Modulo de finesa (pulg) Modulo Finesa (mm)

1/2 3.1

Componente (kg)

Agua 1.97

Cemento 4.94

Grava 9.37

Arena 5.30

Total 21.58

Notación Abreviada (% peso)

C3S 51

C2S 27

C3A 13

C4AF 9

Tabla. N° 2 Granulometría de los agregados

Fuente, análisis en laboratorio de la UPAO (ver anexo)

Tabla. N° 3 diseño de mezcla para 12 probetas en un

nivel

Fuente: Siguiendo el método ACI (American concrete

institute) Tabla. N° 4: Composición típica de óxidos

del cemento Portland tipo I

20

Variables independientes de estudio Niveles de estudio

Factor A (FA): tiempo(horas) 6,7,8,9 (Al, A2, A3, A4 )

Variable dependiente de estudio Resistencia a la

compresión

Factor B (FB): Resistencia (kg/Cm 2) (Bl, B2, B3, B4 )

FA: Tiempo de curado a vapor FB: Resistencia a la Compresión

Bl B2 B3 B4

Al A1B1 A1B2 A1B3 A1B4

A2 A2B1 A2B2 A2B3 A2B4

A3 A3B1 A3B2 A3B3 A3B4

A4 A4B1 A4B2 A4B3 A4B4

fabla N° 6: Diseño de la matriz experimental.

N° Total de probetas = (N° FA)*(N° FB)*(N° replicas) + (Probetas control).

N° Total de pruebas = (4) x (1) x (4)+(16)

N° Total de pruebas = 32

NI0 Total de probetas = (N° factor A)*(N° factor B)*(N° de replicas) + (N° 3robetas control).

.a experiencia corresponde a 32 probetas por corrida, donde se realizo 4 corridas haciendo un total de 128 pruebas

experimentales.

21

2.2.1.- Procedimiento Experimental

Se fabricaron 128 probetas cilindricas de concreto moldeadas según ASTM C 192 en la que se estudia la influencia de

tiempo de mantenimiento en vapor a 65°C, sobre la resistencia a la compresión de dichas probetas, el procedimiento

experimental se hizo de la siguiente manera:

A. Diseño de mezcla

La mezcla fue diseñada siguiendo el método propuesto por el ACI, Para una relación agua/cemento =0.40

(a/c=0.40) y tamaño máximo nominal de agregado= 1/4 pulgada.

B. Pesado de los materiales:

Los materiales fueron pesados usando una balanza de aproximación 0.01. (Balanza analítica, Toledo, xk-1554)

C. Mezclado

El mezclado de los materiales se realizó dentro de un recipiente de plástico empleando espátulas.

D. Confección de las probetas

Las probetas fueron moldeadas según ASTM C 192.

Las probetas fueron moldeadas en 2 capas de igual altura, aplicando 25 golpes con la varilla por capa.

22

Turno Nivel

1o a3

2° Ai

3o a2

4o a4

23

TURNOS

1 2 3 4

TIE

MP

OS

Al Bl B3 B4 B2

A2 B2 Bl B3 B4

A3 B4 Bl B2 B3

A4 B2 B4 Bl B3

E. Ensayo de resistencia a la compresión:

Todas las probetas que fueron curadas a vapor, al completar 18

Horas fueron ensayadas y las probetas patrón (curadas convencionalmente a 10 horas y a 28 días) lo fueron al

cabo de un máximo de 5 horas.

24

Cálculo del término de corrección

Cálculo de la suma de cuadrados debido a los tratamientos (SS trat)

a Vi2

SSa = V——Ctr ri

SSa =Ó06.322 +696.92 2 + 832.502 + 843.44 2

■554707.024

SSa = 9724.958

Calculo de la suma de cuadrados debido al error (SSE)

n a Yj2

SSerror = Yij2 - ^— >=i i=i r

SSerror - 148,712 + 173,07 2+ .. +210,712 + 211,05'606.322 + ... + 843.44'

43

Cálculo de la media de la suma de cuadrados debido a los tratamientos

(MStrat)

SSaMt -

a-\

Mí = 9 7 2 4 9 5 8 4-1

Mt = 3241.653

Cálculo de la media de la suma de cuadrados debido al error (MSE)

