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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2-2015
Influencia de la relación agua cemento en la flexión y compresión Influencia de la relación agua cemento en la flexión y compresión
de dos concretos para pavimentos con agregados reciclados de dos concretos para pavimentos con agregados reciclados
Ivonne Natalia Rivera Pinzón Universidad de La Salle, Bogotá
Lina Yineth Navarro Briñez Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Rivera Pinzón, I. N., & Navarro Briñez, L. Y. (2015). Influencia de la relación agua cemento en la flexión y compresión de dos concretos para pavimentos con agregados reciclados. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/403
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INFLUENCIA DE LA RELACIÓN AGUA CEMENTO EN LA FLEXIÓN Y
COMPRESIÓN DE DOS CONCRETOS PARA PAVIMENTOS CON AGREGADOS
RECICLADOS
IVONNE NATALIA RIVERA PINZÓN
LINA YINETH NAVARRO BRIÑEZ
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2015
Influencia de la Relación Agua Cemento en la Flexión y Compresión de Dos
Concretos Para Pavimentos Con Agregados Reciclados
Trabajo de Grado Presentado como Requisito para Optar al Título de Ingeniero
Civil
Director Temático
Ing. Sandra Elodia Ospina Lozano
Asesora Metodológica
Mag. Marlene Cubillos Romero
Universidad de La Salle
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2015
Nota de aceptación
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
Firma del presidente del jurado
__________________________
Firma del jurado
__________________________
Firma del jurado
Bogotá, Febrero de 2015
Agradecimientos
Los autores Natalia Rivera Pinzón y Lina Yineth Navarro Briñez expresan su
agradecimiento a:
La directora del trabajo de investigación, Sandra Elodia Ospina Lozano, Ingeniera Civil,
por la colaboración, orientación y apoyo prestado a este trabajo investigativo.
A Marlene Cubillos Romero magister en Lingüística Hispánica por su asesoría constante
en la organización metodológica del trabajo de investigación.
A los docentes de la línea de estructuras de la Universidad de La Salle que
contribuyeron a nuestra formación profesional en esta área, que nos ayudaron en asesorías y
dudas presentadas en la elaboración de este trabajo investigativo.
A Jorge Andrés Jiménez, por su constante apoyo en todos los procedimientos de
ensayos, comentario y sugerencias.
Y a todos aquellos que participaron directa o indirectamente en la elaboración de esta
tesis.
Dedicatoria
Dedico esta tesis a mi madre Esperanza Briñez, por haberme apoyado en todo momento,
por creer en mí, por sus consejos, por ser mi ejemplo de superación, perseverancia,
constancia y entrega, por la motivación constante que me ha permitido ser una persona de
bien, pero más que nada, por su amor.
A mi padre José Edgar Navarro, por haberme enseñado a enfrentar las adversidades sin
perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento, que con su ejemplo ha hecho de mí,
una persona con valores.
A mi hermana Natalia Briñez por ser el motivo y la razón que me ha llevado a seguir
superándome día a día, para alcanzar mis más apreciados ideales.
Lina Y. Navarro Briñez
Dedicatoria
A Dios y María Auxiliadora por bendecir cada paso de esta gran camino. A el ángel que
desde hace más de dos años me cuida y seguramente se debe sentir muy orgulloso, gracias
a ti papi porque sé que en más de una ocasión cambiaste mi rumbo e hiciste que siguiera
por buen camino.
A las mujeres de mi vida, mi madre Amparo por ser una luchadora y enseñarnos que
todo es posible con esfuerzo, fe, empeño y responsabilidad, gracias a ti hoy soy una
profesional; a mi hermana Ximena por ser mi compañera de vida, por creer en mi aún
cuando yo no lo hacía, gracias por tus consejos, por tus regaños, por tu amistad y sobre
todo por darme la alegría más grande, convertirme en tía, a ti María José te dedico este
logro porque siempre llenas mi alma con los más grandes y sinceros sentimientos. A
ustedes tres simplemente por amor infinito.
A quienes marcaron mi paso por la universidad, Lorena Acosta por ser una excelente
amiga que sólo yo lograba entender, a Nelson Siatoya por su incondicionalidad, gracias a
ustedes dos quienes hicieron parte de los mejores y de los más tristes momentos en estos
años de universidad, gracias por siempre tener una palabra de apoyo para mí; a Andrés
Buitrago por ser el compañero, amigo y cómplice ideal.
A mi compañera Lina Navarro por su voto de confianza y a Jorge por llegar en el
momento que más lo necesitamos y nunca dejarnos solas, gracias compañero.
Ivonne Natalia Rivera Pinzón
Tabla de Contenido
Introducción ........................................................................................................................ 13
1 Descripción del Proyecto ............................................................................................ 15
1.1 Planteamiento del Problema ........................................................................... 15
1.2 Formulación del Problema.............................................................................. 16
1.3 Delimitación ................................................................................................... 16
1.4 Justificación .................................................................................................... 19
2 Objetivos ...................................................................................................................... 21
2.1 Objetivo General............................................................................................. 21
2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................... 21
3 Marco Referencial ....................................................................................................... 22
3.1 Antecedentes Teóricos .................................................................................... 22
3.2 Marco Teórico-Conceptual ............................................................................. 25
3.3 Marco Normativo ........................................................................................... 29
3.3.1 Agregados ....................................................................................................... 29
3.3.2 Concretos ........................................................................................................ 32
4 Procesamiento de Datos .............................................................................................. 34
4.1 Descripción de los Ensayos Realizados ......................................................... 34
4.2 Implementación de los Ensayos ..................................................................... 37
4.2.1 I.N.V. E-123-07 Análisis granulométrico de suelos por tamizado ................. 38
4.2.2 I.N.V. E-125-07 Determinación del límite líquido de los suelos ................... 39
4.2.3 I.N.V. E-126-07 Límite plástico e índice de plasticidad de suelos ................ 40
4.2.4 I.N.V. E-133-07 Equivalente de arena de suelos y agregados finos .............. 41
4.2.5 I.N.V. E-218-07 Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores
de 37.5 mm (1 ½”) por medio de la Máquina de los Ángeles ....................................... 42
4.2.6 I.N.V. E-222-07 Gravedad específica y absorción de agregados finos .......... 43
4.2.7 I.N.V. E-223-07 Gravedad específica y absorción de agregados gruesos ...... 44
4.2.8 I.N.V. E-227-07 Porcentaje de caras fracturadas en los agregados ................ 45
4.2.9 I.N.V. E-240-07 Método para determinar partículas planas, alargadas o planas
y alargadas en agregados gruesos.................................................................................. 46
4.3 Diseño de Mezcla ........................................................................................... 48
4.3.1 Selección de asentamiento .............................................................................. 48
4.3.2 Estimación del contenido de Aire ................................................................... 49
4.3.3 Estimación del contenido de agua de mezclado ............................................. 49
4.3.4 Cálculo del contenido de cemento .................................................................. 50
4.3.5 Estimación del contenido de agregados.......................................................... 50
5 Resultados y Análisis de Resultados .......................................................................... 55
5.1 NTC 396 Método de Ensayo para Determinar el Asentamiento del Concreto
(ASTM C143) ................................................................................................................... 55
5.2 NTC 673 Ensayo de Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto
(ASTM C93) ..................................................................................................................... 56
5.3 NTC 2871 Método de Ensayo para Determinar la Resistencia del Concreto a
la Flexión 66
6 Conclusiones y Recomendaciones .............................................................................. 76
Bibliografía .......................................................................................................................... 78
Lista de Tablas
Tabla 1.1: Matriz de muestras para cada tipo de mezcla, variando la relación agua
cemento y porcentaje ..................................................................................................... 18
Tabla 1.2: Relación de muestras de acuerdo al tipo de ensayo, teniendo en cuenta la
relación A/C y el tipo de agregado ................................................................................ 18
Tabla 3.1: Normas utilizadas para la caracterización de los agregados ....................... 32
Tabla 3.2: Normas utilizadas para la caracterización del concreto .............................. 33
Tabla 4.1: Gradación ideal para agregados según la teoría de Bolomey ..................... 38
Tabla 4.2: Límites de gradación recomendados para granulometrías continúas en
porcentajes que pasa ...................................................................................................... 39
Tabla 4.3: Ensayos límites de Atterberg ...................................................................... 40
Tabla 4.4: Lecturas ensayo equivalente de arena......................................................... 41
Tabla 4.5: Carga abrasiva ............................................................................................ 42
Tabla 4.6: Granulometría de la muestra de agregado para ensayo .............................. 42
Tabla 4.7: Valores del ensayo de Máquina de los Ángeles ......................................... 43
Tabla 4.8: Ecuaciones utilizadas en el ensayo de gravedad específica y absorción de
los agregados finos ........................................................................................................ 44
Tabla 4.9: Resultados obtenidos del ensayo de gravedad específica y absorción de
agregados finos .............................................................................................................. 44
Tabla 4.10: Ecuaciones utilizadas en el ensayo de gravedad específica y absorción de
los agregados gruesos .................................................................................................... 45
Tabla 4.11: Resultados obtenidos del ensayo de gravedad específica y absorción de
agregados gruesos .......................................................................................................... 45
Tabla 4.12: Resultados del ensayo para determinar partículas planas, alargadas o
planas y alargadas en agregados gruesos....................................................................... 47
Tabla 4.13: Asentamientos recomendados para diversos tipos de construcción y
sistema de colocación y compactación .......................................................................... 48
Tabla 4.14: Cantidad aproximada de aire esperado en concreto sin aire incluido y
niveles de aire incluido para diferentes tamaños máximos del agregado Tamaño
máximo .......................................................................................................................... 49
Tabla 4.15: Requerimiento aproximado de agua de mezclado para diferentes
asentamientos y tamaños máximos de agregados, con partículas de forma angular y
textura rugosa, en concreto sin aire incluido Asentamiento .......................................... 50
Tabla 4.16: Resumen del diseño de mezclas ............................................................... 53
Tabla 4.17: Dosificación de las mezclas ...................................................................... 54
Tabla 5.1: Asentamientos obtenidos en cada mezcla de concreto ............................... 56
Tabla 5.2: Comparación de la resistencia a la compresión de las mezclas GM-FM y
GM-FC con la resistencia teórica según la relación A/C ............................................. 63
Tabla 5.3: Comparación de la resistencia a la flexión de GM-FM y de GM-FC ........ 73
Tabla 5.4: Comparación del módulo de rotura obtenido a partir de la resistencia a la
compresión de GM-FM y de GM-FC ............................................................................ 73
Lista de Figuras
Figura 4.1 Material en proceso de trituración .......................................................................... 35
Figura 4.2 Lavado del material ................................................................................................ 36
Figura 4.3 Tamizado del material ............................................................................................ 36
Figura 4.4 Curva granulométrica, límites de gradación ........................................................... 39
Figura 4.5 Ensayo límites de Atterberg ................................................................................... 40
Figura 4.6 Ensayo gravedad específica y absorción de agregados finos ................................. 43
Figura 4.7 Ensayo para determinar partículas planas, alargadas o planas y alargadas en
agregados gruesos ...................................................................................................................... 47
Figura 5.1 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.40 ................................................... 57
Figura 5.2 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.40.................................................... 58
Figura 5.3 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.45 ................................................... 58
Figura 5.4 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.45.................................................... 58
Figura 5.5 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.50 ................................................... 59
Figura 5.6 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.50.................................................... 59
Figura 5.7 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.55 ................................................... 60
Figura 5.8 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.55.................................................... 60
Figura 5.9 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.60 ................................................... 61
Figura 5.10 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.60 ................................................. 61
Figura 5.11 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.65 ................................................. 62
Figura 5.12 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.65 ................................................. 62
Figura 5.13 Comparación de la resistencia a la compresión de las mezclas GM-FM y GM-FC
con la resistencia teórica según la relación A/C ....................................................................... 65
Figura 5.14 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.40 ................................................. 67
Figura 5.15 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.40 ................................................. 67
Figura 5.16 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.45 ................................................. 68
Figura 5.17 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.45 ................................................. 68
Figura 5.18 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.50 ................................................. 69
Figura 5.19 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.50 ................................................. 69
Figura 5.20 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.55 ................................................. 70
Figura 5.21 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.55 ................................................. 70
Figura 5.22 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.60 ................................................. 71
Figura 5.23 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.60 ................................................. 71
Figura 5.24 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.65 ................................................. 72
Figura 5.25 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.65 ................................................. 72
Figura 5.26 Comparación del módulo de rotura de las mezclas GM-FM y GM-FC con el
módulo de rotura teórico según la relación A/C ........................................................................ 74
13
Introducción
El hombre a través de los tiempos, mediante su desarrollo en el ámbito de la
construcción, ha colaborado de manera inconsciente en la degradación paulatina de su
entorno y en el progresivo deterioro del medio natural en el que se desarrolla.
