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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO CELULAR CON DESECHOS DE CASCARA DE ARROZ Y MICRO SÍLICE. Propuesta de Trabajo Especial de Grado para obtener el Título de Ingeniero Civil.

Autor: Anglis Herrera Tutor: Ing. Diego Zambrano Asesora Metodológica: Lcda. Gisela La Cruz

Puerto Ordaz, Enero 2.014

APROBACIÓN DEL PROFESOR En mi carácter de Tutor del Trabajo Especial de Grado Titulado: Diseño de Mezcla de Concreto Celular con Desechos de Cascara de Arroz y Micro Sílice, presentado por la ciudadana Anglis Zaid Herrera Granadillo, Cedula de Identidad N° 19.363.701, para optar al Título de Ingeniería Civil; considero que este reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se designe. En la Ciudad de Puerto Ordaz a los Diez días de Enero de 2014.

Ing. Diego Zambrano CI.: 80.450.932

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APROBACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA En mi carácter de Asesora Metodológica del Trabajo Especial de Grado Titulado: Diseño de Mezcla de Concreto Celular con Desechos de Cascara de Arroz y Micro Sílice, presentado por la ciudadana Anglis Zaid Herrera Granadillo, Cedula de Identidad N° 19.363.701, para optar por el Titulo de Ingeniería Civil, considero que este reúne los requisitos y méritos suficiente para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se designe. En la Ciudad de Puerto Ordaz a los Diez días de Enero de 2014.

Lcda. Gisela La Cruz CI.: 5.891.947

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AGRADECIMIENTOS Al finalizar este trabajo tan laborioso y lleno de dificultades, es inevitable no sentirme orgullosa de tan increíble Azaña y al momento de escribir estas líneas empecé a recodar por todos los sacrificios por los que tuve que pasar, por ejemplo estar trabajando en la tesis hasta tarde cuando al día siguiente tenía que ir a trabajar, que el computador no me guardara los cambios realizados y volver a empezar otra vez, llamar a varias compañías arroceras para ver a cual podía ir a buscar las cascaras de arroz, y así puedo contar mil de cosas que pasaron para poder realizar esta tesis. Pero también en este momento empiezo a recordar que esto no lo hubiera podido lograr sola, pues muchas veces me desanime por todo lo que tiende a pasar cuando las cosas no salen bien, por eso le doy gracias a Dios por darme la fortaleza para continuar cuando estaba a punto de caer; desde de mi corazón le doy mil gracias. De igual forma le agradezco a mi madre que ha sabido fórmame de la mejor manera con buenos sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ayudo a salir adelante en los momentos difíciles. A mi hermano que siempre ha estado junto a mí y brindándome su apoyo, muchas veces poniéndose el papel de hermano mayor. Debo agradecer de manera especial al Profesor Ing. Diego Zambrano por aceptarme para realizar la tesis bajo su dirección. Su apoyo y confianza en mi trabajo y su capacidad para guiarme ha sido un aporte invaluable. Las ideas propias, siempre enmarcadas en su orientación y rigurosidad, han sido la clave del buen trabajo que hemos realizados juntos, el cual no se puede concebir sin su siempre oportuna participación. Muchas gracias profesor espero verlo pronto ahora como colega. Quiero expresar también mis sinceros agradecimientos al Sr. Carlos Mujica y la empresa de Premezclados de Sur, C.A., por su importante aporte y participación activa en el desarrollo de esta tesis. Debo destacar, por encima de todo, su disponibilidad y paciencia que hizo que nuestras pláticas fueran muy enriquecedoras. No cabe duda que su participación ha enriquecido el trabajo realizado, y además, ha significado el surgimiento de una sólida amistad. A usted también espero verlo como futuro colega. También agradezco a la Universidad IUPSM y a todos los que fueron mis compañeros de clases durante todos los semestres, a los profesores que en este andar por la vida, IV

influyeron con sus lecciones y experiencias en fórmame como una persona profesional y afrontar los retos que estos traen, a todos y cada uno de ustedes les agradezco. Gracias a todas esas personas importantes en mi vida, que siempre estuvieron para brindarme toda su ayuda, ahora me toca regresar un poquito de todo lo inmenso que me han otorgado. Con todo mi cariño le agradezco familiares y amigos. Y para finalizar le agradezco a una persona que siempre ha estado ahí dándome su apoyo incondicional, su paciencia y compresión, donde prefirió sacrificar su tiempo para que yo pudiera cumplir con el mío. Por su bondad y sacrificio me inspiraron a ser mejor para ti, gracias por estar a mi lado, Ángel Solano.

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ÍNDICE GENERAL pp. Resumen ...................................................................................................................... IX LISTA DE CUADROS ................................................................................................ X LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. XI INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1 CAPÍTULO I ................................................................................................................ 3 EL PROBLEMA ....................................................................................................... 3 Contextualización del Problema ........................................................................... 3 Objetivos de la Investigación .................................................................................... 6 Objetivo General ................................................................................................... 6 Objetivos Específicos ............................................................................................ 6 Justificación de la Investigación ............................................................................... 6 CAPÍTULO II ............................................................................................................... 8 MARCO REFERENCIAL ........................................................................................ 8 Antecedente de la Investigación ............................................................................... 8 Bases Teóricas ........................................................................................................... 9 Materiales Puzolánicos........................................................................................ 11 El cemento ........................................................................................................... 11 Arena ................................................................................................................... 15 Limites Granulométricos ..................................................................................... 20 Agua .................................................................................................................... 22 Aditivos. .............................................................................................................. 23 Concreto Celular ................................................................................................. 29 La Cascara de Arroz ............................................................................................ 39 Microsílice........................................................................................................... 41 Propiedades Del Cemento Con Microsílice ........................................................ 42 Aplicaciones de Concreto con Microsílice. ........................................................ 42 Bases Legales .......................................................................................................... 43 Sistema de Variables ............................................................................................... 45 Definición de Términos Básicos ............................................................................. 46

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CAPÍTULO III ............................................................................................................ 51 MARCO METODOLÓGICO ................................................................................. 51 Modalidad de la Investigación. ........................................................................... 51 Tipo de Investigación. ......................................................................................... 51 Procedimientos. ................................................................................................... 52 Operacionalización de las Variables ................................................................... 59 Población. ............................................................................................................ 60 Muestra................................................................................................................ 60 Técnicas Empleadas E Instrumentos Para La Recolección De Datos ................ 60 Técnica de Análisis de Datos .............................................................................. 62 Limitaciones de la Investigación. ........................................................................ 62 CAPÍTULO IV............................................................................................................ 63 RESULTADOS........................................................................................................... 63 Estudiar que es un concreto celular con cascaras de arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados. ................................. 63 Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un concreto celular de mezcla para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. ........................................................................ 65 ESTADÍSTICAS ................................................................................................. 67 Determinación el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación Agua – Cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire. .................................................................. 70 Análisis del efecto de la ceniza de cascaras de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza. ......... 76 Realización diseño de un Concreto Celular Ligero con Ceniza de Cascaras de Arroz que Presente los Tiempos de Fraguados y Resistencia Mecánica Aceptables ........................................................................................................... 77 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 83 RECOMENDACIONES ............................................................................................. 85 REFERENCIAS .......................................................................................................... 86 ANEXOS .................................................................................................................... 88 1. Sacos De Cascaras De Arroz Procedente De Del Estados Cojedes Hacienda Ubicada En El Cacao. ......................................................................................... 89

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2. Arena Roja Utilizada Para La Construcción Del Horno ................................. 89 3. Bloques De Alives Utilizados Para La Construccion Del Horno ................... 90 4. Construccion Del Horno Para La Quema De La Cascara De Arroz ............... 91 5. Colocación De Malla Interna .......................................................................... 92 6. Friso Interno Del Horno .................................................................................. 93 7. Colocacion De Tapa Y Horno Realizado ........................................................ 94 8. Incineracion de la cascara de arroz entre 400° c y 550° c. .............................. 95 9. Aditivo Poliheed 755 ...................................................................................... 95 10. Ceniza De Cascara De Arroz Y Agua ........................................................... 96 11. Microsilice Y Cemento ................................................................................. 96 12. Piedra ............................................................................................................ 97 13. Arena ............................................................................................................. 97 14. Mezclas De Los Agregados .......................................................................... 98 15. Asentamiento................................................................................................. 98 16. Medidor De Aire Ocluido ............................................................................. 99 17. Prueba De Resistencia A Compresión ........................................................ 100 18. Ficha Técnica Aditivo Polyheed 755 .......................................................... 101

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ- CIUDAD GUAYANA INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE UNA MEZCLA DE CONCRETO CELULAR CON DESECHOS DE CASCARAS DE ARROZ Y MICRO SÍLICE.

Propuesta de Trabajo Especial de Grado Línea de Investigación: Desarrollo de Nuevas Tecnologías y Materiales

Autor: Anglis Herrera Tutor: Ing. Diego Zambrano Asesora Metodológica: Lcda. Gisela La Cruz Mes, Año: Enero 2014 Resumen Algunas industrias generan entes contaminantes para el medio ambiente. La cual implica la necesidad de crear alternativas para contrarrestar estas.se presenta como material base la cascarilla de arroz, argumentándose su calidad de desecho, así como su potencial para ser empleado como materia prima para la producción de materiales de construcción. Se ha comprobado que la cascara de arroz posee propiedades Puzolánicos si son quemada y/o molidas en forma conveniente; no obstante su naturaleza silícea puede dar lugar a expansiones o degradación del material. En este trabajo se analizara la posibilidad de utilizar la cascarilla de arroz con y sin pre-tratamientos, como una adición en la fabricación de concretos celulares. Se estudiaran diversos pre-tratamientos de la cascarilla, así como combinaciones y variaciones; se realizaran concretos con distintos contenidos de Cascara de Arroz Se determinara propiedades como la densidad, resistencia a flexión y compresión de los concretos a realizar. Esta cascarilla de arroz la utilizáramos en el concreto celular ya que poseen características propias, que mediante métodos en el proceso de su elaboración se habrá hecho más ligero que el concreto utilizado, el cual durante muchos años ha sido empleado como material principal en el área de la construcción. CÓDIGO UNESCO: Ciencias y Tecnología 33 Tecnología de la Construcción 3305 Tecnología del Hormigón 05

Descriptores: Cascarilla de Arroz, Concreto Celular, Tiempo de Fraguado, Agregado Granular, Conglomerados.

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LISTA DE CUADROS CUADRO

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1 Componentes Mineralógicos del Cemento Portland .................................... 12 2 Tipos de Cemento Portland, según Norma COVENIN 28:1993 y ASTM C150. ............................................................................................................... 14 3 Límites en la Granulometría......................................................................... 17 4 Sustancias Nocivas. ...................................................................................... 19 5 Límites Granulométricos Recomendados para Distintos Tamaños Máximos del Agregado. Porcentaje Pasantes. ................................................................ 21 6 Tipos de Aditivos Químicos para Concretos, según Norma COVENIN 356:1994.......................................................................................................... 29 7 Resistencia a Compresión, Concreto Celular sin aditivos ni Agregados, Sacado del Horno. ........................................................................................... 37 8 Concreto Celular Factor de Resistencia en Estado Plástico a Compresión 37 9 Composición Química de la Cascara de Arroz y de las Cenizas de la Cascarilla de Arroz. ......................................................................................... 40 10 Característica Físicas de la Cascara de Arroz ............................................ 41 11 Análisis Química de Microsílice ................................................................ 41

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LISTA DE FIGURAS FIGURA

pp.

1 Relación Básicas del Concreto................................................................................. 25 2 Esquema de los Pasos del Diseño de Mezcla ........................................................... 54

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INTRODUCCIÓN La preocupación por el medio ambiente ha sido la causa de la aparición de una nueva generación de Ingenieros con nuevas visiones y estrategias enfocada a la creación de edificaciones sostenibles, de manera que se establezca una relación más estrecha y respetuosa entre el hombre y la naturaleza. La acumulación y no empleo de los desperdicios orgánicos e inorgánicos no ayuda al crecimiento de la economía y altera el ecosistema. Algunos de estos materiales, mínimamente tratados, pueden ser aptos para la industria de la construcción. Tal es el caso de la cascarilla de arroz, como desecho del procesamiento del grano. Debido al inminente e imparable crecimiento de la construcción especialmente a los elevados costos de los materiales, mano de obra y administración de obras civiles; así como los Residuos de la Construcción y Demolición aumenta constantemente, siendo su naturaleza cada vez más compleja a medida que se diversifican los materiales utilizados, es importante buscar soluciones que permitan reducir costos, incrementar la productividad, optimizar los procesos de construcción, a partir de la eficiencia y eficacia a la hora de diseñar y desarrollar obras civiles. El concreto como elemento primordial en la construcción, es el objetivo primordial de esta investigación, cuyos resultados permitieron generar soluciones óptimas para atenuar efectos contaminantes. Se buscó diseñar un concreto adicionado con la cascara de arroz, que sea más resistente, liviano, económico, eco ambiental y de alta calidad respecto del concreto tradicional. La utilización de la cascara de arroz en el diseño de concretos, pretende obtener doble beneficio como es el reciclaje de residuo del sector agrícola con el fin de aprovechar este material para obtener un concreto más resistente y con generación de menos CO2. La meta principal fue desarrollar un Concreto de Celular con cascarillas de arroz como agregados granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos, de buena trabajabilidad, y resistencia mecánica variable en función de la composición del

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esqueleto granular, y para así poder obtener un ahorro considerable al momento de utilizar cemento y bajar los costos de producción. El trabajo está conformado por cuatros capítulos donde se desarrollaron los siguientes puntos: El Capítulo I el problema, donde se enmarco una contextualización del mismo, objetivo general y justificación del problema con el fin de establecer la importancia de la investigación. El Capítulo II marco referencial, este contiene los antecedentes de la investigación, bases teóricas, bases legales, sistema de variables y definición de términos básicos, con el propósito de procurar al lector conocimientos teóricos sobre el tema. El Capítulo III marco metodológico, contiene la modalidad de la investigación, tipo de investigación y procedimientos para el desarrollo del tema, con el fin de exponer de manera escrita la metodología que se utilizó para la elaboración de la investigación. El Capítulo IV resultados, contiene los resultados obtenidos para cada Objetivo Especifico planteado anteriormente.

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CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

Contextualización del Problema La mitad de los materiales empleados en la industria de la construcción como lo son los materiales contaminantes en edificios, como formaldehido, amianto, plomo, CFCs, PVC (Policloruro de Vinilo), ocasionan un deterioro de la salud de sus habitantes y del medio ambiente. La construcción, rehabilitación y demolición de infraestructuras también genera enorme cantidades de residuos. En términos estadísticos, se puede decir que el sector de la construcción es responsable del cincuenta por ciento de los recursos naturales empleados, del cuarenta por ciento de la energía consumida (incluyendo la energía en uso) y del cincuenta por ciento del total de los residuos generados. A lo anteriormente mencionado también se le suma el elevado costo que posee las construcciones civiles, donde el concreto ocupa el lugar más importante a la hora de invertir, planear e implementar los materiales de construcción, y por ende nace la necesidad de buscar nuevas soluciones en áreas para obtener mayor desempeños óptimos y mayor economía sin amenazar la calidad del producto y el medio ambiente. El constituyente más caro del concreto es el cemento y es el material más utilizado en la construcción del mundo y por lo tanto es necesario considerar estos aspectos, buscando materiales alternativos que posibiliten disminuir costos, preservar recursos naturales, disminuir la polución ambiental y no disponer residuos al medio ambiente, agregando características positivas al concreto para mejorar su durabilidad y resistencia.

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Si bien es cierto que el procesado de materias primas y la fabricación de los materiales generan un alto coste energético y medioambiental, no es menos cierto que la experiencia ha puesto de relieve que no es fácil cambiar el actual sistema de construcción y la utilización irracional de los recursos naturales, donde las prioridades del reciclaje, reutilización y recuperación de materias, brillan por su ausencia frente a la tendencia de la extracción de materias naturales. Por ello, se hace necesario reconsiderar esta preocupante situación de crisis ambiental, buscando la utilización racional de materiales que cumplan sus funciones sin menoscabar del medio ambiente. Indudablemente, esta situación puede mejorarse en gran medida. La composición inorgánica de la ceniza de cascara de arroz difiere de las cenizas de otras fibras orgánicas, ya que tiene un elevado contenido en sílice, encontrándose en la ceniza resultante un porcentaje superior al noventa por ciento, lo que convierte en una fuente potencial de sílice. Las principales impurezas que contienen esta sílice son: calcio, potasio, magnesio y manganeso, y como secundaria aluminio, hierro, boro y fosforo, generalmente en forma de óxidos. Este elevado contenido de sílice amorfa que posee la ceniza de cascara de Arroz y al ser molida adecuadamente hace que resulte interesante su utilización como adición puzolanica en el concreto basado en cemento portland, permitiendo un reemplazo parcial del cemento, y reduciendo la permeabilidad de los concreto a tiempos medios y largos de curado. El concreto celular es un material de alta eficiencia que hace que tenga un bajo impacto en todas las fases de su ciclo de vida, desde la transformación de las materias primas hasta la disposición de los residuos concreto celular. El peso ligero del concreto celular también ahorra energía en el transporte. El hecho de que el concreto celular es hasta cinco veces más ligero que el concreto tradicional conlleva a reducciones significativas en las emisiones de CO2 durante el transporte.

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A diferencia de otros materiales de construcción el concreto celular puede eliminar la necesidad de ser utilizado en combinación con productos de aislamiento térmico, que aumenta el impacto ambiental y el coste de la construcción de edificio. Las principales propiedades físicas de estos materiales que los hacen interesantes desde el punto de vista constructivo son: baja densidad, aislamiento acústico, abundancia y precio reducido. La incorporación del concreto celular en combinación con la cascara de arroz es de gran conveniencia, ya que se puede proveer al mercado nacional de productos como el concreto con adición de cascara de arroz. Las ventajas de incorporar adiciones involucran aspectos importantes como el ahorro de energía no renovable, la protección y conservación del medio ambiente, la mejora de las propiedades del concreto y mejorar los costó de la construcción de las viviendas.

