Verter la muestra a una altura aproximada de 15 centímetros sobre el borde

superior del recipiente, de agregado hasta llenarlo.

- Enrazar la superficie.

Página 24

- Pesar la muestra y el molde.

- El procedimiento se debe repetir mínimo 3 veces, verificando una variación

menor de 1%.

- Determinación de peso volumétrico unitario:

ó

Dónde:

M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)

G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)

T = Peso del recipiente (Kg)

V = Volumen del recipiente (m3)

F = Factor para el recipiente (m-3)

PESO UNITARIO COMPACTADO

- Pesar el reciente o molde vacío.

- Determinar el volumen interno del recipiente en m3.

- Llenar en 3 capas iguales el recipiente y cada capa se debe compactar con la

varilla 25 veces distribuyendo la penetración en toda el área y posteriormente

golpear uniformemente en todo el recipiente con el martillo de goma 15 veces.

No golpear fuerte el fondo.

- Enrazar la superficie con la varilla.

- Pesar la muestra dentro del molde.

- El procedimiento de compactar y pesar el agregado, se debe repetir mínimo 3

veces, verificando una variación menor de 1%.


o M

Dónde:

M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)

G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)

T = Peso del recipiente (Kg)

V = Volumen del recipiente (m3)

F = Factor para el recipiente (m-3)

Página 25

Datos del ensayo

- Peso Unitario Suelto

Tabla N°21: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Fino (1)

MUESTRA + RECIPIENTE

PESOS (kg)

A B

Prueba 1 13.10 13.32

Prueba 2 13.01 13.31

Prueba 3 12.99 13.30

Promedio 13.03 13.31

Fuente: Propia

Tabla N° 22: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Fino (2)

ENSAYOSCANTERAS

A B

Volumen del recipiente (m3) 0.003008 0.003008

Peso del recipiente (Kg) 8.09 8.09

Peso del agregado (Kg) 4.94 5.21

Peso volumétrico unitario (kg/m3) 1641.62 1733.38

Fuente: Propia

Página 26

- Peso Unitario Compactado

Tabla N° 23: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Fino (1)


PESOS(kg)

A B

Prueba 1 13.77 14.01

Prueba 2 13.78 14.00

Prueba 3 13.78 14.03


Fuente: Propia

Tabla N° 24: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Fino (2)

Ensayos

CANTERAS

A B





Fuente: Propia

4.1.1.4. Determinación del Módulo de Finura – Ensayo Granulométrico NTP

400.012


- Obtener una muestra representativa de agregado fino, la cual deberá estar

secada al aire y pesarla.

Página 27

- Colocar las mallas estándar de diámetro mayor a menor (desde la Nº4 hasta la

Nº100).

- Colocar el material por partes y tamizar (esto para evitar que el exceso de peso

rompa a la malla).

- Realizar el proceso de vibración de las mallas (tamizado).

- Pesar el contenido de cada malla.

- Determinar Módulo de finura mediante la siguiente fórmula:

MF = % retenido acumulados en las mallas N° 4, 8, 16, 30, 50, 100 / 100

Datos del ensayo

Tabla Nº 25: Granulometría del Agregado Fino de la Cantera El Milagro (A)

TamizDiámetro de la

abertura (mm)

Peso retenido

(gr)

Peso retenido

acumulado (gr)

% Peso

retenido

% Peso retenido

acumulado

% Que

pasa

N° 4 4.75 164.2 164.2 5.4 5.4 94.6

N° 8 2.36 361.8 526 11.8 17.2 82.8

N° 16 1.18 451.2 977.2 14.7 31.9 68.1

N° 30 0.60 600.4 1577.6 19.6 51.5 48.5

N° 50 0.30 702.5 2280.1 22.9 74.4 25.6

N° 100 0.15 654.6 2934.7 21.4 95.8 4.2

Fondo 130.1 3064.8 4.2 100 0

TOTAL 3064.8 100 376

Fuente: Propia

Tabla Nº 26: Granulometría del Agregado Fino de la Cantera Huanchaco (B)

Tamiz

Diámetro de

la abertura

(mm)

Peso

retenido

(gr)

Peso retenido

acumulado

(gr)

% Peso

retenido

% Peso

retenido

acumulado

%

Que

pasa

N° 4 4.75 110.18 110.18 4.3 4.3 95.7

N° 8 2.36 468.99 579.17 18.3 22.6 77.4

N° 16 1.18 423.39 1002.56 16.5 39.1 60.9

N° 30 0.60 411.57 1414.13 16.0 55.1 44.9

N° 50 0.30 556.62 1970.75 21.7 76.8 23.2

N° 100 0.15 501.98 2472.73 19.6 96.4 3.6

Fondo 91.78 2564.51 3.6 100 0

TOTAL 2564.51 100 394.4

Fuente: Propia

Página 28

4.1.2. Ensayos al Agregado Grueso

4.1.2.1. Determinación del contenido de humedad NTP 339.185

Procedimiento y actividades.

- Pesar la muestra en estado natural. (Ph).

- Colocar en el Horno a una temperatura de 100ºC ± 5ºC por 24 horas, hasta

peso constante (Ps) y Determinar el peso seco de la muestra.

- Determinar el contenido de humedad use la siguiente expresión:

Datos del ensayo

Tabla N° 27: Datos para determinar la Humedad del Agregado Grueso

ENSAYO

CANTERAS

A B

Peso Recipiente (gr) 85.40 46.61

Peso Recipiente + Muestra Húmeda

(gr)1403.54 511.44

Peso Recipiente + Muestra Seca (gr) 1395.84 507.40

Peso Muestra húmeda (gr) 1318.14 464.83

Peso Muestra seca (gr) 1310.44 460.79

% Contenido de humedad 0.59 0.88

Fuente: Propia

4.1.2.2. Determinación del peso específico del agregado grueso NTP 400.021

Procedimiento

- Lavar la muestra de material.

Página 29

- Sumergir dentro de agua el material por espacio de mínimo 24 horas.

- Luego sacar, extender y secar con un paño la superficie de cada las

partículas. Pesar en el aire en condición Saturada. (B)

- Colocar en una cesta de alambre el material y pesar dentro del agua a una

temperatura de 20°C. Cuidar de no topar ningún elemento de la cesta, para

que la medida sea exacta.

- Finalmente secarla muestra a peso constante a temperatura de 100°C ± 5°C,

luego déjelo enfriar y determine su peso seco a temperatura ambiente.

Siendo:

- A: Peso en el aire de la muestra seca al horno (gr)

- B: Peso en el aire de la muestra saturada (gr)

- C: Peso en el agua de la muestra sumergida (gr)

Datos del ensayo

Tabla N° 28: Datos para determinar el Peso Específico y Absorción del A. Grueso

ENSAYOSCANTERA

A B

Peso de la muestra seca (gr) 1981.81 1175.75

Peso de la muestra saturada (gr) 2000.20 1205.60

Peso de la muestra sumergida (gr) 1273.17 752.98

Peso específico de masa 2.73 2.60

%Absorción 0.93 2.54

Fuente: Propia

Página 30

4.1.2.3. Determinación del peso unitario suelto y compactado NTP 400.017

Procedimiento

Peso unitario suelto

- Pesar el recipiente o molde vacío.

- Determinar el volumen interno del recipiente en m3, colocando agua hasta

enrazar el recipiente.