Como consecuencia la construcción se ha vuelto una actividad que demanda altos
niveles de recursos no renovables y de energía en sus distintas formas, destinados a la
fabricación de concreto, morteros y prefabricado entre otros; aunque la construcción es un
aporte importante al desarrollo de un país, esta es una actividad que deja marcas
imborrables en el medio ambiente.
Ahora bien es evidente que el constante y progresivo crecimiento de la ciudad de
Bogotá y por ende el aumento en la creación de nuevas demoliciones y reconstrucciones de
proyectos urbanísticos, corredores viales, andenes, ciclo-rutas, así como programas de
construcción de viviendas; tiene como consecuencia el aumento de la generación de
escombros en los diferentes puntos cardinales de la ciudad y el inmanejable tratamiento que
se le está dando a la disposición final de estos desechos.
“A través de algunas encuestas e investigaciones con diferentes entidades
responsables tanto en la producción como en el manejo y destino final de los escombros, se
llegó a la siguiente conclusión, en Bogotá no hay suficientes lugares espacialmente
distribuidos y apropiados de manera planeada concordante con el desarrollo que prevé el
POT para la disposición de estos desechos”. (ALCADIA DE BOGOTA ACUERDO 003
DE 2002).
Gracias a esta conclusión y el posterior análisis de la investigación realizada, nace la
idea del presente proyecto, la cual se plasma en la necesidad de hallar nuevos materiales
que puedan ser utilizados como agregados de concretos para pavimentos rígidos teniendo
14
en cuenta que los agregados que se usan en concretos tradicionales son provenientes de
recursos naturales no renovables.
Lo primordial en el desarrollo de este proyecto, fue identificar el tipo de material con
el que se quería crear nuevos concretos, es decir el material reciclable a utilizar, en este
caso se eligieron dos materiales: mampostería y concreto, debido a que estos materiales se
producen en gran cantidad y se están desaprovechando. Ya teniendo el material se pasó a
comprobar que este cumpliera con ciertas características y condiciones previamente
establecidas, teniendo esto fue posible pasar a realizar diferentes pruebas y laboratorios que
permitieron la elaboración de 72 especímenes de dos concretos para pavimento rígido, 36
para un concreto en el que la totalidad de sus agregados fueran de mampostería reciclada y
otros 36 para uno en el que sus agregados finos fueran de concreto reciclado y sus
agregados gruesos fueran de mampostería reciclada, ambos concretos con una variación en
su relación agua-cemento: 0.4, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60 y 0.65; todo esto con el fin de valorar
y comparar sus propiedades por medio de ensayos específicos como lo son: Resistencia a la
Compresión y Resistencia a la Flexión. Estos ensayos se realizaron para especímenes con
curado en inmersión.
A medida que se fue desarrollando esta investigación fue posible darse cuenta que
estos concretos no cumplían a cabalidad con la calidad que se requiere para estos
pavimentos, sin embargo se puede encontrar que muchos de los inconvenientes que no
permitieron que llegaran a cumplir con las condiciones esperadas fueron ocasionados por
las condiciones en las que se encontraban los agregados reciclados utilizados.
15
1 Descripción del Proyecto
1.1 Planteamiento del Problema
La problemática que se presenta en la producción de concretos convencionales es la
excesiva utilización de agregados naturales no renovables, teniendo como consecuencia el
agotamiento de los mismos.
Así mismo en la actualidad es muy evidente la problemática causada por los residuos de
construcción y demolición, ya que su gran volumen, generado por escombros, es la mayor
ocupación de espacios en las escombreras degradando el paisaje cuando se vierten de
manera incontrolada. Es así que la potencialidad ambiental y económica de los residuos que
hoy en día se producen como basura por los 7.862.2771 habitantes de la ciudad de Bogotá,
no ha sido explotada: de ocho mil quinientas (8500 Ton/día) toneladas diarias de basura, el
35% pueden ser reciclados. Desafortunadamente todavía no existe en Bogotá una cultura
generalizada del reciclaje2.
Es muy importante en el ámbito de la construcción, mejorar en la protección del
medio ambiente y la preservación de la naturaleza, controlando y minimizando estos
residuos por medio de una gestión adecuada y así hacer que puedan ser reciclados y en el
mejor de los casos reutilizados.
Es por éste motivo que es muy relevante plantear nuevas alternativas en la producción
de concretos eficientes, sostenibles con el ambiente logrando nuevos sistemas ahorradores
de energía y materias primas en la producción de nuevos materiales y sistemas más
eficaces.
1 Estimación y proyección de población nacional, departamental y municipal total por área 1985-2020, DANE 2 “Re–Conozcamos nuestra ciudad”, Ministerio de Educación Nacional, IDEA – Universidad Nacional de
Colombia, Consejería para Bogotá, Torres y Bermúdez, 1996
16
1.2 Formulación del Problema
¿Cuál es el efecto de la relación agua-cemento en la resistencia a flexión y a
compresión en dos concreto con sus agregados reciclados (el primer concreto con todos sus
agregados de mampostería reciclada y el otro con agregados finos de concreto reciclado y
gruesos con mampostería reciclada?
1.3 Delimitación
Se trabajó con dos tipos de material reciclado: escombro de mampostería y concreto
reciclado.
Se analizaron dos tipos de mezclas, en las cuales el 100% de sus agregados fueron
remplazados por material reciclado. El primer concreto el 100% del agregado, fino y
grueso, consta de escombros de mampostería, y el segundo concreto, el 100% del agregado
fino consta de concreto reciclado y el 100% por ciento del agregado grueso de escombro de
mampostería. Para las dos mezclas se consideró que el agregado grueso fuera aquel que
pasara por el tamiz de 1 ½” y se retuviera en el tamiz #4, para los agregados finos fue
material pasó por el tamiz #4 y se retuvo en el tamiz #100; esto de acuerdo a la
granulométrica elegida para el desarrollo del presente proyecto.
Se tuvo en cuenta una sola granulometría, especificada bajo la teoría de gradación
ideal sugerida por Bolomey, para los dos tipos de concretos. Cumpliendo con lo pautado en
el numeral 500.2.1.5, del artículo 500 del Instituto Nacional de Vías, que enuncia: “La
curva granulométrica obtenida al mezclar los agregados grueso y fino en el diseño y
construcción del concreto, deberá ser continua y asemejarse a las teóricas obtenidas al
aplicar las fórmulas de Fuller o Bolomey”. El tamaño máximo de la partícula es de 1 ½ ”,
ya que las especificaciones del INVIAS hacen referencia respecto al grosor de la losa, se
adoptó bajo criterios de los tamaños máximos de agregados según el tipo de construcción
17
del libro de Diego Sánchez De Guzmán; quien para losas reforzadas recomienda el
intervalo de ¾” a 1¾”.
Cada mezcla se dividió en seis subgrupos, que se caracterizan por su variación en la
relación agua cemento de esta manera: 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65. La Tabla 1.1,
indica la matriz de muestras en la que se relacionan las variables: porcentajes de agregado
dentro de la mezcla, relación agua cemento, los respectivos y el número de muestras.
Se tuvo en cuenta una nomenclatura para poder identificar las mezclas, la relación
agua cemento, tipo de ensayo y la norma.
GM: Agregado Grueso proveniente de escombro de mampostería.
FM: Agregado Fino proveniente de escombro de mampostería.
FC: Agregado Fino proveniente de Concreto reciclado.
CO: Cilindro.
VA: Viga.
A/C: Relación Agua cemento.
ECN: Ensayo a compresión.
EFN: Ensayo de flexión.
I.N.V: Instituto Nacional de Vías.
NTC: Norma Técnica Colombiana.
Ejemplo de la nomenclatura utilizada en el presente estudio,
GM-FM – CO1 - 0.40 A/C
Dónde:
- GM-FM: Muestra el porcentaje del escombro dentro de la mezcla y al tipo de
agregado.
- CO1: Hace referencia al tipo de testigo, en este caso a el cilindro 1.
- 0.40 A/C: Hace referencia a la relación agua-cemento
18
Tabla 1.1: Matriz de muestras para cada tipo de mezcla, variando la relación agua cemento y porcentaje
Mezcla
Agregados Reciclados
Relación
A/C
Ensayos Aplicables
100% Grueso
100% Fino
Resistencia a la
Compresión
Resiste
ncia a la
Flexión
GM-FM
Mampostería
Mampostería
0.40 3 Cilindros 3 Vigas
0.45 3 Cilindros 3 Vigas
0.50 3 Cilindros 3 Vigas
0.55 3 Cilindros 3 Vigas
0.60 3 Cilindros 3 Vigas
0.65 3 Cilindros 3 Vigas
GM-FC
Mampostería
Concreto
0.40 3 Cilindros 3 Vigas
0.45 3 Cilindros 3 Vigas
0.50 3 Cilindros 3 Vigas
0.55 3 Cilindros 3 Vigas
0.60 3 Cilindros 3 Vigas
0.65 3 Cilindros 3 Vigas
Fuente: Autores
La edad de falla de las muestras se definió como un tiempo mayor a los 28 días,
según lo estipulado por el artículo 500 del INVIAS.
En la Tabla 1.2, se muestra la clasificación de las muestras, la relación agua
cemento y el tipo de ensayo.
Tabla 1.2:
Relación de muestras de acuerdo al tipo de ensayo, teniendo en cuenta la relación A/C y el tipo de
agregado
Muestra
Resistencia a la
Compresión
Resistencia a la Flexión
GM - FM - 0.40 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FM - 0.45 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FM - 0.50 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FM - 0.55 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
19
Muestra
Resistencia a la
Compresión
Resistencia a la Flexión
GM - FM - 0.60 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FM - 0.65 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.40 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.45 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.50 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.55 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.60 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
GM - FC - 0.65 A/C CO1-CO2-CO3 VA1-VA2-VA3
Fuente: Autores
1.4 Justificación
La industria de la construcción constituye un factor substancial de desarrollo para
los países denominados economías emergentes, es así que con el crecimiento de la
población también ha aumentado la producción del concreto, siendo esta actividad, una
gran generadora de volúmenes de contaminantes para la atmosfera, de igual manera el
consumo de recursos naturales para sostener el crecimiento de esta industria, aumenta día a
día, contribuyendo al deterioro del medio ambiente, comprometiendo el progreso de las
generaciones futuras.
Como es evidente la principal fuente generadora de residuos sólidos, es la construcción
ya que durante sus procesos se utilizan en gran medida diversos materiales asociados a
otras industrias, que no aprovechamos y desechamos. En la actualidad Bogotá vive una
grave situación, producto del inadecuado manejo de los residuos generados por esta
industria. Situación que se evidencia en la disposición de estos desechos en áreas no
permitidas que por lo general están situadas en predios particulares, zonas de ronda de ríos,
humedales y cuerpos de agua, o que en otros casos se disponen en la nivelación de terrenos
para el desarrollo de proyectos urbanísticos
20
Redacción Bogotá (citado en El tiempo, 2015) afirma: “El volumen de estos residuos
que se producen en el Distrito es gigante. Fuentes extraoficiales calculan que están
originándose unos 14 millones de metros cúbicos anuales. Esto indicaría que cada día se
producen, en promedio, 38.356 metros cúbicos. De ese total, 8’920.103 metros cúbicos (el
63,7 por ciento) tuvieron origen, en los grandes ejecutores de obras, como constructoras, el
Instituto de Desarrollo Urbano (IDU), la Unidad de Mantenimiento Vial y la Empresa de
Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá (EAAB). Tal cifra muestra, además, que,
comparada con la de años anteriores, la cantidad de escombros aumento 37,2 por ciento en
la ciudad”:
Es por esta razón que surge la necesidad de contar con concretos que sean sostenibles
para el planeta, utilizando desechos de construcción como agregados de concretos, ya que
así se puede evitar la degradación de recursos naturales no renovables.
