Diseño y Aplicación de Concreto Poroso para Pavimentos

Transcripción

6
7
8
DISEÑO Y APLICACIÓN DE CONCRETO POROSO PARA PAVIMENTOS
LUIS FELIPE CASTAÑEDA
YALIL FELIPE MOUJIR
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y PRODUCCION
SANTIAGO DE CALI
2014
DISEÑO Y APLICACIÓN DE CONCRETO POROSO PARA PAVIMENTOS
LUIS FELIPE CASTAÑEDA
YALIL FELIPE MOUJIR
Proyecto de grado
Director
Jesús David Osorio
Ingeniero
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y PRODUCCION
SANTIAGO DE CALI
2014
2
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos en primer lugar a Dios, porque todo es posible gracias a Él, que nos
fortalece.
A la Pontificia Universidad Javeriana y su grupo de maestros, a nuestras familias
por el apoyo y la paciencia manifestada a lo largo de esta carrera, y a todos los
que de una u otra manera colaboraron en el desarrollo de este trabajo de grado.
3
TABLA DE CONTENIDO
pag.
INTRODUCCION ..................................................................................................................................... 11
OBJETIVOS .................................................................................................................................... 14
1.
1.1.
1.2.
OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 14
OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................................................. 14
2.
ALCANCES .................................................................................................................................... 15
3.
JUSTIFICACION ............................................................................................................................ 16
4.
MARCOS DE REFERENCIA ......................................................................................................... 17
4.1.
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.1.5.
4.1.6.
4.2.
4.2.1.
4.2.2.
4.2.3.
4.3.
4.3.1.
4.3.2.
4.3.3.
4.3.4.
4.3.5.
4.3.6.
4.3.7.
4.3.8.
4.3.9.
4.3.10.
4.3.11.
4.3.12.
4.3.13.
4.3.14.
4.3.15.
4.3.16.
ANTECEDENTES................................................................................................................... 17
Antecedentes Históricos en Estructuras de Viviendas o Edificios ............................. 20
Antecedentes Históricos en Estructuras de Transito vial ............................................ 21
Antecedentes Históricos en Colombia. ........................................................................... 22
Propiedades del Concreto Poroso .................................................................................. 22
Ventajas y Desventajas del Concreto Poroso. .............................................................. 24
Aplicaciones del Concreto Poroso. ................................................................................. 26
MARCO TEORICO ................................................................................................................. 27
PRUEBA DE PERMEABILIDAD..................................................................................................... 27
Prueba de Resistencia a la Flexión (MR) ....................................................................... 28
Prueba de compresión simple ......................................................................................... 32
MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................ 33
Concreto Permeable.......................................................................................................... 33
Permeabilidad..................................................................................................................... 34
Porosidad ............................................................................................................................ 34
Módulo de Elasticidad ....................................................................................................... 34
Resistencia a Compresión ................................................................................................ 35
Resistencia a la Flexión o Módulo de Rotura ................................................................ 35
Asentamiento del Concreto .............................................................................................. 35
Masa Unitaria ..................................................................................................................... 35
Agregado ............................................................................................................................. 36
Agregado Grueso ............................................................................................................... 37
Agregado Fino .................................................................................................................... 37
Cemento .............................................................................................................................. 37
Aditivo .................................................................................................................................. 37
Viscocrete ........................................................................................................................... 38
AD-20 ................................................................................................................................... 39
Elaboración de Probetas .................................................................................................. 39
DISEÑO Y ANALISIS DE MEZCLA TIPO I CON FINOS Y TIPO II SIN FINOS. ...................... 42
5.
5.1.
DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................................... 42
5.2.
DISEÑO DE MEZCLA TIPO I CON FINOS ......................................................................... 43
5.2.1.
Características de los Materiales de Mezcla ................................................................. 43
5.2.2.
Parámetros Iniciales de Diseño. ...................................................................................... 44
5.2.3.
Valores Empíricos Establecidos por el Texto de Referencia. .................................... 45
5.2.4.
Cálculo del Factor de Compactación y del Volumen de la Porosidad del Esqueleto
Granular. 45
5.2.5.
Cálculo del Volumen del Mortero .................................................................................... 47
4
5.2.6.
Cálculo del Contenido del Cemento................................................................................ 48
5.2.7.
Volumen del Cemento por Metro Cúbico de Concreto ................................................ 49
5.2.8.
Peso y Volumen Seco de la Arena.................................................................................. 49
5.2.9.
Cálculo del Contenido de Agua (A) ................................................................................. 49
5.2.10.
Volumen Seco de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto .............................. 49
5.2.11.
Peso Seco de la Grava ..................................................................................................... 50
5.2.12.
Peso Húmedo de los Agregados ..................................................................................... 50
5.2.13.
Volumen Húmedo de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto ........................ 50
5.2.14.
Ajuste de la Cantidad de Agua de Mezclado debido a la Humedad de los
Agregados .............................................................................................................................................. 51
5.2.15.
Dosificación de Aditivos .................................................................................................... 51
5.2.16.
Proporciones de los Materiales de la Mezcla TIPO I en Peso y en Volumen para
1 3de Concreto Poroso. ..................................................................................................................... 52
5.3.
DISEÑO DE MEZCLA TIPO II SIN FINOS .......................................................................... 53
5.3.1.
Características de los Materiales de Mezcla ................................................................. 53
5.3.2.
Parámetros Iniciales de Diseño. ...................................................................................... 53
5.3.3.
Valores Empíricos Establecidos por el Texto de Referencia. .................................... 54
5.3.4.
Cálculo del Factor de Compactación y del Volumen de la Porosidad del Esqueleto
Granular. 54
5.3.5.
Cálculo del Volumen del Mortero .................................................................................... 55
5.3.6.
Cálculo del Contenido del Cemento................................................................................ 55
5.3.7.
Volumen del Cemento por Metro Cúbico de Concreto ................................................ 56
5.3.8.
Cálculo del Contenido de Agua (A) ................................................................................. 56
5.3.9.
Volumen Seco de la Grava por Metro Cúbico de Concreto ........................................ 56
5.3.10.
Peso Seco de la Grava ..................................................................................................... 57
5.3.11.
Peso Húmedo de la Grava ............................................................................................... 57
5.3.12.
Volumen Húmedo de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto ........................ 57
5.3.13.
Ajuste de la Cantidad de Agua de Mezclado debido a la Humedad de los
Agregados .............................................................................................................................................. 58
5.3.14.
Dosificación de Aditivos .................................................................................................... 58
5.3.15.
Proporciones de los Materiales de la Mezcla TIPO II en Peso y en Volumen para
1 3de Concreto Poroso. ..................................................................................................................... 59
6.
6.1.
RESULTADOS ............................................................................................................................... 60
COMPARACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS. .............................................................. 60
6.1.1.
6.1.2.
6.1.3.
6.1.4.
6.1.5.
6.1.6.
6.1.7.
Asentamiento del Concreto .............................................................................................. 60
Masa Unitaria y Rendimiento Volumétrico ..................................................................... 61
Resistencia a Compresión Cilindros ............................................................................... 63
Resistencia a Flexión Viguetas ........................................................................................ 66
Módulo de Rotura .............................................................................................................. 69
Módulo de Elasticidad ....................................................................................................... 73
Permeabilidad..................................................................................................................... 78
7.
ANALISIS DE COSTOS. ............................................................................................................... 82
8.
CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 85
9.
RECOMENDACIONES .................................................................................................................. 87
11.
BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................ 126
5
LISTA DE CUADROS
Pag.
Cuadro 1. Propiedades típicas del concreto permeable (Imcyc, 2008)
24
Cuadro 2: Clasificación general del agregado según su tamaño (Sanchez De
Guzman, 2001)
36
Cuadro 3. Clasificación de los aditivos (tesis.uson, 2007)
38
Cuadro 4. Resultados ensayo de asentamiento para las mezclas Tipo I y Tipo II. 60
Cuadro 5. Resultados ensayo de masa unitaria para las mezclas Tipo I y Tipo II 61
Cuadro 6. Rendimiento volumétrico para las mezclas Tipo I y Tipo II
62
Cuadro 7. Porcentaje de vacíos para las mezclas Tipo I y Tipo II.
62
Cuadro 8. Resultados resistencia a la compresión para las mezclas Tipo I.
63
Cuadro 9. Resultados resistencia a la compresión para las mezclas Tipo II.
64
Cuadro 10. Resultados resistencia a la compresión promedio de las mezclas Tipo I
y Tipo II.
65
Cuadro 11. Resultados resistencia a flexión para las mezclas Tipo I.
67
Cuadro 12. Resultados resistencia a flexión para las mezclas Tipo II.
68
Cuadro 13. Resultados resistencia a flexión promedio de las mezclas Tipo I y Tipo
II.
69
Cuadro 14. Resultados Modulo de Rotura para las mezclas Tipo I.
69
Cuadro 15. Resultados Modulo de Rotura para las mezclas Tipo II.
70
Cuadro 16. Resultados Modulo de Rotura promedio para las mezclas Tipo I y
Tipo II.
71
Cuadro 17. Resultados módulo de elasticidad de las mezclas Tipo I.
73
Cuadro 18. Resultados módulo de elasticidad de las mezclas Tipo II.
74
Cuadro 19. Resultados módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo I.
75
Cuadro 20. Módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo I.
75
Cuadro 21. Resultados módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo II.
76
Cuadro 22. Módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo II.
77
Cuadro 22. Comparación de módulos de elasticidad.
78
Cuadro 23. Resultados coeficiente de permeabilidad Mezclas Tipo I y Tipo II.
79
Cuadro 24. Comparación coeficiente de temperatura.
80
6
LISTA DE FIGURAS
Pag.
Figura 1. Prueba de permeabilidad
28
Figura 2. Esquema de prueba de modulo de rotura (Flores Prieto, 2010)
30
Figura 3. Prueba de compresión simple
33
Figura 4. Preparación de probetas (ASTM, 2014)
41
Figura 5. Efecto de la inclusión de pasta de cemento en el árido con alto contenido
inicial de vacíos
43
Figura 6. Resistencias promedio a Compresión.
66
Figura 7. Módulos de rotura obtenidos en diferentes investigaciones
72
Figura 8. Modulo de elasticidad promedio Mezcla Tipo I.
75
Figura 9. Modulo de elasticidad promedio Mezcla Tipo II.
77
Figura 10. Coeficiente de permeabilidad.
77
7
LISTA DE ANEXOS
10.
ANEXOS ..................................................................................................................................... 88
10.1.
10.2.
10.3.
10.4.
10.5.
10.6.
10.7.
10.8.
10.9.
10.10.
10.11.
10.12.
10.13.
10.14.
10.15.
10.16.
10.17.
10.18.
10.19.
10.20.
10.21.
10.22.
10.23.
10.24.
10.25.
10.26.
10.27.
10.28.
10.29.
CARACTERIZACIÓN DE AGREGADOS. ............................................................................................ 88
MUESTRA 1 CON FINOS.................................................................................................................. 98
MUESTRA 2 CON FINOS.................................................................................................................. 99
MUESTRA 3 CON FINOS................................................................................................................100
MUESTRA 9 CON FINOS. ..........................................................................................................106
MUESTRA 10 CON FINOS.........................................................................................................107
MUESTRA 14 CON FINOS .........................................................................................................111
MUESTRA 1 SIN FINOS.............................................................................................................112
MUESTRA 10 SIN FINOS ..........................................................................................................121
8
RESUMEN
En el presente documento se revisará la adecuada aplicación de concreto poroso
para pavimentos. Para lograrlo, el grupo de estudio realizará una serie de pruebas
para dos tipos de mezclas de concreto permeable, con y sin agregados finos, para
medir su resistencia a compresión y a flexión, permeabilidad, módulo de
elasticidad, módulo de rotura, porcentaje de vacíos, entre otros, con el fin de
verificar las características del concreto permeable que se debe utilizar en obras
de construcción para infraestructura vial.
Para desarrollar el presente trabajo, se abordan tres fases, la primera, una de tipo
hermenéutico, con la recopilación, análisis y estructuración de información de tipo
bibliográfica, fruto de fuentes científicas de investigación, que brindan la
posibilidad de respaldar la investigación con argumentos científicos; En la segunda
fase se detallará la metodología con la cual se procede a verificar el adecuado
diseño de la mezcla, según sus relaciones agua cemento llegando a los valores
apropiados de resistencia a la compresión, en esta fase se exponen los
procedimientos, las herramientas y demás factores involucrados en el trabajo;
Finalmente, se discuten los resultados de las pruebas realizadas sobre diferentes
mezclas, con los cuales se analizan las características de permeabilidad,
resistencia y compresión de las diferentes muestras.
9
ABSTRACT
In this thesis the development of porous concrete for paving is studied. To achieve
this, the study group conducts a series of tests for two types of mixtures of
pervious concrete, with or without fine aggregates, to measure its compression and
flexural resistance, permeability, modulus of elasticity, void spaces and others, in
order to verify the characteristics of pervious concrete to be used in this type of
construction.
To develop this work, three phases are dealt, the first a kind of hermeneutic, the
collection, analysis and structuring of bibliographic information type, the result of
scientific research sources, which provide the ability to support research on
scientific grounds; In the second phase , the methodology by which we proceed to
verify proper mix design , cement relationships according to their water reaching
the appropriate compressive strength values at this stage gives procedures will be
detailed , tools and other factors involved in the work; Finally, the results of tests
performed on various mixtures, with which the results of permeability and
compression resistance of the various samples are analyzed are shown.
10
INTRODUCCION
Las superficies de pavimento reciben grandes volúmenes de aguas lluvias que
interrumpen el ciclo del agua, que termina desperdiciándose al dirigirla
directamente a los alcantarillados tratándola como agua residual.
En vista del impacto ambiental que el planeta está atravesando y sumado a la
escases porcentual de agua que se tiene para el consumo humano (Subramanian,
2009) (97.5% del agua sobre la tierra es salada, el 2.5 % es agua fresca, de la
cual el 1.7% está congelada), se retoman técnicas que en el pasado tal vez no
fueron trascendentales para la ingeniería Colombiana, pero que en el presente
podrán ser determinantes para rescatar los recursos naturales.
Los años setenta vieron nacer el concepto de concreto permeable en los Estados
Unidos, el cual fue aplicado a superficies de aparcamientos y bajos tránsitos
vehiculares, mientras que a finales de la misma década, países de Europa como
Francia, Inglaterra y Alemania, vincularon la nueva tecnología a sistemas de
ahorro de agua, haciendo uso del concepto en sus vías principales, convirtiendo
sus ciudades en sistemas sostenibles. (Calderon Colca & Charca Chura, 2013).
Durante los últimos 10 años el concepto de concreto permeable ha despertado
gran atención debido a su capacidad de ahorrar el recurso hídrico, al tiempo que
representa una superficie apta para el tránsito vehicular; sin embargo, en
Colombia es un tema poco explorado y por ende poco aplicado.
Por esta razón se planteó realizar la presente investigación que estudia la
tecnología y aplicación del concreto permeable. De manera exploratoria, y gracias
a una búsqueda preliminar, en fuentes bibliográficas y en consulta con
especialistas en el tema, se ha podido inferir que existen muy pocos proyectos de
infraestructura vial realizados con concretos permeables, y los existentes los
utilizan de forma parcial, de esta manera uno de los objetivos del presente
documento, es establecer criterios para la utilización de nuevas tecnologías en
diseño de pavimentos, donde el concreto poroso sea tomado como una opción
oportuna, eficaz y eficiente.
Un posible causante de la falta de aplicación de concretos porosos en la malla vial
de Colombia, puede ser la falta de estudios científicos y académicos para la
realización de documentos que permitan conocer las debidas metodologías en su
aplicación.
11
Para mencionar lo anterior, a partir del presente documento académico, se
conocerán resultados que permitirán ver aspectos como la sostenibilidad, la
economía y utilidades entre otros, dando a conocer las ventajas y desventajas del
concreto poroso. La investigación brinda como conclusión los posibles usos del
concreto poroso, que en algunos casos se verá restringido por su comportamiento
frente a algunas eventualidades como las características del terreno, situaciones
climatológicas, entre otras.
Para evaluar la tecnología y aplicación del concreto poroso, el presente trabajo
considera la inclusión de finos en la mezcla, realizando dos ensayos donde se
logre apreciar los resultados, al incluir o no este elemento característico.
El
primer diseño de mezcla de concreto poroso se realizó con agregado grueso,
agregado fino, cemento, agua y aditivos. El segundo diseño de mezcla se llevó a
cabo sin el agregado fino y a partir de estos diseños se realizaron comparaciones
para la obtención de conclusiones.
Para la realización y la obtención de resultados se llevaron a cabo los ensayos de
masa unitaria, asentamiento, compresión, flexión y módulo de elasticidad
haciendo uso de la norma técnica Colombiana. El grupo de ensayos realizados y
de los cuales el lector del presente documento podrá observar los resultados son
los siguientes: NTC 92, “Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre
partículas de agregados”; NTC 396, “Método de ensayo para determinar el
asentamiento del concreto”; NTC 673, “ensayo de resistencia a la compresión de
especímenes cilíndricos de concreto”; NTC 2871, “Método de ensayo para
determinar la resistencia del concreto a la flexión”; NTC 4025, “Método de ensayo
para determinar el módulo de elasticidad estático y relación de poisson en
concreto a compresión”.