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Objetivos de la Investigación Objetivo General Diseñar un Concreto Celular ligero con cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptables. Objetivos Específicos 1. Estudiar que es un Concreto Celular con cascaras de arroz como agregado granular, para de obtener materiales conglomerados. 2. Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de mezcla para obtener las diversas propiedades reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. 3. Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación agua – cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire 4. Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza. 5. Realizar el diseño de un concreto celular ligero con cascara de arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptables.

Justificación de la Investigación El Concreto Celular con Ceniza de Cascara de Arroz se considera que es un aislante térmico y de la humedad, debido a que la partícula que forma la cascara de arroz provoca la formación de burbujas de aire que rompe los capilares formados durante el fraguado, y que son responsable de que el concreto absorba la humedad. Este podrá ser usado de dos formas: viviendas de enconfrado – aptas para colocar un techo liviano y de paneles prefabricados. La cascarilla de arroz, sirve para la realización de Concreto celular, están formada de un veinticinco por ciento a treinta por ciento de dióxido de silicio (Sio2), al ser

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mezclado con una resina comercial para obtener un aglomerado duro, moldeable, fácil de perforar y de clavar. Una de las ventajas es que posee compatibilidad ambiental, esta compatibilidad con el medio ambiente es solo superada por la madera. El coeficiente de compatibilidad ambiental del concreto poroso es 2; el de la madera 1, el de los ladrillos es 10 y el de los bloques de la arcilla expandida es 20. También posee versatilidad, gracias a su fácil elaboración, se puede producir varias formas de ángulos, arcos y pirámides que aumenta el valor estético de las edificaciones. Gracias a esta exactitud geométrica de las dimensiones de los bloques de concreto celular permite hacer más sutil el aplanado interno y externo. El concreto celular pesa diez por ciento al ochenta y siete por ciento menos respecto al concreto de peso normal. Esta fuerte reducción en el peso, supone un ahorro importante sobre el costo de la estructura y los cimientos. Este tipo de concreto es muy rentable económicamente ya que su inversión es menos de la mitad de los que constaría invertir en un concreto común. Anteriormente se ha descrito ventajas del concreto con ceniza de cascara de arroz, pero en general se puede decir que sus ventajas son: Menor perjuicio para el medio ambiente, ya que su fabricación genera menos residuos y se realiza con un material que se puede reciclar y actualmente se solo un desecho como lo es la cascara de arroz. Son mejores aislante del frio y del calor externo, con lo que gasta menos energía en el hogar. En algunos casos son más económicos que los convencionales, pero cuando no es asi, al ser mejor aislante, el ahorro de energía amortiza la diferencia. La combinación de estos materiales hace que sean más ligeros y manejables para el trabajador agilizando el tiempo de construcción y disminuyendo los gastos.

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CAPÍTULO II

MARCO REFERENCIAL

Antecedente de la Investigación Los primeros Concretos livianos utilizados para construir edificaciones surgieron en el Imperio Romano en el siglo XX a.c. estos primeros concretos eran resultado de la mezcla de materiales cementantes formados a partir de limos quemados con materiales de baja densidad como lo es piedra pómez. Los primeros edificios construidos con concretos estructurales livianos aparecieron luego de la Primera Guerra Mundial. En el año 1922 se construyó la ampliación del Gimnasio de la escuela de deportes acuáticos de la ciudad de Kansas y fue este el primer edificio construido con hormigón liviano estructural en la historia. El suelo donde se cimento este edificio tenía una capacidad portante muy baja, por esta razón se optó por utilizar un hormigón liviano y poder así aligerar el peso que se descargaba en el suelo. Para el año 1928 se realizó un estudio para incrementar el número de pisos del edificio de oficinas de la compañía de teléfono Southwestern Bell en la ciudad de Kansas. Originalmente el edificio contaba con 14 pisos, se realizaron un estudio en la cimentación y se determinó que a la estructura se le podía adicionar 8 pisos más utilizando hormigón convencional. Pero debido a que se utilizó hormigón liviano fabricado con arcilla expandida se pudo aumentar la estructura hasta 14 pisos. Chatveera, P. Lertwattanaruk, (2010), propone la creación “de un Molino de arroz de Tailandia se tritura y se utilizan como reemplazo parcial del cemento, cuyos porcentajes por BRHA fueron el veinte por ciento y cuarenta por ciento y tres relaciones agua – cemento (a/c) diferentes (0,6 – 0,7 y 0,8). Se obtuvo que la mezcla

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de mayor resistencia es 29.3 Mpa con la relación a/c=0.6 y el veinte por ciento de la ceniza de cascara de arroz negro y la menor permeabilidad se obtuvo con cuarenta por ciento de BRHA incrementando la profundidad de carbonatación”1. R. Zerbino, G. Giaccio, G. C. Isaia (2010), Analiza el uso de “la ceniza de cascara de arroz natural (NRHA) sin molerse y la ceniza de cascara de arroz natural (GRHA) molida se utilizan como un parcial reemplazo del cemento, cuyo porcentaje por NRHA y GRHA fueron del quince por ciento y veinticinco por ciento, y dos relaciones a/c (0,45 – 0,55) y plastificante. Se obtuvo que la mezcla de mayor resistencia es 58Mpa con la relación a/c=0,45 y el veinticinco por ciento (25%) de GRHA” 2. Tomas Serrano y otros (2012), “Obtuvieron en los primeros ensayos realizados con cascara sin moler, demostraron que era inviable la incorporación de cantidades de cascaras relativamente importantes, ya que se producían demandas de agua muy altas y, consecuentemente, una segregación de la pasta de cemento. Así mismo otras pruebas preliminares demostraron que para obtener materiales muy ligeros (con densidad de 1.5g/cm3) se requerían volúmenes de cascaras muy altos, lo que posteriormente imposibilitada el proceso de fraguado. Para compensar la reducción de la cascara en los concretos, incluyendo burbujas de aire en los mismo”3.

Bases Teóricas Concreto El concreto, es el único material fabricado por el hombre que alcanza características de solidez y dureza altas, por encima de materiales como el granito, la bauxita, entre otras, y de la cual existen muchas clases. Uno de ellos es el cemento portland, el cual es más asequible por facilidad de manejar, además es el único que logra alcanzar las mismas propiedades físicas de la roca en cuanto a su resistencia a la compresión, duración, impermeabilidad, peso unitario, dureza y apariencia, entre otras. El concreto como comúnmente se conoce en nuestro medio es un material de construcción que se diseña bajo unas normas específicas dependiendo del proyecto que

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se vaya a utilizar y con las características de economía, para un determinado fin. Se produce con base en un diseño de mezclas, con trabajos de ingeniería y que por esta condición están sujetos a cambios, modificaciones y a optimizar tal producto. Para la elaboración de un buen concreto se debe tener en cuenta que en este proceso implica el diseño, elaboración, colocación, curado y protección, de los cuales depende si es un concreto bueno o malo. Esto conlleva a investigar la elaboración de un concreto de alta resistencia que cumpla con todas las especificaciones anteriormente mencionadas y que además incorporen nuevos materiales, que aporten a mejorar dicho elemento. Los componentes del concreto son: agua, cemento, agregado fino, agregado grueso y aditivos. Las características físicas del concreto convencional, donde se indican valores aproximados: Densidad: Aproximada de entre los 2200 y 2500 kg./m3. Resistencia a la compresión: De 100 a 500 kg./cm2 para el concreto ordinario. Existen concretos especiales de hasta 2000 kg./cm2. Resistencia a la tracción: proporcionalmente baja, generalmente despreciable en el cálculo global, del orden de un décimo de la resistencia a la compresión. Los concretos convencionales tienen una densidad alrededor de 2350 kg./m3. Esta alta densidad o peso volumétrico es lo que ha sido un problema en el cotidiano uso del concreto en la construcción de la edificación, donde la carga muerta es un factor importante y el concreto de peso normal es muy pesado para ser práctico, sobre todo en la construcción de losas de entrepiso y azoteas, ya que estas están diseñadas esencialmente para soportar las cargas vivas (personas y mobiliario), dichas cargas se transmiten a las trabes, estas a las columnas y finalmente a la cimentación y al terreno. Lo anterior redunda en construcciones pesadas, vigas de gran peralte, columnas robustas y cimentaciones amplias o complejas, todo esto debido al excesivo peso muerto de las losas de concreto convencional, lo cual se traduce en un elevado costo de la obra.

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Antiguamente las losas de entrepiso se realizaban por medio de vigas y tablas de madera con muy bajo peso y con buen comportamiento a los esfuerzos tanto de flexión, compresión y cortante. En algunos países de Europa y sobre todo en los Estados Unidos de Norte América aún se sigue usando profusamente la madera para la construcción de casas habitación, pero el problema de la combustión y fácil propagación de fuego en la madera sigue siendo un gran problema. Así mismo la baja resistencia a la tracción del concreto generalmente despreciable en el cálculo global (del orden de un décimo de la resistencia a la compresión) es una desventaja, comparado con la madera su antecesor en la construcción. Para corregir estas insuficientes cualidades del concreto, se han realizado a través de los años múltiples investigaciones con sorprendentes resultados (concreto: celular, con fibras, ligero estructural, entre otras). Sin embargo, estas no han permeado como deberían en el ámbito profesional de la industria de la construcción. Materiales Puzolánicos Las puzolanas son aquellos materiales de composición rica en silíceos a partir de los cuales se produce el cemento, similares a las cenizas volcánicas que utilizaban los romanos. Ejemplos de estos son la sílice condesada, algunos caolines, la cascara de arroz y desechos geotermales. Todos estos materiales pueden ser empleados como reemplazo parcial de cemento portland y algunos como reemplazo total. Son llamado así por la interacción química con los productos de hidratación del cemento, principalmente Ca (OH)2. Escalante, (2002)4. El cemento El cemento es un componente activo del concreto e influye en todas las características de este material. Sin embargo, el cemento constituye aproximadamente solo un diez por ciento a veinte por ciento del peso del concreto, siendo el ochenta por ciento al noventa por ciento de materiales restantes el que condiciona la posibilidad de que se desarrollen las propiedades del concreto.

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De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por unidad de peso. Sin embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cemento es un material relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material se debe considerar el costo de: la extracción de los minerales, de dos moliendas a un alto grano de finura; una cocción a elevada temperatura (unos 1.450ºC), el control estricto de los procesos, la homogeneización, los cuidados ambientales, etc. Cuando se habla de cemento, implícitamente se alude al cemento Portland o cemento sobre la base de Portland, ya que son los productos aglomerados que se usan casi exclusivamente con fines estructurales. Para otros aglomerantes distintos, también empleados en construcción. El cemento Portland, es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Se produce haciendo que se combinen químicamente unas materias de carácter acido (sílice y alúmina principalmente) provenientes de arcillas, con otras de carácter básico (primordialmente cal) aportadas por caliza. Esta reacción tiene lugar entre las materias primas, finalmente molidas, calentadas en hornos a temperaturas de semifusion. El producto resultante no es una especie química o mineralógica única, sino una mezcla compleja de minerales artificiales cuya denominación y formula, según Manual del Concreto estructural conforme con la norma COVENIN 1753:03 son las siguientes: Cuadro 1: Componentes Mineralógicos del Cemento Portland Componente Silicato Tricálcico Silicato Dicálcico Aluminato Tricálcico Ferrito aluminato Tetracálcico Yeso Álcalis Magnesia Cal libre Residuo Insoluble

Formula Química 3CaO – SiO2 2CaO – SiO2 3CaO – Al2O3 4CaO – Al2O – Fe2O3 CaSo4 – 2H2O Na20 + K2O MgO CaO + Ca (OH)2 SiO2 + R2O3

Formula Abreviada C3 S C2 S C4FA C4FA Y N+k M C.L. R.I.

Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 92) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

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A los efectos prácticos, se puede considerar esta mezcla como formada por los cuatros primeros componente de la tabla. Este material que sale del horno de la fábrica de cemento y que se llama Klinker o Clinker, son trozos redondos, de mayor o menor tamaño, formados por conglomerados debidos a la semifusion a que estuvo sometido el polvo de las materias primas iníciales. Dentro de los límites generales de composición con los cuales se obtiene el Clinker, se pueden establecer algunas variantes, las cuales dan lugar a productos de características algo diferente entre sí, que constituye los diferentes tipos de cementos. Dentro de los límites de composición indicados, y combinado las proporciones de las materias primas de manera que el Clinker resultante tenga una composición alta o baja de determinados componentes, en cada caso se obtendrá un cemento que gozara, en alto o bajo grado, de las características que le puede comunicar ese componente. Por este procedimiento y en combinación parcial con la finura de molienda, se puede establecer cierta variedad de tipos de cementos. La Norma venezolana COVENIN 28 “Cemento Portland. Especificaciones” y la norteamericana ASTM C150, consideran cinco tipos de Cemento Portland, cuyas características son las siguientes: El cemento Portland tipo 1 es el destinado en obras de hormigón en general, al que no se le exigen propiedades especiales. El cemento Portland tipo 2 se rebaja la cantidad de silicato Tricálcico y aluminato Tricálcico para mejorar sus cualidades notablemente. El cemento Portland tipo 3 se aumenta apreciablemente la cantidad de silicato Tricálcico ya que es el compuesto que contribuye en mayor proporción a dicho fenómeno y al posterior endurecimiento de la pasta. El cemento Portland tipo 4 se reducen aún más los porcentajes de silicato Tricálcico y aluminato Tricálcico principales y responsables del calor de hidratación del cemento. Naturalmente la reducción de silicato Tricálcico hace que el cemento adquiera en forma lenta su resistencia mecánica.

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El cemento Portland tipo 5 se hace una fuerte reducción del contenido de aluminato Tricálcico, para evitar la formación de solfoaluminio de calcio, cuando el concreto es atacado por sulfatos, sustancias que al formarse en el concreto endurecido producen su destrucción. Cuadro 2: Tipos de Cemento Portland, según Norma COVENIN 28:1993 y ASTM C150. Tipo

Características

Límites de la Composición Usual Promedio % C3S

C2S

C3A

C4FA

I

Uso general

40-55

25-30

8-15

5-10

II

Resistencia a los sulfatos y bajo

40-50

25-35

8

10-15

calor de hidratación III

Alta resistencia iníciales

50-63

15-20

3-15

8-12

IV

Muy bajo calor de hidratación

25-35

40-50

<7

10-15

V

Muy alta resistencia a los sulfatos

32-42

38-48

<5

10

Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 96) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se basan en una alta proporción de silicato Tricálcico y aluminato Tricálcico; en definitiva, en composiciones altas en cal. Para esta propiedad también se juega con la finura. Los cementos de moderado calor de hidratación (usado para los grandes vaciados de concreto) y moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de aluminato Tricálcico y en parte del silicato Tricálcico, es decir, composiciones bajas en alúmina y cal. Para los cementos que deban tener esta resistencia a los sulfatos en más alto grado, el contenido de alúmina se debe bajar aún más drásticamente. Como contrapartida, los cementos con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa defensa al paso de los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo metálico.

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El cemento de uso más extendido es el que corresponde al tipo I. en Venezuela la mayor parte de la producción es de cemento Portland de ese tipo, siendo mucho menor la producción del Tipo II, y solo ocasional la del tipo III. La preparación de un buen concreto, es de la obtención de buenas propiedades y buena durabilidad (por muchos años), lejos de ser trivial está ligada al dominio del proceso. Durante los últimos 60años el estudio de la fabricación y utilización del cemento Portland se ha atendido con enfoques cada vez menos empíricos y más científicos. A raíz de esto, los procesos de producción se han mejorado; uno de los más notables ha sido el cambio del proceso que maneja la materia prima en húmedo (barbotinas) al manejo en seco; como resultado se obtuvieron ahorros de energía de más del cuarenta por ciento, sin mencionar la reducción de emisiones de contaminantes y del tamaño de los hornos. La producción de cemento es un proceso de alta demanda energética de combustibles (4.000Kj/Kg cemento, veinticinco por ciento de perdidas) y con alta emisión de contaminantes (0.85 – 1Kg CO2/Kg cemento) por des-carbonatación de materia prima y uso de combustible. Durt M. (2008), “Una producción de cemento necesita calentamiento de materia prima en hornos que liberan aproximadamente 1 tonelada de gas carbónico (CO2) para cada tonelada de cemento producido”5. La composición química del cemento es Caliza + Arcilla + temperatura = Clinker Caliza CaCo3 Arcilla Sílice, alúmina, hierro y otros CaCo3 + CaO (Tº) + CO2+ Arcilla. GONZÁLEZ I. (2001)6. Arena La arena es un agregado fino de origen natural, está formada por granos naturales depositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientos que pueden encontrase hoy día lejos de cursos de agua, en estratos a mayor o menor profundidad pero que, posiblemente, constituyeron ríos o lagunas en anteriores eras geológicas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las arenas se extraen de lugares próximos a los cursos actuales de agua: meandros y lechos de ríos, lagunas, entre otras.

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Sus características de formas favorecen la unión con el cemento y a su vez con los agregados gruesos. Los áridos finos susceptibles de ser utilizados en la fabricación de concreto de alta resistencia son, casi con carácter exclusivo, los obtenidos por procedimientos naturales a partir de sus rocas de origen. Con dichos procedimientos las partículas de agregado fino presenta forma regulares, las cuales, como en el caso de la gravas, favorecen la unión con la pasta de cemento. Los granos de arenas obtenidos por procedimientos de machaqueo presenta formas excesivamente angulosas que lo hacen pocos recomendables en la fabricación de concretos de alta resistencia. Debido fundamentalmente a la excesiva demanda de agua que su uso implica para conseguir un hormigón de la trabajabilidad mínima necesaria. En ocasiones puede adoptar soluciones intermedia, consiste en utilizar una mezcla compuesta mayoritariamente por arena natural complementada en sus fracciones de tamaño inferior por arena de machaqueo. En cualquier caso, como en la mayoría de las cuestiones relacionadas con los concretos de alta resistencia, la decisión más conveniente queda supeditada a ensayos específicos realizados para establecer la mejor solución para cada caso de concreto. Las especificaciones normativas establecen límites para cada cierta característica de los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves problemas en la calidad del concreto. Para mezclas de característica especiales pueden requerirse que algunos límites de calidad de los agregados sean más estrictos que los normativos, por ejemplo: El desgaste, el cociente de la forma, el contenido de ultras finos, entre otras. Parece haber una tendencia a solicitar concretos con niveles de exigencias cada vez más altos, lo cual plantea la necesidad de analizar la calidad de los agregados con mayor detenimiento. Los agregados suelen retener alguna cantidad de agua en forma de humedad. Esta humedad se encuentra de dos maneras diferentes: Una de ellas es rellenando los poros y micro poros internos de los granos, y la otra es como una película o capa envolvente, más o menos gruesa.

