Tesis 2 Investigacion (2).docx

RESUMEN

En el presente trabajo de investigación se realizó búsqueda de información sobre los materiales que son utilizados para la elaboración de concreto, surgió el problema que se desperdiciaba mucho material en las construcciones lo cual puede ser utilizado en la fabricación de concreto, la interrogante es como se podría utilizar y que porcentajes de estos materiales serian aptos para los agregados y así poder alcanzar las resistencia de 175kg/cm2, se hizo la recolección de materiales como los ladrillos, los escombros y restos de concreto, se puso al laboratorio de UPAO para poder realizar las pruebas requeridas, se obtuvo resultados buenos del material y se paso a realizar las probetas con porcentajes y cantidades reemplazando a los agregados en pequeñas partes y así se obtuvo buenos resultados, al finales se obtuvo que el material de los escombros si es posible utilizarlos en un 40% en la elaboración de concreto de resistencia de 175kg/cm2 a los 7,14,21 y 28 días.

MEZCLA Mezcla 5 Mezcla 6 Mezcla 7 Testigo

Ec Medido Kg/cm2 176.25 180.22 168.93 178.55

Ec calculado Kg/cm2 182.54 165.36 155.66 175.62

CAPITULO I PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En la actualidad la contaminación ambiental es un tema a tratar, por lo que el campo de la construcción colabora para que este disminuya. El concreto es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante al que se añade fragmentos

partículas

o

de un agregado, agua y aditivos específicos. El concreto

modificado con la ayuda de aditivos, ha ido mejorando sus características y propiedades permitiendo la elección del tipo de concreto según las necesidades del hombre. En esta tesis se da a presentar el uso de materiales reciclables como alternativa de solución, así como también buscar que la consistencia y resistencia del concreto sea óptimo. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Con que porcentaje de materiales reciclados (escombros, ladrillos y concreto) llegaría a una mezcla de concreto f´c=175 kg/cm2? 1.3 OBJETIVO GENERAL 

Diseñar mescla de concreto con f´c=175 kg/cm2 reemplazando a los agregados por porcentajes óptimos de materiales reciclados (escombros, ladrillos y concreto).

1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Obtener los materiales reciclados en alguna obra y seleccionarla lo mejor para llevar a laboratorio y su estudio.



Se conseguirá los materiales reciclados de algunas obras, que son los escombros los ladrillos y los restos de concreto.



Se analizarán en el laboratorio de suelos para poder realizar el análisis granulométrico NTP 400.012



Se realizará una muestra patrón de probeta con material sin escombros.



Se realizarán probetas con porcentajes de escombros: 1. |Con puro escombros 2. 1/3 de escombros y 2/3 de agregados 3. 2/3 de escombros y 1/3 de agregados



 

Se comparan a los 7 días si la resistencia del concreto está funcionando bien con la adición de escombros con las de sin escombro. En los resultados se analizarán las mejores cantidades de escombros para llegar a la resistencia de 175 kg/cm. Ejecutar los análisis a los materiales reciclados para su tamaño apropiado y que sea selecta y óptima.



Realizar los ensayos de probetas con la adición de escombros, ladrillos y concreto.



Comparar los resultados de las probetas con escombros, ladrillos y concreto con las que no se utilizaron estos materiales.

1.5 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación se enfoca en el concreto que es el material más utilizado en la construcción por sus propiedades mecánicas a largo plazo y por los acabados que se pueden lograr cuando las prácticas de colocación son eficientes. Para la preparación de mezclas de concreto se requiere la dosificación de cemento, arena, triturado, agua y en ocasiones aditivos. La producción de los agregados naturales se hace, por lo general, mediante la explotación o mediante la extracción mecánica o manual de estos materiales pétreos; actividades que generan un gran impacto en el ambiente por el desgaste del recurso suelo y por la alteración del paisaje y de la calidad del aire y agua, en algunos casos. Por esta razón, surge la iniciativa de proponer mezclas de concreto en las cuales se sustituyan proporciones de los agregados pétreos por residuos industriales como son los escombros de edificaciones, los desechos de concreto y ladrillos.

CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Antecedente N°1: Guía de Manejo de Escombros y Residuos de la Construcción; Autores: Bach. Manuel Morales Alpízar, Bach. Mario Villalta Flórez Estrada; San José-Bogotá; Enero del 2012. En teoría, una gran cantidad de los residuos de construcción y demolición pueden reciclarse o reutilizarse fácilmente, especialmente cuando el contenido de hormigón y ladrillo mezclado con mortero de pega es elevado. Debemos tener en cuenta que los escombros tienen un potencial considerable para el reciclaje, si lo comparamos con otros tipos de residuos. Por otro lado, los productos reciclados tienen que competir con los materiales de construcción tradicionales, de ahí la necesidad de una calidad uniforme. En este sentido, es importante conocer cuál es el origen y la composición de estos residuos para conseguir una aceptabilidad futura del material reciclado Antecedente N°2: REVISTA EDUCACION EN INGENIERIA – Maria Fernanda Serrana Guzman 2011. La mayoría de las actividades económicas que comprometen la transformación de materias primas generan desperdicios. La construcción, como actividad económica, produce por tanto un volumen significativo de residuos que se conocen con el nombre de escombros.De la misma forma, otros renglones de la economía como la industria metalmecánica produce una cantidad de residuos sólidos que en ocasiones son recuperados y reutilizados en los procesos productivos. Antecedente N°3: DISEÑO DE UNA MEZCLA DE CONCRETO UTILIZANDO RESIDUOS INDUSTRIALES Y ESCOMBROS 2011 – Katty Milena Parra Maya. El ejercicio de la construcción genera gran cantidad de escombros. Como una alternativa para mitigar el impacto ambiental generado por estos escombros, se empleo una metodología que permitio el aprovechamiento de residuos industriales inerte como agregagos no convencionales en mezclas de concreto, a travez de diferentes investigaciones se pudo concluir que la adicion de escombros permite el aumento de resistencia del concreto.

2.2 BASES TEÓRICAS -

Se aplicarán las normas correspondientes a los procedimientos realizados en esta investigación que son las siguientes:

-

NORMA TÉCNICA NTP 400.012 PERUANA – ANALISIS GRANULOMETRÍA

-

NTP 400.037 – TAMAÑO MAXIMO AGREGADO GRUESO

-

NTP 400.010 – EXTRACCION Y PREPARACION DE MUETRA

-

NTP 400.024 – METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR CUALITATIVAMENTE EN EL AGREGADO FINO PARA CONCRETO.

-

NTP 400.013 – RESISTENCIA COMPARATIVA A 7 DIAS RESPECTO AL AGREGADO.

2.3 DEFINICIONES CONCEPTUALES CONCRETO El concreto es definido en la terminología de ASTM (C 125 Terminolog y Relatingto Concrete and Concrete Aggregates) es definido como un material compuesto que consiste en un medio de enlace dentro del cual se embeben partículas tales como los agregados [9]. El concreto se fabrica partiendo de cemento, agua, agregados grueso y agregados finos, y en ocasiones aditivos. El cemento es un material que endurece por reacciones químicas con el agua [1], el más conocido es el cemento Portland que se produce por la pulverización de clinker que es formado por silicatos de calcio y concentraciones controladas de sulfato de calcio.