De acuerdo con lo anterior, es muy importante establecer lineamientos técnicos
apropiados para la fabricación de concreto con agregados reciclados que puedan ofrecer
características similares de resistencia y durabilidad que un concreto tradicional,
contribuyendo así a la reducción de residuos y al cuidado de nuestro entorno.
21
2 Objetivos
2.1 Objetivo General
Determinar la influencia de la relación agua cemento en la resistencia a la
compresión y a la flexión de dos concretos para pavimentos fabricados en su totalidad con
agregados provenientes de materiales reciclados (mampostería y concreto)
2.2 Objetivos Específicos
Evaluar la resistencia a la compresión de dos mezclas de concretos con agregados
reciclados (la primera con fracción gruesa y fina de mampostería, y la segunda con fracción
gruesa de mampostería y fina de concreto) para las siguientes relaciones agua cemento, 0.4,
0.45, 0.5, 0.55, 0.60, y 0.65.
Evaluar la resistencia a la flexión de dos mezclas de concretos con agregados
reciclados (la primera con fracción gruesa y fina de mampostería, y la segunda con fracción
gruesa de mampostería y fina de concreto) para las siguientes relaciones agua cemento, 0.4,
0.45, 0.5, 0.55, 0.60, y 0.65.
Analizar la influencia de la forma del agregado en la falla.
22
3 Marco Referencial
3.1 Antecedentes Teóricos
Uno de los impactos ambientales de la construcción proviene del mal manejo de los
residuos sólidos al interior de la obra, estos pueden constituirse en factores de riesgo que
exponen a los trabajadores a posibles accidentes, deterioran el entorno de trabajo, afectan
negativamente el medio ambiente y resultan en un pésimo impacto estético.
Sin embargo, al transcurrir el tiempo el tema ambiental ha cobrado gran importancia
dentro de la disposición final de los residuos sólidos en la construcción, por lo cual el tema
se ha abordado desde distintas investigaciones en el campo de la ingeniería civil, en donde
se analiza la viabilidad de reciclar escombros de construcción como el concreto y la
albañilería para ser utilizados como agregados de concreto y así minimizar el impacto
ambiental que produce utilizar recursos naturales no renovables como agregados.
Según Perez (2012) “En la actualidad en Colombia los residuos de construcción
provenientes de la albañilería, no reciben ninguna clase de tratamiento por lo cual son
utilizados para rellenar huecos presentes en los caminos cercanos a la fuente de generación
o simplemente son arrojados a predios baldíos, creando un gran impacto visual y
paisajístico. Aunque este residuo tiene un potencial importante para ser reciclado en
comparación con otros tipos de residuos inertes, debido a que los residuos de ladrillo
permiten la obtención de un material fragmentado que es utilizado como agregado reciclado
ampliamente manejado en la industria de la construcción.”(p.117)
Por otro lado, Jaimea y Ardila (2010), afirman que “se hace necesario estudiar nuevas
alternativas que contribuyan a minimizar la cantidad de residuos generados por las
actividades en la industria de la construcción. Estas alternativas, deben partir de la
23
generación de políticas que den herramientas para iniciar procesos que cuenten con
tecnologías encaminadas a contribuir a la sostenibilidad del medio ambiente, atravez de un
manejo adecuado de los escombros” (p.17)
Sin embargo Soto (2006) afirma que “el reciclado de escombros es un sistema
productivo que entrega un material totalmente utilizable en variadas tareas realizadas en el
campo de la construcción, y este material se puede reemplazar por lo mismo al árido natural
utilizado comúnmente” (p. 63)
Aunque estas propuestas presentaron problemas por estar basadas en materiales no
convencionales para la construcción, se desarrollaron satisfactoriamente, demostrando que
se puede apoyar las buenas prácticas en torno a la implementación de una construcción
sostenible como hecho cultural, y que es factible que la actividad de confeccionar
materiales reciclados de alto consumo por parte de la comunidad pase de ser una situación
anónima y poco representativa, a un eje fundamental para el desarrollo y la consolidación
de las futuras ciudades.
El estudio de Burón de 2005 afirma lo siguiente:
El concreto con agregados reciclados, nace como respuesta a la demanda de construir
atendiendo a los criterios de sustentabilidad y utilidad medioambiental que se convierten,
en el caso de este concreto, en las prestaciones que su uso. Se trata de reutilizar el concreto
como agregado para reducir el consumo de agregados naturales. (p. 51).
La preocupación creciente por los temas ambientales es cada vez mayor; esto se ve
reflejado en los crecientes reclamos de la ciudadanía que exige derecho a vivir en un
ambiente libre de contaminación. Es así que cuando se exponen importantes ventajas de la
reutilización y el reciclaje de escombros para confeccionar nuevos concretos, el beneficio
ambiental para los ecosistemas urbanos es evidente y cuantificable.
24
Según Garcia (2003) La gran mayoría de los residuos generados por la construcción
son susceptibles a ser reciclados ya que hoy en dia se dispone de abundante tecnología para
ello, es por esto que el reciclaje se convierte en una alternativa para solucionar problemas
que en un futuro cercano aquejaran a la ciudad ya que escasearan las materias primas y
adicionalmente la distribución geográfica de las reservas de dichos materiales hara que
alcancen precios elevados” (p.18).
La investigación de Bedoya de 1998 afirma que:
El sector de la construcción, como muchos otros sectores industriales, ha de afrontar
los problemas medioambientales provocados, buscando nuevos sistemas ahorradores de
energía y materias primas en la producción de nuevos materiales y sistemas más eficaces.
Una de las líneas de investigación propuesta en este sentido es el reciclaje y la reutilización
de los escombros y su uso posterior en obras, ya sean públicas o privadas. (p. 28)
El principal objetivo de esta investigación era demostrar la viabilidad técnica y
económica de un concreto no convencional, confeccionado con agregados provenientes del
reciclaje de escombros, tales como, concreto, ladrillo, mortero de pega y material cerámico
proveniente de una industria de la ciudad de Medellín, de tal manera que se pudiera ubicar
la actividad de la construcción en un marco de sostenibilidad urbana.
Por otro lado, estudios realizados por la Federación Interamericana del Cemento
(FICEM) han demostrado que la producción del cemento es el mayor generador de la huella
de carbono, sin embrago, la FICEM en su informe “Iniciativa para la sostenibilidad del
cemento” indica que a pesar que el reciclado de concreto no reduce este contaminante
ambienteal, reciclar el concreto si presenta ventajas considerables tanto en el ambiente
como en la economía; en el ambiente debido a que reduce la utilización de nuevos
agregados vírgenes, reduce los costos ambientales de explotación y los desechos en
vertederos de basura. En cuanto a la economía reduce los gastos en el transporte de material
y el pago de tarifas e impuestos asociados al vertimiento de desechos, en otros casos es
25
generador de empleos en la industria del reciclaje y en plantas de trituración. Además de
esto este informe indica que el concreto es el segundo material mas utilizado a nivel
mundial después del agua, por ende es importante que se apliquen técnicas de reultilización
de este material, haciendo énfasis en los países tercemundistas, puesto que en países
desarrollados como Holanda o Estados Unidos, ya presentan cifras significativas que
demuestran que el concreto si es posible reutilizarlo como agregados de uevos concretos
para que sean utilizados en obras civiles.
3.2 Marco Teórico-Conceptual
El presente proyecto tiene como objetivo la elaboración de dos concretos con
agregados reciclados para pavimentos rígidos, idea que surge por la necesidad de hallar
nuevos materiales que puedan ser utilizados como agregados de concreto debido a que los
materiales que se usan normalmente provienen de la explotación de recursos naturales no
renovables, recursos que teniendo en cuenta la sociedad en la que se vive, están
prácticamente agotados. Para este proyecto se tuvieron en cuenta dos materiales
específicos la mampostería y el concreto reciclado, materiales que pueden ser extraídos de
zonas en construcción y/o demolición.
Para la respectiva elaboración de los concretos, se realizó un diseño en el que se
especificaba que la totalidad de los agregados de uno de los concretos sería de mampostería
reciclada y para un segundo concreto los agregados finos serían de concreto reciclado y los
agregados gruesos serían de mampostería reciclada; a cada concreto se le realizaría una
variación en la relación agua-cemento (0.4, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60 y 0.65), para comprobar
las características de cada material se realizaron diversas pruebas de laboratorio y para el
concreto se realizaron ensayos de resistencia a la compresión en cilindros y resistencia a la
flexión en vigas.
26
Agregados
La palabra agregados se refiere a cualquier combinación de arena, grava o roca
triturada en su estado natural o procesado. Son minerales comunes, resultado de las fuerzas
geológicas erosivas del agua y del viento. Son generalmente encontrados en ríos y valles,
donde han sido depositados por las corrientes de agua (Asogravas. 2012)
Cemento
Es la unión de cementantes pulverizados con el Clinker, que combinados con agua
forma una pasta capaz de endurecer en el agua y al aire (Montoya, 2003).
Concreto
El concreto es una mezcla de cemento, agregado grueso, agregado fino y agua. El
cemento, el agua y la arena constituyen un mortero cuya función es unir las diversas
partículas de agregado grueso llenado los vacíos entre ellas. En teoría, el volumen de
mortero sólo debería llenar el volumen entre partículas. Para obtener un buen concreto no
sólo basta contar con materiales de buena calidad mezclados en proporciones correctas. Es
necesario también tener en cuenta factores como el proceso de mezclado, transporte,
colocación o vaciado y curado (Montoya, 2003)
Demolición
Proceso mediante el cual se procede a tirar abajo o destruir de manera planificada una
construcción en pie. La demolición también se distingue de otras acciones como el
derrumbe ya que es un proceso programado y planificado de acuerdo a las necesidades y
cuidados específicos de cada caso. Normalmente, el proceso de demolición implica tener en
cuenta elementos de seguridad, salubridad y otros. (Montoya B., 2003)
27
Escombro
Residuo sólido inerte proveniente de la excavación, construcción y/o demolición
susceptible o no de ser aprovechado. (Montoya B., 2003)
Reciclar
Es cualquier proceso donde materiales de desperdicio son recolectados y
transformados en nuevos materiales que pueden ser utilizados o vendidos como nuevos
productos o materias primas. (Montoya B., 2003)
Sostenibilidad
Es cualquier proceso donde materiales de desperdicio son recolectados y
transformados en nuevos materiales que pueden ser utilizados o vendidos como nuevos
productos o materias primas. (Díaz, 2010)
Teoría de la Compresión
La resistencia a compresión del concreto (f´c) se obtiene por medio de ensayos de
cilindros de 15 x 30 cm, al cilindro de este tamaño se le denomina cilindro estándar. El
tamaño del cilindro corresponde a concretos estructurales con tamaños máximos de
agregado que pueden variar de 6.4 mm (1/4 de pulgada) hasta 19.1 mm (3/4 de pulgada).
En otros tipos de concretos, por ejemplo en los concretos masivos, los agregados pueden
tener tamaños máximos mayores, entre 52.4 y 228.6 mm (6 y 9 pulgadas), por lo que los
tamaños de los cilindros son mayores también.
En los cilindros de concreto se debe cumplir una relación de altura-diámetro igual a 2,
de no ser así el resultado de la prueba se debe corregir por esbeltez (sí la relación es menor
a 2 el resultado de la prueba se debe multiplicar por un factor menor a la unidad). Aún en el
28
caso de que la relación altura-diámetro sea 2, el tamaño del diámetro afecta el resultado con
respecto al cilindro estándar.
La velocidad de ensayo de los cilindros también afecta los resultados de resistencia.
Entre más rápido se aplique la carga al cilindro mayor será la resistencia reportada, entre
más lenta sea la aplicación de la carga menor será la resistencia reportada. Los resultados
de una prueba de compresión mal ejecutada pueden oscilar desde una disminución de un
20% en la f’c real hasta un aumento del 60%.