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El agua interna de los granos no pasa al concreto como agua de mezclado; al contrario, cuando los granos se encuentran muy secos, pueden absorber parte del agua de la mezcla. El agua externa de los granos si pasa a formar parte de la mezcla, alterando sus proporciones. El punto de equilibrio entre el grano seco y húmedo se conoce como el estado de agregado saturado con superficie seca. Esta condición no suele ser natural, sino que se logra en los laboratorios con un procedimiento que si bien no exige alta tecnología, no resulta fácil. La humedad en exceso de este punto de equilibrio hace que, en un peso dado de agregado, haya una cierta porción de material diferente al solido; esa cantidad de agua se incorporara a la mezcla. Por el contrario, la absorción de agua por diferencia entre el grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes cantidades de agua de la mezcla. Estos aportes o retiros alteran consecuentemente la relación agua/cemento. La granulometría determinada según la Norma Venezolana COVENIN 255 debe estar comprendida entre los límites que se indican a continuación: Cuadro 3: Límites en la Granulometría Cedazos COVENIN

Porcentaje que Pasa

9,51 mm (3/8”)

100

4,76 mm (#4)

85 – 100

2,38 mm (#8)

60 – 95

1, 19 mm (16)

40 – 80

595 µm (#30)

20 – 60

297 µm (#50)

8 – 30

149 µm (100)

2 – 10

75 µm (200)

0-5

Fuente de Norma venezolana COVENIN 277:2000 CONCRETOS. AGREGADOS. REQUISITOS (p – 4) por Fondo Norma.

Puede ser necesario usar por motivos técnicos, materiales con desgastes distintos que no estén dentro de los límites establecidos en la Tabla III (véase Nota 1). En estos casos

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deben establecerse de acuerdo a las normas establecidas o por acuerdo entre las partes involucradas, manteniéndose estable, con variaciones en el módulo de finura menores de ± 0,20. Nota1: Arenas y otros materiales con granulometrías especiales, pueden ser necesarios en casos tales como: Para combinar adecuadamente con otros agregados. Para concretos con muy alto contenido de cemento. Para concretos pobres y otros. En estos casos se puede permitir el uso de arenas provenientes de la trituración de rocas con contenidos de trece por ciento a quince por ciento de finos, pasante por el cedazo COVENIN #200 (75μm). Resulta generalmente aceptado que para obtener concretos de la máxima resistencia es recomendable el empleo de áridos finos con un módulo de finura adecuado para producir concreto dentro de una granulometría aceptable, debe estar entre 2,3 y 3,1 donde un valor menor de 2,0 indica una arena fina y 2,5 una arena media y más de 3,0 una arena gruesa. Cuando la granulometría de las arenas es excesivamente fina, exige una mayor cantidad de cemento y agua, y como consecuencia se obtiene un concreto de consistencia pegajosa inadecuada para hormigones de alta resistencia. La granulometría consiste en distribuir las partículas que constituyen un grupo de agregados y seleccionarlos en fracciones de igual tamaño. El agregado fino debe estar libre de cantidades nocivas de impurezas orgánicas y al ser ensayada según la Norma Venezolana COVENIN 256 no debe producir un color más oscuro que el N° 3 del patrón Gardner. Un agregado fino que no pase este ensayo puede ser utilizado: Siempre y cuando la decoloración se deba principalmente a pequeñas cantidades de carbón o lignito. Cuando al ensayar un mortero elaborado a base del agregado no tratado, según la Norma Venezolana.

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COVENIN 275, desarrolle una resistencia media a la compresión, a los 7 días y 28 días, no menor que el noventa y cinco por ciento de la desarrollada por un mortero similar hecho con otra porción de la misma muestra lavada en una solución al tres por ciento de hidróxido de sodio, cada resistencia media debe obtenerse en un número no menor de seis probetas. Cuadro 4: Sustancias Nocivas. Material

Partículas desmenúzales

Máximo % en Peso

Método de

de Muestra Total

Ensayo

1,00

COVENIN 257

Material más fino que el cedazo

COVENIN 258

COVENIN #200 (75µm).

3,00

Concreto sujetos a la abrasión.*

5,00

Otros tipos de concretos* Carbón y lignito:

COVENIN 260

Donde sea importante la apariencia de la

0,50

superficie del concreto.

1,00

Todos los demás concretos Cloruros**

0,10

SULFATOS***

1,00

COVENIN 261

Fuente de Norma venezolana COVENIN 277:2000 CONCRETOS. AGREGADOS. REQUISITOS (p – 5) por Fondo Norma.

Nota 2: *Si el material más fino que el cedazo COVENIN #200 (75μm) se compone de polvo de piedra que esté libre de arcilla o esquisto, estos límites se pueden aumentar al trece por ciento al quince por ciento, véase Nota 1. ** Esta condición debe cumplirse estrictamente en concretos armados. *** La máxima cantidad permisible de sulfatos en una arena expresada con SO4 y referida al agregado se conocerá mayor de 1,00%. Se acepta como condición equivalente, que la cantidad de sulfatos expresa dos como SO4 no sea mayor de 1,2 g/l de la muestra, sin que el volumen máximo de estas impurezas sobrepase de 0,5 cm3.

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Limites Granulométricos La mezcla está constituida por la combinación de cemento, aditivo, arena y cascarilla de arroz (con su determinada granulometría conocida previamente para los dos últimos). Dentro de la mezcla actúa el agregado combinado, es decir, el formado por el conjunto de todas las fracciones que se hayan empleado, incluyendo desde la partícula más gruesa hasta la más fina. Para que este agregado produzca mezcla de calidad y economía su granulometría debe estar dentro de ciertos límites como se muestra a continuación:

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Cuadro 5: Límites Granulométricos Recomendados para Distintos Tamaños Máximos del Agregado. Porcentaje Pasantes. Cedazo

Tamaños Máximos mm (Pulgadas)

Altura

88,9

76, 2

63,5

50,8

38,1

25,4

19,1

12,7

9,53

6,35

mm

Pulg

(31/2)

(3)

(21/2)

(2)

(11/2)

(1)

(3/4)

(1/2)

(3/8)

(1/4)

88,9

31/2

100 – 90

--

-

-

-

-

-

-

-

-

76,2

3

95 – 80

100 – 90

-

-

-

-

-

-

-

-

63,5

21/2

92 – 60

92 – 70

100 - 90

-

-

-

-

-

-

-

50,8

2

85 – 50

87 – 55

87 - 65

100 - 90

-

-

-

-

-

-

38,1

11/2

76 – 40

80 - 45

80 - 55

87 - 73

100 - 90

-

-

-

-

-

25,4

1

68 – 33

72 - 38

73 – 47

77 – 59

84 – 70

100 - 90

-

-

-

-

19,1

¾

63 – 30

68 - 35

68 - 43

73 - 53

77 - 61

90 - 70

100 - 90

-

-

-

12,7

½

57 – 28

62 - 32

62 - 37

68 - 44

70 - 49

75 - 55

85 - 65

100 - 90

-

-

9,53

3/8

53 – 25

58 - 30

60 - 35

65 - 40

65 - 43

68 - 45

75 - 55

98 - 90

100 - 90

-

6,35

¼

45 – 22

48 - 25

58 - 30

60 - 35

60 - 35

60 - 35

65 - 45

65 - 51

73 - 61

100 – 90

4,76

#4

45 – 22

48 - 25

50 - 28

55 - 30

55 - 30

55 - 30

68 - 38

58 - 42

62 - 48

65 – 52

2,38

#8

40 – 20

43 - 20

45 - 20

45 - 20

45 - 20

45- 20

45 - 20

43 - 37

40 - 26

38 – 26

1,19

#16

35 – 15

35 - 15

35 - 15

35 - 15

35 - 15

35 - 15

35 - 15

31 - 17

26 - 14

21 – 9

0,59

#30

25 – 10

25 – 10

25 - 10

25 - 10

25 - 10

25 - 10

25 - 10

20 -10

13 - 5

8–2

0,29

#50

16 – 7

16 - 7

16 - 7

16 - 7

16 - 7

16 - 5

16 - 5

11 - 5

7-3

5–1

0,14

#100

8-2

8-2

8-2

8-2

8-2

8-1

8-1

6-1

5-1

2-0

Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 126) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

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Agua Es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto: mezclado, fraguado, y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre el quince por ciento y veinte por ciento del volumen de concreto fresco y conjuntamente con el cemento, forman un producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica y soporta los agregados, acomodables en los moldes. Simultáneamente esta agua reacciona con el cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más amplia, desde el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamos endurecimiento, hasta el desarrollo de la resistencia a largo plazo. Por otra parte, el agua de curado es necesaria para reponer la humedad que se pierde por evaporación luego que el concreto ha sido colocado, compactado y alisado en su superficie; de esta manera se garantiza el normal desarrollo de las reacciones de hidratación del cemento. En zonas urbanas, se suelen elaborar concretos utilizando agua potable, lo cual se considera exenta de materia orgánica y solidas en suspensión, y cuyo contenido de sales minerales totales es inferior al 0,25% (2.500ppm) en peso. En general, el agua potable es adecuada para elaborar y curar concreto aun cuando la cloración puede alterar el comportamiento de los aditivos y la evolución de la resistencia. El agua de pozos, ríos y lagos, entes de su utilización, debe ser evaluado física y químicamente en un laboratorio competente. Posteriormente debe ser verificada al menos dos veces al año, durante la estación seca y la de lluvias, o cuando varié sensiblemente el caudal o el aforo de la fuente, porque las concentraciones de sales, azucares y otros contaminantes pueden variar. Además deben investigar el vertido de aguas servidas y desechos aguas arriba del sitio de toma y conocer si son estacionales para poder planificar el cronograma de ensayo. El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y curar el concreto como resultados satisfactorios, así como agua potable, puede ser usada con misma finalidad, sin mayores ensayos previstos, teniendo en cuenta las posibles variaciones estacionales indicadas anteriormente. La Norma COVENIN 2385, “Agua de Mezclado para

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concretos y morteros especificaciones” establece los límites de calidad exigidos para el agua. Para concreto pretensado debe extremarse los cuidados. En caso de concreto reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos adicionales cuando se comprueban las tres siguientes condiciones: PH entre 6 y 8. Contenido total de sales minerales inferior a un por ciento (10.000 ppm). Contenido de materia orgánica inferior a 20mg/l (20ppm). Si no se cumple alguna de las tres condiciones anteriores, debe ordenarse la realización de ensayos adicionales tale como: Análisis químicos, Evaluación de morteros de pruebas. Las aguas contaminadas con efluentes industriales, desechos humanos o animales, deben ser valuadas siempre. Aditivos. Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que se añaden en pequeña proporción a los componentes principales de los morteros o de los concretos, durante su mezclado, con el propósito de modificar algunas de las propiedades de las mezclas en estado fresco o en estado endurecido. Las limitaciones y especificaciones para el uso de aditivos se presentan en el artículo 3.5 de la Norma COVENIN 1753 “Proyecto y diseño de obras en concreto estructural”. En Venezuela los aditivos llegan a finales de los años cuarenta. En la década de los setenta se comienza su fabricación en el país, incorporando progresivamente mayor proporción de materias primas nacionales. En la actual tecnología del concreto, los aditivos han perdido su primitivo carácter misterioso y con ellos se pueden obtener concretos de mayores exigencias. No resulta exagerado afirmar que, en muchos casos, un aditivo permite el uso de procedimientos constructivos menos costosos. La razón para el gran incremento del uso de aditivos es que son capaces de impactar beneficios físicos y económicos considerables con respecto al concreto. Estos beneficios incluyen el uso del concreto en circunstancia en las que previamente existían

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dificultades considerables, o hasta insuperables. También hacen posible el empleo de una variedad más amplia de ingredientes en la mezcla. La de los aditivos sobre el tiempo de fraguado, consistencia y otras propiedades de la pasta de cemento o del mortero, y la respectiva influencia sobre la consistencia, el tiempo de fraguado y la trabajabilidad del concreto, siguen en general la misma tendencia, sin embargo, la magnitud de los efectos para ambos cosos puede ser muy diferente. Por eso el aditivo debe evaluarse y seleccionarse mediante pruebas hechas en concreto directamente, de acuerdo a lo señalado en la Norma COVENIN 351, “Aditivos químicos utilizados en el concreto. Método de ensayo”, ASTM C494 Y ASTM C1017. La determinación del tiempo de fraguado debe realizarse en mortero cernido del concreto, pero nunca en mortero o pasta de cemento especialmente preparados. El efecto de los aditivos sobre las propiedades del concreto depende, de manera muy importante, de las características del cemento empleado. Con algunos cementos el efecto puede ser el esperado, mientras que con otros su efectividad puede resultar disminuida, e incluso puede llegar a dar el efecto contrario. Por tales razones, el uso de determinado aditivo solo puede ser convenido una vez concluidas las pruebas que demuestra su efectividad y economía para cada caso especifica. La calidad de los aditivos químicos se evalúa con la Norma COVENIN 356, “Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones”, la COVENIN 357, “Aditivos incorporados de aire para concreto. Especificaciones”, y ASTM C494 y C260. Los aditivos pueden ser orgánicos o inorgánicos en cuanto a la composición, pero su carácter químico, que difiere del mineral, es su característica esencial. Esa clasificación representa una cierta limitación, ya que algunos aditivos ejercen, simultáneamente varios efectos sobre las mezclas y algunas de esas acciones no están explícitamente consideradas en las clasificaciones normativas. Por ello, para analizar el efecto de los distintos tipos aditivos sobre las propiedades del concreto, serán agrupados de la siguiente manera:

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1. Modificadores de la Relación Triangular: Este grupo de aditivos comprende fundamentalmente el tipo A (Reductores de Agua) y Tipo F (Reductores de Agua de Alto Rango). Su empleo adecuado permite modificar beneficiosamente la siguiente relación triangular: Resistencia

Relacion: Agua / Cemento LEY DE ABRAMS Zona Triangular Dosis de Cemento

Trabajabilidad

Figura 1 Relación Básicas del Concreto; Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 169) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

Y cuya expresión matemática es la siguiente: C = k * Tn / αm. Los aditivos Tipo A y Tipo F modifican una o varias de las constante k, m y n según el efecto que predomine en su acción final, la cual puede clasificarse en: 1.1.

Acción plastificante.

1.2.

Ahorrador de cemento.

1.3.

Reductor de agua.

1.4.

Una combinación de cualquiera de ellas.

Evidentemente en cualquier acción que modifique la relación agua/cemento afectara también, de manera indirecta, la resistencia del concreto. Los aditivos agrupados en esta categoría están compuesto por: Ácidos lingnosulfónicos, Hidróxidos carboxílicos, así como modificaciones y derivaciones de estos, carbohidratos, sales de zinc, boratos, fosfatos y otros. Algunos de estos productos

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pueden causar, además, retardos en el tiempo de fraguado. En algunos casos se utilizan expresamente aditivos que producen la acción combinada de reducción de agua y retardo de fraguado o de reducción de agua y aceleración de fraguado (Tipo D y Tipo E). La acción reductora de agua (efectividad) puede variar de un cinco por ciento a doce por ciento en el Tipo A y de doce por ciento al treinta por ciento en Tipo F. El valor de la efectividad debe ser suministrado por el fabricante, en la hoja técnica del producto. 2. Mejorados de la Tixotropía o Superplastificantes: La propiedad que se conoce como “tixotropía”, consiste en la capacidad del material en su estado fresco, de atiesarse cuando está en reposo y de fluidificarse cuando está en movimiento; es intensificada, en mayor o menor grado, por la acción de los aditivos reductores de agua con acción plastificante. Dada la beneficiosa influencia de este efecto sobre la acomodación de la mezcla en los encofrados, rellenándolos a cabalidad y envolviendo los aceros de refuerzo y, dada la disminución del riesgo de segregación de los granos de los agregados, así como la moderación a los efectos nocivos de la exudación, el papel de estos aditivos es importante. Están constituidos, fundamentalmente, por condesados sulfonados de naftalina o melanina. Cumplen con los requisitos especificados en la Norma COVENIN 356 para los aditivos Tipo F (Reductores de Agua de alto rango) y Tipo G (Reductores De Agua De Alto Rango Y Retardadores), y ASTM C1017 tipo I y II. Los aditivos Superplastificantes son particularmente útiles en las siguientes situaciones: 2.1. Por su facilidad de bombeo y las altas resistencias a edades tempranas, para fabricación de elementos de concreto pretensado, concreto a la vista o de obra limpia y sistemas de erección con encofrados deslizantes o sistema túnel. 2.2. Por su mayor resistencia a la abrasión, en pisos industriales. 2.3. Donde sea conveniente controlar el calor de hidratación y la retracción, así como facilitar la colocación del concreto, como ocurre en concretos masivos, con secciones mayores de 60 cm y en grandes vaciados.