- Verter la muestra a una altura aproximada de 15 centímetros sobre el

borde superior del recipiente, de agregado hasta llenarlo.

- Enrazar la superficie con el agregado.

- Pesar la muestra y el molde.

- El procedimiento se debe repetir mínimo 3 veces, verificando una

variación menor de 1%.


- M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)

- G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)

- T = Peso del recipiente (Kg)

- V = Volumen del recipiente (m3)

- F = Factor para el recipiente (m-3)

Peso unitario compactado

- Pesar el reciente o molde vacío.

- Colocar agua potable hasta enrazar el recipiente y pesar.

- Echar el material sobre el recipiente en tres capas iguales, cada capa

deberá ser compactada con la varilla con 25 golpes.

- Enrazar la superficie con la varilla.

- Pesar la muestra dentro del molde.

Página 31

- El procedimiento de compactar y pesar el agregado, se debe repetir

mínimo 3 veces, verificando una variación menor de 1%.


- M = Peso unitario de los agregados (Kg/m3)

- G = Peso del agregado más el recipiente (Kg)

- T = Peso del recipiente (Kg)

- V = Volumen del recipiente (m3)

- F = Factor para el recipiente (m-3)

Datos del ensayo

- Peso unitario suelto

Tabla N° 29: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Grueso (1)

MUESTRA + RECIPIENTEPESOS(kg)

A B

Prueba 1 13.09 12.55

Prueba 2 13.04 12.51

Prueba 3 12.96 12.53


Fuente: Propia

Tabla N° 30: Datos para determinar el Peso Unitario Suelto del A. Grueso (2)

ENSAYOSCANTERAS

A B





Página 32

- Peso unitario compactado

Tabla N° 31: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Grueso (1)


PESOS(kg)

A B

Prueba 1 13.42 13.14

Prueba 2 13.41 13.04

Prueba 3 13.37 13.03


Fuente: Propia

Tabla N° 31: Datos para determinar el Peso Unitario Compacto del A. Grueso (2)

Ensayos

CANTERAS

A B





Fuente: Propia

4.1.2.4. Determinación del TMN – Ensayo granulométrico NTP 400.012

Procedimiento

- Obtener una muestra representativa de grava, la cual deberá estar secada

al aire.

- Pesar la muestra.

Página 33

- Colocar las mallas estándar de diámetro mayor a menor.

- Colocar el material por partes y tamizar (esto para evitar que el exceso de

peso rompa a la malla)

- Realizar el proceso de vibración de las mallas (tamizado), girando 5° cada

25 segundos.

- Pesar el contenido de cada malla.

- Determinar TM y TMN

Datos del ensayo

Tabla Nº 32: Granulometría del agregado grueso de la Cantera El Milagro (A)


abertura (mm)

Peso

retenido (gr)

Peso retenido

acumulado (gr)

% Peso

retenido

% Peso retenido

acumulado

% Que

pasa

3’’ 76.2 0 0 0.00 0.00 100.00

1 ½ ‘’ 38.1 0 0 0.00 0.00 100.00

3/4 ‘’ 19.05 1199.1 1199.1 23.99 23.99 76.01

3/8 ‘’ 9.53 3062.1 4261.2 61.26 85.25 14.75

N° 4 4.75 733.4 4994.6 14.67 99.92 0.08

Fondo 3.9 4998.5 0.08 100.00 0.00

TOTAL 4998.50 100.00

Fuente: Propia

TM = 1 ½” TMN= 1”

Tabla Nº 33: Granulometría del agregado grueso de la Cantera de Huanchaco (B)


abertura (mm)

Peso

retenido (gr)

Peso retenido

acumulado (gr)

% Peso

retenido

% Peso retenido

acumulado

% Que

pasa

3’’ 76.2 0 0 0.00 0.00 100.00

1 ½ ‘’ 38.1 0 0 0.00 0.00 100.00

1’’ 25 56.78 56.78 1.55 1.55 98.45

3/4 ‘’ 19.05 506.47 563.25 13.80 15.35 84.65

3/8 ‘’ 9.53 2099.12 2662.37 57.20 72.55 27.45

N° 4 4.75 855.78 3518.15 23.32 95.87 4.13

Fondo 151.63 3669.78 4.13 100.00 0.00

TOTAL 3669.78 100.00

Fuente: Propia

Página 34

TM = 1” TMN= ¾”

4.2. DISEÑO DE MEZCLA

CANTERA A: EL MILAGRO

Resistencia de Diseño = 250 kg/cm2

Características de Diseño

A) GENERALES

f'c = 250 kg/cm2

Slump: 3''-4''

Pe. Cemento: 3100 kg/m3

Pe. Agua: 1000 kg/m3

B) AGREGADOS

Tabla N° 1: Caracterización de Agregados para Cantera de El Milagro (A)

Agregado Fino Agregado Grueso

M.F: 2.76 -

T.M: - 1 1/2"

T.M.N: - 1"

% H: 1.51 0.59

% Abs: 0.36 0.93

Pe: (kg/m3) 2590 2730

PUSS: (kg/m3) 1641.62 1641.29

PUCS: (kg/m3) 1889.3 1764.3

Fuente: Propia

Página 35

Cálculos

A) Resistencia de Diseño con Factor de Seguridad

f’c = 210 – 350 kg/cm2

f’cr = f’c + 84

f’c = 334 kg/cm2

B) Relación Agua/Cemento

Tabla N° 2: Relación agua/cemento en función de resistencia a compresión

f'c a/c

300 0.55

334 x

350 0.48

Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto – Enrique Pasquel Carbajal

R a/c = 0.50

C) Agua

Slump = 3” y 4”

TMN = 1”

Peso = 193 lts

Volumen = 0.19 m3

D) Cemento

Peso = 386 kg

Volumen = 0.12 m3

E) Agregado Grueso

Tabla N° 3: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino

M.F f. A.G.

Página 36

2.60 0.69

2.76 x

2.8 0.67

Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –Enrique Pasquel Carbajal

f. A.G. = 0.674

Peso = 1189 kg

Volumen = 0.44 m3

F) Aire

TMN = 1”

Volumen = 1.5%

G) Volumen Parcial de la Mezcla

Vol. Cemento + Vol. Agua + Vol. Aire + Vol. Piedra = 0.77 m3

H) Agregado Fino

Volumen: 1 m3 - 0.77 m3 =0.23 m3

Peso: 596 kg

I) Corrección

- Agua Corregida

Agua Efectiva = 4 – 7 lts = – 3 lts

Agua Total = Agua Diseño + Agua Efectiva = 190 lts

- Peso de Agregados Corregidos

J) Pesos de Agregados para 1 m3 de Concreto:

Tabla N° 4: Dosificación para 1m3 de Concreto

Página 37

Elemento Peso Corregido (kg)

Agua 190

Cemento 386

A. Grueso 1196

A. Fino 605

TOTAL 2377

Fuente: Propia

K) Relación Agua/Cemento Final

L) Base

- 12 Probetas de 18 kg

- Total = 216 kg

M) Factor (Base/Total) = 0.09087

N) Dosificación para 12 probetas

Tabla N° 5: Dosificación para 12 Probetas de Concreto

Elemento Peso (12 probetas)

Agua 17.27

Cemento 35.08

A. Grueso 108.68

A. Fino 54.98

TOTAL 216.00

Fuente: Propia



A) GENERALES

Página 38

f'c = 180 kg/cm2

Slump: 3''-4''



B) AGREGADOS

Tabla N° 6: Caracterización de Agregados para Cantera de El Milagro (A)


M.F: 2.76 -

T.M: - 1 1/2"

T.M.N: - 1"

% H: 1.51 0.59

% Abs: 0.36 0.93

Pe: (kg/m3) 2590 2730

PUSS: (kg/m3) 1642 1641

PUCS: (kg/m3) 1889 1764

Fuente: Propia

Cálculos


f’c = < 180 kg/cm2

f’cr = f’c + 70

f’c = 250 kg/cm2


f’c = 250 kg/cm2

R a/c = 0.62

Página 39

C) Agua

Slump = 3” y 4”

TMN = 1”

Peso = 193 lts

Volumen = 0.19 m3

D) Cemento

Peso = 311 kg

Volumen = 0.10 m3

E) Agregado Grueso

Tabla N° 3: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino

M.F f. A.G.