SSerror

Me =-N

. . 25.201 Me =-------------

16

Me = 2.100

Cálculo de la función F0

„ , Mt

Fo(A) = —

3241.653Fo{A) =

2.100

Fo(A)= 1543.572

44

fl:

n

i 2 ■1

1 1 4.34 3.58 3 £f* 3.36 3.20

© 9.65 7.21 5.67 5,32

4.75 3.33 QL40 2,26 3.11

9.33 6.93 05 5.41 5,06

13 4.67 3.31 3.41 3.13 3.03

8.07 8.70 5.74 5.21 4.8614 4.60 3.74 3.34 3.11 2.96

«.66

6.51 5.66 5.04 4.69

15 4.54 3.68 3.29 306 2.90

8,66

6,36 5.42 4.89 4.56

16 4.49 3.63 3.24 301 2.35

6.53 6.23 5.29 4.77 4.44

1? 4.45 3.55 3.20 296 2.31

FUENTE DE

VARIACION

GRADOS DE

LIBERTAD

SUMA DE

CUADRADOS

MEDIA DE

CUADRADOS

Fo F0.05, 3,12

A 3 9724.958 3241.653 1543.57 3.49

ERROR 12 25.201 2.100

TOTAL 15

Tabla All.2. Cuadro resumen del anáfisis de varianza para ia resistencia a la compresión de probetas de concreto expuestas a

curado a vapor a temperatura máxima de 65°C.

Decisión

Para un nivel de significancia a = 0.05, se observa que el F 0 obtenido por el curado a vapor tiene un valor de 1543.57, el cual es mayor

que el F0 .05 ,3,8 = 3.49, obtenido de manera tabular, esto permite rechazar la hipótesis nula y a su vez aceptar la hipótesis alterna

planteada. De lo expuesto anteriormente podemos concluir que el tiempo de mantenimiento a la máxima temperatura aumenta

significativamente sobre la resistencia a la compresión de concreto curadas a vapor.

45

Ed. Iberoamérica S.A. México Pag. 45-93.

[8.] Tecnología y desarrollo “Industrialización de concreto” [en linea]

http://revistaing.uniandes.edu.co/pdf/Rev19-7.pdf?ri=708a02a082bda4f2b57dec82650093bd [Consulta] Enero 2009.

[9.] Avance de los concretos indus Planta “Concreto prefabricados” [en linea]

http://www.institutoconstruir.org/centrocivil/concreto

%20armado/ESTRUC TURAS_PREFABRICADAS_DE_CONCRETO.pdf [Consulta] Enero 2009.

[10.] Evolución del concreto “curado de concreto” [en linea]

http://www.imcyc.com/revista/1999/mayo/curado1 .htm [Consulta]

Febrero 2009.

[11.] Ensayos Aplicables concreto lndustrial“Resistencia a la compresión” [en linea]

http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/

caminos_ferro/enconcreto.htmlf Consulta] Febrero 2009.

[12.] “Instituto del cemento y el concreto” [en linea]

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[13.] “Concreto y sus componente” [en linea]

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2009.

35

[14.] “Análisis atómica y macroestrucura de concreto” [en linea]

http://www.construaprende.eom/t/02/

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[15.] Todo sobre concretos “Química física de concreto” [en linea]

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concreto.shtml [Consulta] Febrero 2009.

[16.] “Propiedades de los concretos industrializados”, por Ing de proyectos prefabricados [enlinea]

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%201 /Cement os.ppt#259,3,Diapositiva 3 [Consulta] Marzo 2009.

[17.] “Proyecto e investigación científica de concreto y aplicaciones”[en linea] http://es.wikipedia.0rg/wiki/Cement0#Hist0ria

[Consulta] Enero 2009.

36

CAPITULO IV: CONCLUSIONES Y RECOMENDACION 4.1CONCLUSIONES

i

• Se obtuvo valores de resistencias a la compresión entre 151.57 y 210.86 kg/cm2 en función de los tiempos de

mantenimiento entre 6 y 9 horas, curados a vapor, observando incremento en función de los tiempos de exposición,

debido a que el calor de vapor acelera las reacciones químicas de compuesto cementicio.

• Mediante la presente investigación, se ha demostrado que probetas curadas a vapor aceleran su etapa de

endurecimiento y por ende aumenta su resistencia a la compresión entre 57.95% a 119.73 % de incremento porcentual

comparado con el curado convencional a 10 horas. Asimismo un 50% a 70% de nivel de comparación con probetas de

curado convencional hasta 28 días (672 horas), demostrando así la fialidad de la influencia con valores mayores de

factor (F „).

• se logro construir gráficas estadísticos donde se plotearón los tiempos de mantenimiento a la máxima temperatura vs

las resistencias a la compresión, permitiendo los valores de tiempo requeridos para sus favorables resistencias,

visualizando una gradiente entre 6 a 8 horas expuestas a vapor.

32

• Se obtuvieron valores adecuados de 7 y 8 horas de exposición a vapor con respecto a mejoras favorables en

porcentajes de

i

resistencias a la compresión (respecto a probetas curadas convencionalmente a 672 horas) las cuales pueden servir

para analizar a escalas industriales.

4.2 RECOMENDACIONES

• Investigar curados con generadores de calor como los infrarrojos, circuito eléctrico cerrado y curados a vapor en

autoclave, entre otros, que ayuden a acelerar la resistencia en un corto tiempo.