De igual forma se practicaron los siguientes ensayos adicionales: NTC 77,
“Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos y
gruesos”; NTC 174 “Especificaciones de los agregados para concreto”; NTC 1776,
“Método de ensayo para determinar por secado el contenido total de humedad de
los agregados”; NTC 176, “Método de ensayo para determinar la densidad y la
absorción del agregado grueso”; NTC 237 “Método de ensayo para determinar la
densidad y la absorción del agregado fino”; NTC 396, “Método de ensayo para
determinar el asentamiento del concreto”.
12
Cada uno de los ensayos descritos anteriormente, fueron aplicados a los dos tipos
de diseños de mezclas de concreto poroso propuestas.
13
1.
OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar un concreto poroso aplicado a estructuras de pavimento rígido,
comparando la inclusión o no de agregado finos en la mezcla.
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Identificar la metodología apropiada, para diseñar un concreto poroso con y sin
agregados finos.
Caracterizar los agregados para la utilización en concretos porosos.
Evaluar las propiedades físico - mecánicas de las mezclas de concreto poroso, por
medio de ensayos de laboratorio utilizados para concretos convencionales.
Determinar la viabilidad económica de la aplicación de concreto poroso, al
comparar con aplicaciones de pavimento convencional en proyectos de
infraestructura vial.
14
2.
ALCANCES
El presente trabajo de investigación, tiene su base en el diseño de la mezcla para
concreto poroso, aplicada a las estructuras de pavimentos rígidos, por medio de
las pruebas de laboratorio, confrontando la aplicación o no de finos en la mezcla y
estableciendo la permeabilidad adecuada.
En el contenido del diseño metodológico, y la ejecución de las pruebas de
laboratorio, se ha considerado la investigación “Laboratory study of mixture
proportioning for pervious concrete pavement” en relación a diseño de mezcla, así
como la normatividad “Pervious Concrete ACI 522R-06”.
El alcance del presente trabajo escrito consistirá en encontrar una mezcla de
concreto poroso haciendo una comparación entre la inclusión o no de agregado
fino, cuyos resultados de permeabilidad, flexo-tracción, módulo de elasticidad y
compresión, resulten aptos para la aplicación en pavimentos de tráfico bajo, con
una resistencia a la compresión mayor de 21 MPa.
Para ello es válido considerar que áreas de instalación de menos de 1000 pies
cuadrados o 90 m2 son considerados como trabajos pequeños (National Ready
Mixed Concrete Association, 2011), posiblemente parqueaderos, aceras o
pequeños pasos entre la vía principal y la entrada a un edificio. Para este tipo de
instalaciones, la norma recomienda aplicación y herramientas manuales, que
permitan la movilidad en áreas de limitado acceso a maquinaria pesada. De esta
forma, la instalación de la propuesta de concreto poroso, en este tipo de espacios
limitados, requiere de una mayor atención para obtener la compactación
consistente y la elevación adecuada de la superficie.
Por otro lado, se consideran trabajos grandes, aquellos donde el área permita el
acceso a equipo mecánico para colocar el material, compactarlo y darle el
acabado pertinente (National Ready Mixed Concrete Association, 2011). Los
trabajos grandes, se pueden considerar aquellos que tienen alrededor de un acre
de área en adelante. Para la instalación del material en este tipo de áreas, la
norma recomienda la colocación por tiras lo cual permita ir compactando el
material. Así mismo, se sugiere que la colocación directa desde el camión podría
no ser suficiente debido a las características del concreto y por ello se recomienda
utilizar buggies o carretillas para llevar de forma manual el material a los espacios
que se requiera, lo anterior en caso de carecer de una cinta transportadora,
método ideal para colocación en grandes áreas.
15
3.
JUSTIFICACION
Las características de crecimiento que ostenta la infraestructura vial en Colombia
a futuro, apoyado en la mala calidad que representa la misma a nivel de América
Latina, funge como la justificación general que permita un estudio experimental
acerca del concreto poroso, colocándolo como una alternativa válida, para su
ejecución en las estructuras de pavimento en este país.
El mejoramiento de la infraestructura vial es un problema de Colombia, ya que se
evidencia un atraso considerable, que le cuesta a la administración $20 billones
anuales (Franco Garcia, Colombia se raja en infraestructura vial, 2012).Dentro de
esta mirada problemática, las alternativas en materiales y aplicaciones, deben ser
vistas como válidas para solucionar el atraso, y a su vez, diseñar y construir obras
que estén a la par de la innovación y protección ambiental.
En cuanto a este último tema, la construcción de infraestructura vial con concretos
porosos, permite que el desarrollo urbanístico este de la mano con la
sostenibilidad, la cual es modelo en ciudades de Francia, Alemania e Inglaterra.
El modelo de construcción sostenible está siendo aplicado en la actualidad a la
ingeniería civil, ya que representa la transformación del sector de la construcción,
en función de los conceptos de reciclaje, la reutilización y la recuperación de
materiales. En este sentido el concreto poroso se ajusta a estos conceptos, y
permite que su tecnología sea aplicada en vías ecológicas sustentables, donde se
solucionan problemas de alcantarillado y/o alimentaciones de agua. Los
escenarios en los cuales se podrían aplicar los modelos de recuperación del
recurso hídrico mediante un material como el concreto poroso son: parqueaderos,
malla vial del tercer nivel y locaciones de centros comerciales y empresas
16
4.
MARCOS DE REFERENCIA
4.1. ANTECEDENTES
En cuanto a trabajos que han profundizado en el tema de concreto poroso o
permeable, la información de carácter bibliográfica ha permitido encontrar
documentos de investigación, tesis y/o trabajos de grado, artículos de revistas, y
otros que serán utilizados como referencias validas dentro del proceso académico.
Resistencia mecánica y condiciones de obra del concreto poroso en los
pavimentos, según el tipo de granulometría (Meneses Ospina & Bravo Erazo,
2007).
Los autores Catalina Meneses y Cesar Bravo, graduados de la Universidad de
Medellín, presentan este trabajo de grado, el cual contiene los resultados del
estudio de la resistencia mecánica del concreto poroso, utilizando materiales
propios de la región de Antioquia. En el diseño utilizado dentro de la mezcla, se
empleó un agregado con ausencia casi total de finos, confirmando que su
presencia reduce la permeabilidad en la mezcla. El agregado fino utilizado debió
tener un tamaño uniforme de 5mm y el agregado grueso de 5 a 25mm con lo cual
se lograría obtener un porcentaje de vacíos en el orden de 13 al 25%.
La granulometría utilizada en el ejercicio fue de 10 y 12.5 mm (3/8, 1/2) y su
relación de agregados finos fue de 0.13 a 0.25 de fuentes aluviales.
Dentro de los diferentes ensayos realizados, se aplicaron los análisis
granulométrico de los agregados, peso unitario y porcentaje de vacíos, resistencia
al desgaste, sanidad de los agregados, pesos específicos y absorción de
agregados finos y gruesos, porcentaje de caras fracturadas, índice de
aplanamiento y de alargamiento y equivalente de arena. Todos los ensayos
fueron practicados según las recomendaciones y normas del Instituto Nacional de
Vías.
Al concluir la investigación, se pudo afirmar que los materiales producidos en la
región de Antioquia son aptos para elaborar este tipo de concreto poroso desde el
punto de vista calidad, cumpliendo a su vez con las exigencias normativas del
Estado.
17
Al finalizar el trabajo se pudo también concluir que la relación óptima de a/c es de
0.7, confirmando lo que se sugiere en estudios referenciados anteriormente en su
trabajo. Además se pudo observar que en cuanto a la manejabilidad del material
se hace propenso a la segregación de la pasta, por tanto se sugiere controlar muy
bien el proceso y curar lo suficiente la muestra pasadas 24 horas de acuerdo a lo
que indica la norma.
Caracterización del concreto permeable, usando el módulo de rotura y el
porcentaje de desgaste (Flores Prieto, 2010)
El Ingeniero Juan Roberto Flores Prieto, buscó la caracterización del concreto
permeable considerando los requerimientos de los métodos de diseño de
espesores de pavimentos más usados a nivel mundial, el de la American
Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO) y el de la
Pórtland Ordinary (OPC) Cement Association (PCA), donde una de las variables
importantes que intervienen es el Módulo de rotura, y dado que el desgaste surge
como un aspecto discutido en la tecnología y aplicación de los concretos
permeables, se permitió caracterizar las muestras usando el Módulo de Rotura y el
ensayo Cantabro (Flores Prieto, 2010).
Dentro de su trabajo de grado, consideró dos objetivos, el primero, obtener el
porcentaje de desgaste mediante el ensayo cántabro, y el segundo, obtener el
módulo de rotura según normas ASTM C 42–03 y ASTM C 78 02.
El presente trabajo de grado citado, es un antecedente importante para el proceso
de investigación, ya que en la metodología que se siguió, inicio por caracterizar los
agregados, materiales pétreos, cemento, agua, relación agua / cemento y aditivos
incluidos en las pruebas. Posteriormente se definieron las mezclas a emplear en
los ensayos, lo cual cumple con una estructura sistémica, que permite orientar la
investigación que se quiere realizar en esta investigación.
En cuanto a las conclusiones de la permeabilidad referidas al trabajo en mención,
se pudo observar que cada mezcla ensayada varía de mayor a menor. Sin
embargo, la mezcla con sólo cemento tiene una mayor permeabilidad, aunque los
demás resultados que utilizaron finos están dentro de los parámetros esperados.
En cuanto a la compresión, la mezcla con sólo cemento y sin aditivos obtuvo
resultados cercanos a los 10 MPa, (100 Kg/cm2), es decir la resistencia de un
18
concreto pobre que sólo se puede usar en plantillas, mas no en elementos
estructurales de los pavimentos.
Los resultados del módulo de rotura permitieron identificar que se presenta entre
0.54 y 2.69 MPa (5.40 a 26.90 Kg/cm2), lo que indica que las probetas que
resistieron más carga son menos frágiles, también las áreas bajo la curva mayores
son menos frágiles, ya que permiten más deformación antes de fallar totalmente.
La prueba desgaste, realizada mediante el ensayo Cántabro, permitió reconocer
cuales probetas se desgastan más que otras y cual mezcla seria la apropiada para
satisfacer los estándares.
Finalmente, el ejercicio anterior es un antecedente valido, para ayudar a cumplir
los objetivos de la presente investigación. Su contenido teórico y metodológico
será considerado en la elaboración del presente documento.
Evaluation and optimization of pervious concrete with respect to
permeability and clogging (Min Joung, 2008).
En el año 2008 se desarrolló un trabajo de grado por parte del estudiante Young
Min para la Universidad de Texas, que buscaba analizar la permeabilidad de cara
a la fuerza, durabilidad y mantenimiento del concreto permeable, con el fin de
revelar la capacidad de su utilización en áreas urbanas
El objetivo general de este proyecto de Tesis es proporcionar herramientas para
evaluar y mejorar la durabilidad y resistencia del hormigón permeable de tal forma
que se pueda emplear con más confianza en estructuras de pavimento. Los
objetivos específicos de este proyecto fueron: investigar el efecto de diseño de la
mezcla en la fuerza de concreto permeable, evaluar el efecto de la obstrucción de
los materiales de coeficiente de permeabilidad, e investigar el uso de la prueba de
presurización dinámico para evaluar la durabilidad del concreto permeable.
En las conclusiones del estudio, se pudo revelar que al reducir la permeabilidad
del concreto, se aumenta la fuerza, sin embargo, el riesgo de obstrucción también
se aumenta, por tanto se puede asegurar que la obstrucción tiende a reducir la
permeabilidad de materiales con una proporción de huecos de menos del 33%.
Este estudio propone que en investigaciones futuras se investigue acerca de
materiales de concreto poroso, que tengan una relación de vacío a menos de
33%.
19
4.1.1. Antecedentes Históricos en Estructuras de Viviendas o Edificios
Dentro de la historia de la Ingeniería Civil es muy conocido el uso de concreto
convencional en las obras, sin embargo el concreto permeable también se ha
utilizado aunque no con tanta relevancia como el concreto no permeable debido a
la falta de estudios donde se investigue las posibilidades de usos y métodos de
aplicación.
En el año 1852 se conoce el primer caso en el que se utiliza el concreto
permeable, se utilizó en la construcción de casas en el Reino Unido. Los
materiales con los que se realizó el concreto consistían en grava y cemento.
Posterior a esto en 1923 se llevó a cabo la construcción de 50 casas en
Edimburgo, Escocia.
Después de la segunda guerra mundial Europa termina con una necesidad que
consistía en rehabilitar sus países en la parte de infraestructura y vivienda, sin
embargo por el déficit en su economía se vieron obligados a investigar sobre
nuevos productos y tecnologías que les permitieran realizar este tipo de obras de
una forma más económica, entre estas opciones se manejó el concreto
permeable, en el cual se utiliza menos cantidad de cemento por unidad volumen
de concreto poroso, lo que hacía atractivo para los constructores ante el problema
económico que se vivía y fue tomado como una opción viable en algunos casos.
El concreto permeable se utilizó en cantidades considerables para la construcción
de viviendas en países como: Reino Unido, Alemania, Holanda, Francia, Bélgica,
Escocia, España, Hungría, Venezuela, África Occidental, Oriente Medio, Australia
y Rusia. Alemania tras la segunda guerra mundial realizó investigaciones sobre las
propiedades del concreto permeable al ver que la eliminación de grandes
cantidades de escombros de ladrillos se convirtió en un problema, mientras que en
otros países además del problema de la eliminación de escombros de ladrillos, la
falta de producción de estos (ladrillos), tuvo como consecuencia la adopción de
concreto permeable como material de construcción. Algunos de estos casos
fueron documentados en la literatura en países como: Escocia entre 1945 y 1956,
Australia en 1946, entre otros (ACI Committee 522, 2006).
Aunque el concreto permeable ya es conocido por sus apariciones en el
continente europeo, en los otros continentes no es tan conocido, algunas de las
razones son que no han visto la necesidad de usarlo porque no han sido
20
gravemente afectados por las diferentes guerras o no han tenido escasez de
materiales.
Algunas de las primeras estructuras conocidas dentro de la historia del continente
de América que se realizaron con concreto permeable son:
La construcción de algunas casas en Toronto(ACI Committee 522, 2006).
La utilización del concreto permeable como base estructural para un edificio
en Ottawa (ACI Committee 522, 2006).
En 1946 este también es utilizado para la construcción de elementos de
soporte de cargas en edificios con una altura hasta de 10 pisos.(ACI
Committee 522, 2006).
Como se menciona en los casos anteriores el concreto permeable no ha sido para
casos exclusivos de construcción de muros y losas de viviendas.
4.1.2. Antecedentes Históricos en Estructuras de Transito vial
Dentro de las estructuras de transito vial también se pueden destacar casos
conocidos en los cuales se utilizó el concreto permeable como opción para la
solución de problemas. Los grandes pioneros en estos sistemas constructivos han
sido los españoles, quienes comenzaron sus estudios en las décadas de los 80 y
90, destacándose por sus investigaciones en temas de pavimentos rígidos, lo cual
ha llevado a que expertos resalten el uso del concreto permeable en la estructura
de pavimentos rígidos con el fin de obtener un mejor desempeño. También en
Francia se conocen casos donde el concreto permeable ha sido utilizado como
base drenante.
Algunos ejemplos de estructuras en las cuales se ha implementado el concreto
permeable como alternativa son:
Villamayor - Salamanca – tramo de 300 metros ejecutado en noviembre de
1994 y por el que ha pasado un tráfico superior a dos millones de vehículos
pesados de 13 toneladas en promedio (Pato, 1998).
21
Acceso a Zamarramala – Segovia – tramo de 1800 metros finalizado en
mayo de 1997 – la carretera tenía un tráfico superior a 300 camiones/día,
antes de la restauración y que correspondería a un t2 de normativa
Española(Pato, 1998).
4.1.3. Antecedentes Históricos en Colombia.
Dentro de la historia de Colombia no se encuentran ejemplos en la literatura de
obras en las cuales se haya utilizado el concreto poroso como una opción de
material de construcción, sin embargo el material ya es conocido y ha motivado a
algunos investigadores para estudiar sus comportamientos y propiedades con el
fin de utilizarlo como opción en los sistemas contractivos de Colombia. Uno de
estos grupos de investigación colombianos que se ha dedicado al estudio de las
propiedades del concreto poroso es CECATA de la universidad javeriana, el cual
lleva a cabo ensayos de laboratorio con concreto poroso agregándole tiras de
plástico para estudiar el comportamiento de la resistencia. Como esta
investigación se han realizado otras en Colombia; sin embargo no se conoce
alguna obra civil realizada con un concreto de estas características(Grupo
CECATA Universidad Javeriana, 2002).
La utilización de concreto permeable ocupa un porcentaje muy bajo en las
construcciones frente al concreto convencional, siendo solo el dos por ciento. Se
espera que con la realización de esta investigación el porcentaje de utilización sea
más alto cada día.
4.1.4. Propiedades del Concreto Poroso
En cuanto a las propiedades en estado fresco se tienen las siguientes (Imcyc,
2008):
Asentamiento: El asentamiento es una propiedad que no define la calidad del
concreto poroso a diferencia del concreto convencional, sin embargo sirve para
adquirir conocimiento acerca de la manejabilidad de la mezcla. Los valores que se
usaron en la investigación estaban dentro de los rangos convencionales.