2.60 0.69

2.76 x

2.80 0.67


f. A.G. = 0.674

Peso = 1189 kg

Volumen = 0.44 m3

F) Aire

TMN = 1”

Volumen = 1.5%



H) Agregado Fino

Volumen: 1 m3 - 0.75 m3 =0.25 m3

Página 40

Peso: 648 kg

I) Corrección

- Agua Corregida

Agua Efectiva = 4 – 8 lts = – 4 lts




Tabla N° 8: Dosificación para 1 m3 de Concreto


Agua 189

Cemento 311

A. Grueso 1196

A. Fino 658

TOTAL 2354

Fuente: Propia


L) Base


- Total = 216 kg


N) Pesos de Agregados para 12 Probetas

Página 41

Tabla N° 9: Dosificación para 12 Probetas de Concreto


Agua 17.34

Cemento 28.54

A. Grueso 109.74

A. Fino 60.38

TOTAL 216.00

Fuente: Propia

CANTERA B: HUANCHACO



A) GENERALES

f'c = 250 kg/cm2

Slump: 3''-4''



B) AGREGADOS

Tabla N°10: Caracterización de Agregados para Cantera de Huanchaco (B)


M.F: 2.94 -

T.M: - 1"

T.M.N: - ¾ "

% H: 0.73 0.88

% Abs: 0.23 2.54

Pe: (kg/m3) 2660 2600

PUSS: (kg/m3) 1733 1474

PUCS: (kg/m3) 1968 1655

Fuente: Propia

Cálculos


Página 42

f’c = 210 – 350 kg/cm2

f’cr = f’c + 84

f’c = 334 kg/cm2


Tabla N° 11: Relación agua/cemento en función de resistencia a compresión

f'c a/c

300 0.55

334 x

350 0.48


R a/c = 0.50

C) Agua

Slump = 3” y 4”

TMN = ¾ ”

Peso = 205 lts

Volumen = 0.21 m3

D) Cemento

Peso = 410 kg

Volumen = 0.13 m3

E) Agregado Grueso

Tabla N°12: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino

M.F f. A.G.

2.80 0.62

2.94 X

3.00 0.60

Fuente: Tópicos de Tecnología del Concreto –

Página 43

Enrique Pasquel Carbajal

f. A.G. = 0.606

Peso = 1003 kg

Volumen = 0.39 m3

F) Aire

TMN = ¾ ”

Volumen = 2.0%



H) Agregado Fino

Volumen: 1 m3 - 0.75 m3 =0.25 m3

Peso: 665 kg

I) Corrección

- Agua Corregida

Agua Efectiva = 17 – 3 lts = 14 lts




Tabla N°13: Dosificación para 1 m3 de Concreto


Agua 219

Cemento 410

A. Grueso 1012

A. Fino 670

Página 44

TOTAL 2311

Fuente: Propia


L) Base


- Total = 216 kg



Tabla N°14: Dosificación para 12 Probetas de Concreto


Agua 20.47

Cemento 38.32

A. Grueso 94.59

A. Fino 62.62

TOTAL 216.00

Fuente: Propia



A) GENERALES

f'c = 180 kg/cm2

Slump: 3''-4''



B) AGREGADOS

Tabla N° 15: Caracterización de Agregados para la Cantera de Huanchaco (B)


M.F: 2.94 -

T.M: - 1 "

Página 45

T.M.N: - ¾ "

% H: 0.73 0.88

% Abs: 0.23 2.54

Pe: (kg/m3) 2660 2600

PUSS: (kg/m3) 1733 1474

PUCS: (kg/m3) 1968 1655

Fuente: Propia

Cálculos


f’c = < 180 kg/cm2

f’cr = f’c + 70

f’c = 250 kg/cm2


f’c = 250 kg/cm2

R a/c = 0.62

C) Agua

Slump = 3” y 4”

TMN = 1”

Peso = 205 lts

Volumen = 0.21 m3

D) Cemento

Peso = 331 kg

Volumen = 0.11 m3

E) Agregado Grueso

Tabla N°16: Volumen de Agregado grueso en función al Módulo de Finura del Agregado Fino

M.F f. A.G.

Página 46

2.80 0.62

2.94 X

3.00 0.60


f. A.G. = 0.606

Peso = 1189 kg

Volumen = 0.39 m3

F) Aire

TMN = ¾”

Volumen = 2.0%



H) Agregado Fino

Volumen: 1 m3 - 0.73 m3 =0.27 m3

Peso: 718 kg

I) CORRECCIÓN:

- Agua Corregida

Agua Efectiva = 17 – 4 lts = 13 lts



Página 47


Tabla N°17: Dosificación para 1 m3 de Concreto


Agua 218

Cemento 331

A. Grueso 1012

A. Fino 723

TOTAL 2284

Fuente: Propia


L) Base


- Total = 216 kg



Tabla N°18: Dosificación para 12 Probetas de Concreto


Agua 20.62

Cemento 31.30

A. Grueso 95.70

A. Fino 68.37

TOTAL 216.00

Fuente: Propia

4.3. PREPARACION DE LAS PROBETAS DE PRUEBA

Para crear una comparación más efectiva entre el comportamiento del concreto

realizado con agregados de la cantera A y el concreto realizado con los agregados de

Página 48

la cantera B, se planifica la preparación de 4 mezclas de concreto para preparar 12

probetas de prueba de cada mezcla, para ser ensayadas a compresión a los 4, 7, 14 y

28 días. De las 4 mezclas elaboradas realizaron 24 probetas para una resistencia de

180 kg/cm2 y 24 probetas para una resistencia de 250 kg/cm2.

Es por lo anteriormente dicho, que la única diferencia entre las mezclas será la

cantidad de agregado finos, grueso y agua a colocar para cada resistencia por cantera

de estudio.

El procedimiento seguido durante la creación de las probetas esta descrito a lo largo

del presente capitulo con la finalidad de que se pueda evaluar y seguir dicho

procedimiento en investigaciones futuras.

4.3.1 PREPARACION DE MOLDES

Para la preparación de los moldes se siguió el siguiente procedimiento:

- Se limpian los moldes para liberarlos de cualquier impureza adherida que

pudiese impedir el buen confeccionamiento de las probetas.

- Se cubren las caras interiores con los moldes y las superficies de contacto

entre las mitades de cada molde con una capa de aceite.