Resistencia a la Compresión
Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La
resistencia a la compresión de un material que falla debido al fracturamiento se puede
definir en límites bastante ajustados, como una propiedad independiente. Sin embargo, la
resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define
como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria.
La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal
original de una probeta en un ensayo de compresión (Buron, 2005).
Resistencia a la Flexión
Es una medida de la resistencia a la tracción del concreto. Es una medida de la
resistencia de falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. La resistencia
a la flexión se expresa como el Modulo de Rotura (MR) MPa. (Buron, 2005)
29
3.3 Marco Normativo
3.3.1 Agregados
Para el desarrollo de este proyecto se tuvieron en cuenta las especificaciones y normas
I.N.V – 07 para la realización de los distintos ensayos de caracterización de los agregados.
I.N.V. E-123-07 Análisis granulométrico de suelos por tamizado
El análisis granulométrico se realiza con el objetivo de determinar de forma
cuantitativa la distribución de tamaños para los agregados a utilizar, este ensayo se realizó
para los dos materiales que se utilizaron (mampostería y concreto reciclado) haciendo uso
de la siguiente serie de tamices: 1 ½”, 1”, ¾”, ½”, 3/8”, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50 y
N°100 , para el desarrollo de este proyecto no se tuvo en cuenta el material que pasó por el
tamiz N°100.
I.N.V. E-125-07 Determinación del límite líquido de los suelos
El objetivo de este ensayo es determinar el contenido de humedad del suelo secado
en el horno, cuando este se encuentra en el límite entre el estado líquido y el estado
plástico. La determinación de los límites se utiliza para caracterizar el material fino. En la
elaboración de este ensayo no se determinó el límite líquido.
I.N.V. E-126-07 Límite plástico e índice de plasticidad de suelos
El límite plástico de un suelo es cuando este pasa de un estado semisólido a un
estado plástico, es decir cuando el suelo presenta el contenido más bajo de agua, el índice
de plasticidad corresponde a la diferencia numérica entre el límite líquido y el plástico. La
determinación de los límites se utiliza para caracterizar el material fino. En la elaboración
de este ensayo no se determinó el límite plástico ni el índice de plasticidad.
30
I.N.V. E-133-07 Equivalente de arena de suelos y agregados finos
Este ensayo permite determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino
o material arcilloso en los agregados finos, con el fin de proporcionar un indicador de
calidad del material, debido a que la presencia de material arcilloso en el agregado puede
afectar la mezcla de concreto, puesto que este material no permite una buena compactación,
desfavoreciendo la calidad del concreto.
I.N.V. E-218-07 Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores de
37.5 mm (1 ½”) por medio de la Máquina de los Ángeles
La máquina de los Ángeles es usada para realizar el ensayo de desgaste de los
materiales gruesos, para clasificar dicho material se sigue como guía una granulometría que
dentro de la norma se puede encontrar, especificando el peso que de cada tamiz se debe
obtener, seguido de esto, como se indica se preparan los respectivos equipos (máquina de
los Ángeles y esferas), se introduce el material y se sigue con el respectivo procedimiento.
La norma es clara especificando que este ensayo busca determinar la resistencia de los
agregados mas no es el único indicador de calidad del material, para esto se requieren de
otros ensayos.
I.N.V. E-222-07 Gravedad específica y absorción de agregados finos
Otro método para determinar las condiciones físicas del material es por medio de este
ensayo ya que permite determinar diferentes características del mismo, que son
indispensables para comprender el comportamiento que el material presenta en diferentes
condiciones, la densidad, el peso específico y la absorción son básicos y claves para hacer
un claro análisis del material y como este debe comportarse en el momento de hacerse la
mezcla. Para los agregados finos esta norma describe el procedimiento a seguir para la
determinación de gravedades específicas bulk y aparentes, así como la absorción de estos
agregados.
31
I.N.V. E-223-07 Gravedad específica y absorción de agregados gruesos
El objetivo de esta norma es describir el procedimiento que se debe seguir para lograr
calcular las gravedades específicas bulk, bulk saturada y superficialmente seca y aparente,
esto como en la anterior norma se explicó para determinar características del material que
son fundamentales para poder realizar un correcto trabajo con este.
I.N.V. E-227-07 Porcentaje de caras fracturadas en los agregados
Este ensayo se realiza con el propósito de incrementar la resistencia al corte
incrementando la fricción entre las partículas, esta norma describe el procedimiento para
determinar el porcentaje, en masa o por conteo de una muestra; sin embargo, para este
proyecto se determinó que el 100% de la muestra tendría dos o más caras fracturas debido a
que era conocido el método de trituración del material.
I.N.V. E-240-07 Método para determinar partículas planas, alargadas o planas y
alargadas en agregados gruesos
La realización de este ensayo permite caracterizar el material grueso con el que se está
trabajando, el objetivo de esto es saber si el material es o no apto para su uso, puesto que en
algunos usos que se le pueda dar al material, las partículas planas o alargadas pueden
interferir en la compactación y dificultar la colocación del material, es por esto que este
ensayo permite definir el límite de estas partículas, para que el material sea apto para su
uso.
32
Tabla 3.1: Normas utilizadas para la caracterización de los agregados
Norma
I.N.V E-07 Título
123 Análisis granulométrico de suelos por tamizado
125 Determinación del límite líquido de los suelos
126 Límite plástico e índice de plasticidad de suelos
133 Equivalente de arena de suelos y agregados finos
218
Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños
menores de 37.5 mm (1 ½”) por medio de la Máquina de
los Ángeles
222 Gravedad específica y absorción de agregados finos
223 Gravedad específica y absorción de agregados gruesos
227 Porcentaje de caras fracturadas en los agregados
240 Método para determinar partículas planas, alargadas o
planas y alargadas en agregados gruesos
Fuente: Autores
3.3.2 Concretos
Se tendrán en cuenta las normas NTC, artículo 500-07 para la realización de las
distintas pruebas que se requieren evaluar en la elaboración de un concreto:
NTC 396 Método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto
El asentamiento es la medida que permite determinar la consistencia del concreto,
es decir la manejabilidad que este tiene, la clasificación de asentamiento indica que
aplicación del es buena para la construcción, si es muy bajo el concreto no se formará con
mucha facilidad y si es muy alto quizás es porque el contenido de agua de la mezcla
también es muy alto.
33
NTC 673 Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros de concreto
Esta norma tiene como objetivo determinar la resistencia a la compresión de
especímenes cilíndricos de concreto, haciendo uso de la máquina universal; para esta
investigación se tenían un total de 72 cilindros de 100 milímetros de circunferencia y 200
milímetros de altura
NTC 2871 Método de ensayo para determinar la resistencia del concreto a la
flexión
Esta norma tiene como fin determinar la resistencia del concreto a la flexión
mediante el uso de una viga simple. Los resultados de dicho ensayo son utilizados también
para establecer si este cumple o no con las especificaciones con que se diseñó y con
requisitos de calidad.
Tabla 3.2:
Normas utilizadas para la caracterización del concreto
Norma
NTC
Título
396 Método de ensayo para determinar el asentamiento del concreto
673 Resistencia de la compresión
2871 Método de ensayo para determinar la resistencia del concreto a la flexión
(utilizando una viga simple con carga en los tercios medios)
Fuente: Autores
34
4 Procesamiento de Datos
La investigación se llevó a cabo mediante una metodología experimental, con el
propósito de determinar con la mayor confiabilidad posible si la mezcla de concreto
diseñada con cemento portland tipo I, agregados de escombros de mampostería y de
concreto reciclado, cumplía con los requerimientos de un concreto para pavimentos
Inicialmente se buscó todo el material bibliográfico (libros, manuales, revistas) que
describían los antecedentes de la utilización de nuevos concretos con agregados a base de
escombros y se sustrajo todo lo concerniente a la investigación en curso. Seguidamente se
formuló la hipótesis explicativa, deduciendo sus consecuencias en términos observables y
se definió términos básicos. Se evalúo la información recolectada y se determinaron
variables como: fuentes de recolección de material, método de trituración, y
procedimientos a seguir.
4.1 Descripción de los Ensayos Realizados
Para el presente proyecto como se ha mencionado anteriormente se utilizó como
agregados material de mampostería y concreto reciclado; este material pasó por un proceso
de trituración manual con el objetivo de obtener 800 Kg. distribuido entre agregados finos y
gruesos, haciendo uso de martillos de diferentes tamaños, esto debido a que el material
debía cumplir con una granulometría anteriormente seleccionada; el tiempo que se empleó
en esta labor fue alrededor de dos meses, se llevó a cabo en el depósito de los laboratorios
de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de La Salle.
En este proceso se presentó inconvenientes debido al tiempo requerido para obtener la
cantidad de material que se necesitaba para cumplir con la granulometría de agregados
finos causado por la dificultad que presentaba encontrar el tamaño ideal de la partícula.
35
Figura 4.1 Material en proceso de trituración
Fuente. Autores
Una vez terminado el proceso anteriormente descrito, todo el material se lavó con el
fin de quitar partículas de arcilla y polvo proveniente de la trituración que seguramente
afectaría la adherencia de la mezcla. El material una vez se terminaba de lavar, se dejaba
dentro de los hornos por lo menos 3 días para que todas las partículas quedaran totalmente
secas y no afectara después algún ensayo al que debía ser sometido el agregado. Sin
embargo este objetivo no pudo ser cumplido puesto que una vez el material se depositaba
en lonas y se acopiaba en el deposito sufría desgastes por fricción lo que generaba
36
nuevamente partículas perjudiciales. Con respecto al concreto reciclado este se obtuvo de la
planta de concreto Reciclados Industriales3
Figura 4.2 Lavado del material
Fuente. Autores
Figura 4.3 Tamizado del material
Fuente. Autores
Una vez se obtuvo y se trituró el material que se requería (mampostería y concreto
reciclado, se pasó a hacer los respectivos ensayos para la caracterización de dicho material,
que se utilizó finalmente como agregado de los concretos que se elaboraron.
Este proceso se inició con el ensayo de la norma I.N.V. E-123-07 Análisis
Granulométrico de Suelos por Tamizado usando los tamices 1 ½, 1, ¾, ½, 3/8, N4, N8,
N16, N30, N50, N100, que permitió fabricar la gradación de Bolomey seleccionada. Para
esto se tomaron pesos del material para construir la granulometría. Seguido a esto se
3 Compañía colombiana dedicada al aprovechamiento de escombros, residuos de construcción y
demolición; sus materiales cumplen con las especificaciones técnicas ICONTEC, IDU e INVIAS. Ubicada en
el Km. 1.5- Costado Sur, vía Bogotá-Siberia, iniciaron operaciones en enero de 2011.
37
realizó el ensayo de la norma I.N.V. E-218-07 Resistencia al Desgaste de los Agregados de
Tamaños Menores de 37.5 mm (1 ½”) por Medio de la Máquina de los Ángeles con el fin
de determinar el desgaste que la mampostería reciclada podría presentar, al mismo tiempo
se realizaron los ensayos límite líquido, plástico e índice de plasticidad bajo las normas
I.N.V. E-125-07 e I.N.V. E-126-07,
Después se procedió con el ensayo de la norma I.N.V. E-133-07 Equivalente de Arena
de Suelos y Agregados Finos con el fin de determinar la proporción de polvo fino o
material arcilloso, este se efectuó para ambos materiales (mampostería y concreto
reciclado) debido a que se utilizarían como agregado fino para las mezclas. Los siguientes
ensayos que se realizaron fueron para determinar la gravedad específica y la absorción de
los agregados, regidos bajos las normas I.N.V. E-222-07 e I.N.V. E-223-07 y para finalizar
la caracterización del material se realizaron los ensayos de I.N.V. E-240-07 Método para
Determinar Partículas Planas, Alargadas o Planas y Alargadas en Agregados Gruesos e
I.N.V. E-227-07 Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados, con el fin de
determinar si el agregado grueso a usar era apto o no para su uso.
Para el estudio del concreto se tuvieron en cuenta tres normas, la primera la NTC
396 para determinar el asentamiento del concreto, la NTC 673 ensayo de resistencia a la
compresión de cilindros de concreto y NTC 2871 método de ensayo para determinar la
resistencia del concreto a la flexión, dichos ensayos se realizaron pasados los 28 días de
fraguado, especificación que se tenía previamente estipulada en el anteproyecto.