Peso unitario: El peso unitario del concreto permeable es del orden del 70% del
concreto convencional. Su determinación se hace de acuerdo con lo especificado
en la ASTM C1688 (Imcyc, 2008).
22
Tiempo de fraguado: Debido a la consistencia de la mezcla del concreto poroso el
tiempo de fraguado se reduce, por lo que se debe de tener en cuenta la inclusión
de aditivos que permitan la adecuada colocación.
En lo que corresponde al estado endurecido están las siguientes(Imcyc, 2008):
Porosidad: Es equivalente al porcentaje de vacíos o fracción de huecos dentro de
la estructura de concreto, según investigaciones anteriores se establece que dicho
porcentaje debe estar en el rango del 15% al 25% para denominar la estructura
porosa.
Permeabilidad: Es la capacidad que tiene el concreto poroso de permitir el flujo de
agua atravesar su interior con la característica de no alterar su estructura. Esta
propiedad se puede alterar si no se tienen en cuenta los métodos de colocación
para el concreto poroso, ya que al compactarse demasiado se pueden sellar los
poros, haciendo que la fluidez de un líquido con la cual atraviesa su estructura se
pierda.
En cuanto a propiedades mecánicas:
La resistencia típica a compresión es aproximadamente de 17 MPa, sin embargo
en algunas investigaciones se han logrado hasta 28 MPa. La resistencia a la
compresión depende directamente de los materiales de la mezcla, del porcentaje
de vacíos y del esfuerzo de compactación (Imcyc, 2008).
En cuanto al valor de la resistencia a la flexión oscila entre 1 – 3.8 MPa, como es
una variable sujeta a gran variabilidad, se calcula a partir de la resistencia a la
compresión por medio de relaciones empíricas.
Por su parte, aun que la contracción por secado se produce en menor tiempo en
estos concretos, es casi la mitad del orden de lo regular en un concreto
convencional. Como la contracción por fraguado es menor esto permite disminuir
el número de juntas colocándolas más espaciadas o elemininarlas según sea el
tipo de pavimento (Imcyc, 2008).
23
Cuadro 1. Propiedades típicas del concreto permeable
Propiedad
Asentamiento, mm
Peso unitario, kg/m3
Tiempo de Fraguado, hora
Porosidad, % (en volumen)
Permeabilidad, cm/seg
Resistencia a compresión, MPa
Resistencia a flexión, MPa
Rango
20
1600-2000
1
15-25
0,20-0,54
3,5-28
1-3,8
Fuente: Imcyc. (2008). Construccion y tecnologia en Concreto. Recuperado el 21
de Febrero de 2014, de http://www.imcyc.com/revistacyt/jun11/arttecnologia.htm
4.1.5. Ventajas y Desventajas del Concreto Poroso.
Durante el estudio de las propiedades y aplicaciones del concreto poroso se
encontró que existen algunas ventajas y desventajas del concreto poroso frente al
concreto convencional.
4.1.5.1.
Ventajas
El concreto permeable disminuye la necesidad de hacer obras con la finalidad de
retener agua, y esto se debe a su capacidad de reducir la escorrentía superficial al
dejar que esta atraviese su estructura porosa. Además es compatible con
alcantarillados de pequeña capacidad, lo que se refleja como una ventaja desde
un punto de vista económico ya que se desarrolla en áreas más grandes con un
menor costo. El concreto permeable puede usarse como una alternativa en áreas
de aparcamientos, también reduce la necesidad de construir pozos de retención
para almacenar el agua pluvial, ya que puede actuar como área de retención, esto
reducirá el costo de la construcción de pozos de retención, la instalación de
bombas, los tubos de drenaje, y su mantenimiento, permitiendo también construir
sistemas de alcantarillado de menor tamaño (Imcyc, 2008).
También reduce el efecto de hidroplaneo el cual se da por los espejos de agua
(charcos) que se forman por las precipitaciones o lluvias, lo que hace que el
contacto del neumático con el pavimento no exista y por el contrario se forme una
especie de cuña que genera una fuerza que empuja de manera ascendente el
24
carro, y el contacto se da entre el agua y el neumático. La textura porosa del
concreto permeable proporciona la tracción suficiente para los vehículos y reduce
el hidroplaneo, aún con lluvia, brindando seguridad a los conductores y a los
peatones. El concreto permeable es durable y resistente al tiempo, pudiendo durar
muchos años (20 a 30 años) con el mantenimiento adecuado.
Adicionalmente con el uso del concreto poroso se presenta una reducción de
accidentalidad vehicular ya que por el gran porcentaje de infiltración de agua se
reducen los charcos lo que produce una disminución en la distancia de frenado,
de igual forma hay una reducción en la reflexión de la luz lo que impide el
deslumbramiento.
Una de las grandes dificultades en la movilidad vehicular dentro de las ciudades
que están en países tropicales es el estancamiento de los carros cuando se
presentan lluvias. Este problema se debe al gran porcentaje de accidentes que
como se nombra en ventajas anteriores es un factor que disminuye con la
utilización de concreto permeable, lo que permitiría a la ciudad tener flujo vehicular
con mayor eficiencia.
Otros factores que se deben tener en cuenta dentro de las ventajas en el uso del
concreto permeable es la disminución en la contaminación acústica, y al filtrar el
agua de manera natural permite que esta sea más pura o contenga menos
organismos contaminantes lo que hace que el agua llegue a los arroyos, ríos,
riachuelos, entre otros, en un mejor estado.
El concreto poroso permite que las fuentes de retención de agua subterráneas se
recarguen de una manera más fácil y rápida, además de llegar en un mejor
estado.
Se puede asociar al uso del concreto permeable la capacidad de permitir la
filtración de los contaminantes de los automóviles, lo que impide la afectación de
áreas adyacentes, como sucede con las superficies impermeables. Además,
cuando se usa en combinación con zonas verdes, la estructura porosa permite el
ingreso de agua y oxígeno, necesario para el crecimiento de las plantas que dan
sombra y calidad al aire (Imcyc, 2008).
En construcción el efecto de isla de calor es una situación urbana que se presenta
por las moles de concreto, este fenómeno disminuye por la mayor difusión del
concreto permeable, dado que su estructura de poros permite la circulación de aire
25
y por lo tanto menor retención de calor. Asimismo, la luz que refleja el concreto
permeable hace que disminuya la temperatura ambiental, especialmente en las
zonas urbanas. (Imcyc, 2008).
4.1.5.2.
Desventajas
El uso de concreto poroso en pendientes pronunciadas hace que el agua escurra
en la capa inferior, lo que hace que se generen sub-presiones que pueden dañar
las estructuras subyacentes de la capa de rodadura, cuando la pendiente es
mayor al 1%.
La aplicación del concreto poroso debe de hacerse con maquinaria que no sea
muy pesada ya que esto podría causar una sobre compactación lo que haría que
la estructura de los vacíos se altere, lo cual se refleja en su permeabilidad o
capacidad de infiltración, o que se produzca una colmatación en su estructura
porosa, el cual es uno de los principales problemas potenciales de los concretos
porosos, sobre todo en capa de rodadura(Meneses Ospina & Bravo Erazo, 2007).
Precisamente en cuanto a la colmatación, se debe mencionar que por esta
característica ligada a la porosidad, el uso de estos pavimentos está
contraindicado en zonas o terrenos con suelos impermeables, regiones climáticas
con permanentes ciclos hielo-deshielo, regiones áridas o con un alto grado de
erosión eólica, zonas de alto tráfico, o donde exista alta posibilidad de
colmatación, según como lo menciona el documento titulado “Pavimentos porosos
de hormigón: Una opción para mitigar los efectos de las aguas lluvias” (De
Solminihac & Castro S, 2012).
En conclusión se debe decir que para utilizar pavimentos porosos de hormigón
como solución para problemas de aguas lluvias, el esfuerzo debe enfocarse en
tres aspectos fundamentales: un correcto dimensionamiento de la estructura para
satisfacer requerimientos estructurales e hidráulicos y que incluya un adecuado
diseño de la mezcla; un correcto proceso constructivo; un buen plan de
mantención que evite la colmatación y que comience desde el momento de la
construcción.
4.1.6. Aplicaciones del Concreto Poroso.
Durante el desarrollo y la evolución del concreto poroso se ha evidenciado que
tiene grandes utilidades para su aplicación en diferentes estructuras como:
Capa de rodadura de tramos de carreteras
26
Capa de Base o sub-base para pavimentos
Parqueaderos
Pavimentos de plazoletas y parques
Andenes
Filtros y/o sistemas de drenaje
Edificaciones
Muros de contención
Protección de taludes y gaviones
Bases en zanjas de ductos para tuberías
En conclusión el concreto permeable es un tipo especial de concreto con alto
grado de porosidad cuya principal característica es permitir el paso del agua a
través de su estructura porosa, por lo que es considerado como un material de
construcción sustentable, por su buen manejo de las aguas de pluviales. Es un
material que puede ser proporcionado por cualquier contratista de concreto; sin
embargo, deberá tener experiencia y familiaridad con este tipo de concreto para
asegurar su calidad. Cuando se use como sistema de pavimentos, es de vital
importancia darle mantenimiento adecuado cuando lo requiera, para así asegurar
que cumpla con su función de permeabilidad (Imcyc, 2008).
4.2.
MARCO TEORICO
4.2.1. Prueba de Permeabilidad.
La permeabilidad en el concreto se refiere a la cantidad de migración de agua u
otras sustancias liquidas por los poros del material en un determinado tiempo, y
así ser el resultado de; la composición de la porosidad en la pasta de concreto, la
hidratación o la asociación con la liberación de calor o calor de hidratación y
evaporación del agua de mezcla, la temperatura del concreto, y la formación de
cavidades y grietas por contracción plástica en el concreto durante el tiempo de
fraguado (Velez, 2010).
Este es uno de los ensayos más significativos, porque va permitir conocer un
parámetro más importante, el coeficiente de permeabilidad, el cual caracteriza al
concreto poroso. Para su desarrollo se usa un permeámetro de carga variable
recomendado en el reporte (ACI Committee 522, 2006), donde se ensaya probetas
que podrían estandarizarse en 10 cm de diámetro por 15 cm de alto (Calderon
Colca & Charca Chura, 2013).
27
Las pruebas de permeabilidad tienen diferentes aplicaciones, y se recomiendan
antes de desarrollar un proceso de obra civil, sin embargo, en cuanto a la
instalación de un concreto permeable, el objetivo de la prueba consistirá en
determinar la capacidad de la permeabilidad para un flujo laminar de agua a través
de una mezcla de concreto permeable (Flores Prieto, 2010).
Figura 1. Prueba de permeabilidad
Fuente: Propia
4.2.2. Prueba de Resistencia a la Flexión (MR)
La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del
concreto. Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o
losa de concreto no reforzada (Nrmca, 2006) (Flores Prieto, 2010).
La resistencia de diseño especificada a la tensión por flexión (S’c) o Módulo de
rotura (MR) a los 28 días, se verifica en especímenes moldeados durante el
colado del concreto, correspondientes a vigas estándar 6”X6” y mínimo 21” (15 cm
x 15 cm x 53 cm), compactando el concreto por vibro compresión y una vez
curados adecuadamente, se ensayan a los 7 y 28 días aplicando las cargas en los
tercios del claro, fabricados conforme a ASTM C 42–03 y probados conforme a
28
ASTM C 78–02(Flores Prieto, 2010), para esta investigación se ensayaron a los 7
y 28 días.
El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en
dependiendo del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin
embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida
mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la
mezcla. El Módulo de Rotura determinado por la viga cargada en los puntos
tercios es más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el
punto medio, en algunas ocasiones hasta en un 15% (Nrmca, 2006).
El ensayo de resistencia a flexión es útil, ya que los diseñadores de pavimentos
utilizan una teoría basada en la resistencia a la flexión. Por lo tanto, puede ser
requerido el diseño de la mezcla en el laboratorio, basado en los ensayos de
resistencia a la flexión, o puede ser seleccionado un contenido de material
cementante, basado en una experiencia pasada para obtener el Módulo de Rotura
de diseño. Se utiliza también el Módulo de Rotura para el control de campo y de
aceptación de los pavimentos. Las Agencias y empresas que no utilizan la
resistencia a la flexión para el control de campo, generalmente hallaron
conveniente y confiable el uso de la resistencia a compresión para juzgar la
calidad del concreto entregado (Nrmca, 2006).
El objetivo de la prueba de resistencia a la flexión es determinar el Módulo de
rotura. Conforme al croquis de la ASTM, se diseñan los prismas y se establecen
sus medidas, se establecen a su vez los días de colado y los periodos y
frecuencias.
Se dosifican los insumos para la fabricación de probetas conforme a lo proyectado
y las vigas se llenan en una capa y se compactan con un número establecido de
golpes de la varilla punta de bala y se enrasan con la misma.
29
Figura 2. Esquema de prueba de módulo de rotura
Fuente: Flores Prieto, J. R. (2010). Caracterización del concreto permeable,
usando el modulo de ruptura y el porcentaje de desgaste. Morelia: Universidad
Michoacana de San Nicolas de Hidalgo.
Para el procedimiento de prueba se deben seguir las siguientes fases (Flores
Prieto, 2010) (Nrmca, 2006):
Las vigas probetas deben ser fabricadas adecuadamente en el campo.
Las mezclas para pavimentos de concreto son secas, con asentamiento de ½ a 2
½ pulgadas (1,25 a 6,25 cm), se consolidan por vibración de acuerdo con la norma
ASTM C31 y se golpean los laterales para liberar las burbujas de aire.
Para asentamientos más altos, después de aplicarles golpes con varilla, se
golpean los moldes para liberar las burbujas de aire y se agita o pincha a lo largo
de los laterales para garantizar su consolidación.
Nunca permita que se sequen las superficies de la viga en ningún momento.
30
Manténgala inmersa en agua saturada con cal durante 20 horas como mínimo
antes de ensayarla.
Las especificaciones y las investigaciones que se hagan de las aparentes bajas
resistencias deberán tener en cuenta la elevada variabilidad de los resultados de
los ensayos de resistencia a la flexión.
La desviación típica para las resistencias a flexión del concreto de hasta 800 libras
por pulgada cuadrada (5.5 MPa) para proyectos con un buen rango de control está
entre las 40 a 80 libras por pulgada cuadrada (0.3 a 0.6 MPa).
Los valores de las desviaciones típicas por encima de las 100 libras por pulgada
cuadrada (0.7 MPa) pueden indicar problemas en los ensayos.
Existe una elevada probabilidad de que problemas en los ensayos, o diferencias
en la humedad dentro de una viga, debido a un secado prematuro, puedan
ocasionar baja resistencia.
En aquellos lugares donde haya sido establecida en el laboratorio una correlación
entre la resistencia a la flexión y la resistencia a compresión, se pueden utilizar las
resistencias de los testigos para la resistencia a compresión, según la ASTM C42,
para chequear contra el valor deseado, empleando el criterio de la ACI 318 del
85% de la resistencia especificada, para el promedio de tres testigos.
No resulta práctico cortar vigas de una losa para los ensayos a flexión, el aserrado
de vigas reducirá en gran medida la resistencia a flexión medida y no debe ser
hecho.
En algunos casos se utiliza la resistencia a tracción indirecta de testigos por la
ASTM C496, pero la interpretación de los datos de los ensayos es limitada.
La tasa de carga se calcula con:
=
⁄ . (1)
= Tasa de carga
= Tasa de aumento de tensión en la fibra extrema
= Ancho promedio de muestra
= Profundidad media de muestra
= Longitud de tramo
31
Con respecto al cálculo del Módulo de rotura, si la falla del prisma se da en el
tercio central se calcula con:
=
⁄
.(2)
En donde:
= Modulo de rotura.
= Carga máxima aplicada por la máquina de ensayo.
= Distancia entre apoyos.
= Ancho promedio de la probeta en la fractura.
= Altura del espécimen en el lugar de la fractura.
Si la falla se da fuera del tercio medio en máximo 5% (de ser mayor se descarta la
viga) se calcula con:
=3
⁄
. (3)
En donde:
= Distancia promedio entre la línea de la fractura y el soporte más cercano
medido en la superficie de la viga sometida a tensión.
El coeficiente de variación del resultado obtenido para prismas de las mismas
características debe ser menor al 16%.
4.2.3. Prueba de compresión simple
Esta prueba determina la resistencia a compresión haciendo uso de cilindros de
concreto, para esto se aplicará una carga axial a una velocidad que está dentro de
un rango determinado hasta que la muestra falle. El cálculo de la resistencia a la
compresión que alcanza una muestra de concreto se establece mediante el
cociente entre la carga máxima alcanzada durante el periodo de ensayo y la
sección transversal de área del espécimen.
Para la determinación de la resistencia a la compresión se deben tener en cuenta
el tamaño y forma de la muestra, procedimiento de mezclado, la edad,
dosificación, las condiciones de humedad durante el mezclado, temperatura,
fabricación, moldeo y los métodos de muestreo.
32
Es a partir de ensayo que se determinara la calidad de la dosificación, mezclado y
colocación del concreto haciendo los ensayos de las mezclas a los 7 y 28 días.
Figura 3. Prueba de compresión simple
Fuente: Propia
4.3.