• Realizar investigaciones con tiempos de mantenimiento a vapor de probetas de concreto a diferentes temperaturas

como a diferentes niveles de curado inicial, con el fin de poder comparar la efectividad de cada caso y así, elegir

parámetros adecuados para estructuras fabricadas de concreto.

• Desarrollar investigaciones con concreto armado para diferentes estructuras con otras variables controladas para

analizar la uniformidad del proceso de curado

• La optimización de estos niveles (tiempos, temperaturas, presión) nos ayudará a evaluar con exactitud uno de los

factor mas importantes que son la economía, permitiendo de esta manera aplicar a escalas industriales.

CAPITULO I: INTRODUCCION

REALIDAD PROBLEMÁTICA

Desde varias décadas, el desarrollo de la industria de la construcción en nuestro país es de suma importancia dentro del avance

económico, constituyendo así, un progreso en la sociedad.

Actualmente en el Perú existen constructoras como covisac, H&A ingenieros, inmobiliaria B&H y empresas que realizan servicios

de premezclado, donde su función es hacer levantamientos de edificaciones, condominios, viviendas y otras obras civiles,

presentando durante el proceso factores que pueden causar defectos en los encofrados, diseño de elementos estructurales,

debido al mal manejo del personal y finalmente las condiciones exigentes que debe cumplir el concreto en el proceso de

endurecido, estos factores nos conlleva finalmente a un producto con marca en forma de panal (cangrejera), vacíos de aire en las

superficies, huellas del encofrado, transparencia del agregado, variación de color, líneas de arena, desalineamiento del

encofrado, juntas frías como también la falta de hermeticidad que ayudan el corto tiempo de vida de las estructuras metálicas

debido al mal condicionamiento del curado, justificando esto, un excesivo costo por mano de obra, tiempo y proceso constructivo,

para ello se viene aplicando métodos de fabricación como es el caso de concretos industrializados, es decir prefabricado de

concreto que con poco personal capacitado y con un control de calidad mas detallado de los agregados para un mejor diseño de

mezcla y acondicionamiento, garantiza un producto de buena calidad.

Este proceso de concreto prefabricado permite acelerar la etapa de curado , donde actualmente se llevan piezas frescas de

concreto a cámaras y se trata a temperaturas entre 55 °C a 70 °C aproximadamente, mediante métodos de calor de vapor,

efectos joule, rayos infrarojos, con tiempos de exposición no mayores de 20 horas, obteniendo inmediatamente después de la

acción de calor sobre las piezas, resistencias del 40%-80% de la resistencia a la compresión del concreto a los 28 días realizados

en los equipos de ensayos de resistencias a la compresión como es el caso de la Empresa Postes Lima donde cuenta con un

laboratorio para ensayos de resistencia a la compresión y flexión. Esta resistencia temprana permite al concreto soportar las

solicitaciones debidas a cambios de temperatura, sobrecargas, etc. Sin efectos perjudiciales. De este modo se pueden apilar al

aire libre, incluso en invierno.

1.2 ANTECEDENTES

• Shideler y Chamberlin(1949), reportaron una serie de resultados de ensayos utilizando concreto para la fabricación de tuberías

pre-coladas. Los especímenes fueron cilindros de 6x12 pulgadas fabricados con cemento tipo I, II, y V. Se estudió el efecto de

periodos de 0 a 12 horas previos a la aplicación de vapor y temperaturas máximas de 38, 55, 73 y 85 °C. En los primeros

ensayos el gradiente de calentamiento no fue controlado, pero generalmente fue elevado; en posteriores ensayos el gradiente

usado fue de 5C°/hora, donde resultados significativos para 4 horas previas al curado como también a temperaturas máximas

de de 73 °C obtenido un 68% comparado con muestras patrón [1],

• * penning y Carlson condujeron un programa de desarrollo sobre bloques re concreto. Ellos investigaron procedimientos de

curado y secado para ■»

r'oducir un bloque según especificación ASTM C90 (1000 psi de -es stencia en 24 horas y menos de 40% de total de

absorción). Estos estudios hicieron uso de máximas temperaturas de curado de 38, 60, 74, 88 y 94 °C con velocidades de

calentamiento de 15 y 25 °C/Hora. Periodos previos superiores a 4 horas y duraciones de curado a máxima temperatura de 5,

9, 15 y 21 horas, de los resultados por el ensayo a la compresión, concluyeron que su eficiencia aumento en un 60%

comparados con bloques curados convencionalmente [17],

• Merrit y Jonson reportaron resultados de resistencia a la compresión de un estudio en el que los periodos previos eran 0, 2, 4 y

6 horas. La velocidad de elevación de temperatura se manipuló desde 5 a 20 C/hora. Las temperaturas máximas están entre