4.2 Implementación de los Ensayos
Los ensayos elaborados durante el desarrollo de esta investigación se encuentran
estipulados en el Instituto Nacional de Vías, y en la Normas técnicas colombianas cada una
de estas hace referencia a un ensayo específico, ya sea del material o del concreto.
38
4.2.1 I.N.V. E-123-07 Análisis granulométrico de suelos por tamizado
Teniendo en cuenta, que la composición granulométrica de los agregados que
intervienen en la elaboración del concreto es un factor muy importante para la
manejabilidad de las mezclas y aumento en la resistencia de compresión y de flexión, se
buscó obtener diferentes tamaños del agregado, utilizando la gradación ideal para
agregados de la teoría de Bolomey, que se muestra en la Tabla 4.1:
Tabla 4.1:
Gradación ideal para agregados según la teoría de Bolomey
Tamiz Diametro
(mm)
% Pasa el
Tamiz
1 1/2" 38.1 100.00
1" 25.4 83.30
3/4" 19 73.20
1/2" 12.7 61.00
3/8" 9.51 53.60
N° 4 4.76 39.20
N° 8 2.38 28.70
N° 16 1.19 21.00
N° 30 0.595 15.40
N° 50 0.297 11.30
° 100 0.149 8.30
Fondo ------
Fuente: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1996) Tecnología del concreto y del
mortero
Dando cumplimiento al Artículo 500 del INVIAS, estos agregados se encuentran en
conformidad con los límites de gradación recomendados para granulometrías continuas,
propuesto por Fuller y Thompson. Como se evidencia en la tabla 4.2 y en la Figura 4.4.
39
Tabla 4.2: Límites de gradación recomendados para granulometrías continúas en porcentajes que pasa
Tamiz
Diámetro
(mm)
Límite
superior
(%)
Límite inferior
(%)
1 1/2" 38.1 100 100
1" 25.4 87 80
3/4" 19 79 68
1/2" 12.7 68 55
3/8" 9.51 62 47
N° 4 4.76 48 32
N° 8 2.38 38 22
N° 16 1.19 30 15
N° 30 0.595 23 10
N° 50 0.297 18 7
° 100 0.149 14 5
Fuente: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1996) Tecnología del concreto y del mortero
Figura 4.4 Curva granulométrica, límites de gradación
Fuente. Autores
4.2.2 I.N.V. E-125-07 Determinación del límite líquido de los suelos
Este ensayo se realiza con el fin de determinar la cantidad de humedad de un suelo,
sólo se utiliza para caracterizar el material fino. Para esta investigación se determinó que la
mampostería y el concreto reciclado no presentaban límite líquido, puesto no se podían
0
20
40
60
80
100
120
1 3 5 7 9 11
% P
asa
Abertura del Tamiz (mm)
Curva Granulometrica
Limite superior
Limite Inferior
Granulometria Ideal
40
clasificar como suelos y además de esto eran materiales no moldeables al contacto con el
agua.
Figura 4.5 Ensayo límites de Atterberg
Fuente. Autores
4.2.3 I.N.V. E-126-07 Límite plástico e índice de plasticidad de suelos
Los límites de Atterberg son utilizados para caracterizar el comportamiento de los
suelos finos, para esta investigación se determinó que los agregados a usar para el concreto
no se podían considerar cómo suelos puesto que estos materiales provienen de
demoliciones y de una planta de concreto reciclado. Al hacer algunas pruebas se concluyó
que la mampostería y el concreto reciclado no presentan límite plástico ni índice de
plasticidad.
Tabla 4.3: Ensayos límites de Atterberg
Ensayo Mampostería reciclada Concreto reciclado
Límite líquido N.P N.P
Límite plástico N.P N.P
Índice de plasticidad N.P N.P
Fuente. Autores
41
4.2.4 I.N.V. E-133-07 Equivalente de arena de suelos y agregados finos
Este ensayo se realiza con el fin de determinar la cantidad relativa del material
arcilloso que se puede encontrar dentro del material fino, para esto se utiliza el material que
pasa el tamiz N°4; este laboratorio se inicia preparando la muestra con el método
alternativo 1: secado al aire según lo especifica la norma, se llenan los respectivos moldes
de metal que deben estar enrazados, este es el material que se va a introducir en los tres
tubos de plásticos que contienen una solución llamada cloruro de calcio (STOCK), con la
ayuda un embudo se introduce el material de uno de los moldes de metal al tubo de
plástico, se golpea el tubo para liberar el aire y se deja reposar durante 10 minutos, este
mismo procedimiento se aplica para los dos tubos restantes. Pasado este tiempo se tapan los
tubos con un corcho y se agita, en este caso manualmente.
Al terminar esto se realizó el proceso de irrigación según indica la norma, se dejó
reposar el material por 20 minutos y se tomó la lectura de arcillas y finalmente la de
arenas, resultados que se indican en la Tabla 4.4:
El equivalente de arena se debía calcular por medio de la siguiente ecuación:
Ecuación 1
Los datos obtenidos y los equivalentes de arena calculados se indican en la Tabla 4.4:
Tabla 4.4: Lecturas ensayo equivalente de arena
Mampostería reciclada Concreto reciclado
Determinación N° 1 2 3 1 2 3
Lectura arena 9 10.2 9.8 9.2 8.6 9.7
Lectura arcilla 17.2 13.6 12.6 12.9 12.8 12
Equivalente de arena 69 74
Fuente. Autores
42
4.2.5 I.N.V. E-218-07 Resistencia al desgaste de los agregados de tamaños menores
de 37.5 mm (1 ½”) por medio de la Máquina de los Ángeles
Para este ensayo se preparó la muestra tal cual como lo indica la norma, se utilizó la
granulometría A y con esta se necesitaron 12 esferas como se señala en las Tablas 4.5 y
4.6:
Tabla 4.5: Carga abrasiva
Granulometría de
ensasyo
Número de
esferas
Masa total
(g)
A
B
C
D
12
11
8
6
5000±25
4584±25
3330±20
2500±15
Fuente. Instituto Nacional de Vías-I.N.V E-218-07
Tabla 4.6:
Granulometría de la muestra de agregado para ensayo Pasa tamiz Retenido tamiz Masa de la muestra para ensayo (g)
Granulometrías
mm (alt.) Mm (alt.) A B C D
37.5
25.0
19.0
12.5
9.5
6.3
4.75
(1 ½”)
(1”)
(3/4”)
(1/2”)
(3/8”)
(1/4”)
(N°4)
25.0
19.0
12.5
9.5
6.3
4.75
2.36
(1”)
(3/4”)
(1/2”)
(3/8”)
(1/4”)
(N°4)
(N°8)
1250±25
1250±25
1250±10
1250±10
…
…
…
…
…
2500±10
2500±10
…
…
…
…
…
…
…
2500±10
2500±10
…
…
…
…
…
…
…
5000±10
Totales 5000±10 5000±10
5000±10
5000±10
Fuente. Instituto Nacional de Vías-I.N.V E-218-07
Una vez obtenido esto se introdujo el material a la Máquina de los Ángeles y se
programó para que girara hasta 500 revoluciones, finalizado esto se sacó el material del
cilindro, material que se pasó por el tamiz N°12, la muestra que quedó retenida en este
tamiz se lavó para que estuviera libre de finos y se dejó en el horno para su respectivo
secado. Cuando se obtuvo una masa constante, se sacó el material del horno y se pesó. A
continuación se indica cómo se halló el porcentaje de desgaste:
43
Ecuación 2
Para este ensayo los valores fueron:
Tabla 4.7: Valores del ensayo de Máquina de los Ángeles
masa de la muestra seca antes del ensayo 5005 g.
masa de la muestra seca después del lavado
(previo: lavado sobre tamiz N°12)
2687 g.
% Desgaste 46.31 %
Fuente. Autores
4.2.6 I.N.V. E-222-07 Gravedad específica y absorción de agregados finos
Este ensayo se realizó tanto para la mampostería como para el concreto reciclado.
Se tomó una muestra de aproximadamente 1000 g., que se introdujo en un recipiente con
agua y se dejó en inmersión de 15 a 19 horas, pasado este tiempo se sacó el agua del
recipiente sin perder finos y el material se empezó a secar con un secador hasta conseguir
una condicione de saturada y superficialmente seca, para verificar esa condición se hizo uso
del cono tal como lo indica la norma.
Figura 4.6 Ensayo gravedad específica y absorción de agregados finos
Fuente. Autores
Con el material en condición de saturado y superficialmente seco se toman 500 g.
que se deben introducir en un picnómetro y este se debe llenar con agua, cuando se tenga
44
listo el picnómetro, libre de burbujas en su interior, se debe pesar el picnómetro + agua +
material. Se saca el material en un recipiente y se deja en el horno hasta encontrar una masa
constante y se toma el peso; el picnómetro se debe llenar completamente con agua y pesar.
Tabla 4.8:
Ecuaciones utilizadas en el ensayo de gravedad específica y absorción de los agregados finos
Gravedad específica bulk
Gravedad específica bulk saturada y
superficialmente seca
Gravedad específica aparente
Absorción
Fuente. Instituto Nacional de Vías-I.N.V E-222-07
Los resultados obtenidos se registran en la Tabla 4.9:
Tabla 4.9:
Resultados obtenidos del ensayo de gravedad específica y absorción de agregados finos
Mampostería
reciclada Concreto
reciclado Gravedad específica bulk 1.89 1.96 Gravedad específica bulk saturada
y superficialmente seca 2.18 2.20
Gravedad específica aparente 2.66 2.59 Absorción 15.31 % 12.46 %
Fuente. Autores
4.2.7 I.N.V. E-223-07 Gravedad específica y absorción de agregados gruesos
Para este ensayo se obtuvo una muestra de 5 Kg como lo indica la norma, este
material se dejó en inmersión por 15 horas, después de la inmersión se secó el material con
un paño absorbente hasta conseguir un condición saturada y superficialmente seca, a
continuación el material se colocó en una canastilla que se introdujo en una caneca llena de
agua para obtener el peso del material sumergido, el material se deja en el horno hasta que
se consiguió una masa constante, al obtener esta el material se sacó del horno y finalmente
se tomó el peso.
45
Tabla 4.10:
Ecuaciones utilizadas en el ensayo de gravedad específica y absorción de los agregados gruesos
Gravedad específica bulk
Gravedad específica bulk
saturada y superficialmente seca
Gravedad específica aparente
Absorción
Fuente. Instituto Nacional de Vías-I.N.V E-223-07
Tabla 4.11: Resultados obtenidos del ensayo de gravedad específica y absorción de agregados gruesos
Mampostería
reciclada
Gravedad específica bulk 1.86
Gravedad específica bulk
saturada y superficialmente
seca
2.17
Gravedad específica aparente 2.71
Absorción 16.77 %
Fuente. Autores
4.2.8 I.N.V. E-227-07 Porcentaje de caras fracturadas en los agregados
Las caras fracturadas son indispensables para asegurar el buen desempeño del concreto
ya que el aumento de estas mejora la adherencia entre la pasta y el agregado, haciendo que
la resistencia a compresión y flexión aumente
El principal objetivo de este ensayo esmaximizar la resistencia al corte, al
incrementar la fricción inter particular entre la mezcla y el agregados. Otro propósito es el
deproporcionar estabilidadalosagregadosdelostratamientossuperficiales
46
y proveer un aumento en la fricción y textura de los agregados utilizados en los
pavimentos.
Este ensayo proporciona un procedimiento estándarparaladeterminaciónde
laaceptabilidaddelagregadogrueso, inicialmente sesecalamuestrahasta
obtenerunaseparaciónlimpiadematerialfinoygruesopormediode
tamizaje.Selavalamuestraretenidaenlamalladesignadapara
determinarlacantidaddepartículasfracturadas.Seinspecciona
cuidadosamentecadapartícula, para ver si cumplen con los criterios y se
determina el porcentajedelamuestraquecorrespondeapartículas
fracturadas.