MARCO CONCEPTUAL
4.3.1. Concreto Permeable
El concreto permeable a diferencia del concreto convencional es fabricado con
base en agregado grueso, cemento, agua y aditivos, y en algunos casos la mezcla
es realizada con poca cantidad de arena como se verá reflejado en la
investigación, este tipo de mezcla una vez es fundida drena con rapidez por la
gran cantidad de poros y/o vacíos que se conectan formando vías de escape para
líquidos como agua. El concreto permeable tiene algunas características
diferentes que se deben tener en cuenta al momento de su fabricación, entre estas
se encuentra la relación agua cemento (w/c) la cual debe ser baja ya que se debe
evitar que la mezcla fluya y se llenen los vacíos; Por otro lado se encuentra el
porcentaje de vacíos típico utilizando grava de 3/8 pulg (10 mm) que es del 15 al
25 por ciento, mientras que el porcentaje de vacíos típico utilizando rocas de 1/2
pulg (12 mm) es de 30 a 40 por ciento (Navas Carro & Fernandez, 2011).
33
Al mezclarse sus materiales, el concreto obtiene una apariencia en la cual se
observa una aglomeración de agregado grueso con una capa fina de cemento, el
cual deja ver una gran cantidad de vacíos a diferencia de concreto convencional
que tiene una apariencia totalmente compacta.
4.3.2. Permeabilidad
La permeabilidad es la capacidad que tiene material para que lo atraviesen fluidos,
aire o luz, sin perder la figura de su estructura interna. El hecho de que algún
material sea permeable indica que se estructura es porosa o contiene un
porcentaje de vacíos que están interconectados y que le permite la absorción de
otros elementos (Subramanian, 2009).
4.3.3. Porosidad
La porosidad es la propiedad física que le permite a un material traspasarlo con un
fluido, aire o luz. La porosidad en un material se identifica como la relación que
existe entre el porcentaje de vacíos y el volumen unitario del material al cual se le
hace el estudio de porosidad, esta es muy importante en el comportamiento de los
agregados dentro del concreto. Una partícula porosa es mucho menos dura que
una partícula compacta o maciza, lo cual afecta no solo las propiedades
mecánicas como la adherencia y la resistencia a la compresión y flexión sino
también propiedades de durabilidad como la resistencia al congelamiento y
deshielo, estabilidad química y resistencia a la abrasión (Sanchez De Guzman,
2001).
4.3.4. Módulo de Elasticidad
El módulo de elasticidad de un material es la relación entre el esfuerzo a que está
sometido el material y su deformación unitaria, y representa la rigidez del material
ante una carga impuesta sobre el mismo (McCormac, 2002). Cuando el valor del
módulo es mayor significa que el material es más rígido.
Si la relación entre la deformación y el esfuerzo se representa de forma
linealmente constante y los esfuerzos aplicados no alcanzan el límite elástico, el
material cumple con el comportamiento elástico de la ley de Hooke.
34
4.3.5. Resistencia a Compresión
La resistencia a la compresión se puede definir como la capacidad que tiene un
elemento de resistir una carga o fuerza vertical de aplastamiento. No en todos los
casos el material se rompe, existen algunos casos en los cuales el este (el
material) es deformado.
La resistencia a la compresión es la característica mecánica principal del concreto,
y se ha establecido una relación directa entre el módulo de elasticidad del
concreto y su resistencia a la compresión, donde, a mayor resistencia del
concreto, mayor es el módulo de elasticidad del mismo.
4.3.6. Resistencia a la Flexión o Módulo de Rotura
El esfuerzo máximo de flexión se denomina módulo de rotura (MR). La resistencia
a la flexión se puede definir como la resistencia a tracción del concreto, para el
caso del concreto el valor de la resistencia a la flexión es menor que el valor de la
resistencia a compresión.
Para la realización del cálculo del módulo de rotura se debe identificar qué tipo de
falla se produjo y en qué parte se produjo. Sin embargo obtener el dato real por
medio de las diferentes fórmulas es difícil, esto se debe como primera medida a
que se supone un comportamiento elástico del concreto hasta que ocurre la falla.
El módulo de rotura del concreto es una medida útil para el diseño de pavimentos
realizados en este material, puesto que las placas de pavimento trabajan
principalmente a flexión; de ahí que en estos casos la calidad del concreto se
especifique indicando su módulo de rotura (Sanchez De Guzman, 2001).
4.3.7. Asentamiento del Concreto
El asentamiento del concreto permite evaluar la capacidad del concreto para
adaptarse a la estructura que lo va contener mientras obtiene la resistencia y el
endurecimiento requerido.
4.3.8. Masa Unitaria
La masa unitaria también conocida como peso volumétrico, es la relación existente
entre el peso seco del material y el volumen del recipiente. El peso volumétrico
35
finalmente es la densidad del material como conjunto, la masa unitaria tiene la
siguiente expresión:
=
.(4)
4.3.9. Agregado
Los agregados para concretos pueden ser definidos como aquellos materiales
inertes que poseen una resistencia propia suficiente (resistencia del grano), que
no perturba ni afecta el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que
garantiza una adherencia con la pasta de cemento endurecida. (Concreto, 2005).
Las exigencias químicas, que se deben hacer a los agregados, para evitar su
reacción en la masa de concreto, es evitar sustancias agresivas y componentes
geológicos o mineralógicos.
Los agregados se pueden clasificar según su tamaño, a continuación se muestra
su denominación y clasificación según su tamaño y si el agregado es
recomendable para producir concreto.
Cuadro 2: Clasificación general del agregado según su tamaño
Tamaño de las partículas en mm Denominación
(Pulg)
más corriente
Inferior a 0,002
Clasificación
como agregado
para concreto
Fracción muy
fina
No
recomendable
Arcilla
Entre 0,002 - 0,074 (No. 200)
Limo
Entre 0,074 - 4,76 (No. 200) (No. 4)
Arena
Entre 4,76 - 19,1 (No. 4) - (3/4")
Gravilla
Entre 19,1 - 50.8 (3/4") - (2")
Clasificación
Agregado fino
Material apto
para producir
concreto
Grava
Agregado
Grueso
Entre 50,8 - 152,4 (2") - (6")
Piedra
Superior a 152,4 (6")
Rajon, Piedra
bola
Fuente: Construcción propia / Sanchez De Guzman, D. (2001). Tecnologia del
concreto y del mortero. Santafe de Bogota: Bhandar editores LTDA.
36
4.3.10.
Agregado Grueso
El agregado grueso se compone de partículas con un diámetro superior a 4.75
mm.
El agregado grueso que se utiliza en la investigación tiene una granulometría de
1/2, es decir los agregados tienen un tamaño que oscila por los 12 mm.
Para la buena ejecución de las pruebas y la obtención de resultados confiables el
agregado debe estar libre de finos, de lo contrario debe lavarse hasta obtener un
agregado libre de finos.
4.3.11.
Agregado Fino
Las partículas que conforman el agregado fino tienen tamaños entre 0.075 y 4.75
mm, lo que significa que son partículas que pasan por el tamiz 3/8” y quedan
retenidos en el tamiz # 200, normalmente es un agregado que funciona como
llenante de vacíos de manera que las mezclas adquiera una característica más
compacta.
4.3.12.
Cemento
El cemento cumple la función de ligante entre los agregados. Esto se debe a las
propiedades del cemento que le permite fraguar al reaccionar con el agua,
obteniendo propiedades aglutinantes, lo que le permite agrupar los agregado para
conformar el concreto.
El cemento que más se utiliza es el cemento portland hidráulico, que tiene
propiedades de adhesión y cohesión las cuales permiten obtener buen
funcionamiento como ligante.
4.3.13.
Aditivo
Según el Comité ACI-212, un aditivo se puede definir como un material distinto del
agua, agregado y cemento hidráulico, que se usa como ingrediente en concretos o
morteros y se añade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.
(Sanchez De Guzman, 2001)
37
Hoy en día, los aditivos son considerados un ingrediente más del concreto y son
empleados para modificar las propiedades de este, de tal modo que se hagan más
adecuados para las condiciones de trabajo o por economía. (Sanchez De
Guzman, 2001)
Los aditivos se pueden clasificar de la siguiente manera según la influencia que
tienen en el concreto cuando este se encuentra en su estado fresco, así lo
establece la norma ASTM C-494 (NTC 1299).
Cuadro 3. Clasificación de los aditivos
Aditivo
Clasificación
Reductor de agua
A
Retardante de
fraguado
B
Acelerante de fraguado
C
Reductor de agua y
retardador
Reducto de agua y
acelerante
D
E
Reductor de agua de
alto rango
F
Reductor de agua de
alto rango y retardante
G
Fuente: tesis.uson. (2007). Aditivos para concreto. Recuperado el 2 de Febrero de
2014, de http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/8650/Capitulo4.pdf
4.3.14.
Viscocrete
Aditivo líquido, color verde claro, reductor de agua de ultra alto rango y súper
plastificante basado en policarboxilatos, lo que le permite brindarle al concreto
altas resistencias finales y una reducción considerable en la relación aguacemento; puede ser usado para concretos premezclados como prefabricación o
38
concretos mezclado en obra, dado permite una manejabilidad amplia de hasta
90min sin alterar bruscamente los tiempos de fraguado. (Sika, 2012)
4.3.15.
AD-20
Es un aditivo liquido color café oscuro, de gran poder plastificante, retardador del
tiempo de fraguado del concreto y reductor de agua, el plastiment AD 20 extiende
el tiempo de trabajabilidad y retarda el tiempo de fraguado de la mezcla de una
manera controlada, facilitando el transporte, colocación, vibrado y acabado del
concreto. (Sika, 2012)
4.3.16.
Elaboración de Probetas
El contenido del presente marco referencial, ha sido orientado para la construcción
de probetas cilíndricas de concreto compactado, mediante varillado con contenido
de mezcla de agregado grueso de 1/2” (ASTM C31 / C31M, 2012).
En primer lugar, los moldes deben ser de acero, hierro forjado, PVC u otro material
no absorbente y que no reaccione con el cemento. Antes de usarse los moldes
deben ser cubiertos ligeramente con aceite mineral o un agente separador de
encofrado no reactivo. Varilla la cual debe ser de hierro liso diámetro 5/8”, de 60
cm de largo y con una de sus extremos boleados, así mismo debe usarse un mazo
de goma que pese entre 0.60 y 0.80 Kg.
Como equipo adicional se tiene un badilejo o llana, plancha de metal y un
depósito que contenga el íntegro de la mezcla a colocar en la probeta.
Los especímenes deben ser cilindros de concreto vaciado y fraguado en posición
vertical, de altura igual a dos veces el diámetro, siendo el espécimen estándar de
6X12 pulgadas, o de 4X8 pulgadas para agregado de tamaño máximo que no
excede las 2”.
Para este ensayo de resistencia a compresión se evalúan 7 mezclas con el diseño
Tipo I con finos, por cada mezcla se obtuvieron 4 cilindros para compresión y de
esos 4 cilindros, 2 se ensayaron a los 7 días y 2 los 28 días, para un total de 14
cilindros a 7 días y 14 a 28 días. Con esto se fallan cerca de 15 cilindros como
mínimo que exige la NSR-10 cuando no se tiene historial de mezclas.
39
Colocar el molde sobre una superficie rígida, horizontal, nivelada y libre de
vibración.
Colocar el concreto en el interior del molde, depositándolo con cuidado alrededor
del borde para asegurar la correcta distribución del concreto y una segregación
mínima.
Llenar el molde en tres capas de igual volumen. En la última capa agregar la
cantidad de concreto suficiente para que el molde quede lleno después de la
compactación. Ajustar el sobrante o faltante de concreto con una porción de
mezcla y completar el número de golpes faltantes. Cada capa se debe compactar
con 25 penetraciones de la varilla, distribuyéndolas uniformemente en forma de
espiral y terminando en el centro. La capa inferior se compacta en todo su
espesor; la segunda y tercera capa se compacta penetrando no más de 1” en la
capa anterior. Después de compactar cada capa golpear a los lados del molde
ligeramente de 10 a 15 veces con el mazo de goma para liberar las burbujas de
aire que puedan estar atrapadas (es usual dar pequeños golpes con la varilla de
hierro en caso de no contar con el mazo de goma).
Enrasar el exceso de concreto con la varilla de compactación y completar con una
llana metálica para mejorar el acabado superior. Debe darse el menor número de
pasadas para obtener una superficie lisa y acabada.
Identificar los especímenes con la información correcta respecto a la fecha, tipo de
mezcla y lugar de colocación. Hay que proteger adecuadamente la cara
descubierta de los moldes con telas humedecidas o películas plásticas para evitar
la pérdida de agua por evaporación.
Después de elaboradas las probetas se transportarán al lugar de almacenamiento
donde deberán permanecer sin ser perturbados durante el periodo de curado
inicial. Si la parte superior de la probeta se daña durante el traslado se debe dar
nuevamente el acabado. Durante las primeras 24 horas los moldes deberán estar
a las siguientes temperaturas: para fć>422 kg/cm2: entre 20 y 26°C y para
fć<422 kg/cm2: entre 16 y 27°C.
No deben transcurrir más de 15 minutos entre las operaciones de muestreo y
moldeo de la mezcla de concreto. Se deben preparar al menos (02) probetas de
ensayo de cada muestra para evaluar la resistencia a la compresión en
40
determinada edad por el promedio. Lo usual es evaluar resistencias a los 7 y 28
días.
Figura 4. Preparación de probetas
Fuente: ASTM. (2014). Cilindros de prueba de concreto, ASTM C-31. Recuperado
el 21 de Febrero de 2014, de http://www.taringa.net/posts/cienciaeducacion/10900267/Cilindros-de-prueba-de-concreto-ASTM-C-31descripcion.html
41
5.
DISEÑO Y ANALISIS DE MEZCLA TIPO I CON FINOS Y TIPO II
SIN FINOS.
5.1. DISEÑO METODOLOGICO
Ante la inexistencia de un método normalizado para el diseño de mezclas de
concretos porosos, fue necesario obtener una metodología de diseño que permita
soportar la aplicación de un método de dosificación de hormigones porosos en
función de la razón agua-cemento y del porcentaje de vacíos interconectados
posteriores al hormigón endurecido.
De tal forma, que se tomó como texto de referencia para esta investigación el
documento titulado “Laboratory study of mixture proportioning for pervious
concrete pavement” (Castro, de Solminihac, Videla, & Fernandez, 2009). Este
trabajo desarrolla una metodología de dosificación, a partir de la deducción de una
ecuación que analiza el comportamiento de 18 mezclas de concreto poroso, con
diferentes relaciones agua/cemento entre 0,29 y 0,41 y su relación existente entre
el contenido de vacíos.
De esta forma el sistema de dosificación desarrollado en esta investigación se
basa en la relación entre la cantidad de vacíos disponibles originalmente en el
árido y el aumento volumétrico final producto de la inclusión de la pasta a la
mezcla.
Según los autores en referencia (Castro, de Solminihac, Videla, & Fernandez,
2009), si se utiliza un árido con elevado porcentaje de vacíos (por ejemplo 40%), y
se agrega un volumen de pasta de cemento igual al 25% del volumen total, la
pasta llenará solo parcialmente los vacíos disponibles quedando un volumen de
vacíos del 15%.
Para un volumen unitario de árido, la densidad de la mezcla puede obtenerse
sumando la masa de los componentes y dividiéndola por el volumen unitario,
obteniéndose lo que los autores llaman densidad teórica, mostrada en la siguiente
ecuación:
ó
(
)=
!"#"$
%
Ec. (5)
Donde A es la masa del árido, C es la masa del cemento, y W es la masa del
agua.
42
El resultado de poner en práctica dicha fórmula dicta, que una vez que los
materiales son mezclados y el concreto es compactado, la pasta no sólo llenará
los vacíos entre los áridos sino que también se introducirá entre las partículas de
agregado, separándolas e incrementando el volumen original del árido, por lo que
el volumen final será mayor por efecto de este “esponjamiento” de la mezcla.
Figura 5. Efecto de la inclusión de pasta de cemento en el árido con alto contenido
inicial de vacíos
Fuente: (Castro, de Solminihac, Videla, & Fernandez, 2009)
Después de tener un diseño de mezcla establecido, se decidió evaluar el
comportamiento de dos tipos de mezcla, la mezcla Tipo I con finos y la mezcla
Tipo II sin finos, bajo el método establecido por la investigación de referencia.
Adicionalmente se tomó la norma ACI 522 R, como modelo para validar las
mezclas obtenidas en los diseños planteados en esta investigación, pues no existe
un procedimiento establecido de ensayos que se apliquen al concreto poroso.
5.2.
DISEÑO DE MEZCLA TIPO I CON FINOS
5.2.1. Características de los Materiales de Mezcla
Después de realizar los ensayos de caracterización de los agregados en el
laboratorio y de comprobar que cumplen los parámetros para ser utilizados en
mezclas de concreto, se obtuvieron los siguientes resultados:
43
Material
Densidad
Aparente
[Kg/m3]
Arena (AF)
Grava (Ag)
2606.28
2649.44
Tamaño
del
Agregado
[pulg]
---1/2"
Masa
unitaria
Suelta
[Kg/m3]
1497.80
1463.00
Masa
unitaria
Compacta
[Kg/m3]
1767.40
1623.93
Absorción
%
Humedad
%
1.60
1.55
4.83
1.34
Cemento Densidad Aparente [Kg/m3] Tipo Masa unitaria Suelta [Kg/m3]
Argos
Agua
Potable
3120
II
1150
Densidad [Kg/m3]
1000
Los materiales utilizados en esta investigación fueron suministrados por la
empresa de cementos Argos.