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3. Modificadores del Tiempo de fraguado: Tanto para acelerar los tiempos de fraguado como para retárdalos, se dispone de aditivos efectivos y de uso confiable. Para comprender estos efectos hay que recordar las diferencias entre el fenómeno de fraguado y el desarrollo de resistencia, términos que a veces se usan equivocadamente como sinónimos. 3.1. Aditivos Aceleradores: están formados en dos grupos: 3.1.1. Alta Velocidad de Reacción: El fraguado o atiesamiento puede producirse a los pocos segundos de la aplicación. Suelen generar una elevada temperatura en la masa del concreto que obligar manejar con guantes. Su empleo más frecuente está en las reparaciones de vías de agua para producir taponamientos o en la cobertura de superficies con morteros, aplicando o disparado, tratando de evitar si desprendimiento. 3.1.2. Ganancia más Moderada en la Aceleración de la Reacción: Tienen su principal campo de aplicación en los climas fríos. El acelerador por excelencia es el cloruró de calcio (CaCl2). No es aconsejable colocar concreto por debajo de 10°C. sin el uso de aditivos acelerados solo quedaría el recurso de calentar la masa de concreto. 3.2. Retardadores: Son utilizados en climas cálidos, tienen una amplia de oportunidades de empleo. Cuando el tiempo requerido para las operaciones de transporte, colocación y vibrado del concreto es mayor que el lapso estimada para el fraguado inicial de la mezcla, es necesario retardar esa reacción. Los retardadores de fraguado son pocos menos imprescindibles para fabricar concretos en localidades de clima cálido aunque debe llevarse un buen control en obra ya que puedan favorecer el fenómeno de retracción. Retardos de hasta de dos o tres horas no suelen acarrear inconvenientes; pueden lograrse tiempo más largos pero requieren pruebas previas y muy buenos controles sobre la mezcla ya que puede producir o surgir efectos secundarios. En las obras usuales no se justifican retardos superiores de 6 horas. 4. Impermeabilizantes: El concreto tiene una relativa facilidad para absorber agua en sus capas superficiales debido a su estructura perimetral de poros; esta no suele

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estar interconectada con la red interna de poros, por el cual el concreto ofrece una alta resistencia a ser atravesado percolado por el agua, al menos que exista un elevado gradiente e presiones entre ambas caras de la pieza. Si el concreto muestra filtraciones en condiciones normales de uso, seguramente se debe a defectos en su diseño o elaboración. Estos defectos pueden ser: 4.1. El uso de una muy alta relación agua/cemento. 4.2. Granulometría propensa a dejar abundantes poros internos. 4.3. Compactación defectuosa. 4.4. La presencia de juntas mal realizadas. 4.5. Agrietamiento excesivo por falta de curado. 4.6. Retracción. La absorción de agua es un fenómeno lento y su importancia radica en la incidencia que tiene sobre la durabilidad del material. Los concretos de baja relación agua/cemento, suficiente dosis de cemento, granulometría adecuadas, bien compactados y bien curados, no presentan problemas de durabilidad aunque están expuestos a ambientes agresivos naturales. 5. Incorporadores de Aire: La vibración y compactación de la mezcla en estado fresco produce el desalojo del aire atrapado durante el proceso de colocación. Ese volumen de aire llamado “atrapado”, no puede ser extraído totalmente; siempre queda alguna presencia dentro del material en forma de burbuja planas de cierto volumen, relativamente pequeño, y en pequeños canales. Diferente es la situación cuando se desea incluir intencionalmente un volumen adicional y diferente de aire, denominado “incorporado”; este efecto se consigue mediante la adición de ciertos aditivos específicos que generan un conjunto de vacíos, los cuales usualmente ocupa un volumen entre el tres por ciento y el siete por ciento de la pieza de concreto. La presencia de esas abundantes y bien distribuidas esferas de aire brinda una notable capacidad de defensa al concreto contra el fenómeno de congelación y descongelación de agua atrapada en su interior; cuando este fenómeno se produce

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de manera sucesiva y repetitiva, destruye el material, que no puede resistir la presión del agua congelada, la cual aumenta su volumen cuando para del estado líquido al solido o hielo. Cuadro 6: Tipos de Aditivos Químicos para Concretos, según Norma COVENIN 356:1994. Tipo

Efectos Sobre la Mezclas

A

Reductores de agua

B

Retardadores de Fraguado

C

Aceleradores de Fraguado

D

Reductores de Agua y Retardadores

E

Reductores de agua y Aceleradores

F

Reductores de Agua del Alto Rango

Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 168) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

Concreto Celular Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del siglo antepasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro cemento tipo Portland y de su producto resultante el concreto. El usuario prefiere el tabique, luego el block y después al concreto. El tabique es de tradición. Sin embargo, en la vivienda residencial las clases más altas entienden mejor el concreto, porque lo han vivido más, lo piden mucho. Por ejemplo, en muros, y por otra parte, son las nuevas generaciones quienes entienden mucho mejor el concreto. Pedro Morales Ramírez, gerente de Practicasa México nos dice, los materiales considerados innovadores, en su mayoría prefabricados, (sobre todo con concretos ligeros) en realidad no son materiales nuevos, sin embargo, sí parece ser ahora el

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momento ideal para sacarlos de su letargo y comenzar a abrir nuevas oportunidades de negocio7. El concreto celular también conocido como concreto aireado, se crea incluyendo una multitud de micro burbujas en una mezcla a base de cemento arena y otros materiales sílices. Esto se logra mezclando el Agente Químico Espumador con agua, y generando espuma con la dilución, generalmente utilizando aire comprimido. Para lograr resultados óptimos, se requiere de un aireador. La espuma se mezcla entonces con la lechada de arena/cemento/agua. Se comporta igual que el concreto denso pesado ordinario en la mayoría de los aspectos, tales como el curado. La cantidad de aire que se puede incluir en los concretos aireados prefabricados o colados en sitio varía de veinte por ciento a cincuenta por ciento en volumen cuando se los utiliza estructuralmente, pero puede llegar a ocupar de cincuenta y un por ciento a ochenta por ciento en concretos colados en sitio destinados sólo para aislamiento térmico, de empaque o relleno. El ACI define el concreto ligero celular como “aquel en el cual todo o parte del agregado grueso es sustituido por burbujas de gas o aire”. Los materiales empleados para fabricar el concreto celular son básicamente los mismos que se utilizan para el concreto tradicional, excepto los agregados de cuarzo y los agentes químicos que producen las células de aire. El concreto aireado es una modificación del concreto normal y la diferencia entre ambos está en su densidad y no en su calidad. Las células se distribuyen en los elementos ya fraguados y varían entre 0.05 y 1.5 mm. de diámetro, siendo su forma casi esférica. Están cubiertas por una película que debe ser resistente para soporta el vigor del mezclado y colocado, y durante todo el tiempo deben permanecer separadas y revestidas con la pasta de cemento (resistir la coalescencia). Las propiedades de este concreto son las siguientes:

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Aislamiento Térmico. Puede considerarse como el coeficiente de resistencia a la transmisión de calor. Una de las características más especiales que posee el concreto celular es el valor relativamente alto del aislamiento térmico que se hace mayor o menor en razón inversa a la densidad del material. Las oquedades llenas de aire no aumentan el peso del concreto, mientras que la conductividad total de un concreto poroso es la resultante de la conductividad térmica de la estructura de silicatos más la del aire contenido en ellos. Por esta razón, la conductividad térmica se relaciona con la densidad aparente. La trasmitancia térmica o valor “u” tiene una gran importancia práctica, pues proporciona las bases para comparar los valores efectivos de aislamiento de distintos sistemas de techos y muros utilizando diferentes materiales, así, como también para calcular las pérdidas de calor en los edificios. Absorción. Las pruebas realizadas han demostrado que el espumante produce un concreto celular con una absorción de agua muy baja. Cuanto mayor sea el contenido de aire, menor será la absorción de agua. Resistencia al fuego. Es extremadamente resistente al fuego y es apto para los trabajos con riesgo de incendio. Las pruebas han demostrado que, además de la protección prolongada contra el fuego, la aplicación de un calor intenso, como una llama a alta energía mantenida cercana a la superficie, no provoca ni la rotura ni la explosión, contrariamente al comportamiento del concreto con densidad normal. Durabilidad. Es un material de larga duración que no está sometido al efecto del tiempo. No se descompone y es duradero como una roca. Su alta resistencia a la compresión permite que se pueda utilizar un menor peso/volumen en la construcción. Calor. Gracias a la alta variación térmica, las construcciones con concreto celular logran acumular calor, lo que permite reducir los gastos de calefacción del veinte por ciento al treinta por ciento. Microclima. Evita la pérdida de calor en invierno; es resistente a la humedad, permite evitar las temperaturas muy altas en verano y controlar la humedad en el aire absorbiéndola y favorece la creación de un microclima (como una casa de madera).

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Montaje rápido. La baja densidad y, por tanto, la ligereza del concreto celular, junto al mayor tamaño de los bloques respecto a los ladrillos, permite aumentar sensiblemente la velocidad de colocación. El concreto celular se puede trabajar y cortar fácilmente para ranurar canales y pasos para cables eléctricos y tubos. La facilidad de montaje es debido a la alta precisión de sus dimensiones, con una tolerancia de ±1 mm. Aislamiento acústico. Tiene una absorción acústica alta. Los edificios construidos con concreto celular cumplen las normas en materia de aislamiento acústico. Compatibilidad ambiental. Su respeto medioambiental es sólo superado por la madera. El coeficiente de compatibilidad ambiental del concreto poroso es 2; el de la madera 1, el de los ladrillos 10 y el de los bloques de arcilla expandida 20. Versatilidad. Gracias a su facilidad de elaboración, se pueden producir varias formas de ángulos, arcos y pirámides que aumentan el valor estético de los edificios. Economía. La exactitud geométrica de las dimensiones de los bloques de concreto celular permite hacer más sutil el aplanado interno y externo. Protección. El concreto celular protege de la propagación del fuego, y corresponde al primer grado de resistencia, como se ha demostrado en las pruebas. Se puede usar, por lo tanto, para construcciones anti-incendio. Si la superficie de concreto celular está expuesta a un calor intenso, como a una lámpara de soldadura, no se rompe ni estalla como sucede, con el concreto pesado. Como consecuencia, el acero encofrado está protegido del calor durante un periodo más largo. Las pruebas demuestran que la superficie de concreto celular de 10 mm. de espesor puede resistir al fuego durante 4 horas. En las pruebas realizadas en Australia, la parte exterior de un panel de concreto celular de 150 mm. de espesor ha sido expuesta a temperaturas de hasta 1200° C. Transporte. La combinación favorable de peso, volumen facilita el transporte de este material para las construcciones, tanto de material premezclado como elementos prefabricados. Así, atendiendo a sus características vitales, podemos decir que el concreto aireado es: 32

Aislante térmico y acústico por su bajo peso y densidad variable. Bombeable y auto-nivelante por su consistencia que varía de plástica a fluida. Resistente al tránsito peatonal. Incombustible y no degradable. Pigmentable en diversos colores. Hay que recordar que toda vivienda es un sistema en continuo contacto con el medio ambiente, y en consecuencia, es atravesada por numerosos flujos de aire, vapor de agua, sustancias orgánicas, minerales y primordialmente, por energía que proviene del sol. La permeabilidad o impermeabilidad de azoteas y muros, es decir, de las barreras físicas del sistema, regulan la magnitud y dirección de los intercambios de calor mediante procesos de radiación y conducción, determinando así las condiciones internas del confort térmico. Existen aditivos como: generador espumante, fibra dispersante, retardante, expansor, escoria, ceniza volante, entre otras, que ayudan a cubrir algunas de las deficiencias que van aparejadas a la baja densidad del concreto celular. Existen varios tipos de concreto celular: 1. Concreto celular arenado: Contiene cemento, arena con un diámetro máximo de 4 mm. con finos de 0.2 mm., para lograr resistencias más elevadas, agua y el agente escogido para desarrollar las células; el rango de su densidad es de 850 a 1,900 kg. /m3. Agregados minerales tales como arena de sílice se utilizan con éxito para evitar la contracción del concreto celular. 2. Concreto celular con agregados ligeros: Se realizan con tezontle, piedra pómez, etcétera, para lo cual se reemplaza parte de la arena. Estos agregados deben contar con una resistencia mayor para aumentar su resistencia a la compresión (se logran mezclas de 1,600 kg. /m3). 3. Concreto celular con agregados expansivos: La adición de vermiculita y perlita en el concreto ha demostrado que ayuda en climas cálidos a retener el agua del curado. Estos son ideales cuando el concreto celular se use como protección a las estructuras metálicas contra el fuego. Estos agregados se 33

utilizan en la fabricación de prefabricados ya que logran su expansión a altas temperaturas. 4. Concreto celular modificado: Se considera concreto celular modificado a cualquiera de los tipos antes mencionados al que se le añade un aditivo. 4.1.

Concreto celular con aditivo dispersante. Ayuda a exponer mayor superficie de las partículas del cemento a la hidratación. Su acción dispersante aumenta la fluidez e incrementa la resistencia a la compresión debido a la reducción de la proporción agua/cemento en la mezcla, logrando un incremento de resistencia hasta de diez por ciento (10%) en densidades de 1,400 kg. /m3, y de cuarenta por ciento (40%) en densidades de 1,750 kg. /m3.

4.2.

Concreto celular con aditivo expansor: La utilización de aditivo expansor en el concreto aireado refuerza a los componentes de éste, ya que la expansión puede ser de la misma magnitud que la contracción y la retracción del concreto; esta expansión compensa parcialmente los efectos de compresión en el secado característicos del concreto aireado. La tendencia a expandirse se controla por el acero de refuerzo, por lo cual éste debe ser colocado lo más cercano posible al centro de la sección para evitar empuje y por consiguiente, una deformación del elemento.

5. Concreto celular con escoria y ceniza volante: La arena puede ser reemplazada por las cenizas de combustible pulverizado o escoria de alto horno molidas. Estos funcionan en parte como relleno y en parte como reactivo químico con el cemento. La ceniza volante y la arena de cuarzo se emplean para reemplazar parcialmente la cantidad de cemento, lo cual ayuda a reducir tiempo de mezclado y, por consiguiente, la segregación; además, aumenta la resistencia del concreto celular. 6. Concreto celular con otros aditivos: Este concreto es compatible también con los agentes humectantes, dosificadores, retardantes, estabilizadores de poros.

34

También se utilizan los álcalis solubles (soda cáustica) para acelerar la reacción de adiciones metálicas. La arena y otros componentes sílico se muelen en molino de bolas hasta llegar un grado de finura comparable a la finura del cemento ordinario. Las mezclas del concreto aireado se pueden hacer con cemento Portland tipo I, normal, y con cemento Portland tipo III, resistencia rápida. La prefabricación. El concreto celular prefabricado puede ser producido en bloques para muros y unidades reforzadas para muros y losas. Su densidad varía de 400 a 800 kg. /m3. Los bloques son de gran utilidad en la industria de la construcción porque reducen enormemente el peso muerto de las estructuras y representan ahorros considerables en las cargas, así como por la gran área que se puede cubrir con cada uno de ellos. Además, aporta beneficios a la edificación ya que es posible fabricar paneles reforzados de gran tamaño, pudiendo estos ser elementos de carga estructuralmente hablando. Para elaborar prefabricados con concreto celular se debe contar con un espacio para colar el material en moldes, cortar y curar. Se requiere mantener una temperatura ambiente constante para poder fabricar elementos de alta calidad. Primero se coloca con precisión el acero de refuerzo de manera que cuando se corten las piezas no se dañe éste. El concreto es vertido en moldes que son llenados parcialmente y a los 20 minutos la mezcla se expande cubriendo totalmente el molde. Después de cuatro a seis horas, el colado habrá fraguado lo necesario para poder ser cortado. De acuerdo con la norma del ACI 523.2 R-68 hay varios sistemas que se pueden utilizar para el curado del concreto celular: Curado por lo menos a 21°C o más, como mínimo por siete días si es cemento Portland normal tipo I y por tres días si se utiliza cemento Portland tipo III de resistencia rápida.

35

Curado en autoclave, lugar donde permanecerá de 14 a 28 horas. Bajo una presión aproximada de 10.5 kg. /cm2 y a una temperatura de 185° C. El curado en vapor es necesario para obtener “concreto gas” de primera calidad. Cualquier sistema de curado podrá ser utilizado mientras se conserve el contenido de agua del concreto y se proporcione la máxima calidad de resistencia a los elementos. El acero de refuerzo utilizado en el concreto curado en autoclave debe ser protegido para evitar la corrosión, en un baño de una mezcla de recubrimiento que puede ser: Protegerlo con concreto celular de mayor espesor. Solución bituminosa oxidada que se endurece al aire. Capa de lechada de cemento con o sin látex de hule y un material coloidal como la caseína. Resinas Epoxicas. Ahogado en concreto normal. Propiedades físicas del concreto celular. La característica más sobresaliente del concreto aireado es su densidad, Sin embargo sus propiedades térmicas, acústicas, su trabajabilidad, etc., generan grandes ventajas en la industria de la construcción. Su factibilidad de diseño permite gran confort a quienes lo utilizan y disfrutan de él. La resistencia a la compresión va a variar en el concreto celular en un amplio rango que es determinado por su densidad, siendo esta de 320 a 1,920 Kg. /m3. Cuando el concreto aireado es elaborado sin aditivos y con arena, su rango varía de 800 a 1,920 Kg. /m3; las mezclas que están adicionadas con agentes dispersantes y arena tienen una densidad aproximada de 1,360 Kg. /m3. Las combinaciones que tienen una densidad en estado plástico por arriba de 800 Kg. /m3tienen una cantidad aproximada de 390 Kg. /m3de cemento.

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De acuerdo con las consideraciones anteriores y pruebas del ACI 523.1R-92 y ACI 523.3R-93, la resistencia a la compresión del concreto aireado sin aditivos ni agregados y secado en horno es: Cuadro 7: Resistencia a Compresión, Concreto Celular sin aditivos ni Agregados, Sacado del Horno. Densidad Kg/m3

Resistencia a la Compresión Kg/cm2

320

4,93

400

8,80

480

15,83

560

24,63

600

29,95

700

40,13

800

57,78

Fuente de Nuevas tecnologías de concretos, concreto celular, concreto reforzado con fibra – concreto ligero estructural (p – 13) por Mtro. Alejandro Cervantes Abarca. Memorias 2008, congreso nacional de administración y tecnología para la arquitectura, ingeniería y diseño.