4.3.2. ELABORACION DE MEZCLA DE CONCRETO

Las probetas de concreto fueron elaboradas con los siguientes materiales: Cemento

Portland Tipo I, Agregado Fino y Grueso de Canteras de El Milagro y Huanchaco, y

esencialmente Agua. Para elaborar la mezcla de concreto se siguió el procedimiento

descrito a continuación:

- Se pesan los componentes del concreto separadamente agregados (piedra y

arena corregidas por humedad), cemento, agua total (agua de amasado y de

absorción corregida por humedad).

- Se prepara la mezcladora o trompo, humedeciéndola antes de cargar los

materiales. Se carga la piedra y la arena en la mezcladora, revolviendo

seguidamente para mezclar completamente. Se carga el cemento en la

mezcladora y se amasan los materiales, mientras se va agregando agua.

- Se revuelve la mezcla verificando su estado (asegurándose de que no quede

material sin mezclar adherido al fondo y en las paredes de la mezcladora).

Página 49

- Se amasa nuevamente y se descarga la mezcla en una bandeja previamente

humedecida, tratando de descargar la totalidad del material de la mezcladora.

Luego se procede a lavar el trompo para la elaboración de la siguiente mezcla.

Figura Nº1: Colocación de material en el trompo. (Fuente: Propia)

4.3.3. MEDICION DEL ASENTAMIENTO DEL CONCRETO

Para realizar la medición del asentamiento de las 4 mezclas en estudio en la presente

investigación se utilizó el método de ensayo descrito por la norma peruana NTP

339.035. El material a ensayar era la muestra de concreto fresco tomada de la

bandeja donde recientemente se descargaba la mezcla.

- Se produce a humedecer el interior del cono de Abrams y se coloca sobre una

superficie horizontal, rígida, plana y no absorbente.

- El molde se sujeta firmemente por las aletas con los pies; a continuación se

llena en tres capas con la mezcla de concreto fresco. Cada capa debe ser

aproximadamente un tercio del volumen del molde.

- Cada una de las tres capas se debe compactar con 25 golpes de la barra

metálica compactadora, golpes que se distribuirán uniformemente por toda la

sección transversal.

- Al momento de colocar la última capa, el molde debe llenarse en exceso antes

de compactar. Si después de la compactación, el nivel del concreto se

encuentra por debajo del nivel del cono, se añade mezcla hasta lograr

nuevamente un exceso para luego enrasar utilizando la barra compactadora o

una cuchara de albañil.

- Inmediatamente se retira el molde con un cuidadoso movimiento vertical,

evitando los movimientos laterales de cualquier tipo y en una operación que

debe durar 5 y 10 segundos.

- Una vez retirado el moldes, se coloca al lado de la mezcla ya deformada y se

mide el asentamiento colocando la barra compactadora en posición horizontal

Página 50

en el tope del molde y se mide el desnivel existente entre la parte inferior de la

barra (superior del molde) y la parte superior del cono deformado (altura

promedio de la base superior).

Figura Nº 2: Compactación de la mezcla en el cono de Abrams.(Fuente: Propia)

Figura Nº 3: Medición del Asentamiento de la mezcla de Concreto. Fuente: Propia

Página 51

4.3.4. VACIADO DEL CONCRETO EN LOS MOLDES

El procedimiento de vaciado en los moldes debía realizarse en el lugar donde se

almacenarían durante las primeras horas las probetas.

- El concreto se vacía en los moldes en tres capas, la altura total del molde se

divide en tres tercios.

- Por cada tercio de mezcla colocada en el molde se aplican 25 golpes en forma

de espiral de afuera hacia adentro, sin pasar la barra hacia la capa anterior.

- Al llegar a la última capa se debe evitar un exceso de concreto de más de

6mm. de altura.

- Se golpean suavemente las paredes del molde y se enrasa con una cuchara de

albañil.

- Se enrasa la probeta con la cuchara de albañilería, de manera que la superficie

quede perfectamente lisa y al ras con el borde del molde, lo que además

permite identificar los cilindros a las 24 horas de una manera más fácil.

Figura Nº 4: Conformación de probetas de concreto (Fuente: Propia)

4.3.5. DESENCOFRADO Y CURADO DE LAS PROBETAS DE CONCRETO

Las probetas deben retirarse de los moldes en un lapso de tiempo comprendido entre

10 y 24 horas, después de su elaboración.

Página 52

Se almacenan los las probetas de concreto hasta el momento del ensayo directamente

bajo agua en la posa de curado del laboratorio, evitando golpear las probetas en su

traslado desde el lugar de vaciado.

4.3.6. MEDICION DE LAS PROBETAS DE CONCRETO

Antes de la realización del ensayo correspondiente es importante tomar los datos de

cada una delas probetas, los cuales serán utilizados para calcular las resistencias del

concreto.

Se sacan del tanque las probetas el día correspondiente a la edad de ensayo y se

secan superficialmente las probetas, para la realización de las mediciones.

Con la utilización de un vernier se mide el diámetro y la altura de cada uno de las

probetas ensayadas. Además es anotado ordenadamente en tablas todos los datos

anteriormente dichos y la fecha de ensayo.

Figura Nº 5: Medición de diámetro y altura de los cilindros (Fuente: Propia)

4.3.7. ENSAYOS REALIZADOS A LAS PROBETAS:

4.3.7.1. Ensayo a Compresión del Concreto:

El ensayo se desarrolló de acuerdo al procedimiento indicado en la NTP 339.034. Se

ensayaron 12 probetas cilíndricas por cada mezcla a los 4, 7 ,14 y 28 días.

El procedimiento se describe a continuación:

Página 53

- Se coloca en la máquina de ensayo el plato inferior con su respectivo neopreno

y se coloca la probeta a ensayar.

- Se coloca el plato superior sobre el cilindro y se debe centrar cuidadosamente

en la máquina. Tanto las superficies de las probetas y los platos de la máquina

deben estar exentos de polvo, grasa y de cualquier otro material extraño.

- Se enciende la máquina, se aplica la carga a una velocidad constante,

dejándola actuar hasta conseguir comprimir la probeta de concreto hasta la

falla.

- Se anota la carga correspondiente a la falla.

- La resistencia a compresión es el cociente entre la carga máxima y la sección

medida de la probeta.

Figura Nº 6: Colocación del cilindro en la Maquina Universal, ensayo a compresión (Fuente: Propia)

Página 54

CAPITULO V

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación en el presente capítulo, se presenta un análisis comparativo de los

resultados obtenidos en los ensayos realizados en el laboratorio; los datos fueron

ordenados, para su mejor comprensión serán presentados en tablas comparativas.

Con la finalidad de realizar un estudio comparativo que contemple todas las variables

en la investigación, el análisis se realiza de la siguiente manera:

1) Análisis comparativo de la calidad de las muestras de los agregados entre las

canteras en estudio.

2) Variación en la cantidad de agregados a dosificar para cada diseño de mezcla

por resistencia.

3) Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las mezclas

realizadas en el laboratorio.

5.1. Análisis comparativo de la calidad de las muestras de los agregados

entre las canteras en estudio:

- El Tamaño Máximo Nominal (TMN) de la muestra del agregado grueso de la

cantera de El Milagro es mayor a la muestra de agregado grueso de la cantera

de Huanchaco, con valores de 1” y ¾” respectivamente. Consideramos que la

cantera de El Milagro al presentar en su agregado grueso un TMN mayor,

ayudó en las resistencias altas en concretos de resistencia de 250kg/cm2 a

diferencia de los valores de resistencia a la compresión en concreto con

material de la cantera de Huanchaco.