5.2.2. Parámetros Iniciales de Diseño.
Se tomó como resistencia especificada de diseño 21 MPa como la resistencia
mínima con la que deben cumplir los diseños, adicionalmente se utilizó como
resistencia promedio requerida 28 MPa según la norma sismo resistente NSR-10,
que no es más que una variable comparativa, que no define la aceptación o
negación del concreto poroso.
Resistencia especificada de diseño (&´( ) Resistencia promedio requerida (&´() )
MPa
21
Kgf/cm2
210
PSI
300
MPa
28
Kgf/cm2
280
PSI
4000
En cuanto a la selección del asentamiento máximo esperado, para esta mezcla es
de 4 pulgadas, se espera este asentamiento por la poca fluidez de este tipo de
mezclas.
Agregado grueso
Tamaño único [pulg]
1/2"
Consistencia
Muy seca
44
Asentamiento
máximo [pulg]
4
Tipo de
estructura
Pavimento
5.2.3. Valores Empíricos Establecidos por el Texto de Referencia.
El diseño metodológico establecido por (Castro, de Solminihac, Videla, &
Fernandez, 2009), establece tres parámetros empíricos para realizar el diseño de
mezcla; El porcentaje de vacíos presente en la mezcla que puede variar entre 15 –
20 %, la relación agua/cemento que según los resultados obtenidos en la
investigación de castro, debe estar entre 0.29 y 0.41 y la relación arena/cemento
en una proporción 1:1.
Porcentaje de vacíos
de Diseño %
20
Relación
[agua/cemento]
0.5
Relación
[arena/cemento]
1:1
Para el desarrollo de este diseño, se decidió trabajar con un porcentaje de vacíos
del 20 % y una relación de agua/cemento de 0.5. Se decidió utilizar estos valores,
puesto que el porcentaje de vacíos permite tener un margen de confiabilidad sin
que sea muy bajo para que el concreto no tenga la suficiente permeabilidad y que
no sea muy alto para que las resistencias de compresión o flexo-tracción sean
muy bajas. En cuanto a la relación agua/cemento, a pesar de que está por encima
de lo sugerido en la investigación de referencia, se decidió aumentar esta relación
para obtener una mayor hidratación del cemento y lograr mejores resistencias,
pues a diferencia del concreto convencional, el concreto poroso aumenta su
resistencia con relaciones agua/cemento más altas.
5.2.4. Cálculo del Factor de Compactación y del Volumen de la Porosidad del
Esqueleto Granular.
El análisis para deducir las ecuaciones necesarias para calcular el factor de
compactación y la porosidad del esqueleto granular, surgen del estudio de la
Figura 5, partiendo de la masa unitaria seca y compactada (M.U.C) de la grava
para un volumen de 1 * y de la interacción de los materiales en el momento en
que se adiciona la pasta a la mezcla, a continuación se describe el procedimiento
llevado a cabo para deducir las ecuaciones y para calcular estas variables.
+,
-)./. + +,
+,
1.(í34567.8)./. = 1
. (6)
-)./. . (7)
1.(í34567.8)./. = 1
*
− +,
45
*
Dónde:
+,
=
. (8)
Remplazando la expresión (7) en (8), se obtiene:
+,
1.(í34567.-)./.
=1−
=
>+ ?
-)./.
-)./.
. (9)
En teoría si el árido que inicialmente contiene un elevado porcentaje de vacíos, se
le agrega un volumen de pasta de cemento, esta pasta solo llenara parcialmente
los vacíos, quedando un porcentaje de vacíos en la mezcla, el cual es
considerablemente inferior al porcentaje de vacíos inicial, sin embargo, en la
práctica, cuando los materiales se mezclan y el concreto es compactado, la pasta
de cemento no solo llenara los vacíos entre los áridos sino que también se
introducirá entre las partículas del agregado, separándolas e incrementando el
volumen original, por lo que el volumen será mayor por efecto de un
esponjamiento de la mezcla. (Castro, de Solminihac, Videla, & Fernandez, 2009)
Del anterior análisis se concluye que:
A
+ >+ ?
ó (A>) =
ó
,
. (10)
Posteriormente castro relaciona el Factor de compactación con la relación
agua/cemento:
A
+ + ?
ó = −3.37 × ( ⁄ ) + 3.49 × ( ⁄ ) + 0.11
. (11)
Por lo tanto, partiendo de la ecuación (9) volumen de vacíos de la grava, y de
acuerdo al análisis inicial, se obtiene la ecuación (12):
+ +
D4E.-).FG7.)
= H1 −
=
>+ ?
I?
-)./.
-)./.
× A>
J
.(12)
De las ecuaciones (11) y (12) se obtienen los siguientes resultados:
46
Densidad Aparente
Grava [Kg/m3]
2649.44
Masa unitaria
Compacta
[Kg/m3]
1623.93
Factor de Compactación
FC
1.0125
Porosidad Esqueleto
Granular
0.38
En la investigación de referencia, se sugiere utilizar un factor de compactación que
varía entre 0.84 y 0.99, sin embargo, como este factor depende de la relación
agua/cemento y la utilizada fue de 0.5, es por tal motivo que da 1.0125.
5.2.5. Cálculo del Volumen del Mortero
+,
K6L(7.
+,
Q.4N.
= +,.M.4N. + +,.-)./. + +,.1.(O3567.P6L(7. = 1
. (13)
= 1 − RS+,.8)./. + S+,./.(í34567.P6L(7. T
. (14)
*
Despejando de la ecuación (1) el volumen de la grava:
+,
8)./.
= 1 − S+,./.(í34567.8)./. . (15)
Despejando de la ecuación (1) el volumen de la grava:
+,
8)./.
= 1 − S+,./.(í34567.8)./. . (15)
Remplazando la ecuación (15) en la ecuación (14):
+,
Q.4N.
= S+,./.(í34567.8)./. − S+,./.(í34567.P6L(7. . (16)
De la ecuación (16), se reemplaza volumen de vacíos de la grava = porosidad del
esqueleto granular y volumen de vacíos de la mezcla = porcentaje de vacíos del
diseño, de aquí se deduce la siguiente ecuación:
47
+,
Q.4N. = ?+ +
64E.8).FG7.) − ?+
V S
í+ ñ+
. (17)
Remplazando los datos en la Ec. (17)
Porcentaje de vacíos de
diseño
0.20
Porosidad Esq.
Granular
0.38
Volumen de la pasta
0.18
5.2.6. Cálculo del Contenido del Cemento
+,
Q.4N. = S+,.(6P6FN3 + S+,..8G. +,
M.4N.
+!8G.
!8G.
+#6P6F6N3
+
#6P6FN3
=
. (18)
. (19)
Si se reemplaza peso cemento = c y peso agua = a, se obtiene esta ecuación:
+,
M.4N.
= ∗Y
+(6P6FN3 ( ) =
1
S+,
#6P6FN3
%
H56F4O5.5
[\]\^_`
+
⁄
+
Q.4N.
./(
J
56F4O5.5bcdb
!8G.
Z . (20)
. (21)
Remplazando los datos en la ecuación (21) se obtiene la cantidad de cemento por
metro cúbico:
Densidad
Arena
[Kg/m3]
2606.28
Densidad
Cemento
[Kg/m3]
3120.00
Volumen
mortero
[m3/m3]
0.18
Relación
(a/c)
Relación Arena/
cemento
0.5
01:01
48
Cantidad de
cemento
[Kg/m3]
219.38
5.2.7. Volumen del Cemento por Metro Cúbico de Concreto
+,
(6P6FN3 =
? +(6P6FN3 ( )
(6P6FN3
. (22)
Como se tiene la densidad del cemento y la cantidad de cemento, se reemplaza
en la ecuación (22) y se obtiene:
Peso Cemento ( c )
[Kg/m3]
219.38
Densidad cemento
[Kg/m3]
3120.00
Volumen de cemento
[Vc] m3/m3 de concreto
0.070
5.2.8. Peso y Volumen Seco de la Arena
Utilizando la relación arena/cemento se obtiene el volumen seco de arena.
Relación
Arena/cemento
1:1
Cantidad de Arena
[Kg/m3]
219.38
Volumen de Arena [V
arena] m3/m3 de concreto
0.084
5.2.9. Cálculo del Contenido de Agua (A)
Para el cálculo del contenido de agua se multiplica la relación arena/cemento por
la cantidad de cemento.
Relación a/c
0.50
5.2.10.
+,
!-
Cantidad de cemento
(c) [Kg/m3]
219.38
Cantidad de agua ( a )
[lt/m3]
109.69
Volumen Seco de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto
= 1 − R +,.(6P6FN3 + S+,..8G. + S+,./.(í34 T
. (23)
Como se tiene el volumen de cemento, el volumen de agua y el volumen de
vacíos, se reemplazan en la ecuación (23) y se obtiene el volumen de agregados:
49
Volumen material por m3 de concreto
Cemento Agua Vacíos Arena Grava (AG)
0.07
0.1097
0.20
0.08
0.54
5.2.11.
Peso Seco de la Grava
Con la densidad del agregado grueso es posible calcular el peso seco del material
utilizando la ecuación (24).
+
+!- = S+,.!- ∗
.!- . (24)
Peso SECO [Kg/m3]
Arena (AF)
219.38
Grava (AG)
1419.65
5.2.12.
Peso Húmedo de los Agregados
Con el cálculo anterior y la humedad obtenida natural obtenida en el laboratorio se
calcula el pero húmedo del agregado grueso con la siguiente ecuación.
+!- = ? +
+ℎú
Material
Arena (AF)
Grava (AG)
5.2.13.
+,
ℎú
+.8)./. ∗ H1 +
Humedad (%)
4.83%
1.34%
%ℎ
100
.!-
J
. (25)
Peso Húmedo [kg/m3]
229.96
1438.66
Volumen Húmedo de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto
+!- = H
? +gúP653
!-
J . (26)
Con el peso húmedo y la humedad del material se calcula el volumen húmedo del
agregado grueso con la siguiente ecuación (26).
50
Volumen Húmedo por m3 de concreto
Arena (AF)
0.088
Grava (AG)
0.543
5.2.14.
Ajuste de la Cantidad de Agua de Mezclado debido a la Humedad de
los Agregados
Para efectuar los ajustes por humedad, se tiene en cuenta la humedad y la
absorción del material, se calcula el agua efectiva y se realiza el análisis si hay
exceso o carencia de agua en los agregados, con las siguientes ecuaciones:
IV
Ih
Ih
&
!-
%i
+!- ∗ H
= ? +
S = IV
h
100
!- − >
Material
Humedad
Absorción
Arena [AG]
Grava [AG]
0.0483
0.0134
0.0160
0.0155
%I + ó
100
!-
±
h
!-
k ,
J . (27)
+( )
. (28)
comparación entre la
humedad y la absorción
de los agregados
Exceso de agua
Falta Agua
Agua
0.0322
-0.0021
Al multiplicar la diferencia entre la humedad y la absorción por el peso seco de los
agregados, se obtiene de forma directa cuánta agua tiene o falta para cada agregado,
posteriormente, la diferencia entre exceso y carencia se compara con la cantidad final de
agua de mezclado y así se efectúa el ajuste por humedad, los resultados se muestran a
continuación:
Exceso o Carencia de Agua en los
agregados [Kg]
Grava [AG]
Arena [AF]
-3.04
7.07
5.2.15.
Cantidad de Agua de
mezclado (a)
[Kg/m3]
109.69
Agua
efectiva
[Kg/m3]
105.66
Dosificación de Aditivos
Antes de elaborar el diseño de mezcla definitivo, se realizaron algunas mezclas
preliminares para observar el comportamiento de las mezclas, su manejabilidad,
51
fluidez y consistencia, allí se observó que era necesario utilizar aditivos para
mejorar el desempeño de las mezclas de concreto poroso en los aspectos
mencionados anteriormente.
Por lo tanto se decidió utilizar dos aditivos el AD-20 y el viscoCrete, ambos
materiales Suministrados por la cementera Argos. El AD-20 es un retardador del
tiempo de fraguado y mejora la trabajabilidad de la mezcla, por su parte el
ViscoCrete es un reductor de agua que aumenta las resistencia finales del
concreto, ambos productos elaborados por Sika.
En cuanto a su dosificación por la experiencia de Argos, se recomendó una
dosificación entre el 0.20 y 0.90 % del peso del cemento, sin embargo como se
utilizaron dos aditivos en la investigación el criterio fue el siguiente:
Aditivo
Densidad [kg/m3] Porcentaje por peso del cemento
AD-20
1300.00
0.50%
ViscoCrete
1078.00
0.60%
5.2.16.
Proporciones de los Materiales de la Mezcla TIPO I en Peso y en
Volumen para 1 * de Concreto Poroso.
El cuadro que se muestra a continuación es la recopilación de la información
calculada y mostrada anteriormente, en general es el cuadro de cantidades para
cada uno de los materiales a utilizar en el diseño de mezcla Tipo I con finos.
Material
Cemento
Arena [AG]
Grava [AG]
Agua
Aire
AD-20
ViscoCrete
TOTAL:
Densidad
[Kg/m3]
3120
2606
2649
1000
0
1300
1078
Peso
seco
[Kg/m3]
219.38
219.38
1419.65
109.69
0.00
1.10
1.32
1970.50
Volumen
seco
[Kg/m3]
0.07
0.08
0.54
0.11
0.20
0.001
0.001
1.00
52
Peso
Húmedo
[Kg/m3]
219.38
229.96
1438.66
105.66
0.00
1.10
1.32
1996.07
Vol.
Húmedo
[Kg/m3]
0.07
0.09
0.54
0.11
0.20
0.001
0.001
1.00
5.3.
DISEÑO DE MEZCLA TIPO II SIN FINOS
5.3.1. Características de los Materiales de Mezcla
Después de realizar los ensayos de caracterización de los agregados en el
laboratorio y de comprobar que cumplen los parámetros para ser utilizados en
mezclas de concreto, se obtuvieron los siguientes resultados:
Material
Densidad
Aparente
[Kg/m3]
Grava (Ag)
2649.44
Tamaño
del
Agregado
[pulg]
1/2"
Masa
unitaria
Suelta
[Kg/m3]
1463.00
Masa
unitaria
Compacta
[Kg/m3]
1623.93
Absorción
%
Humedad
%
1.55
0.75
Cemento Densidad Aparente [Kg/m3] Tipo Masa unitaria Suelta [Kg/m3]
Argos
Agua
Potable
3120
II
1150
Densidad [Kg/m3]
1000
Los materiales utilizados en esta investigación fueron suministrados por la
empresa de cementos Argos. Es necesario aclarar que en este diseño no se utilizó
agregado fino.
5.3.2. Parámetros Iniciales de Diseño.
Los parámetros definidos fueron los mismos que para la mezcla Tipo I.
Resistencia especificada de diseño (&´( ) Resistencia promedio requerida (&´() )
MPa
21
Kgf/cm2
210
PSI
300
MPa
28
53
Kgf/cm2
280
PSI
4000
En cuanto a la selección del asentamiento máximo esperado, para esta mezcla es
de 6 pulgadas, se espera este asentamiento pues a diferencia de la mezcla Tipo I,
la mezcla Tipo II debe ser más fluida.
Agregado grueso
Tamaño único [pulg]
1/2"
Consistencia
seca
Asentamiento
máximo [pulg]
6
Tipo de
estructura
Pavimento
5.3.3. Valores Empíricos Establecidos por el Texto de Referencia.
Porcentaje de vacíos
de Diseño %
20
Relación
[agua/cemento]
0.66
Para el desarrollo de este diseño, se decidió trabajar con un porcentaje de vacíos
del 20 % y una relación de agua/cemento de 0.66. Se decidió utilizar estos
valores, puesto que el porcentaje de vacíos permite tener un margen de
confiabilidad sin que sea muy bajo para que el concreto no tenga la suficiente
permeabilidad y que no sea muy alto para que las resistencias de compresión o
flexo-tracción sean muy bajas. En cuanto a la relación agua/cemento, a pesar de
que está por encima de lo sugerido en la investigación de referencia, y de que ésta
relación es mayor que en la mezcla Tipo I, se decidió utilizar este valor pues era
necesario compensar la ausencia de finos con un aumento en la resistencia final
dada por la relación agua/cemento.
5.3.4. Cálculo del Factor de Compactación y del Volumen de la Porosidad del
Esqueleto Granular.
Se calcula del mismo modo que en el diseño Tipo I, de las ecuaciones (11) y (12)
se obtienen los siguientes resultados:
Densidad Aparente
Grava [Kg/m3]
2649.44
Masa unitaria
Compacta
[Kg/m3]
1623.93
54
Factor de Compactación
FC
0.95
Porosidad Esqueleto
Granular
0.43
En la investigación de referencia, se sugiere utilizar un factor de compactación que
varía entre 0.84 y 0.99, sin embargo.
5.3.5. Cálculo del Volumen del Mortero
De la ecuación (17), se reemplaza volumen de vacíos de la grava =porosidad del
esqueleto granular y volumen de vacíos de la mezcla = porcentaje de vacíos del
diseño, de aquí se deduce la siguiente ecuación:
+,
Q.4N. = ?+ +
64E.8).FG7.) − ?+
V S
í+ ñ+
. (17)
Remplazando los datos en la Ec. (17)
Porcentaje de vacíos de
diseño
0.20
Porosidad Esq.
Granular
0.43
Volumen de la pasta
0.23
5.3.6. Cálculo del Contenido del Cemento
+(6P6FN3 ( ) =
S+,
%
H
56F4O5.5[\]\^_`
+
Q.4N.