Con relación a mezclas de concreto aireado arenado con densidades mayores y sin aditivos, también de acuerdo con al ACI, tenemos: Cuadro 8: Concreto Celular Factor de Resistencia en Estado Plástico a la Compresión. Densidad (Kg/m3) 960 1.20 1.280 1.440 1.600 1.760 1.920

% Arena

% Agua

0,65 1,06 1,42 1,78 2,14 2,44 2.80

0,50 0,45 0,45 0,45 0,45 0,50 0,50

Cemento (Kg/m3) 446 446 446 446 446 446 446

F`c = (Kg/cm2) 35,19 42,22 52,78 91,48 126,67 175,93 247,70

Fuente de Nuevas tecnologías de concretos, concreto celular, concreto reforzado con fibra – concreto ligero estructural (pp. – 13,14) por Mtro. Alejandro Cervantes Abarca. Memorias 2008, congreso nacional de administración y tecnología para la arquitectura, ingeniería y diseño.

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Reducción de Peso (Carga Muerta) Las condiciones de suelo inestable generalmente limitan el uso de concreto simple o armado; al aplicar concreto celular, que es liviano, permite tener más niveles de construcción en este tipo de suelo. Los que han utilizado este tipo de concreto recomiendan que en la construcción de más de tres pisos en concreto celular se combine la estructura en concreto armado en aquellas partes donde requieran esfuerzos y los componentes no estructurales fabricarlos en concreto celular, ya sean: antepechos de balcón, bloques, fachadas, divisiones no portantes de carga, reglas de piso, paneles, etc., esto debido que al aplicar concreto celular en zonas de soporte estructural la adición de espuma seria mínima, pues al adicionar más espuma la densidad del concreto baja y por lo tanto su resistencia. Al aplicar el sistema de concreto celular en cualquier estructura se aprecian cargas muertas lo más livianas posibles, importante en áreas de alto riesgo sísmico. Además, a la hora de una solicitación de la estructura o en un sismo, los muros que sufrieren daño y se precipitaran sobre las personas no causarían daños físicos. Otro ejemplo práctico es en la construcción de un edificio de gran altura, pues si los muros no portantes se fabrican en concreto celular, ya fueran estos paneles o bloques, podemos reducir la carga muerta de la edificación y en consecuencia, también el acero de refuerzo de los elementos estructurales y cimentación. La baja densidad del concreto celular determina el peso del material, por lo que la manejabilidad en transporte de material, acarreos, organización y colocación de paneles de mampostería determinan el tiempo de ejecución de las obras; un camión convencional puede mover unidades de bloques de arcilla o de concreto hasta cierto punto, ya que se ve limitado por el peso y no por el volumen del material a transportar. Con el concreto celular, en bloques convencionales de 400 a 800 kg/m3, se aplica la tercera parte el peso, por lo que el camión convencional que antes transportaba cierta cantidad de unidades, en concreto celular, transportará muchas más unidades; al apilar el material se ejecuta en forma más rápida, como el material de concreto celular es de poco peso la fabricación se realiza en placas o bloquetones, los cuales son mucho más grandes, por lo tanto la mano de obra se ejecuta mucho más rápido la construcción.

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Velocidad de Construcción. La ausencia de agregado grueso y el efecto de rodamiento producido por la espuma proporcionan una buena consistencia al concreto celular. No es necesaria la vibración, pues se vacía, y el sistema de concreto celular se distribuye uniformemente y llena todos los espacios por completo con la misma densidad en el elemento colado, permitiendo que cualquier pared de una construcción pueda ser vaciada en sitio, en molde vertical y en una sola etapa, lo cual acelera considerablemente la velocidad de construcción. Podemos afirmar que los paneles, baldosas, adoquines o cualquier estructura que sea de mampostería fabricada en concreto celular tienen mayores rendimientos que la del concreto normal. Por ejemplo, un obrero en la construcción de un muro de block de concreto normal demora tres veces más que si lo construyera en concreto celular, además las unidades de concreto celular a colocar serán de mayor tamaño. La Cascara de Arroz La combustión de los residuos agrícolas elimina la materia orgánica y en la mayoría de los casos, producen una ceniza rica en sílice. De los residuos agrícolas comunes, la cascara de arroz produce una ceniza de mayor cantidad, que también contiene el mayor contenido de sílice (alrededor de noventa y tres por ciento del peso). Es su gran contenido de sílice lo que le da a la cascara propiedades Puzolánicos. Sin embargo, solo la sílice amorfa (no cristalina) posee estas propiedades, es por esta razón que la temperatura y duración de la combustión son importantes en su producción. La cascara de arroz posee una superficie áspera y abrasiva, es muy resistente a la degradación natural y debido a su bajo contenido de proteínas no es apropiada para forraje de animales, hecho que dificultan su aprovechamiento económico. La composición química promedio de la cascara de arroz es la siguiente:

39

Cuadro 9: Composición Química de la Cascara de Arroz y de las Cenizas de la Cascarilla de Arroz. CASCARILLA DE ARROZ

CENIZA DE CASCARILLA DE ARROZ

Componente

%

Componente

%

Carbono

39,1

Ceniza de Sílice (Sio2)

94,1

Hidrogeno

5,2

Oxido de Calcio (Cao)

0,55

Nitrógeno

0,6

Oxido de Magnesio (MgO)

0,95

Oxigeno

37,2

Oxido de Potasio (K2O)

2,10

Azufre

0,1

Oxido de Sodio (Na2O)

0,11

Cenizas

17,8

Sulfato

0,06

Cloro

0,05

Oxido de Titanio (TiO2)

0,05

Oxido de Aluminio (Al2O3)

0,12

Otros Componentes (P2O5,

1,82

F2O3) Total

100,0

Total

100,0

Fuente de la descomposición térmica d la cascarilla de arroz: una alternativa de aprovechamiento integral (p – 02) por Abelardo Prada, Caroll E. Cortes, grupo de investigación: gestión ambiental sostenible – GIGAS. Universidad de los llanos. Villavicencio, Meta. Colombia.

La cascarilla de arroz es de consistencia quebradiza, abrasiva. Su densidad es baja, por lo cual al apilarse ocupa grandes espacios. El peso específico es de 125 Kg/M3, es decir, 1 tonelada ocupa un espacio de 8 m3 granel. Varón (2005). El poder calorífico de la cascarilla es de 3.281,6 Kcal/Kg. Debido a la estructura cerrada, la combustión se dificulta y, por el alto contenido de sílice (el 20%), es de muy baja biodegradabilidad en condiciones del ambiente natural. La cascara de arroz al ser quemarse genera 17,8% de ceniza rica en Sílice (94,5%). Varón (2005). Valverde (2007) Según la Dra. Rosaura comenta “se cree que la sílice en la cascara de arroz existe en forma opalina (una forma amorfa e hidratada de sílice). Aparentemente la sílice es tomada del suelo y transportada a la planta de arroz como ácido mono silícico, el cual

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llega a concentrarse en las cascaras por evaporación y finalmente polimeriza a la forma de membrana sílico-celulosa”. Cuadro 10: Característica Físicas de la Cascara de Arroz Características

g/cm3

Densidad real

0,780

Densidad global sin compactar

0,108

Densidad global compactada

0,143

Fuente de las cenizas de cascara de arroz, adición Puzolánicos en cemento y concreto (p – 04) por Dra. Rosaura Vásquez, Cementos Pacasmayo S.A.A Universidad de Piura.

Microsílice La Microsílice (o humo de sílice) suele definirse como una súper puzolana por las propiedades que proporcionan al cemento. Según Norma ACI 116R el humo de sílice se define como un “muy fino y no cristalino sílice produciendo en hornos de arco eléctrico como un subproducto de la producción de silicio de aleaciones elementales que contiene silicio. Es un mineral compuesto de Dióxido de silicio amorfo y ultra fino que resulta del proceso de obtención de ferrosilicio o silicatos, involucrando la reducción en hornos de arco eléctrico a temperaturas superiores a 2000°C. Se puede obtener valores de densidad específica de 2,2 pero también está sujeto a variaciones dependiendo de los componentes, por ejemplo será menos densa a mayor contenido de carbón. A continuación, se muestra de manera informativa un análisis de la composición química de la Microsílice: Cuadro 11 Análisis Química de Microsílice SiO2

>85%

CaO

<1,0%

Al2O3

<1,0%

C

<4,0%

Fuente uso de la sílice en hormigones de alto desempeño (p – 19) por Luis Allauca, Hugo Amen, Jessica Lung, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil-Ecuador.

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Propiedades Del Cemento Con Microsílice La Microsílice, debido a su extrema finura además de su contenido de sílice, tiene un importante papel en las reacciones internas en el concreto. Su uso se incrementó en la producción de concreto de alto desempeño en la década de los 80’s y 90’s. Al ser tan pequeñas las partículas, estas actúan como un filler llenando los espacios vacíos en la pasta haciendo que el concreto tenga mayores propiedades adherentes, creando mayor compacidad a la vez que brinda más fluidez a la mezcla. Además ayuda a reducir la exudación de agua en la superficie y proporciona reducciones significativas en la permeabilidad del concreto y, al ser menos permeable, incrementa también la durabilidad del mismo. En cuanto a la resistencia del hormigón, se han determinado aumentos significativos desde veinte por ciento al cincuenta por ciento, obteniendo mayores beneficios con el uso de súper plastificantes. Al hacer uso de éstos los contenidos normales de Microsílice varían entre el cinco por ciento y el quince por ciento del peso del cemento. Si bien es cierto se necesita de aditivos súper plastificantes para que la Microsílice reaccione mejor con el cemento, el uso de éstos puede aumentar la tendencia de fisuras por contracción plástica, siendo necesario cubrir la superficie expuesta del hormigón para evitar perdida de agua por evaporación. Otra de las propiedades que brinda el uso de Microsílice como adición es el incremento de la resistencia al ataque de sulfatos y cloruros, reduce casi hasta eliminar una probable reacción álcali sílice. Todo esto se traduce en mayor durabilidad en los elementos en los cuales se emplee esta adicción y que estén sometidos a climas extremos tales como hielo-deshielo, entre otras. Aplicaciones de Concreto con Microsílice. El hecho de construir cada vez más estructuras acortando tiempos y optimizando costos es básicamente el impulso de los investigadores y diseñadores de desarrollar varias investigaciones sobre adiciones, aditivos y tipos de agregados y la dosificación

42

precisa para obtener los resultados deseados de resistencia y durabilidad en el hormigón. Puentes, altos edificios (rascacielos) o túneles, son las estructuras que por su ubicación, solicitud de carga y/o altas ataques de agentes ambientales se construyen con los “súper hormigones”. En el caso de puentes, este tipo de concreto se lo prefiere por su durabilidad en caso de climas extremos y ataques abrasivos. En caso de edificios lo que más llama la atención es la posibilidad de conseguir miembros más esbeltos, conexiones fáciles y simplicidad constructiva. En ambos casos se aplica además el requerimiento de esteticidad, es decir una estructura estéticamente agradable sin dejar de ser funcional. Bases Legales 1. Normas Venezolanas COVENIN 1.1.

0338 – 2002 Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concretos.

1.2.

0271 – 1978 Método de ensayo para determinar la disgregabilidad de agregados por medios del sulfatos de sodio o sulfato de magnesio.

1.3.

0277 – 2000 Concretos. Agregados. Requisitos.

1.4.

0275 – 1978 Determinación de efectos impurezas orgánicas en agregados finos en resistencia de mortero.

1.5.

0338 – 1979 Método para la elaboración. Curado y ensayo a compresión de cilindros de concreto.

1.6.

0344 – 2002 Concreto fresco. Toma de muestra.

1.7.

0349 – 1979 Método de ensayo gravimétrico para determinar el peso por metro cubico, rendimiento y contenido de aire en el concreto.

1.8.

0351 – 1994 Aditivos químicos utilizados en el concreto. Método de ensayo.

1.9.

0354 – 2001 Concreto. Método para mezclado en el laboratorio.

1.10.

0356 – 1994 Aditivos Químicos utilizados en el concreto. Especificaciones. 43

1.11.

484 – 1993 Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la compresión de morteros en probetas 50,8mm de lado.

1.12.

0633 – 2033 Concreto premezclados. Requisitos.

1.13.

1124 – 1998 Determinación del porcentaje de caras producidas por fracturas.

1.14.

1609 – 2005 concreto endurecido. Determinación de la dureza esclerometrica.

1.15.

2385 – 2000 Concreto – mortero. Agua de mezclados. Requisitos.

1.16.

3549 – 1999 Tecnología del concreto. Manual de elementos de estadística y diseño de experimentos.

2. Actividad Puzolánicos 2.1.

Índice de actividad puzolanica por método de cal (NTP 330.055:1999).

2.2.

Índice de actividad puzolanica utilizado cemento portland (NTP 334.066:1999).

2.3.

Índice de actividad puzolanica utilizados cementos portland (ASTM C311:1999).

2.4.

Índice de actividad puzolanica acelerada con cemento portland (NTP 334.087:1999).

3. Microsílice 3.1.

Microsílice ACI 116R

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Sistema de Variables Objetivos Específicos Estudiar que es un Concreto Celular con Cascara de Arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de mezcla para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación aguacemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire. Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza. Realizar el diseño de un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánicas aceptables. Fuente: Anglis Herrera.

Dimensión Conceptual Investigar todo lo relacionado con el Concreto Celular con Cascara de Arroz, características de la reacción química como mecánicas en con concretos y morteros celulares. Identificar las distintas dosificaciones a utilizar y realizar el diseño de Concreto Celular para obtener las Propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. Realizar las mezclas para determinar su estado y saber cuál va hacer la relación agua-cemento, el revenimiento, el tamaño máximo del agregado grueso, la cantidad máxima y m mínima del agregado fino (Cascara de Arroz) y el contenido de aire. Estudiar el efecto de la Cascara de Arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto y comprobar tanto su resistencia como su dureza.

Variable Identificación de un Concreto Celular con Cascara de Arroz con materiales conglomerados.

Dosificación a utilizar para realizar el diseño.

Elaborar las mezclas para identificar cada uno de sus propiedades.

Reacciones de la Cascara de Arroz con el Concreto Celular.

Diseñar un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz Diseñar un Concreto que posea los tiempos de Celular con Cascara fraguado y resistencia de arroz. mecánica aceptable.

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Definición de Términos Básicos Absorción: Es la capacidad de retener agua debida a las oclusiones o poros contenidos en el material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas (agregado saturado y de superficie seca, SSS),expresado como un porcentaje de la masa seca. La muestra de agregado se considera seca, cuando se ha mantenido a una temperatura de (110 ± 5) °C por suficiente tiempo para remover todo el agua no combinada. Acabado; Terminado: Es el aspecto final que se le da a la superficie de un concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado. Adición: Productos tales como puzolanas, escoria y otros que se mezclan con el cemento para modificar algunas de sus propiedades. Aditivo: Sustancia distinta del agua, de los agregados y del cemento hidráulico, que se emplea como ingrediente del concreto y se agrega al conjunto antes o durante el proceso de mezclado, para modificar alguna o algunas de sus propiedades. Aglomerante: Es el material capaz de unir partículas de material inerte por efectos físicos y/o transformaciones químicas. Agregado Con Base Saturada Y De Superficie Seca – Sss: Es aquel que tiene los poros permeables saturados de agua, manteniendo la superficie sin agua libre. Agregado Fino: Es aquel que pasa en un 100% el cedazo COVENIN 9,51 mm (⅜ in) (véase Norma Venezolana 254) y es retenido en el cedazo COVENIN 75μm (#200) de acuerdo a lo especificado en la Norma Venezolana 277. Agregado Grueso: Es el que queda retenido como mínimo 95% en el cedazo COVENIN 9,51 mm (⅜ in). Agregado Liviano: Es el agregado constituido por trozos de lava, piedra pómez, arcilla calcinada, ceniza, o cualquier otro material natural o artificial de características similares, que posea una densidad menor de 2 g/cm3. Agregado: Es el material pétreo, natural o artificialmente dividido en trozos o partículas resistentes de forma y tamaño estable, cuya función específica es actuar como componente inerte en morteros y concreto.

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Agua: Es el agua apta para la preparación de morteros y concretos, véase Norma Venezolana 2385. Aire Atrapado: Es la cantidad de aire propio de una mezcla después de su compactación. Aire Incorporado: Es la cantidad de aire contenido en una mezcla, cuya inclusión se debe a un aditivo. Análisis Granulométrico: Es el conjunto de operaciones necesarias destinadas a conocer la distribución de tamaños de un agregado. Véase Norma Venezolana 255. Arena: Es el agregado fino que resulta de la disgregación natural o trituración de las rocas. Asentamiento: Es la diferencia entre la altura del recipiente que sirvió de molde de una probeta de concreto fresco y la de la probeta fuera del molde. Se mide en el eje y se expresa en centímetros. Se refiere usualmente al asentamiento medido en el Cono de Abrams. Cemento Pórtland: Es el producto obtenido por la pulverización de clinker Pórtland, el cual consiste esencialmente en silicatos de calcio hidráulico, con la adición de sulfato de calcio. De requerirse, puede utilizarse agua como medio de enfriamiento. (La presente definición ha sido transcrita de la Norma Venezolana 28). Compactación: Es el proceso manual o mecánico que tiende a reducir el volumen total de vacíos de una masa de mortero o de concreto fresco. Composición Granulométrica: Es la distribución de tamaños de un agregado, expresado gráficamente o en forma de tabla. Concreto Celular: Es el concreto liviano constituido por un aglomerante, agua, con o sin agregado fino y un aditivo que provoca la formación de alvéolos. Concreto Fresco: Es el concreto en el estado previo al comienzo del fraguado. Concreto Premezclado: Es el concreto que se dosifica en una planta y se transporta a la obra en camiones mezcladores o agitadores. Concreto: Es la mezcla constituida por aglomerantes, agregados finos y gruesos y agua en proporciones adecuadas para obtener resistencias prefijadas (puede o no contener aditivos).