Puesto que el agregado reciclado fue triturado manualmente, el resultado obtenido de
caras fracturadas es del 100%
4.2.9 I.N.V. E-240-07 Método para determinar partículas planas, alargadas o planas
y alargadas en agregados gruesos
Este ensayo, es muy importante no solo en el acabado y calidad final del concreto
sino también sobre la manejabilidad, la durabilidad, resistencia y propiedades elásticas.
Los índices de aplanamiento y alargamiento sirven como estimativo en cierto
modo de la calidad del agregado, requerida para evaluar si contamos con los agregados
adecuados para hacer un óptimo diseño de mezcla
Se tomó una muestra de material y se tamizó de acuerdo con la norma INV E –
213(se separa por fracciones). Usando el material retenido en el tamiz de 9.5 mm (3/8”), se
47
redujo cada fracción de tamaño presente en una cantidad de 10% o más de la muestra
original, de acuerdo con la norma INV E –202, hasta que se obtuvo unas 100 partículas por
cada fracción requerida.
Se usó un calibrador proporcional, posicionado las partículas planas en la abertura
más grande del dispositivo al ancho de la partícula, y las partículas alargadas, en la abertura
más grande a la longitud de la partícula. Después que las partículas fueron clasificadas por
conteo, se determinó la proporción de cada grupo.
Figura 4.7 Ensayo para determinar partículas planas, alargadas o planas y alargadas en agregados
gruesos
Fuente. Autores
Tabla 4.12: Resultados del ensayo para determinar partículas planas, alargadas o planas y alargadas en agregados
gruesos
Tamaño de los
tamices Fracción
granulométrica
di/Di
Masa (Ri) de la
fracción
granulométrica
di/Di (g)
Alargamiento Aplanamiento
Masa de las
partículas
que se
retienen en
la plantilla
mi (g)
Porcentaje
de
partículas
alargadas
(%)
Masa de las
partículas
que pasan
por la
plantilla mi
(g)
Porcentaje
de
partículas
planas (%)
Pasa Retiene
2
1/2" 2" 50/63
2" 1 1/2" 35/50
1
1/2" 1" 25/38 1632 49 97,0 689 57,8
1" 3/4" 19/25 1186 240 79,8 237 80,0
3/4" 1/2" 12,5/19 1228 304 75,2 544 55,7
1/2" 3/8" 9,5/12,5 592 170 71,3 187 68,4
48
3/8" 1/4" 6,3/9,5 750 213 71,6 56 92,5
Fuente. Autores
4.3 Diseño de Mezcla
Para el diseño de la mezcla se utilizó la metodología seguida por el comité A.C.I.-
211, que establece las proporciones de cada ingrediente por metro cubico de concreto. A
continuación se muestra el diseño en detalle de una mezcla, 100%GM -100%FM - 0.40A/C
y seguido a esto se mostrara un cuadro resumen, que contiene el diseño de las doce mezclas
utilizadas en la investigación.
4.3.1 Selección de asentamiento
De acuerdo con la Tabla 4.13, para pavimentos compactados el asentamiento
recomendado esta entre 50 mm y 100 mm.
Tabla 4.13: Asentamientos recomendados para diversos tipos de construcción y sistema de colocación y compactación
Consistencia Asentamiento
(mm)
Ejemplo del
tipo de
construcción
Sistema de
colocación Sistema de compactación
Muy seca
0-20
Prefabricados de
alta resistencia,
revestimiento de
pantalla de
cimentación
Con vibradores de
formaleta: concretos
de proyección
neumática (lanzado)
Secciones sujetas a extrema, puede
requerirse presión
Seca
20-35
Pavimentación
Pavimentadoras con
terminadora
vibratoria
Secciones sujetas a vibraciones
intensas
Semi-secas
35-50
Pavimentos
fundiciones en
concreto simple
Colocación con
máquinas operadas
manualmente
Secciones simplemente reforzadas
con vibración
Media
50-100
Pavimentos
compactados a
mano, losas,
muros, vigas.
Colocación manual
Secciones medianamente reforzadas
sin vibración
Húmeda
100-150
Elementos
estructurales
esbeltos
Bombeo
Secciones bastante forzadas sin
vibración.
Muy
húmedad
150 o
mas
Elementos muy
esbeltos, pilotes
fundidos "in situ"
Tubo - embudo
Tremie
Secciones altamente reforzadas sin
vibracion (Normalmente no
adecuados para vibrarse)
49
Fuente. SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1996) Tecnología del concreto y del mortero.
4.3.2 Estimación del contenido de Aire
De acuerdo con la Tabla 4.14, para un tamaño máximo nominal de una pulgada y
media, es conveniente un porcentaje de aire igual al 1.0 % o sea 0.0100 .
Tabla 4.14:
Cantidad aproximada de aire esperado en concreto sin aire incluido y niveles de aire incluido para
diferentes tamaños máximos del agregado Tamaño máximo
Tamaño máximo
nominal del
agregado
Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
Natural
mente
Expo
sición
Expo
sición
Expo
sición
mm Pulg. atrapad
o
liger
a
mode
rada
sever
a
9,51 3/8 3 4,5 6 7,5
12,7 1/2 2,5 4 5,5 7
19 3/4 2 3,5 5 6
25,4 1 1,5 3 4,5 6
38,1 1 1/2 1 2,5 4,5 5,5
50,8 2 0,5 2 4 5
76,1 3 0,3 1,5 3,5 4,5
152 6 0,2 1 3 4
Fuente: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1996) Tecnología del concreto y del mortero
4.3.3 Estimación del contenido de agua de mezclado
De acuerdo con la Tabla 4.15, para un tamaño máximo nominal de una pulgada y
media, es conveniente usar un volumen de agua de mezclado de164 Kg /
50
Tabla 4.15:
Requerimiento aproximado de agua de mezclado para diferentes asentamientos y tamaños máximos
de agregados, con partículas de forma angular y textura rugosa, en concreto sin aire incluido
Asentamiento
Asentamiento
Tamaño máximo del agregado, en mm (pulg.)
9,51 12,7 19 25,4 38,1 50,8 64 76,1
3/8 1/2 3/4 1 1 1/2 2 2 1/2 3
mm Pulg. Agua de mezclado, en Kg/m3 de concreto
0 0 213 185 171 154 144 136 129 123
25 1 218 192 177 161 150 142 134 128
50 2 222 197 183 167 155 146 138 132
75 3 226 202 187 172 160 150 141 136
100 4 229 205 191 176 164 154 144 139
125 5 231 208 194 179 168 156 146 141
150 6 233 212 195 182 172 159 150 143
175 7 237 216 200 187 176 165 156 148
200 8 244 222 206 195 182 171 162 154
Fuente. Tecnología del concreto y el mortero
4.3.4 Cálculo del contenido de cemento
Para una relación de agua cemento igual a 0.4, el contenido de cemento en peso corresponde a
410 Kg, en el momento de realizar la dosificación, el valor, se requiere en unidades de volumen,
para esto se utilizo una densidad del cemento de:
Densidad del cemento =
Volumen del cemento
Ecuación 3
Ecuación 4
4.3.5 Estimación del contenido de agregados
51
4.3.5.1 Densidad aparente de los agregados finos
Para la determinación de la densidad aparente del agregado fino se utilizó la siguiente
ecuación.
Ds aparente = 0,9975 * A/ (B + S – C) Ecuación 5
Donde:
D = densidad aparente, g/cm³
A = masa en el aire de la muestra secada al horno, gramos
B = masa del picnómetro lleno con agua, gramos
S = masa de la muestra saturada y superficialmente seca, y
C = masa del picnómetro con la muestra y el agua hasta la marca de calibración,
gramos.
Densidad Aparente para Mamposteria Reciclado
Densidad Aparente para el Concreto Reciclado
4.3.5.2 Densidad aparente del agregado grueso
Para la determinación de la densidad aparente del agregado grueso se utilizó la
siguiente ecuación.
Ds aparente = 0,9975 x A/(B-C) Ecuación 6
Donde:
A = masa en el aire de la muestra de ensayo secada al horno, g,
B = masa en el aire de la muestra de ensayo saturada y superficialmente seca, g, y
C = masa en el agua de la muestra de ensayo saturada, g.
52
1 m3 - Volumen de cemento – Volumen de agua – Volumen de aire = Volumen de
agregado. Ecuación 7
Densidad promedio de los agregados
Ecuación 8
dg: Densidad aparente del agregado grueso.
df : Densidad aparente del agregado fino.
%f : Porcentaje del agregado fino.
%g : Porcentaje del agregado grueso.
4.3.5.3 Proporciones del agregado
Volumen del agregado
Peso total
Ecuación 9
(por 1m3)
Peso Agregado Grueso
Ecuación 10
Peso Agregado Fino
53
Tabla 4.16: Resumen del diseño de mezclas
MZ-GM-FM
Materiales Unidad A/C=
0.40
A/C=
0.45
A/C=
0.50
A/C=
0.55
A/C=
0.60
A/C=
0.65
Cemento Kg 410 364.44 328 298.18 273.33 252.31
Agregado
grueso Kg 564.19 580.74 593.48 604.51 613.39 620.94
Agregado
fino Kg 662.32 681.73 696.7 709.64 720.07 728.94
Agua lt 164 164 164 164 164 164
Aire % 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Cantidad: 1 MZ-GM-FC
Materiales Unidad A/C=
0.40
A/C=
0.45
A/C=
0.50
A/C=
0.55
A/C=
0.60
A/C=
0.65
Cemento Kg 410 364.44 328 298.18 273.33 252.31
Agregado
grueso Kg 577.41 594.33 607.38 618.66 627.66 635.59
Agregado
fino Kg 677.82 697.69 713.01 726.27 736.81 746.13
Agua lt 164 164 164 164 164 164
Aire % 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Fuente. Autores
4.3.5.4 Ajuste por humedad de los agregados
Debido a que los agregados reciclados presentaban una absorción elevada como se
evidencia en las Tablas 4.9 y 4.11, se realizó corrección por humedad a cada una de las
mezclas, con 24 horas de anterioridad a la realización de estas, tomando una muestra de
agregado para determinas el contenido de humedad y así poder llevar a cabo la corrección.
54
Para determinar esta corrección se tomó como referencia la ecuación que plantea
Sánchez de Guzmán
Ecuación 11
A = Agua en exceso o defecto respecto a la condición sss.
M = Peso de la muestra seca, [kg].
H = Humedad del agregado, [%].
Abs = Absorción del agregado, [%].
4.3.5.5 Cantidad de material para cada una de las mezclas.
Se realizó la dosificación para cada una las mezclas, teniendo en cuenta un
desperdicio del 10%. Esto para un volumen del cilindro de 5302 y un volumen de viga
de 38610 .
En la Tabla 4.17 se muestra la cantidad de material para cada una de las mezclas.
Tabla 4.17: Dosificación de las mezclas
Nomenclatura
Cemento (Kg)
Agregado Fino
(Kg)
Agregado
Grueso
(Kg)
Agua
(Lt)
GM-FM-A/C0.40 18.0 29.1 24.8 15.85
GM-FM-A/C0.45 16.0 29.9 25.5 16.10
GM-FM-A/C0.50 14.4 30.6 26.1 16.29
GM-FM-A/C0.55 13.1 31.2 26.6 16.46
GM-FM-A/C0.60 12.0 31.6 26.9 16.60
GM-FM-A/C0.65 11.1 32.0 27.3 16.72
GM-FC-A/C0.40 18.0 29.8 25.4 15.20
GM-FC-A/C0.45 16.0 30.6 26.1 15.44
GM-FC-A/C0.50 14.4 31.3 26.7 15.62
GM-FC-A/C0.55 13.1 31.9 27.2 15.77
GM-FC-A/C0.60 12.0 32.4 27.6 15.90
GM-FC-A/C0.65 11.1 32.8 27.9 16.01
Fuente. Autores
55
5 Resultados y Análisis de Resultados
5.1 NTC 396 Método de Ensayo para Determinar el Asentamiento del Concreto
(ASTM C143)
La manejabilidad es una propiedad del concreto fresco, que se determina por medio del
ensayo de asentamiento o slump, el cual consiste en la medicion de la consistencia o fluidez
en el que este puede ser: mezclado, manejado, transportado, colocado, compactado y
terminado sin que pierda su homogeneidad, en otras palabras exude o se segregue y ademas
de ser de vital importacia para la deteccion de las variaciones en la uniformidad de una
mezcla de concreto de proporciones determinadas.