./(
J
56F4O5.5bcdb
. (21)
Remplazando los datos en la ecuación (21) se obtiene la cantidad de cemento por
metro cúbico
Relación a/c
0.66
Peso Cemento ( c ) [Kg/m3]
234.57
55
5.3.7. Volumen del Cemento por Metro Cúbico de Concreto
+,
(6P6FN3 =
? +(6P6FN3 ( )
(6P6FN3
. (22)
Como se tiene la densidad del cemento y la cantidad de cemento, se reemplaza
en la ecuación (22) y se obtiene:
Peso Cemento ( c )
[Kg/m3]
234.57
Densidad cemento
[Kg/m3]
3120.00
Volumen de cemento
[Vc] m3/m3 de concreto
0.08
5.3.8. Cálculo del Contenido de Agua (A)
Para el cálculo del contenido de agua se multiplica la relación arena/cemento por
la cantidad de cemento.
Relación a/c
0.66
Cantidad de cemento
(c) [Kg/m3]
234.57
Cantidad de agua ( a )
[lt/m3]
154.82
5.3.9. Volumen Seco de la Grava por Metro Cúbico de Concreto
+,
!-
= 1 − R +,.(6P6FN3 + S+,..8G. + S+,./.(í34 T
. (23)
Como se tiene el volumen de cemento, el volumen de agua y el volumen de
vacíos, se reemplazan en la ecuación (23) y se obtiene el volumen de agregados:
Volumen material por m3 de concreto
Cemento Agua Vacíos Grava (AG)
0.08
0.1548
0.20
0.57
56
5.3.10.
Peso Seco de la Grava
Con la densidad del agregado grueso es posible calcular el peso seco del material
utilizando la ecuación (24).
+
+!- = S+,.!- ∗
.!- . (24)
Peso SECO [Kg/m3]
Grava (AG)
1510.18
5.3.11.
Peso Húmedo de la Grava
Con el cálculo anterior y la humedad obtenida natural obtenida en el laboratorio se
calcula el pero húmedo del agregado grueso con la siguiente ecuación.
+!- = ? +
+ℎú
Material
Grava (AG)
5.3.12.
+,
ℎú
+.8)./. ∗ H1 +
Humedad (%)
0.75%
%ℎ
100
.!-
J
. (25)
Peso Húmedo [kg/m3]
1521.54
Volumen Húmedo de los Agregados por Metro Cúbico de Concreto
+!- = H
? +gúP653
!-
J . (26)
Con el peso húmedo y la humedad del material se calcula el volumen húmedo del
agregado grueso con la siguiente ecuación (26).
Volumen Húmedo por m3 de concreto
Grava (AG)
0.574
57
5.3.13.
Ajuste de la Cantidad de Agua de Mezclado debido a la Humedad de
los Agregados
IV
Ih
Ih
&
!-
%i
+!- ∗ H
= ? +
S = IV
h
100
!- − >
Material
Humedad
Absorción
Grava [AG]
0.0075
0.0155
%I + ó
100
!-
±
h
!-
k ,
J . (27)
+( )
. (28)
comparación entre la
humedad y la absorción
de los agregados
Falta Agua
Agua
-0.0080
Al multiplicar la diferencia entre la humedad y la absorción por el peso seco del agregado,
se obtiene de forma directa cuánta agua tiene o falta para cada agregado, posteriormente,
la diferencia entre exceso y carencia se compara con la cantidad final de agua de
mezclado y así se efectúa el ajuste por humedad, los resultados se muestran a
continuación:
Exceso o Carencia de Agua
en los agregados [Kg]
Cantidad de Agua de
mezclado (a)
Agua efectiva
Grava [AG]
-12.11
[Kg/m3]
154.82
[Kg/m3]
167
5.3.14.
Dosificación de Aditivos
En cuanto a su dosificación por la experiencia de Argos, se recomendó una
dosificación entre el 0.20 y 0.90 % del peso del cemento, sin embargo como se
utilizaron dos aditivos en la investigación el criterio fue el siguiente:
58
Aditivo
Densidad [kg/m3] Porcentaje por peso del cemento
AD-20
1300.00
0.50%
ViscoCrete
1078.00
0.60%
5.3.15.
Proporciones de los Materiales de la Mezcla TIPO II en Peso y en
Volumen para 1 * de Concreto Poroso.
El cuadro que se muestra a continuación es la recopilación de la información
calculada y mostrada anteriormente, en general es el cuadro de cantidades para
cada uno de los materiales a utilizar en el diseño de mezcla Tipo II sin finos.
Material
Densidad
[Kg/m3]
Cemento
3120
Arena [AG]
2649
Grava [AG]
Agua
Aire
AD-20
ViscoCrete
1000
0
1300
1078
3120
TOTAL:
Peso
seco
[Kg/m3
]
234.57
1510.1
8
154.82
0.00
1.17
1.41
234.57
1902.1
5
Volumen
seco
[Kg/m3]
Peso
Húmedo
[Kg/m3]
Vol.
Húmedo
[Kg/m3]
0.08
234.57
0.08
0.57
1521.54
0.574
0.15
0.20
0.001
0.001
0.08
166.93
0.00
1.17
1.41
234.57
0.167
0.20
0.001
0.001
0.08
1.00
1925.62
1.00
59
6.
6.1.
RESULTADOS
COMPARACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS.
6.1.1. Asentamiento del Concreto
Este ensayo se realizó para cada una de las muestras, teniendo en cuenta los
parámetros expuestos en la norma NTC 396 método de ensayo para determinar el
asentamiento del concreto.
Cuadro 4. Resultados ensayo de asentamiento para las mezclas Tipo I y Tipo II.
Ensayo de asentamiento
TIPO I CON FINOS
TIPO II SIN FINOS
Mezcla
mm
pulg
mm
pulg
A
31.00
1.22
211.00
8.31
B
25.00
0.98
232.00
9.13
C
28.00
1.10
205.00
8.07
D
24.00
0.94
245.00
9.65
E
22.00
0.87
198.00
7.80
F
21.00
0.83
215.00
8.46
G
9.57
29.00
1.14
243.00
Promedio
25.71
1.01
221.29
8.71
Desviación estándar
3.73
0.15
18.71
0.74
Fuente: Propia
De acuerdo a los resultados obtenidos en el cuadro 4, el asentamiento promedio
de la mezcla tipo I con finos, es aproximadamente 12% menor que la mezcla Tipo
II sin finos. En cuanto a los concretos convencionales que poseen asentamientos
entre 3”- 5”, ambas mezclas se salen de los parámetros, esto se debe a la
cohesión entre las partículas de la mezcla Tipo I y a la fluidez de la pasta en la
mezcla Tipo II, además de las variables externas como humedad y temperatura
entre otras.
La manejabilidad de las mezclas es diferente. La mezcla Tipo I con finos es más
difícil de manejar, o moldear, por su parte la mezcla Tipo II es fluida y adaptable.
Lo que se puede interpretar a partir de los resultados es que el concreto poroso
difiere de los rangos de asentamiento del concreto convencional debido al diseño
60
de mezcla y la relación agua/cemento, sin embargo son aceptables para la
investigación.
Esta propiedad infiere que cada mezcla puede ser utilizada en diferentes
estructuras de concreto no solo pavimentos, sino en muros estructurales, muros
de contención, sistemas de infiltración, entre otros.
6.1.2. Masa Unitaria y Rendimiento Volumétrico
Este ensayo se realizó para cada una de las muestras, teniendo en cuenta los
procedimientos establecidos en la norma NTC 1926 método de ensayo para
determinar la densidad (masa unitaria), el rendimiento y el contenido de aire por
gravimetría del concreto.
Cuadro 5. Resultados ensayo de masa unitaria para las mezclas Tipo I y Tipo II
Mezcla
A
B
C
D
E
F
G
Promedio
Desviación
estándar
Fuente: Propia
Volumen
Molde [m3]
0.0028
0.0028
0.0028
0.0028
0.0028
0.0028
0.0028
0.0028
0.0000
TIPO I CON FINOS
Masa
Masa
Unitaria
neta [Kg]
[Kg/m3]
5.40
1928.57
5.87
2097.65
5.20
1857.14
5.56
1985.71
5.78
2064.29
5.64
2014.29
5.95
2125.00
5.63
2010.38
0.27
95.27
TIPO II SIN FINOS
Masa
Masa
Unitaria
neta [Kg]
[Kg/m3]
5.64
2015.65
5.27
1882.14
5.32
1900.00
5.36
1914.29
5.30
1893.40
5.42
1935.71
5.18
1850.00
5.36
1913.03
0.15
Como se muestra en el cuadro 5, la masa unitaria de la mezcla
aproximadamente 5 % más densa que la mezcla tipo II, este
principalmente a la presencia de arena en la mezcla Tipo I y a
porcentaje de vacíos en la mezcla Tipo II, lo que se traduce en una
abierta y menos densa.
52.49
tipo I, es
se debe
un mayor
estructura
En cuanto a la masa unitaria del concreto convencional, ambas mezclas tienen
densidades menores a los intervalos habituales, entre 2200 – 2400 Kg/m3, esto se
61
debe a un mayor porcentaje de vacíos en las mezclas de concreto poroso Tipo I y
Tipo II, a la cantidad de aire atrapado, a la relación agua-cemento y en general a
las propiedades de los agregados.
Cuadro 6. Rendimiento Volumétrico Para las Mezclas Tipo I y Tipo II
Rendimiento volumétrico
Masa total
Masa
Rendimiento
Mezcla
materiales Unitaria
Volumétrico [m3]
[Kg]
[Kg/m3]
TIPO I CON FINOS
1996.07
2010.38
1.01
TIPO II SIN FINOS
1925.62
1913.03
1.01
Fuente: Propia
Los resultados obtenidos para el cálculo del rendimiento volumétrico, se realizaron
con la masa unitaria promedio de las mezclas Tipo I y Tipo II. Del cuadro 6, se
observa que el peso de los materiales sumado en sus cantidades individuales, es
muy cercano al peso total de la mezcla estado fresco, sin embargo, un valor mayor
a 1 en el rendimiento volumétrico implica una exceso de concreto (Sanchez De
Guzman, 2001).
Cuadro 7. Porcentaje de vacíos para las mezclas Tipo I y Tipo II.
Contenido de Aire
Mezcla
Porcentaje de Vacíos %
TIPO I CON FINOS
15.42%
TIPO II SIN FINOS
18.27%
Fuente: Propia
Los valores mostrados en el cuadro anterior, se obtuvieron con la ayuda del
laboratorio de Argos, en el sitio se fundieron 14 cilindros por cada tipo de mezcla
para un total de 28 cilindros de concreto poroso, esto con el fin de tener el mismo
número de especímenes que los realizados en el laboratorio de la universidad
Javeriana.
Según lo mostrado en el cuadro 7, se puede ver que la mezcla Tipo II sin finos es
aproximadamente 16 % más porosa, que la mezcla Tipo I, esto demuestra que la
ausencia de finos genera una estructura más porosa, sin embargo ambas mezclas
difieren del porcentaje de vacíos de diseño original de 20 %, esto obedece a que
62
la densidad de las mezcla también fue mayor a la de diseño como se observa en
el cuadro 6.
6.1.3. Resistencia a Compresión Cilindros
En el cuadro 8, se muestran los resultados obtenidos tras realizar el ensayo de
resistencia a compresión a 7 mezclas con el diseño Tipo I con finos, por cada
mezcla se obtuvieron 4 cilindros para compresión y de esos 4 cilindros, 2 se
ensayaron a los 7 días y 2 los 28 días, para un total de 14 cilindros a 7 días y 14 a
28 días.
Cuadro 8. Resultados resistencia a la compresión para las mezclas Tipo I.
Diseño
Mezcla
Muestra
1
A
2
3
B
4
5
C
6
7
D
8
9
E
10
11
F
12
13
G
14
Promedio
Coeficiente de variación
Edad 7 días
Ton
MPa
21.68
12.03
22.42
12.44
23.98
13.49
21.02
11.66
25.60
14.02
23.40
12.81
23.27
12.91
25.40
14.10
24.29
13.30
26.45
14.68
23.60
13.27
22.78
12.64
25.84
14.34
21.79
11.93
23.68
13.12
1.68
0.94
7.10%
7.14%
Edad 28 días
Ton
MPa
40.55
22.21
39.40
21.86
42.39
23.52
39.10
21.99
41.75
23.17
40.13
22.27
42.94
24.15
42.98
23.85
40.11
22.26
39.73
22.05
43.07
23.90
39.10
21.99
39.54
22.24
42.91
23.81
40.98
22.81
1.60
0.87
3.91%
3.81%
Fuente: Propia
Como se puede observar en el cuadro 8, con respecto a la resistencia de diseño
esperada de &´# = 21MPa, a los 7 días de edad el concreto tipo I alcanza
aproximadamente el 62% y a los 28 días logra 109% respectivamente. Con esto
se observa que el concreto poroso con la mezcla tipo I con finos tiene un
comportamiento adecuado y que las resistencias obtenidas son las necesarias
63
para su utilización en pavimentos. Sin embargo se deben realizar los análisis
correspondientes a los resultados de las otras propiedades físico-mecánicas.
En cuanto a los resultados obtenidos en el laboratorio es correcto decir que son
confiables, pues el coeficiente de variación es de 3.81% a los 28 días, menor al 5
% que es el máximo permitido, esto se debe a la calidad de materiales utilizados y
a la elaboración metódica de las mezclas según el diseño establecido.
Las fallas presentadas por los cilindros ensayados según la norma NTC 673, se
pueden agrupar en Tipo I y Tipo II, puesto que la mayoría de cilindros presentaron
conos razonablemente bien formados en ambos extremos y conos bien formados
en un extremo y fisuras verticales a través de los cabezales, tal y como lo describe
el esquema de los modelos de fractura típica de la norma.
A continuación se muestran los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a
compresión para las 7 mezclas con el diseño Tipo II sin finos.
Cuadro 9. Resultados resistencia a la compresión para las mezclas Tipo II.
Diseño
Mezcla
Edad 7 días
Muestra
Edad 28 días
1
Ton
20.30
MPa
11.27
Ton
39.59
MPa
21.97
2
3
22.10
21.50
12.26
11.93
37.53
38.39
20.83
21.02
4
5
20.16
20.56
11.19
11.41
37.19
37.95
20.37
21.06
6
7
21.37
21.90
11.70
12.15
37.41
39.02
20.76
21.65
8
9
22.37
21.98
12.41
12.20
38.01
37.18
20.81
20.63
10
11
20.82
20.68
11.55
11.32
36.99
37.80
20.53
20.98
12
13
21.13
22.42
11.73
12.44
38.12
38.21
21.44
21.20
14
22.30
12.54
39.11
21.42
Promedio
21.40
11.87
38.04
21.05
0.80
0.47
0.78
0.45
3.72%
3.99%
2.06%
2.14%
A
B
C
D
E
F
G
64
Como se puede observar en el cuadro 9, con respecto a la resistencia de diseño
esperada de &´# = 21MPa, a los 7 días de edad el concreto tipo II alcanza
aproximadamente el 57% y a los 28 días de edad logra 100% respectivamente.
Con esto se observa que el concreto poroso con la mezcla tipo II sin finos tiene un
comportamiento adecuado y que las resistencia obtenidas son las necesarias para
su utilización en pavimentos.
De los resultados obtenidos en el laboratorio es correcto decir que son confiables,
pues el coeficiente de variación es de 2.14 % a los 28 días, menor al 5 % que es
el máximo permitido, al igual que en la mezcla Tipo I, esto se debe a la calidad de
materiales utilizados y a la elaboración metódica de las mezclas según el diseño
establecido.
La fallas presentadas por los cilindros ensayados, se pueden agrupar en Tipo I,
Tipo II y Tipo V, puesto que la mayoría de cilindros presentaron conos
razonablemente bien formados en ambos extremos y conos bien formados en un
extremo con fisuras verticales a través de los cabezales y fracturas en lo lados
generalmente en la parte superior, tal y como lo describe el esquema de los
modelos de fractura típica de la norma.
Cuadro 10. Resultados resistencia a la compresión promedio de las mezclas Tipo I
y Tipo II.
Edades
Diseño
7 Días
28 Días
Mezcla
Ton
MPa
Ton
MPa
TIPO I CON FINOS
23.68
13.12
40.98
22.81
TIPO II SIN FINOS
21.40
11.87
38.04
21.05
Fuente: Propia
De los resultados expuestos en el cuadro 10, se puede observar que las mezclas
de concreto poroso Tipo I y Tipo II, cumplen con la resistencia deseada para su
aplicación en pavimentos según el objetivo de esta investigación, sin embargo,
observando las resistencias obtenidas, es necesario realizar una mejora al diseño
de mezcla en función del tiempo al cual el concreto puede entrar en
funcionamiento, pues la resistencia esperada solo se logra a los 28 días de
fundida la mezcla, y si se tiene la necesidad de utilizar el pavimento elaborado con
el concreto diseñado para este trabajo, se requiere la optimización de su diseño.
65
Teniendo como referencia el aumento promedio de la resistencia a la compresión,
esta investigación logró resultados similares dentro de los rangos promedio para
cementos tipo I en Colombia, entre 58 - 69 % para resistencias a los 7 días de
edad y 100% a los 28 días de edad (Sanchez De Guzman, 2001).