Conforme aumenta el tamaño máximo del agregado, disminuye la cantidad de

pasta de cemento requerida. Debido a que la relación agua / cemento puede

ser disminuida, para una trabajabilidad dada (slump y consistencia) y contenido

de cemento, la resistencia del concreto aumenta conforme aumenta el tamaño

del agregado.

Página 55

Tabla N° 34: TMN de nuestra muestra de estudio: Agregado Grueso de las Canteras A y B

MUESTRA : AGREGADO GRUESO

TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Granulometría en Agregados NTP

400.012 - TMN1" 3/4"

Fuente: Propia

- El Módulo de Finura de la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro

es menor que el de la muestra de agregado fino de la cantera de Huanchaco,

con valores de 2.76 y 2.94 respectivamente. Consideramos que la cantera de

El Milagro al presentar en su agregado fino un módulo de finura menor ayudó

en las resistencias altas en concretos de resistencia de 250kg/cm2 a diferencia

de los valores de resistencia a la compresión en concreto con material de la

cantera de Huanchaco. Los cambios significativos en el módulo de finura de la

arena tienen una repercusión importante en la demanda de agua y, en

consecuencia, en la trabajabilidad del concreto.

Tabla N° 35: Módulo de Finura nuestra muestra de estudio de Agregado Fino de las

Canteras A y B

MUESTRA : AGREGADO FINO

TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Granulometría en Agregados NTP

400.012 - Módulo de Finura2.76 2.94

Fuente: Propia

- La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la

consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua

directamente en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla.

La absorción presente en los agregados puede inducir al aumento de

Página 56

cantidades de agua de mezcla, estos aportes alteran consecuentemente la

relación agua/cemento y por ende la resistencia final a la compresión, la

muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco presenta mayor

absorción que la muestra de agregado de la cantera del El Milagro, sin

embargo la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro presenta

absorción mayor que la del agregado grueso de la cantera de Huanchaco.

Tabla N° 36: Absorción nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las

Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Absorción del agregado grueso NTP

400.0210.93 2.54

Fuente: Propia

Tabla N° 37: Absorción nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las Canteras

A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Absorción del agregado fino NTP

400.0220.36 0.23

Fuente: Propia

- La humedad presente en los agregados puede inducir a la reducción de

cantidades de agua de mezcla, estos aportes alteran consecuentemente la

relación agua/cemento y por ende la resistencia final a la compresión, la

muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco presenta mayor

humedad que la muestra de agregado de la cantera de El Milagro, sin embargo

la muestra de agregado fino de la cantera de El Milagro presenta humedad

mayor que la muestra de agregado grueso de la cantera de Huanchaco.

Tabla N° 38: Humedad nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las

Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Página 57

Contenido de humedad total de

agregado NTP 339.1850.59 0.88

Fuente: Propia

Tabla N° 39: Humedad nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las Canteras

A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Contenido de humedad total de

agregado NTP 339.1851.51 0.73

Fuente: Propia

- El peso específico se usó para establecer la condición de volumen para los

métodos de diseño de mezcla, arrojando valores cercanos entre las dos

canteras en estudio, tanto en agregado fino como en el agregado grueso.

Tabla N° 40: Peso Específico nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de las

Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso específico del agregado grueso

NTP 400.0212.73 2.60

Fuente: Propia

Tabla N° 41: Peso Específico nuestra muestra de estudio del Agregado Fino de las

Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso específico del agregado fino

NTP 400.0222.59 2.66

Fuente: Propia

Página 58

- Los datos de peso unitario suelto y compacto son importantes porque permiten

convertir pesos en volúmenes y viceversa cuando se trabajó con agregados, la

regularidad del peso unitario, sirve también para descubrir posibles cambios

bruscos en la granulometría o en la forma del agregado.

Tabla N° 42: Peso Unitario Suelto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de

las Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso Unitario Suelto NTP 400.017 1641 kg/m³ 1474 kg/m³

Fuente: Propia

Tabla N° 43: Peso Unitario Compacto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso

de las Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso Unitario Compacto NTP 400.017 1764 kg/m³ 1655 kg/m³

Fuente: Propia

Tabla N° 44: Peso Unitario Suelto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso de

las Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO

RESULTADO

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso Unitario Suelto NTP 400.017 1642 kg/m³ 1733 kg/m³

Fuente: Propia

Tabla N° 45: Peso Unitario Compacto nuestra muestra de estudio del Agregado Grueso

de las Canteras A y B


TIPO DE ENSAYO RESULTADO

Página 59

CANTERA EL

MILAGRO

CANTERA

HUANCHACO

Peso Unitario Compacto NTP 400.017 1889 kg/m³ 1968 kg/m³

Fuente: Propia

5.2. Variación en la cantidad de material a dosificar para cada diseño de

mezcla por resistencia:

Se generó una gran diferencia en la cantidad de agregado a dosificar para diseños de

mezclas de igual resistencia a la compresión, esto, debido a la gran diferencia que

presentan los agregados en lo referente a tamaños de las partículas, a continuación se

presentan tabulados y con sus respectivos gráficos:

Tabla N° 46: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto a 180 kg/cm2

DISEÑO DE MEZCLA PARA 216 KG DE CONCRETO (12 PROBETAS)

f'c = 180 kg/cm²DOSIFICACION

Cantera El Milagro Cantera Huanchaco

Agua 189 218

Cemento 311 331

A. Fino 658 723

A. Grueso 1196 1012

R a/c 0.61 0.66

Fuente: Propia

El diseño de mezcla con material de la cantera de El Milagro posee 70 kg más de

agregado grueso que el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco,

sin embargo, tal diseño posee 65 kg menos de arena. Un porcentaje mayor en

volumen de agregado grueso, tiene un efecto positivo tanto en su resistencia, hecho

que se presenta debido a que la pasta de cemento endurecido constituye el elemento

más débil en el concreto. Asimismo, existe una diferencia de 29 litros de agua en favor

al diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco, aumentando de esta

manera la relación agua/cemento. Esta diferencia en la cantidad de agua, es debido a

que la cantera de Huanchaco presenta una absorción muy elevada en su agregado

grueso. Además, el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco

presenta 20kg más de cemento que el otro diseño de mezcla, debido a la diferencia de

TMN nominal de los agregados gruesos de ambas canteras, que al modificar la

cantidad de agua repercute también en la cantidad de cemento.

Página 60

Tabla N° 47: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto a 250 kg/cm2

DISEÑO DE MEZCLA PARA 216 KG DE CONCRETO (12 PROBETAS)

f'c = 250 kg/cm²DOSIFICACION

Cantera El Milagro Cantera Huanchaco

Agua 190 219

Cemento 386 410

A. Fino 605 670

A. Grueso 1196 1012

R a/c 0.49 0.53

Fuente: Propia

El diseño de mezcla con material de la cantera de El Milagro posee 184 kg más de

agregado grueso que el diseño de mezcla con material de la cantera de Huanchaco,

sin embargo, tal diseño posee 65 kg menos de arena. Consideramos que las altas

resistencias del concreto elaborado con material de la cantera El Milagro, son debidas

a la gran cantidad de agregado grueso en la mezcla. Asimismo, existe una diferencia

de 29 litros de agua en favor al diseño de mezcla con material de la cantera de

Huanchaco, aumentando de esta manera la relación agua/cemento. Esta diferencia en

la cantidad de agua, es debido a que el material de la cantera de Huanchaco presenta

una absorción muy elevada en su agregado grueso. Además, el diseño de mezcla con

material de la cantera de Huanchaco presenta 24kg más de cemento que el otro

diseño de mezcla, debido a la diferencia de TMN nominal de los agregados gruesos de

ambas canteras, que al modificar la cantidad de agua repercute también en la cantidad

de cemento. Sin embargo esto no asegura mayor resistencia en el concreto con

material de la cantera de Huanchaco, pues al presentar menor cantidad de agregado

grueso, se puede generar segregación en el concreto y aumenta la probabilidad de

que en la parte superior de la probeta de concreto encontremos pasta de mortero,

disminuyendo notablemente su resistencia a la compresión.