AGREGADOS Los agregados componen la mayor parte de la mezcla, de un 60 % a un 70% del volumen del concreto. Debido a esto, es vital el tipo, la selección y la calidad de los mismos, ya que estos influyen en las propiedades y características finales de la mezcla. Los agregados se dividen en dos tipos, como mencionan Aragón y Solano (2006): "El tamaño máximo de 5 mm (o tamiz No. 4) marca la separación entre arenas (agregado fino) y gravas (agregado grueso)" (p.17). Granulometría "La granulometría es un ensayo para medir el tamaño de un material mediante la utilización de tamices, se debe tener un tamaño de material heterogéneo para evitar la presencia de vacíos en la chorrea" (Borachi, 2008, p. 32). Lo anterior con el fin de establecer el tipo de agregado según sus características físicas y mecánicas, ya que esto influye sobre la resistencia y calidad del concreto. Densidad del concreto

Según LANNAME y la UCR (sf): Este procedimiento es frecuentemente utilizado para determinar los valores de peso unitario que son necesarios para las proporciones de unas mezclas de concreto. El peso unitario también puede ser utilizado para determinar las r elaciones masa/volumen necesarias para hacer las conversiones en acuerdos de contrato. El peso unitario propio de la mezcla de concreto generalmente tiene un peso específico entre 2200 kg/ m3 y de 2400 kg/cm3, para el concreto reforzado (con barras de acero) el valor utilizado es de 2400 kg/cm3. Este valor es fundamental al efectuar el análisis estructural de la edificación. Este peso puede varias según el tipo de agregado, la cantidad de aire atrapado o inducido, el agua y el cemento.

2.4 HIPÓTESIS El uso de materiales reciclados (escombros, ladrillos y concreto) analizados y estudiados pueden reemplazar en un 40% óptimos a los agregados en la elaboración de mezcla de concreto de f´c=175kg/cm2. 2.5 VARIABLES VARIABLE DEPENDIENTE: Mezcla de concreto F´c=175 kg/cm2. VARIABLE INDEPENDIENTE: Porcentaje de Materiales reciclados (escombros, ladrillos y concreto). 2.6 OPERACIONALIZACION DE LAS VARIABLES

Variable

-

Materiales reciclables

Dimensión

-

%Escombros, ladrillos y concreto

Indicadores

-

% de material a utilizar Numero de probetas

-

NORMA TÉCNICA

Unidad de medida Kg

Instrumento de investigación -

Observación Análisis granulométrico.

-

Resistencia a la compresión del concreto.

NTP 400.012 PERUANA – ANALISIS GRANULOMETRÍA -

Concreto 175 kg/cm2

-

Resistencia del concreto a los 7,14,21 y 28 días

-

Resistencia 175kg/cm Kg/cm2 o parecido NTP 400.013 – RESISTENCIA COMPARATIVA A 7 DIAS RESPECTO AL AGREGADO.

CAPITULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 TIPO DE LA INVESTIGACION Y ALCANZE 1.1 De acuerdo al FIN que se persigue: APLICADA: Comprende estudios y análisis de los materiales reciclados. 1.2 De acuerdo al DISEÑO DE CONTRASTACION de la hipótesis: EXPERIMENTAL: Evaluamos la real dimensión del problema de nuestro objeto de estudio elaboramos el ensayo de Granulometría que consta de muestras en el laboratorio para analizar calidad de los materiales reciclados. 1.3 De acuerdo con el PERIODO en que se capta la información: PROSPECTIVO: Se ha de recolectar información dada por hechos pasados de resistencia 175 kg/cm2. 1.4 De acuerdo con la EVOLUCION del fenómeno estudiado: TRANSVERSAL: Porque se analizará las características, técnicas, así como los errores de la fabricación de ensayos de comprobación a los 7,14,21 y 28 días.