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Condición De Saturado Y Superficie Seca: Es aquella donde cada partícula de agregado tiene sus poros llenos de agua, pero la superficie no presenta agua libre. Contenido De Aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el que resulta de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes. Densidad Aparente: Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo los poros saturables y no saturables, (sin incluir los vacíos entre partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. Densidad Nominal: Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, sin incluir los espacios de los poros saturables, pero sí los de no saturables; y la masa de un volumen de agua igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida. Densidad Real: Es la masa promedio de la unidad de volumen de las partículas del agregado excluyendo sus poros saturables y no saturables. Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos elementos que integran una mezcla. Fraguado: Es el proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante hidráulico por el cual esta adquiere mayor consistencia que se pone en evidencia por los ensayos tipificados. Granulometría: Distribución de los tamaños (diámetros) de los granos que constituyen un agregado. Humedad: Es el cociente entre la masa de agua evaporada por secado hasta masa constante de una muestra de agregado y la masa de la muestra de agregado seco, se expresa porcentualmente (%). Módulo De Finura: Es la suma de los porcentajes retenidos acumulados en el conjunto de cedazos COVENIN empleados al efectuar un análisis granulométrico de una muestra de agregado, dividida entre 100. Los cedazos que se utilizarán para determinar el módulo de finura en los agregados son los COVENIN: 149μm (#100); 297μm (#50); 595 μm (#30); 1,19 mm (#16); 2,38 mm (#8); 4,76 mm (#4); 9,51 mm (⅜ in); 19,00 (¾

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in); 38,10 mm (1½ in); 76,1 mm (3 in) y los cedazos subsiguientes cuya abertura esté en relación 2 a 1. El módulo de finura es un número que indica el cedazo teórico a través del cual pasa el 50% del material. Materiales de granulometría diferentes pueden tener el mismo módulo de finura. Dicho módulo sirve para detectar los cambios granulométricos dentro de un mismo material. Muestra: Es una porción representativa de un material que se le toma a una unidad de producción. Probeta: Parte de una porción de lo que se va a analizar o ensayar, que puede tener forma de un prisma, un cilindro, un cubo, etc. Relación Agua-Cemento: Es la relación entre la masa de agua (excluyendo el agua absorbida por los agregados), y la de cemento en una mezcla de concreto. Tamaño Máximo: Es la abertura del cedazo de malla menor a través del cual pasa un mínimo del 95% del agregado. Tamaño Nominal: Es la designación que corresponde a un agregado expresada por la abertura de los cedazos COVENIN, límites por los cuales pasa y queda retenido en su totalidad. Tiempo De Fraguado Final: Es el tiempo que transcurre desde el contacto inicial del cemento y el agua, hasta que el mortero alcanza una resistencia a la penetración de 280 kgf/cm2 (4000 psi). Tiempo De Fraguado Inicial: Es el tiempo que transcurre desde el contacto inicial del cemento y el agua, hasta que el mortero cernido del concreto alcanza una resistencia a la penetración de 35 kgf/cm2 (500 psi). Tiempo De Fraguado: Es el tiempo que requiere una pasta fresca de cemento y agua, de cierta consistencia, para que pase 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 para mezclarse, transportarse y colocarse. Ultra fino: Todas aquellas partículas de dimensiones menores a 74 micras (cedazo N° 200); entre otros, los ultra finos están compuestos por materiales silíceos, calizos,

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arcillosos y coloides; que en cantidades moderadas (en especial polvos silíceos y calizos) pudieran resultar beneficiosas para las mezclas de concreto; sin embargo, es necesario restringir su contenido en los agregados debido a los efectos perjudiciales que generan cuando se desconoce su origen y no se controla correctamente su presencia. Vaciado: Es la operación de llenar los moldes con concreto.

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CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO

Modalidad de la Investigación. Es preciso tener en cuenta el tipo de investigación que se realizó ya que existen muchas estrategias para su procedimiento metodológico. Esto se refiere al tipo de estudio que se llevó a cabo con la finalidad de recoger los fundamentos necesarios de la investigación. Por tal razón, la actual investigación, se enfocó dentro de la modalidad de Investigación Campo. “La investigación de Campo, según Tamayo (2001), es aquella que se realiza con la presencia del investigador o científico en el lugar de ocurrencia del fenómeno” (P.130). En consecuencia, este trabajo estuvo apoyado en una investigación de campo tipo descriptivo y documental. Tipo de Investigación. Es necesario definir el tipo de investigación o de estudio realizado, ya que cada uno sugiere la aplicación de estrategias diferentes para el desarrollo de la investigación. Campo. “Es el análisis sistemático de problemas de la realidad, con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos entender su naturaleza y factores constituyentes.” (Manual UPEL P.18). En el Manual de la UPEL (2005, P.7) se señala que los estudios de campo son: el análisis sistemático del problemas en la realidad, con el propósito bien sea de describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores constituyentes, explicar

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sus causas y efectos, o predecir su ocurrencia, haciendo uso de métodos característicos de cualquiera de los paradigmas o enfoques de investigación conocidos en el desarrollo. Los datos de interés son recogidos en forma directa de la realidad en este sentido se trata de investigaciones a partir de datos originales o primarios. Sin embargo se aceptan también estudios sobre datos censales o muéstrales no recogidos por el estudiante, siempre y cuando se utilicen los registros originales con los datos no agregados. Según el autor Santa Palella y Feliberto Martins (2010, P.88), “La investigación de campo consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar las variables. Estudia los fenómenos sociables en su ambiente natural. El investigador no manipula variable debido a que esto hace perder el ambiente de naturalidad en la cual se manifiesta.” Documental. “La investigación documental es una variación de la investigación científica, cuyo objeto es analizar los diferentes fenómenos que se presenta en la realidad utilizando como recurso principal los diferentes tipos de documentos que producen la sociedad y a los cuales tiene acceso el investigador.” Elizabeth Plaza (2008). Según el autor Santa Fidias G. Arias (2012 P.27), “La investigación documental es un proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis, critica e interpretación de datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales como impresas, audiovisuales o electrónicas. Como toda investigación, el propósito de este diseño es el aporte de nuevos conocimientos.” Proyecto Factible. Se concreta en el estudio que permite la solución de un problema de carácter práctico, que pueden conceder beneficios en diferentes áreas o esferas del acontecer diario. Procedimientos. El concreto debe tener ciertas propiedades mínimas especificadas y que debe producirse tan económicamente como sea posible. El costo de hacer concreto, se 52

compone del costo de los materiales, del equipo y de la mano de obra. La variación en el costo del material surge del hecho de que el cemento es varias veces más caro que el agregado, de manera que, al seleccionar las proporciones de la mezcla es deseable evitar un alto contenido de cemento. Los materiales utilizados son esencialmente variables y muchos de sus propiedades no se pueden estimar cuantitativamente con exactitud. Por ejemplo, la granulometría, la forma y textura del agregado no se pueden definir de una manera plenamente satisfactoria. En consecuencia, lo que posible es hacer una suposición inteligente en la combinaciones optimas de los ingredientes sobre la base de las relaciones de cada uno de ellos. Se verifico las propiedades de la mezcla y se hicieron ajustes en las proporciones; se hizo la mezcla de pruebas en el laboratorio hasta que se obtuvo una mezcla satisfactoria. El método presentado es el descrito por el Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03, ya que ha sido probado en laboratorio y en planta de preparación comercial de concretos, con excelentes resultados, y ha sido concebido especialmente para el caso de empleo de agregados poco controlados y de profesionales con relativa poca experiencia. De allí lo organizado y sistemático del procedimiento. El método considera, en primer término un grupo de variables que constituyen su esqueleto fundamentalmente: dosis de cemento, trabajabilidad, relación agua/cemento y resistencia. Esta vinculación a través de dos leyes básicas Relación Triangular y la Ley de Abrams. Una ventaja del método es que no impone limitaciones a la granulometría ni a las proporciones de combinación de agregados. A diferencia de otros métodos la combinación granulométrica puede ser variada a voluntad a fin de alcanzar el objetivo propuesto que es máxima compacidad y economía. Esquema de Diseño: a continuación en la Figura 2 se indica, a modo de resumen un diagrama de flujo de los pasos requeridos.

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ENTRADA: Ṝ (Kgf/cm2) ᵞA T(cm)

P(mm)

ᵞG

β(%)

.α=(logM - logṜ) logN

C = k x Tn / αm D

CORREGIR POR: Tamaño maximo: KR Tipo de agregado: KA

CORREGIR POR: Tamaño maximo C1 Tipo de agregado C2

G + A = ᵞG+A [1000 – 0,3CD – a - V]

αc = α x KR x KA

Cc = C x C1x C2

A = β (G + A)

VERIFICAR

VERIFICAR CD ≥ Cc; CMIN

G = (1 – β) (G + A)

αD ≤ αc; αMAX

ᵞG+A =ᵞG(1-β) + βᵞA

.a=CD x αD

V = CD / P

Figura 2 Esquema de los Pasos del Diseño de Mezcla. Fuente: Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 146) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.

Humedad: El grado de humedad de los agregados se puedo encontrar en la condición ideal de saturados con superficie seca, en la cual el material no cede ni toma agua de la mezcla. Para mantener las proporciones reales del diseño, se debió tomar en cuenta el peso de los agregados y la cantidad de agua de mezcla a utilizar. La capacidad de absorción de agua (Ab) del agregado, desde su estado de seco al horno hasta el de saturado con superficie seca (Gsss), se expresa como un porcentaje referido

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al material seco. En igual forma con el agregado húmedo (Gw). Por ellos puede establecerse la siguiente relación: Gsss = Gw . (100 + Ab) / (100 + w) Donde: Gsss: peso del agregado saturado con superficie seca (Kgf). Gw: peso del material húmedo (Kgf). w: humedad del agregado. Se podrá despejar cualquiera de los dos pesos y se podrá calcular uno en función del otro, de la humedad y la absorción del material. La cantidad de agua que será añadido deberá corregirse en consecuencia: aM= aD + Asss – Aw + Gsss – Gw Donde: aM: cantidad de agua a usar en la mezcla. aD: dosis de agua calculada en el diseño de mezcla. Asss; Gsss: dosis de agregado supuestos saturados con superficie seca (Kgf). Aw; Gw: peso de los agregados en cualquier condición de humedad (w%). Relación triangular: Al terminar la primera mezcla, el diseño se tuvo que ajustar con base en la relación triangular, pero se requiere que la mezcla haya sido realizada con precisión y control, que los materiales componentes sean representativos de los que se emplearan en las mezclas sucesivas. La trabajabilidad debe ser controlada mediante la medida de asentamiento en el Cono de Abrams. Las cantidades de agua y cemento que fueron realmente añadidas, son cuantificadas al ser la mezcla; por lo tanto se conocerá el valor de α. El valor de θ podrá calcularse de la siguiente manera: Θ = C . α1, 3

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Donde: m: 1,3 constante de la relación triangular. Θ: ajuste de variación del contenido de cemento C. C: contenido de cemento (Kgf/m3) Este valor θ será específico de los materiales, diseño y asentamiento particulares; cualquier ajuste de C podrá ser hecho directamente sin necesidad de utilizar factores de corrección de ningún tipo, siempre que no se cambien los materiales ni el valor del asentamiento utilizado. Selección del Revenimiento: Se debió especificar no solo un valor sino también un valor máximo para el revenimiento. Es necesario para evitar la segregación cuando la mezcla, que no se ha seleccionado para tener un revenimiento más alto, llegue a estar repentinamente mojado. Selección del Tamaño Máximo de Agregado: Esto también debe decidirse, recordando los requisitos geométricos del tamaño de los miembros y el espaciamiento del acero de refuerzo o alternativamente, según razones de disponibilidad. Estimación del Contenido de Agua y del Contenido de Aire: El contenido de agua requerido para el revenimiento dado depende de varios factores: el tamaño máximo del agregado, su forma, textura y granulometría; el contenido de aire incluido; el uso de aditivos con propiedades fluidificantes o reductores de agua; y la temperatura del concreto. Selección de la relación agua/cemento: Existe dos criterios para la selección de la relación agua/cemento: resistencia y durabilidad. En lo que corresponde a la resistencia a la compresión, el valor promedio que se busca debe exceder la resistencia mínima. Dosis de Cemento: El contenido de cemento (Cv) se expresó en sacos, sabiendo que un saco de pesa 42,4Kgf. La única fracción permitida es de medio (1/2) saco. Cv = C/ 42,5

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Dosis de agregados: El volumen de cada agregado se calculó dividiendo su peso entre el correspondiente peso unitario. El valor así calculado corresponde al volumen que el agregado ocupa en el aire, en un camión o una pila de acopio. Gv = Gp / PU Donde: Gv: volumen aparente del agregado. Gp: peso del agregado. PU: peso unitario del agregado. Se experimentó la cascara de arroz con el método descrito por Milena Sosa Griffin y Adalberto Águila Arbolaez, Profesores e Investigadores del Instituto de Desarrollo Experimental de la Construcción, Universidad Central de Venezuela; de la siguiente manera: Para transforma la cascarilla de arroz en puzolana se requirió de dos procesos esenciales: la combustión de la cascara de arroz hasta convertirla en ceniza; y la molienda de la cascara hasta alcanzar una finura predeterminada. Para la combustión de la cascarilla se definieron los siguientes términos: Mantener la temperatura entre 400° y 600°C, para que ocurra la combustión de toda la materia orgánica, desprendiendo la mayor cantidad de carbono posible; pero que a su vez la sílice, presente en la cascarilla, no cristalice, manteniendo su estado amorfo. La ceniza de la cascara debe quedar lo más blanca posible, como índice del bajo contenido de carbono, para esto debe garantizarse la oxigenación suficiente de la cascarilla durante la combustión y el enfriamiento. Para garantizar esto, se construyó un horno a partir de materiales tradicionales y abundantes en el país tales como: bloques de arcilla o aliven, lámina metálica, cabillas de acero, cementos y agregados.

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Molienda de la Ceniza: La finura de la ceniza es un elemento esencial en su calidad, pues al incrementar la finura aumenta la capacidad de reacción de la sílice. Para esta investigación se procuró moler el material hasta que pase por el tamiz #200 más del 95% del total, el tiempo de molienda fue de 60 min. Para realizar las evaluaciones se definieron distintas proporciones de combinaciones de ceniza con cemento portland, a los cuales se realizaron los siguientes ensayos: Asentamiento para cada una de las pruebas. Medidor de Aire Ocluido para cada una de las mezclas. Ensayo de resistencia a la compresión de probetas cubicas de concreto a base de ceniza, combinada, en diferentes proporciones con cemento portland. Se determinó para el ensayo, tres combinaciones las cuales son las siguientes: noventa por ciento (90%) de cemento y diez por ciento (10%) de ceniza, una segunda combinación de ochenta por ciento (80%) de cemento y veinte por ciento (20%) de ceniza y por ultimo setenta por ciento (70%) de cemento y treinta por ciento (30%) de ceniza, donde este porcentaje representa el máximo valor de sustitución de cemento sin que se produzca afectaciones apreciables en la resistencia a la compresión. Los componentes a mezclar son los componentes del concreto: arena, micro sílice del cinco por ciento (5%) al diez por ciento (10%) del peso del cemento, cemento, agua y la cascarilla de arroz.

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Operacionalización de las Variables

Nominal

Real

Diseñar un concreto celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptables.

Diagnosticar que es un Concreto Celular con Cascara de Arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos (Mortero y Concreto Celular). Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de mezcla para obtener las diversas propiedades reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación agua-cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire. Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza. Realizar el diseño de un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánicas aceptables.

Fuente: Anglis Herrera

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Indicadores

Identificación del Concreto Celular y Cascara de Arroz.

Adquirir muestra de dosificación.

Materiales para diseñar el Concreto Celular con Cascara de Arroz. Determinar su estado.

Efecto de la Cascara de Arroz con Concreto.

Equipos Necesarios. Diseño del Concreto Celular con Cascara de Arroz.

Población. La población según Balestrini (2006), se define como “Conjunto finito o infinito de personas, cosas o elementos, que presentan características comunes.” (P. 137). De Barrera (2008), define la población como “Un conjunto de seres que posee la característica o evento a estudiar y que se enmarca dentro de los criterios de inclusión” (P.141). La población estudiada, son aquellos cilindros con los cuales se experimentaron donde se estudiaron todo aquellos que sea fueron necesario para verificar y garantizar la resistencia, durabilidad y trabajabilidad de los mismo. Muestra La muestra según Balestrini (2006), señala que “Una muestra es una parte representativa de una población, cuya características deben producirse en ella, lo más exactamente posible” (P.141). De Barrera (2008), señala que la muestra se realiza cuando: “La población es tan grande o inaccesible que no se puede estudiar toda, entonces el investigador tendrá la posibilidad seleccionar una muestra. La muestra no es un requisito indispensable de toda investigación, eso depende de los propósito del investigador, el contexto, y las características de sus unidades de estudio.” (P.141) Esta represento o no en buena forma a la población y su tamaño dependerá del tipo de estudio que se decidió a realizar y de acuerdo a la profundidad del mismo, donde se consideró varios factores entre ellos el tipo de distribución y el nivel de significación estadístico, para poder seleccionarla, lo cual forma parte de la estadística inferencia. Técnicas Empleadas E Instrumentos Para La Recolección De Datos Para la recolección de datos necesarios para el diseño de Mezcla de Concreto Celular con desechos de Cascara de Arroz y Micro Sílice fue necesario la utilización de las siguientes técnicas de recolección de datos:

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Observación no Estructurada Por medio de la observación se reconocen y anotan los hechos a partir de categorías o guías de observación poco estructuradas para poder realizar el diseño de mezcla; Ezequiel Ander-Egg define la observación como “la observación se intentan captar aquellos aspectos que son más significativos de cara al fenómeno o hecho a investigar para recopilar los datos que se estiman pertinentes. La observación también abarca todo el ambiente donde las personas desarrollan su vida”. (P.197). Consultas Bibliográficas Ezequiel Ander-Egg define este tipo de investigación como “Es una técnica de investigación cuya finalidad es obtener datos e información a partir de documentos escritos y no escritos, susceptibles a ser utilizados dentro de los propósitos de una investigación en concreto”. (P.213). Específicamente se trata de la revisión de libros, normas, páginas webs, entre otras, necesarios para establecer las bases teóricas y los procedimientos a utilizar en el diseño de la Mezcla del Concreto Celular con Desecho de Cascara de Arroz y Micro Sílice. Materiales Empleados Para la realización del presente trabajo fue necesario la utilización de distintos materiales entre los cuales figuran: Lápiz y papel utilizados para documentar las distintas actividades realizadas en el Laboratorio, los distintos implementos de seguridad necesarios para poder realizar las pruebas de laboratorio, computador personal necesario para la documentación de las distintas actividades necesarias para la realización del diseño de mezcla y la transcripción de los informes y Pen Driver para el respaldo de la información generada durante todo el proceso, localización del laboratorio para realizar las pruebas y los ensayos necesarios, localización de la planta de arroz para obtener la cascarilla de arroz necesaria para realizar el diseño de concreto, traslado de la Cascara de Arroz desde donde se encuentra hasta el laboratorio de Premezclado del Sur, C.A..