5.3. Estudio comparativo del comportamiento mecánico del concreto de las

mezclas realizadas en el laboratorio

Página 61

Se utilizaran principios estadísticos que permiten condensar datos, de manera que

sean más fácilmente comprensibles y comparables:

Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la

compresión del concreto, Cantera de El Milagro (A):

Tabla N° 48: Datos de resistencia a compresión y slump a 180 kg/cm2 – Cantera A

Nº DE

PROBETA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

SLUMP

EDAD DE

CURADO

(días)

RELACION

a/c

CARGA DE

ROTURA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN

OBTENIDA

(kg/cm²)

1 180 6" 4 0.61 34110 193.02

2 180 6" 4 0.61 32262 182.57

3 180 6" 4 0.61 26514 150.04

4 180 6" 7 0.61 19678 111.35

5 180 6" 7 0.61 32066 181.46

6 180 6" 7 0.61 31321 177.24

7 180 6" 14 0.61 36484 206.46

8 180 6" 14 0.61 41125 232.72

9 180 6" 14 0.61 38412 217.37

10 180 6" 28 0.61 52050 294.54

11 180 6" 28 0.61 49606 280.71

12 180 6" 28 0.61 51250 290.02

Fuente: Propia

Tabla N° 49: Datos de resistencia a compresión y slump a 250 kg/cm2 – Cantera A

Nº DE

PROBETA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

SLUMP

EDAD DE

CURADO

(días)

RELACION

a/c

CARGA DE

ROTURA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN

OBTENIDA

(kg/cm²)

1 250 3.5" 4 0.49 40223 227.62

2 250 3.5" 4 0.49 32127 181.80

3 250 3.5" 4 0.49 33901 191.84

4 250 3.5" 7 0.49 42111 238.30

5 250 3.5" 7 0.49 52729 298.39

6 250 3.5" 7 0.49 46139 261.09

7 250 3.5" 14 0.49 51618 292.10

Página 62

8 250 3.5" 14 0.49 49882 282.27

9 250 3.5" 14 0.49 54517 308.50

10 250 3.5" 28 0.49 62993 356.47

11 250 3.5" 28 0.49 65933 373.10

12 250 3.5" 28 0.49 63405 358.80

Datos obtenidos en el laboratorio, ensayos de trabajabilidad y resistencia a la

compresión del concreto, Cantera de Huanchaco (B):

Tabla N° 50: Datos de resistencia a compresión y slump a 180 kg/cm2 – Cantera B

Nº DE

PROBETA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

SLUMP

EDAD DE

CURADO

(días)

RELACION

a/c

CARGA DE

ROTURA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN

OBTENIDA

(kg/cm²)

1 180 6" 4 0.66 25011 141.53

2 180 6" 4 0.66 27029 152.95

3 180 6" 4 0.66 26706 151.13

4 180 6" 7 0.66 34772 196.77

5 180 6" 7 0.66 34535 195.43

6 180 6" 7 0.66 32841 185.84

7 180 6" 14 0.66 33122 187.43

8 180 6" 14 0.66 41798 236.53

9 180 6" 14 0.66 45698 258.60

10 180 6" 28 0.66 50374 285.06

11 180 6" 28 0.66 53443 302.43

12 180 6" 28 0.66 50133 283.69

Fuente: Propia

Tabla N° 51: Datos de resistencia a compresión y slump a 250 kg/cm2 – Cantera B

Nº DE

PROBETA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

SLUMP

EDAD DE

CURADO

(días)

RELACION

a/c

CARGA DE

ROTURA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN

OBTENIDA

(kg/cm²)

1 250 4" 4 0.53 33197 187.86

2 250 4" 4 0.53 39147 221.53

3 250 4" 4 0.53 33453 189.31

4 250 4" 7 0.53 49979 282.82

5 250 4" 7 0.53 43310 245.08

6 250 4" 7 0.53 46252 261.73

7 250 4" 14 0.53 46710 264.32

8 250 4" 14 0.53 47074 266.38

Página 63

9 250 4" 14 0.53 44890 254.03

10 250 4" 28 0.53 53834 304.64

11 250 4" 28 0.53 57317 324.35

12 250 4" 28 0.53 52791 298.74

Como tendencia central del valor de los ensayos se utilizará la media aritmética del

conjunto de los resultados involucrados.

Tabla N° 52: Resistencia a compresión promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

EDAD DE

CURADO

(días)

N° DE

DATOS

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN OBTENIDA

PROMEDIO (kg/cm²)

El Milagro (A) 180 28 3 288.42

Fuente: Propia

Tabla N° 53: Resistencia a compresión promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

EDAD DE

CURADO

(días)

N° DE

DATOS

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

Huanchaco (B) 180 28 3 290.39

Fuente: Propia

A partir de las tablas anteriores, notamos que los valores promedios de resistencia a

compresión a 28 días de curado de las dos canteras son muy cercanos. Esto nos

indica que no existe variación de los valores de resistencia a compresión finales para

resistencias de diseño de 180 kg/cm2.

Tabla N° 54: Resistencia a compresión promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

EDAD DE

CURADO

(días)

N° DE

DATOS

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

El Milagro (A) 250 28 3 362.79

Fuente: Propia

Tabla N° 55: Resistencia a compresión promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

EDAD DE

CURADO

(días)

N° DE

DATOS

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

Página 64

Huanchaco (B) 250 28 3 309.24

Fuente: Propia

Las tablas anteriores nos indican que los valores promedios de resistencia a

compresión a 28 días de curado, favorece notablemente al concreto con material de la

cantera de El Milagro, siendo elevada la diferencia entre las dos resistencias a

compresión debido a factores muy importantes como el TMN y la cantidad de

agregado grueso en la mezcla, el módulo de finura de la arena y la relación

agua/cemento.

La desviación estándar, se define como un índice de la dispersión del conjunto de

datos, el cual es el parámetro estadístico más representativo al respecto

(independiente del número de datos).

Tabla N° 56: Desviación estándar para valores de resistencia a compresión promedio

con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A

DISEÑO DE MEZCLA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

DESVIACIÓN ESTANDAR

El Milagro (A) 180 288.42 7.05

Fuente: Propia


con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B

DISEÑO DE MEZCLA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)


Huanchaco (B) 180 290.39 10.44

Fuente: Propia

Estas tablas nos indican que el las probetas cilíndricas de concreto con material de la

cantera de El Milagro diseñadas con resistencia de 180 kg/ cm² presenta una

variabilidad de 7.05 kg/cm² con respecto a la resistencia a compresión obtenida

promedio, y las probetas cilíndricas de concreto con material de la cantera de

Huanchaco, presenta una variabilidad de 10.44 kg/cm² con respecto a la resistencia a

compresión obtenida promedio.