1.5 De acuerdo con la COMPARACIÓN de las poblaciones: DESCRPTIVO: Porque pretendemos especificar las propiedades consideradas para caracterizar el concreto en estado endurecido como el peso específico endurecido, resistencia a la compresión de concreto y módulo de elasticidad estático. 1.6 De acuerdo con la INTERFERENCIA del investigador en el fenómeno que se analiza: EXPERIMENTAL: Realizamos ensayos de granulometría en el laboratorio de acuerdo a NTP. 400.012. 3.2 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS Preparación del diseño de mezcla con agregados no convencionales Los resultados de la caracterización relacionados con la masa unitaria seca y compacta de diferentes proporciones de agregado grueso y fino naturales, y las proporciones de agregado seleccionado de la escombrera, de ladrillo y de limalla son utilizadas para llevar a cabo en el laboratorio el ensayo de determinación de masa unitaria resultante de la combinación de agregados según la mezcla en proporciones de cada uno. El diseño de la mezcla se hizo considerando un diseño para una resistencia a la compresión de 2500 psi, 175 Kg/cm2. Para ello fue necesario determinar previamente el tamaño máximo del agregado, el módulo de finura, la humedad de los agregados, la masa unitaria seca y compacta, los contenidos de agua y cemento, las condiciones de exposición del elemento y la resistencia. Las relaciones agua/ cemento A/C que se comparan en este artículo fueron 0.65 y 0.67.

Las propiedades consideradas para caracterizar el concreto en estado endurecido fueron peso específico endurecido, resistencia a la compresión de concreto (NTP-400.013) y módulo de elasticidad estático. Estas propiedades se evaluaron a los 7,14,21 y 28 días, que es el tiempo en el que se considera que la mezcla ha adquirido la resistencia máxima. Para determinar el peso unitario de las muestras de concreto se determina el peso en estado seco, superficialmente seco internamente saturado (SSS) y peso sumergido en agua. El ensayo de resistencia a la compresión (NTP-400.013) se hizo aplicando una carga a una velocidad entre 0,14–0.34 MPa/s hasta llevar la muestra a la falla. Los escombros generados luego de la rotura de los cilindros se disponían en los sitios de acopio para su posterior uso.

Respecto a los materiales pétreos se observó que la distribución granulométrica de de los escombros presenta un comportamiento similar a la granulometría de los agregados naturales; así mismo, se observó que todos los agregados utilizados se aproximan a las curvas ideales tanto para agregados gruesos como para agregados finos (figuras 3 y 4). Adicionalmente, se encontró que los materiales analizados cumplen con la Norma Técnica Colombia NTP-400.012, la cual define las características de gradación y contenido de materia orgánica que deben cumplir los agregados para concreto (Tabla 1). En cuanto al cemento, se obtuvieron los valores del peso específico PE del cemento, valor que osciló entre 2.85 y 3.1 g/cm3, que es el PE del cemento comúnmente utilizado en obra. Los resultados preliminares muestran que la adición de escombros a la mezcla de concreto genera aumento de la resistencia requerida del concreto del concreto (175kg/cm2) (tabla 2). Se observó adicionalmente que mezclas de concreto preparadas con 40% de arena, 50% de agregado grueso y 10% de escombros, con una relación A/C de 0.67, están reportando resistencias 6.5% superiores a la resistencia requerida. Adicionalmente, para los materiales pétreos utilizados (40% arena y 60% triturado) la relación A/C de 0.67 arrojó mejores resultados de resistencia que la relación 0.65.

Curvas granulométricas de los agregados gruesos (naturales, escombros y la curva ideal promedio)

Curvas granulométricas de los agregados finos (naturales, Escombros y la curva ideal promedio)

Caracterización mecánica de los agregados naturales y reciclados

Resultados de los ensayos a compresión

Se observó que el módulo de elasticidad medido experimentalmente en las mezclas 6 (40% fino, 44% Grueso, 10% Escombros y 6% Limalla gruesa) y 7 (23% fino, 61% Grueso, 10% Escombros y 6% Limalla fina) comprueban que la calidad de los agregados está impactando positivamente la calidad mecánica del concreto.