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Técnica de Análisis de Datos “El análisis de datos representa quizás la fase de una investigación social en la que resulta más visible la diferencia entre el enfoque cuantitativo y el cualitativo” (Cobetta 2003 P.53). Arias (2006), asegura que las técnicas de recolección de datos son “El procedimiento o forma particular de obtener datos o información.” (P.67). Las técnicas utilizadas en esta investigación son de Análisis Cuantitativo definido por Cobertta 2003 “aquel que se efectúa con toda información numérica resultante, la cual se representa como conjunto de datos reflejados en cuadros y/o tablas, haciendo a demás cálculos porcentuales”. La otra técnica es el análisis Cualitativo, el cual también define como. “el análisis cualitativo se centra en los sujetos, en el sentido de que el individuo es observador y estudiado en su integridad. Los resultados se presentan en una perspectiva de tipo narrativo. La síntesis y la generalizaciones toma la forma y las de clasificaciones y tipologías”. Según el concepto expresado en el proceso de la investigación científica de Tamayo M. (1997) aclara que “cuando los datos se recogen directamente de la realidad, por lo cual los denominamos primarios, su valor radica en que permite cerciorarse de las verdaderas condiciones en que se ha obtenido los datos” (p-57). Limitaciones de la Investigación. Al momento de realizar el diseño se encontraron pocas limitaciones una de ellas fue la cantidad de cascaras de arroz que la planta arrocera envió desde el estado Cojedes, la poco informada suministrada acerca del diseño de la mezcla, por la cual se optó utilizar el diseño de la empresa Premezclados del Sur, C.A. como referencia.

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CAPÍTULO IV

RESULTADOS

Estudiar que es un concreto celular con cascaras de arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados. La Ceniza de la Cascara de Arroz se considera como una puzolana artificial que puede ser utilizada como una adición mineral en el concreto. El empleo de puzolanas artificiales en el concreto es prácticamente común y se viene desarrollando en gran parte del mundo, en razón de las regulaciones ambientales y la evolución del mercado y la normativa internacional. Según Idalberto Arbolaez y Milena Griffin profesores de la UCV comenta en la “Tecnología Productiva de Cemento Puzolanica a Partir de la Ceniza de Cascarilla de Arroz”, La ceniza de la cascara de arroz obtenida bajo condiciones determinadas, constituye un sustituto potencial del cemento portland, cuyas posibilidades máximas aún están por demostrar y están siendo objeto de estudio en muchos países. Siendo Venezuela un productor de arroz y no teniendo mucho uso la cascara de arroz como desecho de la producción arrocera se vislumbra un área de desarrollo potencial que merece ser explotado8. El concreto celular con Ceniza de Cascaras de Arroz es recomendado para cerramientos en forma de bloques o de paneles. A veces, en edificaciones muy livianas, se puede usar como tabiquería, portante. Su estructura interna porosa lo hace excelente aislante termino y acústico. Sirve como una alternativa de salida para ciertos desechos agrícolas como la ceniza de la cascara de arroz. Dado que hoy en día se busca mejorar los costó en la construcciones de viviendas la ceniza de la cascara de arroz puede sustituir parcialmente al cemento Portland y por

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ende disminuir los mismo. Donde la materia prima es de uso residual agrícola, la Cascara de Arroz ya que está compuesto con noventa y tres por ciento de sílice de Sio2 por lo cual es especialmente apto para ser utilizado como materia prima para la elaboración de materiales de construcción no tradicionales. Los resultados demuestran como la adición de ceniza provoca un incremento de la resistencia a la compresión de las muestras a los 28 días. Ello se explica por la capacidad de la puzolana (SiO2). Los fenómenos que se verifican al añadir puzolanas en el cemento son muchos más complejos y aun no se conoce con precisión todo lo que ocurre, pero sí está claro que la presencia de ese aditivo llena de potenciales espacios vacíos dentro de la masa del contero. Asimismo, se puedo notar que cuando se sustituyó un diez por ciento de ceniza y noventa por ciento de cemento se obtiene un incremento de la resistencia, al utilizar el veinte por ciento de ceniza y ochenta por ciento de cemento se obtuvo una resistencia adecuada aunque disminuye con respecto al anterior, y por último se sustituyó un treinta por ciento de ceniza y setenta por ciento de cemento sin que se afecte prácticamente la resistencia a los 28 días, aun teniendo que emplearse para este caso una relación a/c bastante mayor. Estos resultados reflejan la posibilidad de emplear el material en la elaboración de elementos estructurales con un ahorro apreciable de cemento. La actividad puzolanica de la ceniza de la cascara de arroz depende de la temperatura de quemado y del periodo de retención del horno por el cual se quemó a una temperatura entre 400°C y 550°C por un tiempo de tres (3) horas. Es de conveniencia poder proveer al mercado nacional de productos como el concreto de adición de cenizas de cascaras de arroz. Las ventajas de incorporar adiciones involucran aspectos importantes como el ahorro de energía no renovable, la protección y conservación del medio ambiente y mejora las propiedades del concreto. Un estudio realizado por la Dra. Rosaura Vásquez y documentado en “LAS CENIZAS DE CASCARAS DE ARROZ, ADICIÓN PUZOLANICA EN CEMENTO Y

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CONCRETO”, comenta que el máximo porcentaje de sílice reactiva obtenida de 43,05% corresponde a la ceniza obtenida a 400°C , en razón los resultados obtenidos se puede afirmar que la ceniza más reactiva y amorfa es aquella obtenida a dicha temperatura. Por lo tanto se puede considerar la temperatura de 400°C como la temperatura optima de calcinación9. Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un concreto celular de mezcla para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido. Las dosificaciones obtenidas para realizar el diseño fueron adquiridas a través de una estadística realizada por el departamento de Control y Aseguramiento de la Calidad de la empresa PREMEZCLADOS DEL SUR C.A. Estos resultados fueron de ensayos realizados con los diseños de 210 a pruebas a compresión de 28 días. Por ende se tomaron las dosificaciones de una mezcla de concreto típica, y luego a la cantidad de agregado fino, por porcentaje se hizo la cantidad de ceniza de cascaras de arroz a utilizar. Donde la dosificación para 1 m3 es la siguiente:

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Dosificación Para 1m3 Diseño 210N5 Dosificación al 0% de Humedad: Cemento 320 Kg/m3 Piedra 3/4" 910 Kg/m3 Arena 1023 Kg/m3 Agua 176 lts/m3 Aditivo 3.2 lts/m3

HUMEDAD 1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

ADITIVO CEMENTO ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA ARENA PIEDRA AGUA

Lt. KG. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt. KG. KG. Lt.

0.5M3 1.60 160 517 972 82,8 522 977 77,6 527 982 72,2 533 988 66,7 538 993 61,1 544 999 55,4 550 1.005 49,5

1.0M3 3.20 320 1.033 1.943 165,7 1.044 1.954 155,1 1.055 1.965 144,4 1.066 1.976 133,4 1.077 1.987 122,2 1.088 1.998 110,7 1.100 2.010 99,0

1.5M3 4.80 480 1.55 2.915 248,5 1.566 2.931 232,7 1.582 2.947 216,5 1.589 2.63 200,1 1.615 2.980 183,2 1.632 2.997 166,1 1.650 3.015 148,5

66

2.0M3 6.40 640 2.067 3.887 331,3 2.088 3.908 310,2 2.109 3.929 288,7 2.131 3.951 266,8 2.154 3.974 244,3 2.177 3.997 221,4 2.200 4.020 198,0

2.5M3 8.00 800 2.583 4.858 414,2 2.61 4.885 387,8 2.637 4.912 360,9 2.664 4.939 333,4 2.692 4.967 305,4 2.721 4.996 276,8 2.750 5.025 247,5

3.0M3 9.60 960 3.100 5.830 497,0 3.132 5.862 465,4 3.164 5.894 433,1 3.197 5.927 400,1 3.231 5.961 366,5 3.265 5.995 332,1 3.300 6.030 297,0

3.M3 11.20 1120 3.617 6.802 579,8 3.654 6.839 542,9 3.691 6.876 505,3 3.73 6.915 466,8 3.769 6.954 427,6 3.809 6.994 387,5 3.850 7.035 346,5

Asimismo, se tomaron los últimos 30 ensayos realizados para una resistencia 210:

PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A. J-31612962-4

ESTADÍSTICAS Fecha: Diseño: Tipo: Asent:

Resistencias (Kg/cm2) 3

7

28

%

119,30 200,30

170,7 294,1

217,25 373,85

1,03 1,78

Media Mediana

288,00 197,60 142,40 226,40 199,70

294 248,9 203,9 293,5 217,9

308,70 267,05 246,20 412,60 305,45

1,47 1,27 1,17 1,96 1,45

Desviación Estándar Mínimo Máximo Moda Cuenta

161,40 190,40 171,40 125,80 222,90 160,70 254,20 187,50 186,70 159,50 252,40 163,50 177,6 236,9 110,2 81,2 203,9 190,2 143 235,1 112,3 124,70 181,00

176,4 210,1 209,7 321,8 264,3 213,8 281,8 289,4 164,6 169,3 289,2 224,9 217,6 185,6 159,9 98,2 286,9 237,8 180,2 213,8 120 153,5 299,8

272,00 319,30 328,05 378,75 371,15 282,45 384,35 358,50 257,90 214,40 337,10 310,25 272,15 367,95 234,60 245,70 321,05 305,90 282,40 341,45 165,95 217,35 301,30

1,30 1,52 1,56 1,80 1,77 1,35 1,83 1,71 1,23 1,02 1,61 1,48 1,30 1,75 1,12 1,17 1,53 1,46 1,34 1,63 0,79 1,04 1,43

18-11-2013 R'c 210 Kgf/cm2 Normal 5" 3 180 184

7 223 216

28 300 164

48,37 81 288 #N/A 30

58,73 98 322 213,80 30

0,28 1 413 #N/A 30

Nota: Últimos 30 ensayos hasta el 31 de Octubre 2.013.

RESITENCIA (KG/CM2)

Resistencia vs Edad 350 300 250 200 150 100 50 0

300 223

180

1

2 EDAD

67

3

Resistencias a los 28 Días de los Últimos 30 Ensayos Tomados FECHA

Diseño

28 D1

28D2

R`c 28 días

01/10/2013 02/10/2013 02/10/2013 03/10/2013 04/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 08/10/2013 09/10/2013 09/10/2013 09/10/2013 10/10/2013 10/10/2013 10/10/2013 10/10/2013 14/10/2013 15/10/2013 15/10/2013 15/10/2013 15/10/2013 15/10/2013 23/10/2013 25/10/2013 29/10/2013 29/10/2013

210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210

219,80 380,50 383,60 258,90 206,80 419,70 318,80 265,70 337,20 318,40 361,80 355,70 297,60 395,90 363,40 215,80 213,30 346,10 302,70 266,10 347,10 229,90 225,90 288,40 291,00 271,40 354,50 173,20 211,50 311,50

214,70 367,20 233,80 275,20 285,60 405,50 292,10 278,30 301,40 337,70 395,70 386,60 267,30 372,80 353,60 300,00 215,50 328,10 317,80 278,20 388,80 239,30 265,50 353,70 320,80 293,40 328,40 158,70 223,20 291,10

217,25 373,85 308,70 267,05 246,20 412,60 305,45 272,00 319,30 328,05 378,75 371,15 282,45 384,35 358,50 257,90 214,40 337,10 310,25 272,15 367,95 234,60 245,70 321,05 305,90 282,40 341,45 165,95 217,35 301,30

68

Concreto R'c 210 kg/cm2 450 412.60

400

384.35 358.50

378.75 371.15

373.85 350 308.70

300

328.05 319.30

305.45

282.45

272.00

267.05 246.20

250

367.95 341.45 321.05 305.90 282.40

337.10 310.25 272.15

257.90

301.30

245.70 234.60 217.35 217.25 214.40 200 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 165.95

150 100 50 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Resultados a 28 días

69

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Determinación el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación Agua – Cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire. Relación Agua Cemento (a/c) La relación agua- cemento (a/c), es considerado como uno de los parámetros más importantes en el concreto, pues influye grandemente en la resistencia final de mismo, en la durabilidad y en la retracción. La relación agua cemento es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento existente en el concreto fresco. Por lo tanto, se calcula dividiendo la masa del agua por la del cemento contenidas en el volumen dado en el concreto. R=

A C

R= Relación Agua / Cemento. A= Masa del Agua del concreto Fresco. C= Masa del Cemento del Concreto. La relación a/c crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta la cantidad de cemento. En todos los casos, cuanto es bajo la relación a/c tanto más favorable son las propiedades de la pasta de cemento endurecida. Para obtener la relación agua/cemento en este diseño se obtendrán la relación agua/cementante el cual consiste la suma de la cantidad de cemento multiplicado la Microsílice por el factor K y se le suma la cantidad de ceniza 𝑅=

A 𝐶 + (𝑀 ∗ 𝐾) + 𝐶𝐶𝐴

R= Relación Agua/Cementante. A= Agua. C= Cemento.

70

M= Microsílice. K= Factor K Constante 2. CCA= Ceniza de Cascara de Arroz. Uno de los aspectos más importantes en la dosificación del concreto fue determinación de la cantidad de agua necesaria. Para la preparación del concreto de Ceniza de la Cascara de Arroz, se estimó el nivel óptimo de contenido en agua, considerando los requerimientos de agua absorbida por la cascara y correlación entre la resistencia de los concretos y variable agua/cemento. La relación a/c que se obtuvo para las distintas dosificaciones fueron las siguientes estas dosificaciones se encuentra modificada de su diseño original ya que se le está agregando la cantidad de agua añadida al momento de la muestra: Diseño de Mezcla con un 10% de Ceniza de Cascaras de Arroz. Material Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 10% Poliheed 755

R=

Cantidad

Uni

4,47 3,32 20,40 18,48 0,48 0,60 36,24

kg lts kg kg kg kg ml

3,32 = 0,55 4,47 + (0,48 ∗ 2) + 0,60

Diseño de Mezcla con un 20% de Ceniza de Cascaras de Arroz. Material

Cantidad Uni 4,09 3,51 21,37 19,36 0,51 1,28 37,30

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 20% Poliheed 755

R=

3,51 = 0,55 4,09 + (0,51 ∗ 2) + 1,28

71

kg lts kg kg kg kg ml

Diseño de Mezcla con un 30% de Ceniza de Cascaras de Arroz. Material Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 30% Poliheed 755

R=

Cantidad

Uni

3,40 3,47 21,48 19,46 0,50 1,89 37,80

kg lts kg kg kg kg ml

3,47 = 0,55 3,40 + (0,50 ∗ 2) + 1,89

Sin embargo hay que señalar que la relación agua/cemento empleada para cada dosificación es la requerida para la muestra con adición de ceniza. No obstante, el valor alcanzado por la muestra con adición de ceniza supera la resistencia teórica esperada para una dosificación con una relación agua/cemento de 0,55 que era 200Kg/cm2. Este valor es excelente si se analiza que se utilizó 222Kg de cemento portland por m3de concreto se llegó a 221.70Kg/cm2. Un aspecto negativo fue que se determinó que la adición de ceniza al concreto provoca una demanda mayor de agua para el amasado de la mezcla. Lo cual tiene productividad de cemento puzolanica tiende a disminuir su resistencia mecánica, pero aun así se lograron obtener la resistencia esperada. Revenimiento. La metodología utilizada para la obtención de este concreto fue que inicialmente fueron mezclados los agregado, fueron hidratados con el 50% del agua de diseño durante 1½ minuto, seguidamente se añadió el cemento a la mezcla con el agua restante del diseño para ser mezclado por un tiempo de 3 minutos y por último se añadió a la mezcla el aditivo con la posterior medición del revenimiento de la mezcla. Tamaño Máximo de los Agregados. Para que el concreto cumpliera con su función, el agregado que se utilizó poseía las propiedades como la de ser compatible con el cemento, ser resistente al deterioro causada por las cargas aplicadas, ser resistente al deterioro provocado por el clima y

72

agentes químicos, ser permanentes en sus propiedades durante el proceso de construcción para sostener las otras funciones del concreto, tener resistencia interna adecuada y estabilidad para asimilar presiones superficiales con pocas deformaciones y ser resistente a los efectos de fuerzas internas, como expiación y contracción. El cemento que se utilizo fue de Tipo 1 Granel con una finezas de 45um (tamiz Nº325) 20,24%, una superficie específica BLAINE 381,8 m2/Kg., con una resistencia a compresión según Norma COVENIN 484-89 de 1 día 132 Kg/cm2. La arena que se utilizo fue arena de rio silíceo con un módulo de finura de 2.32, ensayo colorimétrico es de Nº 1 y una granulometría de:

73

PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A. RIF: J- 31612962-4

LABORATORIO DE CONTROL Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Agregado:

Arena Lavada

Fecha Ensayo:

12/10/2013

Peso Muestra (g): 490.6 Origen: SILICIO

Tamiz

Tamaño (mm)

Peso Pasante

% Pasante

COVENIN 277:2000

3/8"

9.520

490.6

100.00%

100.00%

#4

4.760

2.90

0.59

2.9

487.7

99.41%

85-100%

#8

2.380

8.90

1.81

11.8

478.8

97.59%

60-95%

# 16

1.190

40.40

8.23

52.2

438.4

89.36%

40-80%

#30

0.59

131.80

26.87

184

306.6

62.49%

20-60%

#50

0.297

237.40

48.39

421.4

69.2

14.11%

8-30%

#100

0.149

42.90

8.74

464.3

26.3

5.36%

2-10%

#200

0.074

7.40

1.51

471.7

18.9

3.85%

0-5%

1.60

0.33

473.30

17.3

3.53%

Fondo

Peso Retenido Peso Retenido % Retenido (grs) Acumulado

Módulo de Finura 100.00%

3/8"