Este ensayo se realizó mediante un molde tronco cónico de 10 cm de diametro menor,
29 cm de diámetro mayor y 30 cm de altura; inicialmente el molde se humedeció y se
colocó en una superficie rígida y plana con la abertura mas pequeña hacia arriba. A
continuación se llenó con concreto en tres capas de aproximadamente un tercio del
volumen del molde cada una, apisonando cada capa 25 veces con una varilla lisa de 16 mm
de diámetro y redondeada en la punta; una vez compactada la última capa, la superficie
superior se alisó a ras, inmediatamente despues, se levantó el molde lentamente evitando
producir giro o torsión, permitiendo que el concreto se asentara. Finalmente se tomaron las
mediciones del asentamiento que correspondió a la diferencia entre la posición inicial y la
desplazada de la superficie superior del concreto en el centro de la cara superior. (NTC 396,
56
1992, 1-2), por medio de un flexómetro. Los resultados por cada una de las mezclas se
encuentran en la Tabla 5.1:
Tabla 5.1: Asentamientos obtenidos en cada mezcla de concreto
GM-FM
GM-FC
Relación
A/C
Asentamiento
(mm)
Relación
A/C
Asentamiento
(mm)
0.40 111
0.40 119
0.50 107
0.50 110
0.55 92
0.55 101
0.60 89
0.60 861
0.65 70
0.65 78
Fuente. Autores
Se puede observar que los asentamientos obtenidos por las mezclas GM-FM y GM-
FC, son cercanos al rango del asentamiento de diseño, de igual manera se puede apreciar
que el asentamiento disminuyó a medida que aumentó la relación A/C. la consistencia de
las mezcla se clasificó como húmeda según la tabla 4.15 del capítulo 4.
5.2 NTC 673 Ensayo de Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto
(ASTM C93)
La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño
que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. Esta se mide mediante
la fracturación de probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de
compresión determinando la carga máxima que resiste cada uno de los de los especímenes
de concreto, después de una edad determinada de curado
La resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida por el
área de la sección que resiste a la carga. Este procedimiento se llevó a cabo siguiendo la
norma NTC 673, y se realizó sobre probetas cilíndricas elaboradas según la norma NTC
550, en moldes de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura, curadas a los 28 días por
inmersión. Estas probetas fueron sumergidas en agua una vez desencofradas, en la piscina
del laboratorio de Pavimentos de la Universidad de La Salle.
57
Para la realización de este ensayo, se utilizaron 36 especímenes, 18 para una mezcla de
concreto con el total de sus agregados de mampostería reciclada y los 18 restantes para una
mezcla de concreto con agregados gruesos de mampostería y agregados finos de concreto
reciclado. Para cada una de las mezclas se varió la relación agua cemento en 0.40, 0.45,
0.50, 0.55, 0.60, 0.65.
En las figuras 5.1, 5.3, 5.5, 5.7, 5.9 y 5.11 se evidencia el comportamiento que
presentaron los cilindros de concreto con agregados gruesos y finos provenientes de
escombro de mampostería comparado con el comportamiento de los cilindros de concreto
con agregados gruesos provenientes de escombros de mampostería y agregados finos
provenientes de concreto reciclado , en las figuras 5.2, 5.4, 5.6, 5.8, 5.10 y 5.12. Las
gráficas son el resultado de los datos arrojados por la máquina universal:
Figura 5.1 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.40
0
2
4
6
8
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0,40
1 2 3
0
2
4
6
0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.40
1 2 3
58
Figura 5.2 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.40
Fuente. Autores
Se puede evidenciar que los resultados obtenidos de las dos mezclas, no alcanzaron
una alta resistencia, sin embargo la mezcla GM-FM, superó en un 30% a la mezcla GM-FC.
Del mismo modo se evidencia que las que las dos mezclas sufrieron falla por aplastamiento
que pudo ser causada por la deficiencia de los agregados utilizados en la mezcla.
Figura 5.3 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.45
Figura 5.4 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.45
Fuente. Autores
El esfuerzo a compresión promedio, para las mezclas GM-FM-A/C0.45 y GM-FC-
A/C0.45, fue de 6.88 MPa y 5.61 respectivamente, esto nos indica que la variación entre las
dos mezclas es muy baja, de igual manera se puede observar que el rango de deformación
0
2
4
6
8
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACION (mm/mm)
A/C 0,45
1 2 3
0
2
4
6
8
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.45
1 2 3
59
final varía entre 0.05 mm y 0.07 mm. Se puede evidenciar que las dos mezclas presentaron
falla por aplastamiento, esto pudo se causado por la falta de adherencia entre las partículas
Figura 5.5 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.50
Figura 5.6 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.50
Fuente. Autores
La mezcla GM-FM presento una falla por desprendimiento transversal al alcanzar una
resistencia máxima de 7.36 MPa y una deformación de 0.048. Mientras que la mezcla GM-
FC tuvo una falla de tipo columnar al alcanzar una resistencia máxima de 4.97 MPa y una
deformación 0.050.
0
2
4
6
8
10
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0,50
1 2 3
0
2
4
6
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.50
1 2 3
60
Figura 5.7 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.55
Figura 5.8 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.55
Fuente. Autores
Se puede evidenciar que la mezcla GM-FM supera en un 22.98% la resistencia de la
mezcla GM-FC, sin embargo esta presenta una mayor deformación unitaria comparada con
la mezcla GM-FM. La mezcla GM-FM presenta una falla de forma diagonal, situada en la
parte superior, generando desprendimiento, mientras la mezcla GM-FC presenta falla por
aplastamiento.
0
2
4
6
8
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACION (mm/mm)
A/C 0,55
1 2 3
0
2
4
6
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.55
1 2 3
61
Figura 5.9 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.60
Figura 5.10 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.60
Fuente. Autores
Las gráficas de esfuerzo deformación de cada mezcla, permiten ver que aunque ambas
presentan una baja resistencia, estas alcanzan una mayor deformación antes de llegar a la
falla. Todas las probetas de la mezcla GM-FM y GM-FC presentan fallas por
aplastamiento.
0
1
2
3
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.60
1 2 3
0
1
2
3
4
5
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0.60
1 2 3
62
Figura 5.11 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.65
Figura 5.12 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.65
Fuente. Autores
El esfuerzo a compresión promedio, para las mezclas GM-FM y GM-FC, corresponde
a 4.10 MPa y 2.36 MPa respectivamente, el rango de deformación final varía entre 0.06
mm/mm y 0.08 mm/mm. Se evidencia que las mezclas presentan falla por aplastamiento,
esto pudo ser causado debido a una compactacion pobre y a que no hubo una buena
adeherencia ente las partículas.
Para calcular el respectivo porcentaje de disminución se utilizó la siguiente ecuación:
Ecuacion 12
0
1
2
3
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
ESFU
ERZO
(M
Pa)
DEFORMACIÓN (mm/mm)
A/C 0,65
1 2 3
0
1
2
3
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
Esfu
erzo
(M
Pa)
Deformacion(mm/mm)
A/C 0.65
1 2 3
% 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑚𝑖𝑛𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = Resistencia típica a la compresión respecto a la relación
A
C MPa −Resistencia a la compresión MPa
Resistencia típica a la compresión respecto a la relación A/C (MPa ) ∗ 100
63
Tabla 5.2: Comparación de la resistencia a la compresión de las mezclas GM-FM y GM-FC con la resistencia
teórica según la relación A/C
Rela
ción A/C
Resistenci
a típica a la
compresión
respecto a la
relación A/C
(MPa)
Resistenc
ia a la
compresión
GM-FM
(MPa)
% de
disminución
(1)
Resistenc
ia a la
compresión
GM-FC (MPa)
% de
disminución
(2)
0.40 38 6.63 82.55 4.63 87.82
0.45 33 6.88 79.15 5.61 83.00
0.50 29 7.36 74.62 4.97 82.86
0.55 25 6.09 75.64 4.69 81.24
0.60 21 2.53 87.95 3.92 81.33
0.65 17.5 4.1 76.57 2.36 86.51
Fuente. Autores
De acuerdo a los resultados de la tabla 5.2 se puede observar que el concreto
compuesto por agregados reciclados, presenta una muy baja resistencia con respecto al
concreto típico con agregados naturales por lo que se plantean varias hipótesis:
1. La mampostería y el concreto reciclado presentan bajas resistencias
propias, en comparación con los agregados naturales, razón por la cual fallan
primero que la pasta de cemento. Una propiedad que se pudo evidenciar en el
agregado de mampostería reciclada, es su alto porcentaje de degaste, 46.31%, como
se evidencia en el Tabla 4.7, valor por el cual no clasifica según el manual de
diseño para pavimentos del INVIAS, como agregado de este, ya que debe tener un
desgaste menor al 35%. Además de que el agregado grueso de mampostería
reciclada se caracteriza por presentar una absorción de agua elevada superando el
valor correspondiente a áridos gruesos naturales. Como consecuencia a esto,
aumenta el agua de mezclado el cual pude hacer que la pasta de cemento quedará
64
muy diluida y se presentará mayor espaciamiento entre las partículas de cemento lo
cual hizo más débil la estructura de la pasta y generó bajas resistencias.
2. La forma de las partículas del agregado no jugó un papel importante
en la fabricación del concreto, ya que al ser trituradas manualmente para obtener
una granulometría específica, estas tomaron una forma geométrica irregular,
haciendo que el agregado grueso presentara porcentajes mayores al 15% de
partículas alargadas y aplanadas, como consecuencia no se logró un alto grado de
acomodamiento y compactación de las partículas dentro de la mezcla, generando
bajas resistencias como se evidencia en la tabla 5.2.
3. El polvo procedente de la trituración: ya que estas partículas pudieron
generar un recubrimiento superficial de los agregados interfiriendo en la adherencia
de estos con la pasta de cemento. Aunque después de triturado el material se
procedió hacer un lavado del mismo para remover partículas perjudiciales y exceso
de finos, al ser almacenados los agregados en el depósito de la Universidad de La
Salle estos presentaron fractura a causa del transporte, acomodación y contacto con
otros materiales que se encontraban en el depósito y en consecuencia se volvió a
generar polvo.
4. La selección de la granulometría ideal, que como anteriormente se
explicó fue la de Bolomey, ya que esta contempla una gradación con altos
contenidos de finos dentro de la masa del agregado. Siendo el agregado fino de
mampostería reciclada perjudicial para el concreto ya que presenta altos contenidos
de arcilla.
5. El proceso de mezclado, puesto que inicialmente se mezcló el
agregado fino con el cemento y luego se le adicionó el agregado grueso y el agua.
No se previó que las partículas de cemento estarían rodeadas de partículas muy
65
finas de arcilla que las aislarían haciéndoles perder su capacidad aglutinadora lo
cual pudo traer como consecuencia la disminución en la resistencia del concreto.
6. Por otro lado, como se evidencia en la figura 5.7, la mezcla GM-FM,
presentó mayor resistencia en casi todas las relaciones agua, cemento comparada
con la mezcla GM-FC, en este caso se plantean la hipótesis de que en la mezcla,
GM-FC se utilizó más cantidad de agregado fino proveniente de concreto reciclado,
por consiguiente las partículas eran más grandes que las del agregado reciclado de
mampostería, y esto pudo causar que la mezcla fuera más áspera y por ende fuera
poco cohesiva haciendo que la resistencia a la compresión fuera más baja que la
mezcla GM-FM.
Figura 5.13 Comparación de la resistencia a la compresión de las mezclas GM-FM y GM-
FC con la resistencia teórica según la relación A/C Fuente. Autores
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65
RES
ISTE
NC
IA (
MP
A)
RELACION A/C
Resistencia a la Compresión
Concreto Patron 100%GM-100%FM 100%GM-100%FC
66
5.3 NTC 2871 Método de Ensayo para Determinar la Resistencia del Concreto a la
Flexión
La resistencia a la flexión es una medida a tracción del concreto, esta medida se
presenta en el momento que el espécimen falla o tiene una ruptura. La resistencia a flexión
se expresa como Módulo de Rotura (MR) que se calcula utilizando la fórmula:
En donde:
P= carga máxima aplicada (N)
L=distancia entre apoyos (mm)
b= ancho promedio del espécimen, en la fractura (mm)
d= espesor promedio del espécimen, en la fractura (mm)
Este ensayo se realizó según lo exigido en la NTC 2871 y se utilizaron vigas
probetas con dimensiones de 150 mm de ancho, 150 mm de espesor y una luz de 500 mm,
curadas a los 28 días por inmersión. Estas probetas fueron sumergidas en agua una vez
desencofradas en la piscina del laboratorio de Pavimentos de la Universidad de La Salle.