Las resistencias obtenidas en el cuadro 10, se representan a continuación:
Figura 6. Resistencias promedio a compresión.
Resistencia a Compresion [MPa]
CONCRETO POROSO
25,00
22.81 ± 0.87
20,00
21.05 ± 0.45
15,00
13.12 ± 0.94
10,00
11.87 ± 0.47
5,00
0,00
0,00
4,00
8,00
12,00 16,00 20,00 24,00
Edad [dias]
TIPO I CON FINOS
TIPO II SIN FINOS
28,00
Fuente: Propia
Como se comentó anteriormente las mezclas diseñadas en esta investigación
cumplen con la resistencia de diseño, sin embargo, es necesario analizar todas las
propiedades mecánicas obtenidas en los demás ensayos, para determinar al final
cuál de las dos mezclas muestra un mejor comportamiento y ofrece mejores
prestaciones.
6.1.4. Resistencia a Flexión Viguetas
En el cuadro 11, se muestran los resultados obtenidos tras realizar el ensayo de
resistencia a flexión a 7 mezclas con el diseño Tipo I con finos, por cada mezcla
66
se obtuvieron 4 viguetas para flexión y de esas 4 viguetas, 2 se ensayaron a los 7
días y 2 los 28 días, para un total de 14 viguetas a 7 días y 14 a 28 días.
Estos resultados se obtuvieron después de realizar el ensayo para determinar la
resistencia del concreto a la flexión según la norma NTC 2871.
Cuadro 11. Resultados resistencia a flexión para las mezclas Tipo I.
Edades
Diseño
7 Días
28 Días
Mezcla
Muestra
Ton
MPa
Ton
MPa
1
1.94
2.56
2.76
3.65
A
2
1.85
2.45
2.82
3.73
3
1.90
2.51
2.86
3.78
B
4
1.94
2.56
2.84
3.75
5
1.79
2.37
2.89
3.82
C
6
1.83
2.42
2.75
3.64
7
1.97
2.60
2.68
3.54
D
8
1.91
2.52
2.74
3.62
9
1.89
2.50
2.79
3.69
E
10
1.84
2.43
2.81
3.71
11
1.93
2.55
2.73
3.61
F
12
1.75
2.31
2.91
3.85
13
1.92
2.54
2.46
3.25
G
14
1.80
2.38
2.90
3.83
Promedio
1.88
2.48
2.78
3.68
0.07
0.09
0.12
0.15
3.53%
3.53%
4.16%
4.16%
Fuente: Propia
Según resultados mostrados en el cuadro anterior, se puede inferir que el
comportamiento del concreto sometido a flexión para la mezcla Tipo I, es
homogéneo en los especímenes ensayados, pues el coeficiente de variación y la
desviación estándar muestran valores relativamente bajos.
Es necesario resaltar que el valor de la resistencia a flexión por sí solo, no es un
indicador decisivo para evaluar el comportamiento del concreto para su uso en
pavimento, con esta variable se obtiene el módulo de elasticidad y el módulo de
rotura, cuyos resultados se mostraran más adelante, sin embargo se entiende que
es una variable importante para describir el comportamiento mecánico de las
67
mezclas elaboradas en la presente investigación y por eso se exponen los
resultados.
A continuación se muestran los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia a
flexión para las 7 mezclas con el diseño Tipo II sin finos.
Cuadro 12. Resultados resistencia a flexión para las mezclas Tipo II.
Edades
Diseño
7 Días
28 Días
Mezcla
Muestra
Ton
MPa
Ton
MPa
1
1.72
2.27
2.55
3.37
A
2
1.83
2.42
2.65
3.50
3
1.73
2.29
2.77
3.66
B
4
1.75
2.31
2.69
3.56
5
1.71
2.26
2.82
3.73
C
6
1.69
2.23
2.64
3.49
7
1.79
2.37
2.72
3.60
D
8
1.66
2.19
2.65
3.50
9
1.72
2.27
2.73
3.61
E
10
1.65
2.18
2.69
3.56
11
1.70
2.25
2.75
3.64
F
12
1.63
2.15
2.69
3.56
13
1.77
2.34
2.76
3.65
G
14
1.76
2.33
2.67
3.53
Promedio
1.72
2.28
2.70
3.57
0.06
0.07
0.07
0.09
3.22% 3.22% 2.50% 2.50%
Fuente: Propia
Según los resultados mostrados en el cuadro anterior, la variación de la
resistencia a flexión se comporta del mismo modo que los resultados de la mezcla
tipo I, pues la desviación estándar y el coeficiente de variación tienen valores que
cumplen con la precisión exigida en la norma NTC2 871.
Según los resultados obtenidos en el siguiente cuadro, la resistencia de la mezcla
Tipo I es aproximadamente 3 % mayor, que la mezcla Tipo II, esto muestra que
la diferencia entre las dos mezclas no es relevante en cuanto a esta característica
68
mecánica, pues los resultados obtenidos exponen resistencias homogéneas y sin
gran variación entre sí.
Cuadro 13. Resistencia a flexión promedio de las mezclas Tipo I y Tipo II.
Resistencia promedio de Viguetas a flexión
Edades
Mezcla
7 Días
28 Días
Kg/cm2 MPa Kg/cm2 MPa
TIPO I CON FINOS
25.28
2.48
37.49
3.68
TIPO II SIN FINOS
23.21
2.28
36.38
3.57
Fuente: Propia
6.1.5. Módulo de Rotura
En el cuadro 14 se muestran los resultados obtenidos tras realizar el cálculo del
módulo de rotura, para 7 mezclas con el diseño Tipo I con finos, según lo expuesto
en la norma NTC 2871.
Cuadro 14. Resultados Modulo de Rotura para las mezclas Tipo I.
Diseño
Mezcla
Edad 28 días
Muestra
A
B
C
D
E
F
G
1
Kg/cm2
36.80
MPa
3.61
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
37.60
38.13
37.87
38.53
36.67
35.73
36.53
37.20
37.47
36.40
38.80
32.80
38.67
3.69
3.74
3.71
3.78
3.60
3.50
3.58
3.65
3.67
3.57
3.80
3.22
3.79
37.09
1.54
4.16%
3.64
0.15
4.16%
Promedio
69
El cálculo de esta variable depende de cómo se presenta la falla en el momento
en que se lleva a cabo el ensayo, en esta investigación más del 80% de los
especímenes sometidos a tensión fallaron por el tercio medio, por lo tanto se
decidió utilizar la ecuación definida en la norma para este tipo de fallas.
En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos para el módulo de
rotura, para 7 mezclas con el diseño Tipo II sin finos, según lo expuesto en la
norma NTC 2871.
Cuadro 15. Resultados Modulo de Rotura para las mezclas Tipo II.
Edad
Diseño
28 Días
Mezcla
Muestra
Kg/cm2
MPa
1
34.00
3.33
A
2
35.33
3.47
3
36.93
3.62
B
4
35.87
3.52
5
37.60
3.69
C
6
35.20
3.45
7
36.27
3.56
D
8
35.33
3.47
9
36.40
3.57
E
10
35.87
3.52
11
36.67
3.60
F
12
35.87
3.52
13
36.80
3.61
G
14
35.60
3.49
Promedio
35.98
3.53
0.90
0.09
2.50%
2.50%
Fuente: Propia
De los cuadros anteriores 14 y 15, se puede observar que en ambos diseños de
mezcla Tipo I y Tipo II, el módulo de rotura tiene el mismo comportamiento pues
hay una diferencia aproximada del 3% entre los promedios obtenidos. Esta
situación es similar para los resultados obtenidos en la resistencia a flexión,
variable con la cual se calcula el módulo de rotura. A continuación se muestran
ambos resultados.
70
Cuadro 16. Resultados Modulo de Rotura promedio para las mezclas Tipo I y
Tipo II.
Edad
Diseño
28 Días
Mezcla
Kg/cm2
MPa
TIPO I CON FINOS
37.09
3.64
TIPO II SIN FINOS
35.98
3.53
Fuente: Propia
Del cuadro anterior se obtiene un módulo de rotura (MR) de 37 lh/
y 35
lh/
para la mezcla Tipo I y Tipo II respectivamente, ambos resultados son
inferiores en comparación con la resistencia que debe alcanzar el concreto
(Instituto Nacional de Vias, 2008) de 38 lh/
que es el valor mínimo para vías
con transito inferior a 25 camiones por día.
Por otro lado, si se comparan los resultados obtenidos en la presente
investigación, con el trabajo realizado por el proyecto Brite Euram BE- 3415
(Aguado & Pindado, 1997) ambas mezclas de concreto Tipo I y Tipo II cumplen
con los requerimientos para ser utilizadas como capa de rodadura con tráfico
ligero. Sin embargo para tráfico pesado los módulos de rotura promedio son
inferiores, adicionalmente las mezclas de concreto poroso desarrolladas en el
presente trabajo son superiores a la utilizada como capa de base. Por último en
este comparación también se incluye el valor promedio del módulo de rotura para
un concreto diseñado en Perú con dosificaciones y porcentajes de vacíos similares
(Azañedo Medina, Chavez Juanito, & Muñoz Valdivia, 2008).
71
Figura 7. Módulos de rotura obtenidos en diferentes investigaciones
TIPO I
5,00
Módulo de Rotura [MPa]
4,50
TIPO II
4,00
Manual de diseño de pavimentos de
Concreto INVIAS <25 Camiones por día.
3,50
3,00
Manual de diseño de pavimentos de
Concreto INVIAS >300 Camiones por día.
2,50
2,00
Brite Euram BE- 3415 Como Capa de
Base
1,50
Brite Euram BE- 3415 Como Capa De
Rodadura [Tráfico ligero]
1,00
Brite Euram BE- 3415 Como Capa De
Rodadura [Tráfico Pesado]
0,50
Concreto Poroso Universidad de
Cajamarca, Peru II-MP-D
0,00
Fuente: Propia
De la figura anterior se infiere que ambas mezclas de concreto poroso Tipo I y
Tipo II con un mejoramiento de la mezcla se podrían utilizar como capa de
rodadura en estructuras de pavimento diseñadas para tráfico menor a 25
camiones por día. Sin embargo, para vías con tráfico mayor a 300 camiones por
día el módulo de rotura de las mezclas Tipo I y Tipo II es inferior. Por otro lado los
valores obtenidos en el presente trabajo no se alejan de la realidad de otras
investigaciones similares, que sugieren la utilización del concreto poroso de
diferentes formas según sus prestaciones, en este caso y según la figura anterior
es posible usar este concreto como capa de rodadura para vías con tráfico ligero y
como capa de base.
Cabe anotar que la comparación de los resultados obtenidos en la presente
investigación, con respecto a investigaciones similares y a la normativa nacional,
de las mezclas de diseño contra las cuales se contrastaron los módulos de rotura
de este trabajo, tienen diseños con dosificaciones similares, y resistencia a
compresión de 21MPa, lo que permite realizar una comparación objetiva de todos
los resultados mostrados en la figura 7.
72
6.1.6. Módulo de Elasticidad
En esta investigación se utilizó el método por secante para calcular el módulo de
elasticidad. Este método toma la pendiente de la recta secante que va del origen
(0,0) de la gráfica esfuerzo- deformación unitaria, a un punto situado sobre la
curva correspondiente al 40% de la resistencia a la compresión, todo esto según
los especificado en la NTC 4025 Método de ensayo para determinar el módulo de
elasticidad estático y relación de Poisson en concreto a compresión.
En los cuadros 17 y 18, se muestran los resultados obtenidos tras calcular el
módulo de elasticidad a 7 mezclas con el diseño Tipo I con finos y 7 mezclas con
el diseño Tipo II sin fino. Por cada mezcla se ensayaron 2 cilindros al cabo de 28
días, para ser sometidos a cargas continuas para determinar las deformaciones
unitarias y esfuerzos correspondientes a la cargas aplicadas tal y como lo enuncia
la norma NTC 4025. Al final del proceso se calculó el módulo de elasticidad para
un total de 14 cilindros a 28 días por cada tipo de mezcla de concreto poroso. Los
resultados se muestran a continuación.
Cuadro 17. Resultados módulo de elasticidad de las mezclas Tipo I.
Diseño
Mezcla
RESISTENCIA
MODULO DE ELASTICIDAD
Muestra
(kg/cm2)
40% fć (kg/cm2)
(MPa)
(kg/cm2)
1
226.44
90.57
173631.34
17027.35
A
2
222.96
89.18
172389.58
16905.58
3
239.88
95.95
179485.09
17601.41
4
224.24
89.70
173223.91
16987.40
5
236.26
94.50
179663.25
17618.88
6
227.09
90.84
174953.19
17156.98
7
246.26
98.51
187576.11
18394.86
8
243.22
97.29
181512.40
17800.22
9
226.98
90.79
175195.39
17180.74
10
224.83
89.93
173221.47
16987.16
11
243.73
97.49
184759.95
18118.69
12
224.24
89.70
172670.50
16933.13
13
226.76
90.71
174775.56
17139.56
14
242.82
97.13
180898.95
17740.06
Promedio
232.55
93.02
177425.48
17399.43
8.86
3.55
4888.35
479.38
3.81%
3.81%
2.76%
2.76%
B
C
D
E
F
G
Fuente: Propia
73
Cuadro 18. Resultados módulo de elasticidad de las mezclas Tipo II.
Diseño
Mezcla
Muestra
1
2
3
B
4
5
C
6
7
D
8
9
E
10
11
F
12
13
G
14
Promedio
Coeficiente de
variación
A
RESISTENCIA
MODULO DE
ELASTICIDAD
(MPa)
(kg/cm2)
224.03
212.38
214.38
207.67
214.75
211.70
220.81
212.25
210.40
209.32
213.90
218.62
216.22
218.40
214.63
4.59
40% fć
(kg/cm2)
89.61
84.95
85.75
83.07
85.90
84.68
88.32
84.90
84.16
83.73
85.56
87.45
86.49
87.36
85.85
1.84
172315.75
168867.09
167579.94
167445.31
169851.81
167637.56
171910.63
167977.30
167283.30
167448.86
167183.68
170997.70
169560.81
171354.05
169100.99
1879.06
16898.34
16560.14
16433.92
16420.71
16656.71
16439.57
16858.61
16472.88
16404.83
16421.06
16395.06
16769.08
16628.17
16804.03
16583.08
184.27
2.14%
2.14%
1.11%
1.11%
(kg/cm2)
Fuente: Propia
De los cuadros anteriores se puede observar que la confiabilidad de los datos es
buena por el bajo coeficiente de variación de lo cual se infiere que el ensayo se
realizaron con todos los requerimientos de la norma correspondiente a esta
propiedad de mecánica del concreto.
74
A continuación se muestran los valores promedio de esfuerzos y deformaciones
para el cálculo del módulo de elasticidad para la mezcla Tipo I.
Cuadro 19. Resultados módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo I.
MÓDULO DE ELASTICIDAD NTC 4025
MEZCLA TIPO I CON FINOS VALORES PROMEDIO
Muestra
RESISTENCIA
Dimensiones (mm)
Área
No.
CONCRETO
D
1
CARGA
h
149.79
300.50
ESFUERZO
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
22.81
17671.46
232.55
DEFORMACIÓN AXIAL
(KN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
PROMEDIO
0.00
0.00
0.00
0
0
0
20.00
1.13
11.54
3.99E-05
5.20E-05
4.60E-05
40.00
2.26
23.08
1.00E-04
1.16E-04
1.08E-04
60.00
3.40
34.62
1.64E-04
1.68E-04
1.66E-04
80.00
4.53
46.16
2.38E-04
2.31E-04
2.35E-04
100.00
5.66
57.70
3.00E-04
3.06E-04
3.03E-04
120.00
6.79
69.25
3.59E-04
3.70E-04
3.65E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.50E-04
4.45E-04
160.00
9.05
92.33
4.85E-04
4.91E-04
4.88E-04
161.20
9.12
93.02
5.13E-04
5.30E-04
5.22E-04
Fuente: Propia
A partir de los datos mostrados en el cuadro 20, se calculó el módulo de
elasticidad según la norma NTC 4025, obteniendo como resultado:
Cuadro 20. Módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo I.
Módulo de Elasticidad [kg/cm2]
177,421.88
Módulo de Elasticidad [MPa]
17,399.43
2
40% de [fć] [kg/cm ]
93.02
Fuente: Propia
75
Figura 8. Módulo de elasticidad promedio Mezcla Tipo I.
ESFUERZO Vs DEFORMACIÓN
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 186321x
R² = 0,9936
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
Deformación Unitaria
0,00050
0,00060
Fuente: Propia
La figura anterior muestra el comportamiento del concreto ante los diferentes
ciclos de carga. A continuación se muestran los valores promedio de esfuerzos y
deformaciones para el cálculo del módulo de elasticidad para la mezcla Tipo II.
Cuadro 21. Resultados módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo II.
MODULO DE ELASTICIDAD NTC 4025
MEZCLA TIPO II SIN FINOS VALORES PROMEDIO
Muestra No. Dimensiones (mm)
Área
RESISTENCIA CONCRETO
1
CARGA
d
l
150.21
300.43
ESFUERZO
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.05
17671.46
214.63
DEFORMACIÓN AXIAL
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
PROMEDIO
0.00
0.00
0.00
0
0
0
20.00
1.13
11.54
4.48E-05
4.96E-05
4.72E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.03E-04
1.02E-04
60.00
3.40
34.62
1.62E-04
1.68E-04
1.65E-04
80.00
4.53
46.16
2.35E-04
2.42E-04
2.38E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.11E-04
3.08E-04
120.00
6.79
69.25
3.57E-04
3.59E-04
3.58E-04
140.00
148.78
7.92
8.42
80.79
85.85
4.32E-04
5.00E-04
4.39E-04
5.07E-04
4.35E-04
5.03E-04
Fuente: Propia
76
A partir de los datos mostrados en el cuadro 21, se calculó el módulo de
elasticidad según la norma NTC 4025, obteniendo como resultado.