En las mezclas 6, 7 y la testigo con A/C 0.67 presentaron valores de Ec sobreestimados, entre tanto que la mezcla 5 (40% fino, 44% Grueso, 10% Escombros A/C 0.65). CAPITULO IV RESULTADOS 4.1 CUADROS Resultados de los ensayos a compresión MEZCLA Mezcla 5 Mezcla 6 Mezcla 7 Testigo

Ec Medido Kg/cm2 176.25 180.22 168.93 178.55

Ec calculado Kg/cm2 182.54 165.36 155.66 175.62

CAPITULO V DISCUCIÓN DE LOS RESULTADOS CONCLUSIONES Las caracterizaciones mecánicas de los escombros de demolición de concreto muestran que estos agregados reciclables pueden ser utilizados para preparación de mezclas de concreto. Se destaca que los escombros derivados del concreto presentan gravedades específicas similares a las gravedades específicas de los agregados naturales. Para el diseño de mezclas de concreto se utilizó el criterio del menor porcentaje de vacíos en las cantidades de los agregados. Tanto en la mezcla preparada con escombros como la mezcla preparada con escombros el porcentaje de vacíos de los agregados osciló entre 30 y 42%, y que en las proporciones evaluadas en este estudio la resistencia del concreto estuvo por encima del valor de la resistencia del concreto normal (175 kg/ cm2). La mezcla 7 (23% fino, 61% Grueso, 10% Escombros y 6% A/C 0.67) y la mezcla 4 (40% fino, 50% Grueso, 10% Escombros A/C 0.65) presentaron valores de resistencia a compresión superiores a los valores requeridos en la mezcla original (175 kg/cm2). Los resultados preliminares de este estudio permiten concluir que la adición de escombros permite un aumento de la resistencia del concreto y un aprovechamiento de dos residuos sólidos provenientes de actividades industriales. Así mismo, tanto el concreto producido con escombros presentan una disminución en costos del concreto en obra. Esto demostró, que el aprovechamiento de residuos sólidos inertes representa un beneficio ambiental que conlleva a ahorros para la empresa. El uso de agregados reciclables (residuos industriales inertes como escombros) es una práctica factible en la preparación de concretos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

Bautista M.A. y Parra, K. (2010). Diseño de una mezcla de concreto utilizando residuos industriales y escombros. Tesis de grado. Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.



Alcaldía Mayor de Santa Fé de Bogotá (1998). Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA), Guía Técnica para el Manejo de Escombros de la Construcción, Bogotá.



NTP 339.034 - ASTM C 39

ANEXOS

INDICE RESUMEN …………………………………………………………………………. 3 CAPITULO I PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN ……………………… 4 Descripción del problema …………………………………………………. 4 Formulación del problema …………………………………………………4 Objetivo general

………………………………………………………...4

Objetivos específicos………………………………………………………...4 Justificación de la investigación ……………………………………………5 CAPITULO II MARCO TEORICO Antecedentes de la investigación …………………………………………6 Bases teóricas ………………………………………………………………7 Dediciones conceptuales ……………………………………………………7 Hipótesis ……………………………………………………………………8 Variables ……………………………………………………………………8 V. Independiente ……………………………………………………8 V. Dependiente …………………………………………………..…8 Operacionalización de las variables ……………………………....9 CAPITULO III METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION Tipo de investigación y alcance ……………………………………………………………..…….…...9

Procesamiento y análisis de la información …………………………..…10 CAPITULO IV RESULTADOS CUADROS …………………………………………………………….…. 11 CAPITULO V DISCUCIÓN DE LOS RESUTLADOS CONCLUSIONES REFERENCIAS BILIOGRAFICAS ANEXOS

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Diseño de mezclas de concreto de f’c = 175 kg/cm2, con materiales reciclados (concreto y ladrillos provenientes de escombros de edificaciones) y ensayos de comprobación a los 7, 14, 21 y 28 días.

PROYECTO DE TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE BACHILLER EN INGENIERÍA CIVIL

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Estructuras y Materiales AUTOR (S):

TRUJILLO - PERÚ 2017

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