Página 65


con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A

DISEÑO DE MEZCLA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)


El Milagro (A) 250 362.79 9.01

Fuente: Propia


con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B

DISEÑO DE MEZCLA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)


Huanchaco (B) 250 309.24 13.41

Fuente: Propia

Estas tablas nos indican que el las probetas cilíndricas de concreto con material de la

cantera de El Milagro diseñadas con resistencia de 250 kg/ cm² presenta una

variabilidad de 9.01 kg/cm² con respecto a la resistencia a compresión obtenida

promedio, y las probetas cilíndricas de concreto con material de la cantera de

Huanchaco, presenta una variabilidad de 13.41 kg/cm² con respecto a la resistencia a

compresión obtenida promedio.

A partir de ello, no es posible concluir que el concreto elaborado con nuestra muestra

de agregado de la cantera de El Milagro presenta una variabilidad menor en sus

valores de resistencia a compresión, en comparación al concreto elaborado con

nuestra muestra de agregado de la cantera de Huanchaco.

Como coeficiente de variación, se define la relación entre la desviación estándar y el

valor promedio, expresada en forma porcentual, en algunos fenómenos la variabilidad

tiene cierta dependencia de la magnitud medida, para ello es más adecuado como

índice de variación, el uso del coeficiente de variación en lugar de las desviación

estándar.

Página 66

Tabla N° 60: Coeficiente de Variación para valores de resistencia a compresión

promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA EL MILAGRO (A)

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

COEFICIENTE

DE VARIACIÓN

(%)

180 288.42 7.05 2.44

Fuente: Propia


promedio con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA HUANCHACO (B)

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

COEFICIENTE

DE VARIACIÓN

(%)

180 290.39 10.44 3.60

Fuente: Propia

Las resistencias a compresión de las probetas de concreto con material de ambas

canteras, son homogéneas, debido a que son menores al 33% (2.44 y 3.60%).

Asimismo, las resistencias a compresión de ambas probetas de concreto no presentas

valores muy dispersos.


promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA EL MILAGRO (A)

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

COEFICIENTE

DE VARIACIÓN

(%)

250 362.79 9.01 2.48

Fuente: Propia

Página 67


promedio con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA HUANCHACO (B)

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RESISTENCIA A


PROMEDIO (kg/cm²)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

COEFICIENTE

DE VARIACIÓN

(%)

250 309.24 13.41 4.34

Fuente: Propia

Las resistencias a compresión de las probetas de concreto con material de ambas

canteras, son homogéneas, debido a que son menores al 33% (2.48 y 4.34%).

Asimismo, las resistencias a compresión de ambas probetas de concreto no presentan

valores muy dispersos, sin embargo en los 2 grupos de probetas de concreto de 180 y

250 kg/cm2, los elaborados con material de la cantera de El Milagro presentan datos

más exactos y cercanos al valor de resistencia a compresión promedio obtenido,

siendo un indicador de que al usar el material de dicha cantera nos es posible obtener

resistencias elevadas y con poca variabilidad.

El slump o asentamiento del concreto, que es la medida de la consistencia del

concreto que se refiere al grado de fluidez de la mezcla de concreto e indica que tan

seca o fluida es el concreto.

Tabla N° 64: Slump obtenido con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RELACION

a/c

SLUMP DE

DISEÑO

SLUMP

OBTENIDO

El Milagro (A) 180 0.61 3" - 4" 6"

Fuente: Propia

Tabla N° 65: Slump obtenido con diseño a 180 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RELACION

a/c

SLUMP DE

DISEÑO

SLUMP

OBTENIDO

Huanchaco (B) 180 0.66 3" - 4" 6"

Fuente: Propia

Página 68

El slump obtenido para el concreto con agregado de ambas canteras (A y B) con

diseño de 180 kg/cm2 nos dio valores similares de 6” para los dos casos. Esto nos

indica que el uso de cualquiera de los agregados de ambas canteras para dicha

resistencia a compresión nos genera el mismo valor de slump.

Tabla N° 66: Slump obtenido con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera A

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RELACION

a/c

SLUMP DE

DISEÑO

SLUMP

OBTENIDO

El Milagro (A) 250 0.49 3" - 4" 3.5"

Fuente: Propia

Tabla N° 67: Slump obtenido con diseño a 250 kg/cm2 – Cantera B

CANTERA

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN DE

DISEÑO (kg/cm²)

RELACION

a/c

SLUMP DE

DISEÑO

SLUMP

OBTENIDO

Huanchaco (B) 250 0.53 3" - 4" 4"

Fuente: Propia

El slump obtenido para el concreto diseñado para una resistencia de 250 kg/cm2 con

nuestra muestra de agregado de la cantera de El Milagro nos dio un valor de 3.5” (8.75

cm aprox.) a una relación a/c de 0.49, mientras que el concreto con muestra de

agregado de la cantera de Huanchaco nos dio un valor de 4” (10 cm aprox.) a una

relación a/c de 0.53. Esto nos indica que a dicha resistencia de diseño, la muestra de

agregado de la cantera de Huanchaco, otorga mayor trabajabilidad al concreto con

una diferencia de 0.5” de slump con respecto al concreto con material de la cantera de

El Milagro. Sin embargo, debido a que el concreto con muestra de agregado de la

cantera de El Milagro, presenta menor trabajabilidad, induce en cierta manera a sus

altas resistencias, a comparación de la cantera de Huanchaco que al tener una mayor

trabajabilidad debido a su mayor relación agua/cemento presenta resistencias a

compresión con valores menores.

En el análisis de las gráficas que describen las cantidades de agregados y cemento a

dosificar para elaborar 12 probetas de concreto para las diferentes resistencias y

canteras en estudio, se observan las diferencias en proporciones de agregados

pétreos entre la cantera de El Milagro (A) y la cantera de Huanchaco (B) para alcanzar

la resistencia de diseño.

Página 69

Gráfico N° 1: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto con

resistencia de diseño de 180 kg/cm2

Fuente: Propia

Gráfico N° 2: Dosificación para la elaboración de 12 probetas de concreto con

resistencia de diseño de 250 kg/cm2

Fuente: Propia

Página 70

CANTIDADES

(Kg)

MATERIALES

CANTIDADES

(Kg)

MATERIALES

En los gráficos que se presentan a continuación se puede apreciar el comportamiento

en el ensayo de compresión a los 28 días y su tendencia a mayores valores en

resistencia en la cantera de El Milagro (A) con respecto a la cantera de Huanchaco

(B).

Gráfico N° 3: Valores de resistencia compresión promedio y su comportamiento con

respecto a la resistencia de diseño de 180 kg/cm2

Fuente: Propia

Gráfico N° 4: Valores de resistencia compresión promedio y su comportamiento con

respecto a la resistencia de diseño de 250 kg/cm2

Fuente: Propia

Página 71

CANTERAS

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN(kg/cm2)

RESISTENCIA A

COMPRESIÓN(kg/cm2)

CANTERAS

Por lo expuesto en las tablas anteriores, podemos apreciar notablemente que para una

resistencia de 250 kg/cm2, el concreto con nuestra muestra de agregado de la cantera

de El Milagro alcanza resistencias muy elevadas con respecto a la resistencia de

diseño empleada, este fenómeno es explicado debido a que en el diseño de mezcla se

aplicó un factor de corrección de 84 kg/cm2 teniendo una resistencia a compresión de

diseño resultante de 334 kg/cm2 y por ende se obtuvo una resistencia a compresión

promedio de 362.79 kg/cm2.