40 y 93 °C, la duración del curado desde 18 a 66 horas, de los análisis de resultados puede inferir que a temperaturas previas

de 2 horas con temperaturas de 65°C a 20 horas los resultados obtenidos mejoraron en un 65% significativamente [2],

• Hanson describe los resultados de ensayos diseñados particularmente para las condiciones de una planta de prefabricados

donde cada ciclo de producción es de 24 horas y solo 18 horas son permitidas desde el vaciado hasta el fin de curado. El

estudio incluye periodos de espera de 1, 3, 5 y 7 horas; temperaturas máximas de 52, 66 y 79 °C; así como ratios de elevación

de 1, 5, 16 y 27 °C/hora. Los especímenes fueron cilindros de 6x12 pulgadas en los que se usó cementos tipo I y III, en

síntesis los

3

esjitados obtenidos fueron para tipo I con tiempos de espera de 3 horas a •e^peraturas de 79 °C, alcanzando un 78% de su

resistencia máxima

■»

ruados a 28 días, expuestas a 5 horas en la cámara de vapor [1],

• _a NCMA (National concrete Masonry Association) reporta resultados de -foques curados a temperaturas entre 54,4 y 93,3 °C

por periodos entre 4 , 13 horas. A los 3 días los bloques curados a vapor arrojan una resistencia entre el 54 y 79% de aquellos

bloques curados en cámara "úmeda por 14 días y luego 14 días secados al aire [16],

FUNDAMENTO TEORICO: 1.3.1 Concreto industrial

E concreto industrial se puede definir como un proceso que, mediante un adecuado planeamiento de actividades, presupuesto de

rendimientos en obra . un mejor aprovechamiento de los recursos al crear una producción en serie, similar a los procesos

repetitivos empleados en fábricas, para obtener un producto de calidad que cumpla con todos los estándares requeridos en obra.

La industrialización del concreto permite construir, mediante el uso de matricería metálica, unidades de vivienda prefabricadas, este

principio de rotación diaria de la matricería nos permite una velocidad de construcción con eficiente ocupación de personal con la

alta capacidad en el proceso. Entre los sistemas industrializados más difundidos se encuentra la construcción de vivienda cuyo

sistema estructural está conformado únicamente por placas, viguetas, muros, etc en concreto [8],

cilindricas deben cumplir con el doble del diámetro como también el diámetro

del cilindro utilizado en la evaluación de concreto industrializado debe seri

como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso se que empleen en el concreto [12],

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

El problema de investigación se planteó de la siguiente manera:

¿De que manera influye el tiempo de mantenimiento a la máxima temperatura sobre la resistencia a la compresión de concreto

curado a vapor?

Figura N° 3. - Diagrama esquemático del problema de investigación.

5 HIPÓTESIS

Para resolver este problema se planteó la siguiente hipótesis de trabajo:

• A medida que aumenta el tiempo de mantenimiento en el rango de 6 a 9 a la máxima temperatura, aumenta significativamente la

resistencia a la compresión del concreto curado a vapor.

Tiempo de mantenimiento a

la máxima temperatura

concreto--------» CURADO A VAPORResistencia a

la* compresión (f'c)

16

OBJETIVOS 1.6.1 OBJETIVO GENERAL

• Determinar la influencia del tiempo de mantenimiento a la máxima temperatura sobre la resistencia a la compresión

de probetas de concreto curado a vapor.

1.6.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Representar mediante graficas la resistencia a la compresión en función a los tiempos de mantenimiento a vapor en

probetas de concreto elaborados a partir de cemento tipo I y agregado de la cantera El Milagro.

• Mediante gráficos estadísticos interrelacionar los tiempos vs. la resistencia a la compresión de probetas de concreto

elaborados a partir de cemento tipo I y agregados de la cantera “El Milagro”.

• Mediante gráficos estadísticos encontrar los tiempos de curado a vapor favorables para obtener el mayor porcentaje

de resistencia a la compresión. Comparada con probetas curadas en forma convencional a 28 días.

17

* 7 IMPORTANCIA

• Esta investigación aporta una herramienta de consulta y aplicación para la comunidad científica para adoptar un nuevo proceso

de aplicación en la etapa de la manufactura del concreto.

• La técnica de curado a vapor es una técnica poco empleada y estudiada en nuestro país, siendo un tipo de curado que otorga

resultados favorables para las empresas industriales interesadas.

El curado a vapor es una técnica muy empleada en los elementos prefabricados; existiendo en nuestra ciudad empresas productoras

que aún no usan esta tecnología, consideramos necesario realizar un estudio de ésta naturaleza, ya que es de carácter innovador en

cuanto al proceso de estos productos, que por su fácil manejo hace de estos una buena alternativa de solución a la gran demanda de

materiales de construcción en la presencia del creciente aumento poblacional.

18