Para la realización de este ensayo, se utilizaron 36 especímenes, 18 para una mezcla
de concreto con el total de sus agregados de mampostería reciclada y los 18 restantes para
una mezcla de concreto con agregados gruesos de mampostería y agregados finos de
concreto reciclado. Para cada una de las mezclas se varió la relación agua cemento en 0.40,
0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65.
En las figuras 5.14, 5.16, 5.18, 5.20, 5.22 y 5.24 se evidencia el comportamiento
que presentaron las vigas de concreto con agregados gruesos y finos provenientes de
escombro de mampostería comparado con el comportamiento de las vigas de concreto con
67
agregados gruesos provenientes de escombros de mampostería y agregados finos
provenientes de concreto reciclado, Figuras 5.13, 5.15, 5.17, 5.19, 5.21, 5.23 y 5.25.
Adicional a esto se realiza un análisis de las gráficas y el tipo de falla que sufrieron los
especímenes; las gráficas son el resultado de los datos arrojados por la máquina universal:
Figura 5.14 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.40
Figura 5.15 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.40
Fuente. Autores
Para esta relación A/C el resultado de módulo de rotura del concreto GM FM fue de
2.48 MPa y para el concreto GM FC fue de 2.63 MPa, cuando la flexión llegó a 0.0089 mm
y 0.01537 mm respectivamente, se demuestra que el comportamiento de por lo menos de
uno de los especímenes de cada concreto fue diferente, además de esto las gráficas
obtenidas no cumple con una gráfica típica de flexión.
68
Figura 5.16 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.45
Figura 5.17 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.45
Fuente. Autores
Para esta relación A/C se obtuvo una resistencia de 1.85 MPa para el concreto GM FM
y para el concreto GM FC de 2.56 MPa, se puede observar que el concreto GM FC generó
una mayor resistencia comparado con el otro concreto, sin embargo se sigue considerando
una baja resistencia. Los especímenes presentaron un comportamiento diferente entre sí,
causado posiblemente por mala manejabilidad en el momento de realizar las vigas probetas.
Estas vigas presentaron una falla similar, de tipo vertical.
69
Figura 5.18 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.50
Figura 5.19 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.50
Fuente. Autores
Para la relación A/C 0.50 las resistencias obtenidas fueron de 1.76 MPa para la mezcla
GM FM y de 2.35 MPa para la mezcla GM FC se observa que la resistencia para la mezcla
GM FC aumentó, a pesar que la tendencia de las gráficas se mantiene, el comportamiento
de los especímenes fue distinto 3 para la mezcla GM FM y el 1 para la mezcla GM FC,
puesto que la pendiente se genera antes que las demás vigas, además de esto presentan
menores resistencias comparados con los demás ensayos.
70
Figura 5.20 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.55
Figura 5.21 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.55
Fuente. Autores
La resistencia obtenida para eta relación A/C fue de 1.86 MPa para la mezcla GM FM
y de 1.27 MPa para la mezcla GM FC cuando la flexión llegó a para los dos ensayos a
0.009 mm. Se observa que todos los especímenes tuvieron un comportamiento diferente
que pudo ser causado por la mala manipulación del concreto, por la tener una relación agua
cemento alta, por errores en la compactación del material, por estas hipótesis el material
pudo presentar una resistencia baja.
71
Figura 5.22 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.60
Figura 5.23 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.60
Fuente. Autores
Para esta relación A/C la máxima resistencia alcanzada por la mezcla GM FM fue de
1.97 MPa y para la mezcla GM FC fue de 1.70 MPa, en las dos gráficas se muestra
observar que la primera probeta viga a ensayar obtuvo un comportamiento distinto
comparado con los otros dos especímenes de cada mezcla, comportamiento que se pudo
afectar la resistencia promedio. En la gráfica de la mezcla GM FC el inicio de esta presenta
un comportamiento atípico que se pudo presentar por un acomodamiento de la máquina
universal, comportamiento que no afecta el ensayo.
72
Figura 5.24 Comportamiento de la mezcla GM-FM-A/C0.65
Figura 5.25 Comportamiento de la mezcla GM-FC-A/C0.65
Fuente. Autores
Para esta relación A/C el resultado de módulo de rotura del concreto GM FM fue de
1.20MPa y para el concreto GM FC fue de 1.21MPa, cuando la flexión llegó a 0.0086 mm
y 0.0097 mm respectivamente, se demuestra que el comportamiento de los especímenes de
cada concreto tuvieron un comportamiento similar.
73
En la tabla 5.3 se puede evidenciar los resultados que se obtuvieron después de
realizar el ensayo a flexión en vigas, para las dos mezclas de concreto:
Tabla 5.3: Comparación de la resistencia a la flexión de GM-FM y de GM-FC
Relación A/C
Módulo de
rotura
GM -FM (MPa)
Módulo de
rotura
GM- FC (MPa)
0.40 2.48 2.63
0.45 1.86 2.56
0.50 1.76 2.35
0.55 1.86 1.27
0.60 1.97 1.70
0.65 1.20 1.21
Fuente. Autores
Para realizar el respectivo análisis se tuvo en cuenta que a partir de la resistencia a
compresión se puede hallar el módulo de rotura (MR) haciendo uso de la fórmula:
Que plantea Sánchez de Guzmán para hacer una comparación de las pruebas, este
autor además especifica que el valor de k para Colombia es de 2.39 aproximadamente; a
partir de esto se utilizó los valores de una resistencia típica a la compresión y los valores
de resistencia a la compresión obtenidos en el anterior ensayo, hallando un valor
aproximado del módulo de rotura, permitiendo la comparación con el valor hallado en el
presente ensayo:
Tabla 5.4: Comparación del módulo de rotura obtenido a partir de la resistencia a la compresión de GM-FM y de GM-
FC
74
Relación
A/C
Módulo de rotura obtenido
a partir de la f’c (MPa)
teórica
Módulo de
rotura obtenido a
partir de la f’c (MPa)
del concreto GM-FM
Módulo de rotura
obtenido a partir de la f’c
(MPa) del concreto GM-
FC
0.40 14,73 4,84 5.14
0.45 13,73 3,80 5.66
0.50 12,87 5,90 5.32
0.55 11,95 6,48 5.17
0.60 10,95 6,27 4.73
0.65 10,00 6,15 3.67
Fuente. Autores
Figura 5.26 Comparación del módulo de rotura de las mezclas GM-FM y GM-FC con el módulo de
rotura teórico según la relación A/C
Fuente. Autores
La figura 5.26 muestra que los valores de módulo de rotura calculados a partir de la
resistencia a la compresión obtenida en el ensayo anterior y la resistencia obtenida durante
el ensayo de resistencia a la flexión son notablemente bajos comparados con los valores de
módulo de rotura calculados a partir de la resistencia típica a la compresión.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6
Mó
du
lo d
e R
otu
ra (
MP
a)
Relación A/C
Módulo de Rotura
MR Teórico
MR a partir de f'c GM FM
MR a partir de f'c GM FC
MR Obtenido GM FM
MR Obtenido GM FC
0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65
75
Se puede observar también que el concreto con agregados gruesos provenientes de
mampostería reciclada y agregados finos provenientes de concreto reciclado presenta una
mayor resistencia a la flexión que el concreto con la totalidad de agregados provenientes de
mampostería reciclada, sin embargo estas resistencias siguen siendo muy bajas para que el
concreto pueda ser utilizado para pavimentos rígidos.
La baja resistencia de estos concretos pudo causada por una mala manipulación,
preparación o colocación de la mezcla, debido a que el ensayo es demasiado sensible
cualquier inconveniente que se presente puede afectar notoriamente la resistencia de los
especímenes.
Este ensayo recomienda que las vigas estén húmedas en el momento de llevar a
cabo la falla de las mismas, puesto que un cambio de humedad puede afectar la resistencia,
teniendo en cuenta que el laboratorio en donde se encontraban todos los especímenes
sumergidos en curado se encontraba retirado de la maquina universal, la humedad de las
vigas pudo ser afectada por el transporte de las mismas, a la dificultad de transportar las
vigas se suma el hecho que estas son considerablemente pesadas.
Sin embargo es necesario tener en cuenta que los problemas de resistencia también
fueron causados por los inconvenientes presentados con los agregados reciclados que
fueron ya explicados en el análisis realizado para el anterior ensayo.
Las vigas se caracterizaron por presentar fallas de tipo vertical, en las gráficas
obtenidas por los datos arrojados en la máquina universal se puede observar que el
comportamiento de los especímenes no producen grandes variaciones y todas las curvas
presentaban la misma tendencia aunque no cumplían con una gráfica típica de esfuerzo-
deformación.
76
6 Conclusiones y Recomendaciones
A parir de la elaboración de los ensayos fue posible observar que los
concretos con agregados provenientes del reciclaje presentaron bajas resistencias,
las cuales están en el rango de 2.53 a 7.36 MPa para GM-FM y de 2.53 a 7.36 MPa
para GM-FC, impidiendo su uso para la fabricación de concretos para pavimentos
rígidos, sin embargo, de acuerdo a los resultados obtenidos, es posible que este
concreto pueda usarse para pavimentos que presenten volúmenes de tránsito bajos,
como por ejemplo andenes o ciclo-rutas, tal como lo indica el Anexo Técnico 03-
1100 de la Alcaldía Mayor de Bogotá D.C., donde se especifíca que una losa en
concreto para la reposición de vías peatonales y andenes debe tener un módulo de
rotura mayor a 4.3 MPa.
Se determinó a partir de la investigación que la principal influencia sobre las
resistencias a la compresión y a la flexión fueron las grandes proporciones de
material reciclado que se usaron como agregados del concreto, puesto que este
material presentó unas condiciones físico-mecánicas desfavorables para la
elaboración mezcla, sin embargo por medio de los resultados obtenidos se puede
observar que a medida que aumenta la relación agua-cemento disminuye la
resistencia.
Teniendo en cuenta que los agregados de mampostería presentaron
porcentajes de absorción altos, se requirió hacer un ajuste por humedad lo que
generó un alto contenido de agua en el proceso de mezclado y una menor cantidad
de cemento, causando la baja adherencia entre el agregado y la pasta y por ende una
baja resistencia. Esto se pudo comprobar en los ensayos mecánicos realizados a las
77
probetas puesto que el agregado no presentaba fracturas y se observaba el
desprendimiento de estos con el concreto.
Comparando el ensayo de la resistencia a la flexión y el de resistencia a la
compresión se puede concluir que el agregado grueso no juega un papel de gran
importancia en el concreto a flexión puesto que las mayores resistencias las presentó
el concreto con agregado fino de concreto reciclado, caso contrario ocurre a
compresión donde el concreto con agregados gruesos y finos de mampostería
presentó mayores resistencias.
Se recomienda realizar estudios con porcentajes de agregados triturados de
ladrillo que no excedan el 50%, debido a que la sustitución completa de los
agregados naturales en una mezcla de concreto por agregados reciclados, genera
problemas de manejabilidad, a causa del tamaño y la forma que presenta el material
después de triturado. .
Se recomienda no utilizar material reciclado de mampostería como
agregado fino puesto que este es perjudicial para las partículas del cemento, debido
a que estas generan un recubrimiento sobre los agregados gruesos interfiriendo en la
adherencia entre el agregado y la pasta, de igual manera aíslan la partícula de
cemento haciendo perder su capacidad de adherencia.
78
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de 37.5 mm (1 ½”) por Medio de la Máquina de los Ángeles”
Norma I.N.V. E-222-07 “Gravedad Específica y Absorción de Agregados Finos”
79
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Norma I.N.V. E-227-07 “Porcentaje de Caras Fracturadas en los Agregados”
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