Página 72

CAPITULO VI

CONCLUSIONES

En este capítulo se presentan las conclusiones de esta investigación cuyo objetivo

principal es evaluar la influencia de agregados de dos canteras de la ciudad de Trujillo

y el diseño de mezcla en la trabajabilidad y resistencia a la compresión de concreto

convencional.

Los valores de resistencia a compresión promedio obtenidos a una edad de curado de

28 días, para una resistencia de diseño de 180 kg/cm2 y 250 kg/cm2, son para el

concreto con muestra de agregado de la Cantera de El Milagro (A) de 288.42 kg/cm2 y

362.79 kg/cm2 respectivamente y para el concreto con muestra de agregado de la

Cantera de Huanchaco (B) de 290.39 kg/cm2 y 309.24 kg/cm2. Además, las dos

mezclas de concreto para una resistencia de diseño de 180 kg/cm2 nos dieron valores

de 6” de slump, mientras que en las dos mezclas de concreto para una resistencia de

diseño de 250 kg/cm2 obtuvimos valores de 3.5” para la muestra de la Cantera A y 4”

para la muestra de la Cantera B. Dicho de otro modo, la influencia de los agregados de

ambas canteras en el comportamiento del concreto en estado fresco y endurecido

(slump y resistencia a compresión), es notoria al evaluarse en resistencias de diseño

altas como 250 kg/cm2, sin embargo para resistencias de diseño bajas como 180

kg/cm2 los valores son muy cercanos.

Cabe resaltar que los valores de resistencia a compresión promedio obtenidos a 28

días de curado, superan ampliamente al valor de resistencia a compresión de diseño,

debido a la correcta aplicación del factor de seguridad en el diseño de mezcla, siendo

un indicador del correcto trabajo en laboratorio y la exactitud en las mediciones y

cálculos en el momento de elaborar los cuatro grupos de probetas de concreto.

Además, sabemos que en lo posible deben emplearse agregados que cumplan con las

NTP para caracterización de agregados, existen ensayos en los agregados de ambas

canteras donde se presentan resultados similares, se pudiera mencionar que el

porcentaje de absorción de la muestra del agregado fino en ambas canteras presenta

valores muy cercanos (0.36% en Cantera A y 0.23% en Cantera B), sin embargo estos

se diferencian en la humedad presente en ambos (1.51% en Cantera A y 0.73% en

Cantera B). La absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la

consistencia del concreto, puesto que las partículas de agregado absorben agua

directamente en el proceso de mezcla, disminuyendo la trabajabilidad de la mezcla,

por lo que es necesario aumentar la relación agua/cemento para equilibrar el agua

absorbida por el agregado y así mantener la trabajabilidad prevista.

Página 73

Asimismo, el TMN (1” en Cantera A y ¾” en Cantera B), es un factor esencial en el

comportamiento del concreto, pues afectan las dosificaciones de agregado fino, así

como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad y la durabilidad del concreto.

A partir de nuestros valores de slump conseguidos de 3.5” en concreto con material de

la Cantera A y 4” para el concreto de la Cantera B, podemos concluir que cuando los

agregados son muy gruesos es decir presentan mayor TMN, pueden producir mezclas

rígidas; mientras que aquellos agregados que no poseen una gran deficiencia o

exceso de algún tamaño, producirán resultados más satisfactorios en las propiedades

del concreto fresco, ya que mientras mayor superficie del agregado sea necesario

cubrir con pasta, se tendrá menos trabajabilidad.

En cuanto al Módulo de Finura (2.76 en Cantera A y 2.94 en Cantera B), no generó

problemas en el comportamiento del concreto en estado fresco, debido a que ambos

valores se encuentran en el rango de finura aceptable que es de 2.3 a 3.1.

De lo antes mencionado, decimos que estos valores de la caracterización de

agregados para ambas canteras, beneficiaron con altas resistencias a compresión al

concreto con muestra de agregado de la Cantera A, mientras que otorgaron mayor

trabajabilidad al concreto con muestra de agregado de la Cantera B.

Otro aspecto importante a resaltar, es el de las cantidades de agregados a dosificar

para obtener un metro cubico de concreto; en muchos casos se indica en las

construcciones, cantidades fijas de agregados en diseños de mezclas para alcanzar

una determinada resistencia. Como pudimos observar anteriormente, en canteras de

agregados tan cercanas geográficamente estos valores cambian considerablemente

debido a los diferentes tamaños de sus partículas, lo que pudiera causar grandes

trastornos en las resistencias finales a compresión en concretos de una obra de la

zona al vernos en la necesidad de utilizar los diferentes agregados presentes en el

mercado.

Finalmente, podemos concluir que no siempre se cumple la resistencia a compresión

establecida en el diseño de mezcla para concretos de diferentes agregados (en ambos

casos se superó la resistencia de diseño), pues no se alcanzaría la misma resistencia

en ambos concretos resultantes. Es evidente que en el caso de la cantera A obtuvimos

valores de resistencia a compresión mayores en comparación al concreto de la

cantera B para un curado de 28 días. Una vez más, se hace necesario destacar la

importancia de la caracterización de los agregados en los diseños de mezclas, pues

marcan gran diferencia e indudablemente tienen participación en los valores de

resistencia final de las probetas de concreto.

Página 74

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Agregado Global de la Quebrada Río Seco – Provincia de Trujillo. (Tesis para

optar el Título de Ingeniero Civil). Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo,

Perú.

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agregados y tipos de cemento en la Resistencia a la Tracción del Concreto.

(Tesis para optar el Título de Ingeniero Civil). Universidad Privada Antenor

Orrego, Trujillo, Perú.

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Concreto con Agregados de las Canteras “Calamina” y “Polvorín” para su uso

en el mejoramiento y rehabilitación de la carretera Chilitet-San Pablo-EMP.R3-

N. (Trabajo de Suficiencia Profesional). Universidad Privada Antenor Orrego,

Trujillo, Perú.

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concreto. Caracas, Venezuela.

J. Chan (2003). Influencia de los agregados pétreos en las

características del concreto. México

TECNOLOGÌA DEL CONCRETO Página 79

ANEXOSENSAYO DE HUMEDAD

ENSAYO DE ABSORCION AGREGADO FI NO


Figura Nº1: Muestra en el horno, contenido de humedad

Fuente: Propia

Figura Nº3: Muestra secada en cocina, PE AF

Figura Nº3: Compactación de la muestra, PE AF

Figura Nº4: Muestra en el cono, PE AF

Fuente: Propia

Fuente: Propia

Figura Nº5: Fiola con agua y muestra, PE AF

Fuente: Propia

Fuente: Propia

Fuente: Propia


Fuente: Propia

Fuente: Propia

Figura Nº6: Rodamiento de la fiola, PE AF

Figura Nº7: Peso saturado superficialmente seco, PE AG Figura Nº8: Peso sumergido de la muestra, PE AG

Fuente: Propia

Fuente: Propia

Fuente: Propia

Figura Nº12: Peso unitario del agregado finoFigura Nº9: Peso unitario del agregado fino

proyecto influencia de agregados

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