#4

#8

2.32 #16

#30

#50

#100

#200

90.00% 80.00% PORCENTAJE PASANTE

70.00% 60.00% 50.00%

40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% 100.0

10.0

1.0

0.1

Pasante Tamiz 200 Covenin-258 (A) Peso seco original de muestra (g) :

490.6

(B) Peso seco muestra después de lavado (g):

477.4

F= [ (A) - (B) ] / (A) *100 (%) :

2.69

74

0.0

La piedra utilizada arrojo la siguiente granulometría:

PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A. RIF: J- 31612962-4

LABORATORIO DE CONTROL Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Agregado: Piedra Picada 1/2" Fecha Ensayo: 12/10/2013

Peso Muestra (g): 1,978.10 Origen:

Tamiz

Retenidos

% Retenido

1" 3/4" 1/2" 3/8" #4 #8 Fondo

7.30 0.00 40.90 1,000.00 420.00 400.00 78.70

0.37 0.00 2.07 50.55 21.23 20.22 3.98

Retenido Acumulado 7.30 7.30 48.20 1,048.20 1,468.20 1,868.20 1,946.90

98.42

6,394.30

Peso que pasa 1,970.80 1,970.80 1,929.90 929.90 509.90 109.90 31.20

% que pasa

Limites

99.63 99.63 97.56 47.01 25.78 5.56 1.58

100 100 100 100 100 90 70 40 15 0 5 0 0 0

Piedra 1/2" 120

100

60 40 20

Límite Inferior

75

Granulometría

Fondo

Tamices Límite Superior

#8

#4

3/8"

1/2"

3/4"

0

1"

% que Pasa

80

Análisis del efecto de la ceniza de cascaras de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza. La experiencia internacional demuestra que el uso de adiciones puzolanica pueden mejorar la resistencia mecánica del concreto (Mejía et. Al. 2007; Águila, 2001), la adición de la ceniza al cemento provoco variaciones en la resistencia a compresión de las mezclas elaboradas con él. Este comportamiento se nota asociado a la cantidad de sílice presente en la ceniza. Así, en la ceniza de la cascaras de arroz, donde la cantidad de sílice es mayor, se aprecian incrementos en la resistencia. La ceniza de cascarillas de arroz muestra valores muy interesantes, destacando el hecho de que para sustituciones del diez por ciento, veinte por ciento y treinta por ciento de cemento por ceniza se logra un incremento de resistencia a compresión a los 28 días. Se elaboraron y ensayaron cilindros de concreto de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura según Norma COVENIN 338-79 “Método para la elaboración, curado y ensayo a compresión de cilindros de concretos”, con la combinación de cemento y ceniza recomendada. Se determinó para el ensayo, la combinación de diez por ciento de ceniza y noventa por ciento de cemento, veinte por ciento de ceniza y ochenta por ciento de cemento y treinta por ciento de ceniza y setenta por ciento de cemento. Estos porcentajes representan un valor máximo de sustitución de cemento sin que se produzcan afectaciones en la resistencia a la compresión.

76

Realización diseño de un Concreto Celular Ligero con Ceniza de Cascaras de Arroz que Presente los Tiempos de Fraguados y Resistencia Mecánica Aceptables Diseño de Concreto Celular210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 10% Diseños de Mezcla Pruebas de Laboratorio Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2" Receta Original (para 1000 lts) Material Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 10% Polyheed 755

Cantidad 222 165 1023 927 24 30 1800

Receta para Mezcla de Prueba (20lts)

Uni

Material

kg lts kg kg kg kg ml

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 10% Polyheed 755

728,39 378,76 349,63

Cantidad

% Humedad Relación Alfa Relación Beta

0,55 0,52

4,44 3,30 20,45 18,53 0,48 0,60 36,00 2,80

Observaciones:

Se le agrego 800ml más de agua, posee un color gris, solo la mezcla dio para sacar 4 muestras de 3 días, 7dias y 2 de28dias

Resultados Obtenidos Fraguado: Hora de Mezclado Temperatura Ambiente

8:15am 28.5º

Temperatura Concreto

25.6º

10:15am Horas 12:15pm Horas 2:15pm Horas

77

100 600 700

Psi Psi Psi

0,02 Uni kg lts kg kg kg kg ml

Asentamiento (pulg) Peso Envase Kg Volumen del Envase Peso Mezcla + Envase Kg Peso Mezcla

2"

Probetas

Peso (kg)

Diámetro (cm)

Área

Alt

R'c kg/cm2

2,94

3 días 7 días 28 días 28 días

12,00 12,08 12,16 12,20

15,00 15,00 15,00 15,00

176,72 176,72 176,72 176,72

30,00 30,00 30,00 30,00

118,02 148,02 248,6 231,8

0,007257 19,12 16,18

% de Aire

2

Apariencia

Gris

Densidad Teórica

2390,16 2229,57 0,94

Densidad Real Rendimiento

Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra: Receta Original (para 1000 lts) Material

Cantidad

Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 10% Polyheed 755

223 166 1020 924 24 30 1812

Densidad Teórica

2390,16

Densidad Real

2229,57

Rendimiento

Receta para Mezcla de Prueba (20lts)

Uni

Material

Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 10% Polyheed 755

726.58 377.82 348.76

0,94

78

Cantidad 4.47 3.32 20.40 18.48 0.48 0.60 36.24

0.02 Uni Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

Diseño de Concreto Celular210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 20% Diseños de Mezcla Pruebas de Laboratorio Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2" Receta Original (para 1000 lts) Material

Cantidad

Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 20% Polyheed 755

192 165 1023 927 24 60 1800

Relación Alfa Relación Beta

0,55 0,52

Receta para Mezcla de Prueba (21lts)

Uni kg lts kg kg kg kg ml

Material

Cantidad 4,03 3,47 21,48 19,46 0,50 1,26 37,80

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 20% Polyheed 755

728,39 378,76 349,63

% Humedad

2,80

Observaciones:

Se le agregaron 2.200ml de agua tiene un color gris claro, la mezcla dio Para sacar 4 muestra de 3días, 7 días y 2 de 28 días

Resultados Obtenidos Fraguado: Hora de Mezclado Temperatura Ambiente

7:30am 28º

Temperatura Concreto

25.5º

9:30am 11:30am 1:30pm

79

Horas Horas Horas

100 600 700

Psi Psi Psi

0,02 Uni kg lts kg kg kg kg ml

Asentamiento (pulg) Peso Envase Volumen del Envase Peso Mezcla + Envase Peso Mezcla

7"

Probetas

Peso (kg)

Diámetro (cm)

Área

Alt

R'c kg/cm2

2,94

3 días 7 días 28 días 28 días

12,02 12,00 11,98 11,94

15,00 15,00 15,00 15,00

176,72 176,72 176,72 176,72

30,00 30,00 30,00 30,00

110,1 125,09 226,4 222,2

0,007257 19,04 16,1

% de Aire

2

Apariencia

Gris

Densidad Teórica

2330,16 2218,55 0,95

Densidad Real Rendimiento

Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra: Receta Original (para 1000 lts) Material Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 20% Polyheed 755

Cantidad 195 167 1018 922 24 61 1824

Receta para Mezcla de Prueba (21lts)

Uni

Material

Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 20% Polyheed 755

Densidad Teórica

2325.55

Densidad Real

2218.55

Rendimiento

724.77 376.88 347.89

0.95

80

0.02 Cantidad Uni 4.09 3.51 21.37 19.36 0.51 1.28 38.30

Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

Diseño de Concreto Celular 210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 30% Diseños de Mezcla Pruebas de Laboratorio Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2" Receta Original (para 1000 lts) Material

Cantidad

Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 30% Polyheed 755

162 165 1023 927 24 90 1800

Relación Alfa Relación Beta

0,55 0,52

Receta para Mezcla de Prueba (21 lts)

Uni kg lts kg kg kg kg ml

Material

Cantidad 3,40 3,47 21,48 19,46 0,50 1,89 37,80

Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 30% Polyheed 755

728,39 378,76 349,63

% Humedad

2,80

Se le agregaron 3000ml de agua, posee un color gris claro, la muestra dio para sacar 4 muestras de 3 días, 7 días y 2 de 28 días Fraguado:

8:30am 29º

Temperatura Concreto

26.4º

kg lts kg kg kg kg ml

Observaciones:

Resultados Obtenidos Hora de Mezclado Temperatura Ambiente

0,02 Uni

10:30am 12:30pm 2:30pm

81

Horas Horas Horas

100 600 700

Psi Psi Psi

Asentamiento (pulg) Peso Envase Volumen del Envase Peso Mezcla + Envase Peso Mezcla

7"

Probetas

Peso (kg)

Diámetro (cm)

Área

R'c kg/cm2

2,94

3 días 7 días 28 días 28 días

11,96 11,97 12,00 12,02

15,00 15,00 15,00 15,00

176,72 176,72 176,72 176,72

76,9 135,10 210,9 211,1

0,007257 19,06 16,12

% de Aire

2

Apariencia

Gris

Densidad Teórica

2300,16 2221,30 0,97

Densidad Real Rendimiento

Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra: Receta Original (para 1000 lts) Material Cemento Agua Arena Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 30% Polyheed 755

Cantidad

Receta para Mezcla de Prueba (21 lts)

Uni

165 168 1015 920 24 92 1836

Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

Densidad Teórica

2292.65

Densidad Real

2221.30

Rendimiento

Material Cemento Agua Arena (menos % hum) Piedra 1/2" Microsílice Ceniza 30% Polyheed 755

722.96 375.94 347.02

0.97

82

0.02 Cantidad Uni 3.47 3.53 21.32 19.31 0.51 1.93 38.56

Kg lts Kg Kg Kg Kg ml

CONCLUSIONES La ceniza de cascara de arroz es considerada como un material puzolanico, una de las ventajas que este posee es que su costo es mucho más bajo que la del cemento portland ya que se consigue de manera gratuita, lo cual constituye una principal bondad, a esto se le puede sumar de que la cascara al ser quemada produce una ceniza que ofrece una solución más efectiva de utilización de residuo importante de la producción agrícola que la mayoría de los casos solo sirve para afectar al medio ambiente. Al estudiar la combinación del concreto celular con la ceniza de la cascara de arroz y Microsílice demostró que estos dos últimos actúan como un sustituto potencial del cemento portland, esto es debido al alto contenido de sílice que estos poseen y producen una relación cementante. La cascara de arroz adquiere esta propiedad al ser quemada a una temperatura entre 400°C y 500°C por un periodo de 3 horas, se crea una ceniza y esta se puede considerar como una puzolana artificial ya que está compuesta con noventa y tres por ciento (93%) de sílice (SiO2). Para conocer las dosificaciones apropiadas para realizar el diseño se acudió a la empresa Premezclados del Sur, C.A. y se solicitó el modelo de dosificación para un 1m3 de diseño 210, donde se realizó una estadísticas con las últimas 30 muestras tomadas por el laboratorio en el mes de octubre, donde los resultados de los ensayos de resistencia a compresión de cilindros de concretos, según Norma COVENIN 33879 se encuentran dentro los limites solicitados. Estos resultados serán tomados como muestra patrón, debido a que no se posee suficiente cascara de arroz para poder realizar la misma. La utilización de la ceniza de cascara de arroz y Microsílice ayuda con la reacción cementante, permitiendo usar menos cantidad de cemento y un ajuste en la relación agua/cementante, donde es posible reemplazar una parte del cemento con una cantidad

83

de ceniza de cascara de arroz y Microsílice ayudando a reducir costo y obteniendo propiedades mecánicas aceptables. Esta relación agua/cementante para cada uno de los diseños realizados, dio como resultado 0,55 donde el valor se encuentra de los limites esperados considerando que se utilizó 222Kg, 192Kg y 162Kg para cada uno de los diseños respectivamente. Uno de los aspectos negativos de esta relación es la mayor demanda de agua que se obtuvo al incrementar el porcentaje de ceniza, por lo cual dio como resultado una disminución en la resistencia, pero aun así se lograron obtener los resultados esperados. Los agregados utilizados también influyeron en los resultados, considerando que estos compatibles con el cemento, los cuales tienen las siguientes características: Cemento Tipo I Granel, cumpliendo con la Norma COVENIN 484-89. Arena de origen silíceo con un módulo de finura de 2.3y un ensayo colorimétrico N° 1. Piedra picada de ½ origen de mina. Al momento de realizar el diseño se elaboró cilindros de 15cm de diámetro y 30cm de altura según Norma COVENIN 338-79, y se notó que su fraguado es relativamente un poco más rápido en comparación para una muestra que no se posee ceniza. La meta principal fue poder combinar la ceniza con el cementó, hasta lograr sustituir y obtener una resistencia con treinta por ciento (30%) de ceniza de Cascara de Arroz y setenta por ciento (70%) de Cemento sin que produjera afectaciones notables en sus resistencia a compresión a los 28 días.

84

RECOMENDACIONES Implementar en Universidades sobre cómo aprovechar los residuos agrícolas en la construcción. Incentivar a los estudiantes sobre para realizar concretos y/o estructuras ecológicas para la conservación del medio ambiente. Al momento de utilizar la Cascara de arroz como parte de sustitución del cemento se debe tener control sobre la cantidad de agua. Comprobar la durabilidad, resistencia y trabajabilidad del uso de la cascara de arroz como material de la construcción. Realizar una investigación para implementar un valor para el uso de la Microsílice. Tener a disposición un Laboratorio donde se puedan realizar las evoluciones necesarias. Realizar un estudio económico tomando en cuenta la disponibilidad de cascara presente en nuestro país.

85

REFERENCIAS Adam M. (1995). Tecnología del Concreto (1ed.). México: imcyc. Ing. Bizzotto, Marcela, Ing. Natalini, Mario, Gómez, Gaspar (s.f.). Minihormigones con cascarilla de arroz natural y tratada como agregado granular [Documento en línea]. Disponible: [email protected][Consulta 2013, Mayo] Batic, O.R., Giaccio, G., Zerbio, R. y Isaia, G. (s.f.). Las cenizas de cascara de arroz y la reacción álcali sílice. [Documento en línea]. Disponible: www.edutecne.utn.edu.ar/cinpar_2010/Topico%203/CINPAR%20020.pdf[Consulta 2013, Junio] Ing. Héctor Jiménez e Ing. Hugo Eguez Alava, (2009). Obtención de Concreto de Alta Resistencia Mediante Adición en el Diseño de un Superplastificante y Ceniza de Cascara

de

Arroz.

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www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/2497 [Consulta 2013, Agosto]. Joaquín, P., Carlos R., José g. y Gilberto J., (2008). Manual del concreto estructural conforme con la Norma COVENIN 1753 – 03 (2ed.). Caracas: Venezuela: Sidetur. Ing. Manuel G., (s.f.). Morteros ligeros con cascara de arroz. [Disponible en línea]. Disponible:

www.asocem.org.pe/scmroot/bva/f_doc/.../MGC30_morteros_arroz.pdf

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Desempeño.

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en

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www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_Pdf/D-39840.pd [Consultado 2013, Junio]. Luis F. Valdez, Gabriel E., Suarez, Ing. Gastón Proaño, C., (s.f.). Hormigón liviano. [Disponible

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www.icpa.org.ar/publico/files/hormliv2.pdf

[Consulta 2013, Mayo] Milena, Sosa G., Idalberto, Aguilar A. (2000). Tecnología productiva de cemento Puzolánicos a Partir de la Ceniza de la Cascarilla de Arroz Revista: Tribuna del

86

Investigador.

[Revista

en

Línea]

Disponible:

www.tribunadelinvestigador.com/ediciones/2000/2/?¡=art3 [Consulta 2013, Junio]. Milena, Sosa G., Idalberto, Águila A. (2008). Evaluación Físico Químico de Ceniza de Cascarilla de Arroz, Bagasa de Caña y Hoja de Maíz y su Influencia en Mezclas de Morteros, como Materiales Puzolánicos. [Documento en línea]. Disponible: www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=SO79840652008000400006&script.pt=sci_arttext. [Consultado 2013, Septiembre]. Serguei Solarte, Michel Ospina y otros. (2007). Efecto del Modo de Obtención de la Sílice Amorfa a Partir de la Cascarilla de Arroz en las Propiedades de durabilidad del Concreto. [Documento en línea] Disponible: www.cenm.org/productos/articulos/articulos/009.pdf [Consulta 2013, Mayo]. Dra. Rosaura, Vásquez. (s.f.). Las cenizas de cascara de arroz, adición Puzolánicos en cemento y concreto. [Documento en línea]. Disponible: www.asocem.org.pe/bivi/re/IC/ADI/cenizas_cascara.pdf. Tomas, Serra, Ma. Victoria, B., José, Mozo, Jordi Paya. (2012). Morteros aligerados con cascarilla de arroz: diseño de mezclas y evaluación de propiedades. [Documento en línea]. Disponible: www.asocem.org.pe/scmroot/bva/f_doc/.../MGC30_morteros_arroz.pdf.

87

ANEXOS

88

Anexo 1. Sacos De Cascaras De Arroz Procedente De Del Estados Cojedes Hacienda Ubicada En El Cacao.

Anexo 2. Arena Roja Utilizada Para La Construcción Del Horno

89

Anexo 3. Bloques De Alives Utilizados Para La Construccion Del Horno

90

Anexo 4. Construccion Del Horno Para La Quema De La Cascara De Arroz

91

Anexo 5. Colocación De Malla Interna

92

Anexo 6. Friso Interno Del Horno

93

Anexo 7. Colocacion De Tapa Y Horno Realizado

94

Anexo 8. Incineracion de la cascara de arroz entre 400° c y 550° c.

Anexo 9. Aditivo Poliheed 755

95

Anexo 10. Ceniza De Cascara De Arroz Y Agua

Anexo 11. Microsilice Y Cemento

96

Anexo 12. Piedra

Anexo 13. Arena

97

Anexo 14. Mezclas De Los Agregados

Anexo 15. Asentamiento

98

Anexo 16. Medidor De Aire Ocluido

99

Anexo 17. Prueba De Resistencia A Compresión

100

Anexo 18. Ficha Técnica Aditivo Polyheed 755

101