Cuadro 22. Módulo de elasticidad promedio de la mezcla Tipo II.
169,107.01
16,583.08
2
40% de [fć] [kg/cm ]
85.85
Fuente: Propia
La siguiente figura muestra el comportamiento del concreto ante los diferentes
ciclos de carga. A continuación se muestran los valores promedio de esfuerzos y
deformaciones para el cálculo del módulo de elasticidad para la mezcla Tipo II.
Figura 9. Módulo de elasticidad promedio Mezcla Tipo II.
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
50,00
y = 184345x
R² = 0,9855
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
0,00050
0,00060
Fuente: Propia
Por validar los resultados de esta investigación es necesario comparar los datos
obtenidos con respecto a valores teóricos para concretos convencionales a
continuación se muestran las ecuaciones utilizados para calcular el módulo de
elasticidad teórico a contrastar.
#
= 3900m&(´ NSR-10 Valor medio sin distinción del tipo de agregado.
= 3900m&(´ − 12.5m&(´ Manual de diseño para pavimentos de concreto sin
información del agregado.
#
77
Cuadro 22. Comparación de módulos de elasticidad.
DISEÑO
Valores Experimentales
Valores Teóricos
Resistencia Mezcla Tipo Mezcla Tipo
Manual de diseño
NSR-10
de diseño
I Con finos
II Sin finos
para pavimentos
[MPa]
[MPa]
[MPa]
[MPa]
[MPa]
21
17,399.43
16,583.08
17,872.05
17,814.76
Fuente: Propia
Del cuadro anterior, se puede observar que la mezcla Tipo I es aproximadamente
5% mayor que la mezcla Tipo II, con valores 17,399.43 y 16,583.08 MPa para una
resistencia de diseño de 21 MPa. Esto valida la teoría con respecto a que a mayor
resistencia a la compresión mayor es la resistencia a los esfuerzos con una
determinada deformación unitaria, por lo que hay una relación directamente
proporcional entre estas dos variables.
En cuanto a la norma NSR-10 y al manual de diseño de pavimentos, ambas
mezclas son inferiores y no cumplen con el valor mínimo, sin embargo la mezcla
que mejor se comporta en contraste con las dos mencionadas anteriormente es la
mezcla Tipo I siendo 2.5 % inferior a los valores teóricos, por su parte la mezcla
Tipo II es inferior aproximadamente en 7%. Se puede decir que una de las
posibles causas para que el módulo de elasticidad no alcance los valores
esperados, es que los elementos del laboratorio con los que se realizaron los
ensayos no son los apropiados. Por otro lado es posible que mediante la
optimización del diseño de mezcla se pueda logra un módulo de elasticidad ideal.
6.1.7. Permeabilidad
El ensayo de permeabilidad se realizó conforme a lo estipulado en el reporte de la
ACI522R-06. Con la ayuda de un dispositivo similar al permeámetro de carga
variable y con la ecuación de Darcy, el coeficiente de permeabilidad se calculó de
la siguiente forma:
l=
Dónde:
I
×,
ℎ%
ℎ
K : Coeficiente de permeabilidad.
L : Longitud de la muestra.
A : Área de la muestra.
78
. (29)
a : Área de la tubería de carga.
t :Tiempo que tarda la muestra en pasar (ℎ% -ℎ )
ℎ% : Altura de agua medida del nivel de referencia (Parte superior de la muestra)
ℎ : Altura de tubería de salida del agua con respecto al nivel de referencia.
Para cada mezcla Tipo I y Tipo II, se elaboraron 7 mezclas y de cada una se
ensayaron 2 cilindros, para un total de 14 cilindros por mezcla, los resultados se
muestran a continuación:
Cuadro 23. Resultados coeficiente de permeabilidad Mezclas Tipo I y Tipo II.
Tipo I Con Finos
Tipo II Sin Finos
Mezcla
Muestra
Coeficiente K [m/s] Coeficiente K [m/s]
1
1.41E-02
1.96E-02
A
2
1.37E-02
2.31E-02
3
1.42E-02
2.70E-02
B
4
1.40E-02
2.73E-02
5
1.46E-02
2.88E-02
C
6
1.51E-02
2.65E-02
7
1.69E-02
2.81E-02
D
8
1.41E-02
2.75E-02
9
1.50E-02
2.97E-02
E
10
1.38E-02
2.82E-02
11
1.44E-02
2.56E-02
F
12
1.43E-02
2.46E-02
13
1.32E-02
2.16E-02
G
14
1.51E-02
2.25E-02
Promedio
1.45E-02
2.57E-02
8.85E-04
3.01E-03
6.12%
11.69%
Fuente: Propia
Del cuadro anterior se puede ver que el coeficiente de permeabilidad de la mezcla
Tipo II, es aproximadamente un 44% mayor que la mezcla Tipo I, de aquí se
infiere que el porcentaje de vacíos es mayor en la mezcla tipo II y por ende su
estructura permite un mayor flujo de agua en menor tiempo.
79
Cuadro 24. Comparación coeficiente de Permeabilidad.
Investigaciones Concreto Poroso Coeficiente de Permeabilidad [m/s]
1.45E-02
Tipo I Con Finos
0.014466
2.57E-02
Tipo II Sin Finos
0.025723
1.30E-02
NRMCA Publication #2PPCRT
0.013000
2.30E-03
Concretos permeables Ingeniera hoy
0.002300
1.40E-04
Uso de poroso en pavimento Noticreto
0.000140
3.40E-03
N subramanian
0.003400
Concretos drenantes valor mínimo
1.00E-04
0.000100
Concreto Convencional
1.11E-06
0.000001
Brite Euram BE- 3415 Tráfico Pesado
8.90E-01
0.890000
Fuente: Propia
Figura 10. Coeficiente de permeabilidad.
Coeficiente de Permeabilidad [m/s]
2,50E-02
2,00E-02
1,50E-02
1,00E-02
5,00E-03
0,00E+00
Coeficiente de Permeabilidad [m/s]
Fuente: Propia
80
En el cuadro 24, se observa que el coeficiente de permeabilidad calculado para los
dos tipos de mezcla desarrolladas en esta investigación, son superiores a los
valores obtenidos en investigaciones similares, es necesario aclarar que los
valores con los que se comparó este coeficiente dependen de otras variables tales
como la relación agua/cemento, el porcentaje de vacíos, la dosificación de
materiales o la resistencia de diseño, por tal motivo se puede observar una alta
variabilidad entre las investigaciones de referencia.
81
7.
ANALISIS DE COSTOS.
A continuación se muestran los análisis unitarios realizados para las mezclas de
concreto poroso Tipo I y Tipo II, teniendo en cuenta las dosificaciones obtenidas
en el diseño de mezcla, adicionalmente se realiza un contraste con un concreto
convencional con características de desempeño similares.
Cuadro 25. Análisis de costos Tipo I
UNIDAD
MEDIDA:
CONCRETO POROSO TIPO I CON FINOS 21 MPa
I - EQUIPO
Código Descripción
HERRAMIENTA POR MANO DE
OBRA
MEZCLADORA 1 SACO
%
DIA
II - MATERIALES
ARENA GRUESA
TRITURADO DE 1/2"
AGUA
CEMENTRO GRIS x 50 KG
VISCOCRETE
AD-20
III - TRANSPORTE
Unid
DE
M3
Cantidad
Precio Unitario
Costo
0.01
30,000.00
0.06
60,000.00
SUB TOTAL:
Unid
M3
M3
M3
KG
LT
LT
Cantidad
0.08
0.54
0.11
219.38
1.10
1.32
Precio Unitario
24,000.00
40,000.00
2,200.00
420.00
4,500.00
16,100.00
SUB TOTAL:
Costo
2,020.12
21,433.13
241.31
92,137.50
4,935.94
21,191.63
141,960.00
Unid
Cantidad
Precio Unitario
Costo
300.00
3,600.00
3,900.00
0.00
0.00
SUB TOTAL:
IV - MANO DE
OBRA
CUADRILLA ALBAÑILERÍA
OF + 3 AYUDANTES
1
Unid
Cantidad
Precio Unitario
HC
1.10
28,577.00
31,434.70
SUB TOTAL:
31,435.00
TOTAL ANALISIS:
Fuente: Propia
82
Costo
$177,295.00
Cuadro 26. Análisis de costos Tipo II
CONCRETO POROSO TIPO II SIN FINOS 21 MPa
I - EQUIPO
Código
Descripción
OBRA
MEZCLADORA 1 SACO
Unid
Cantidad
UNIDAD DE
MEDIDA:
M3
Precio Unitario
Costo
%
DIA
0.01
30,000.00
300.00
0.06
60,000.00
SUB TOTAL:
3,600.00
3,900.00
II - MATERIALES
Código
Descripción
ARENA GRUESA
TRITURADO DE 1/2"
AGUA
VISCOCRETE
AD-20
Unid
M3
M3
M3
KG
LT
LT
Cantidad
0.00
0.57
0.15
234.57
1.17
1.41
Precio Unitario
24,000.00
40,000.00
2,200.00
420.00
4,500.00
16,100.00
SUB TOTAL:
Costo
III - TRANSPORTE
Código
Descripción
Unid
Cantidad
Precio Unitario
Costo
0.00
22,800.00
340.60
98,519.87
5,277.85
22,659.57
149,598.00
0.00
0.00
SUB TOTAL:
IV - MANO DE
OBRA
Código
Descripción
CUADRILLA ALBAÑILERÍA 1 OF
+ 3 AYUDANTES
Unid
Cantidad
Precio Unitario
HC
1.10
28,577.00
31,434.70
SUB TOTAL:
31,435.00
TOTAL ANALISIS:
$184,933.00
Fuente: Propia
83
Costo
Cuadro 26. Análisis de costos concreto convencional
UNIDAD
MEDIDA:
CONCRETO CONVENCIONAL 21 MPa
DE
M3
I - EQUIPO
OBRA
MEZCLADORA 1 SACO
%
DIA
0.01
30,000.00
300.00
0.06
60,000.00
SUB TOTAL:
3,600.00
3,900.00
II - MATERIALES
ARENA GRUESA
TRITURADO DE 1/2"
AGUA
VISCOCRETE
AD-20
Unid
M3
M3
M3
KG
LT
LT
Cantidad
0.56
0.84
0.18
350.00
2.10
1.75
Precio Unitario
24,000.00
40,000.00
2,200.00
420.00
4,500.00
16,100.00
SUB TOTAL:
Costo
13,440.00
33,600.00
396.00
147,000.00
9,450.00
28,175.00
232,061.00
III - TRANSPORTE
Unid
Cantidad
Precio Unitario
Costo
Unid
Cantidad
Precio Unitario
Costo
0.00
0.00
SUB TOTAL:
IV - MANO DE OBRA
CUADRILLA ALBAÑILERÍA 1 OF
+ 3 AYUDANTES
Unid
Cantidad
Precio Unitario
Costo
HC
1.10
28,577.00
31,434.70
SUB TOTAL:
31,435.00
TOTAL ANALISIS: $267,396.00
Fuente: Propia
De los análisis de precio anteriores se puede observar que los concretos porosos
son soluciones económicamente viables, en comparación con el concreto
convencional, esto se debe a que los insumos difieren en la dosificación con
respecto al metro cubico de mezcla. El valor del metro cubico de la mezcla Tipo I
tiene un valor de $ 177,295.00 y la mezcla Tipo II tiene un valor de $ 184.933.00
siendo aproximadamente un 5 % más costoso que el Tipo I.
Esto se debe a la diferencia en la cantidad de cemento y a la ausencia de
agregado fino. En contraste, las mezclas de concreto poroso desarrolladas en
esta investigación, son viables económicamente para ser utilizadas como solución
a las estructuras de pavimento planteadas en esta investigación.
84
8.
CONCLUSIONES
El concreto poroso Tipo I, desarrollado en la presente investigación contribuye a la
disminución de la escorrentía superficial, utilizando de forma complementaria un
sistema de drenaje, el cual permita disponer adecuadamente del agua, sin que
ésta afecte las propiedades mecánicas del concreto poroso.
La relación que existe entre la porosidad y la resistencia del concreto son
inversamente proporcionales, es decir a mayor cantidad de poros menor es la
resistencia del concreto. En esta investigación, pese a que la mezcla Tipo I
posee menor cantidad de vacíos, se comporta mejor mecánicamente que la
mezcla Tipo II que posee una mayor cantidad de vacíos.
El concreto poroso Tipo I, sirve como una alternativa de mitigación ambiental,
debido a que permite que el agua lluvia atraviese su estructura, haciendo que los
acuíferos se recarguen.
Según los resultados de los ensayos realizados y la información que se recolectó
para la elaboración del documento, el concreto poroso Tipo I se puede utilizar para
una estructura de concreto como capa de rodadura en tráfico ligero o liviano.
Implementándose en estacionamientos, ciclo vías, andenes peatonales, entre
otras.
El concreto poroso Tipo I, desarrollado en la investigación, contribuye con la
disminución de la escorrentía superficial, ya que la gran cantidad de poros que
contiene le otorga la propiedad mecánica de la permeabilidad, haciendo que los
fluidos atraviesen su estructura con mayor facilidad que el concreto convencional.
Para lograr un buen desempeño del concreto poroso Tipo I, en la estructura de un
pavimento como capa de rodadura, se debe tener un sistema de drenaje
complementario, que disminuya los problemas de colmatación debido a la
carencia de finos.
El agregado grueso de ½ pulgada en la mezcla del concreto Tipo I, le permite una
mejor manejabilidad a la mezcla, de aquí se infiere que para estos concretos lo
ideal es utilizar agregados grueso con tamaños máximos inferiores.
85
El peso unitario del concreto poroso, depende principalmente del porcentaje de
vacíos y las propiedades físicas del agregado grueso, en particular del peso
específico del agregado.
Para la elaboración de la mezcla Tipo I, es imprescindible la utilización de los
aditivos AD-20 y Viscocrete, o en su lugar, aditivos que cumplan el mismo objeto,
teniendo en cuenta que las características de la mezcla requieren evitar la pérdida
de agua y aumentar el tiempo de manejabilidad, sin alterar las propiedades de la
mezcla facilitando el transporte, colocación, vibrado y acabado del concreto.
La resistencia promedio a la compresión y a la flexión de la mezcla Tipo I con
Finos, es 7.71% y 3.0 % mayor que la mezcla Tipo II sin finos respectivamente.
Por lo que se puede asegurar que la presencia de finos, brinda una mayor
cohesión a la pasta que llena los intersticios del agregado grueso, brindándole a
las partículas una mayor superficie de contacto, lo que le permite a la mezcla
comportarse mejor frente a los esfuerzos de compresión y flexión.
La permeabilidad promedio de mezcla Tipo II sin finos, es mayor que la mezcla
Tipo I con Finos, debido a que hay un volumen mayor de vacíos en los intersticios
del agregado grueso en la mezcla Tipo I y en la mezcla Tipo II estos vacíos son
ocupados por las pasta con finos.
El porcentaje de vacíos de la mezcla Tipo II sin finos, es mayor que la mezcla Tipo
I con finos, esto se debe a que la pasta de la mezcla tipo I, por efecto de los finos,
brinda mayor cohesión entre partículas y disminuye el volumen de vacíos, por el
contrario, la pasta de la mezcla Tipo II es más fluida y solo recubre la superficie
del agregado grueso, dejando un volumen mayor de vacíos en la estructura de la
mezcla.
El módulo de rotura de la mezcla tipo I con finos, es 3.0% mayor que la mezcla
Tipo II sin finos, de esto se puede inferir que el porcentaje de vacíos disminuye la
superficie de contacto entre las partículas y que esto a su vez se ve reflejado en
una menor resistencia a los esfuerzo de flexión.
El asentamiento de la mezcla tipo I con finos es menor que la mezcla Tipo II sin
finos, esto se debe a la fluidez de la pasta y a la cohesión entre las partículas de la
mezcla.
86
9.
RECOMENDACIONES
Lograr mezclas homogéneas y ensayos de resistencia bajo el cumplimiento de las
normas significo un reto para el equipo de trabajo, pues los equipos dispuestos en
el laboratorio son para mezclas convencionales y en algunos casos se
presentaron dificultades para poder ensayar estas mezclas de concreto poroso.
Por lo tanto se recomienda un mejoramiento de los equipos de mezclado para una
mayor efectividad en la elaboración de especímenes.
Para poder determinar el módulo de elasticidad se recomienda utilizar un Strain
gage pues el extensómetro que se usa generalmente en el laboratorio, presenta
errores de tipo operacional debido a la incertidumbre que presenta el dispositivo al
momento de calibrarlo y en el momento de realizar las lecturas se requiere de
montajes adicionales y/o de varias personas para disminuir los errores.
El concreto poroso desarrollado en esta investigación presenta unas resistencias
cercanas a las del diseño (21MPa), sin embargo se recomienda un análisis más
minucioso de las variables iníciales de diseño para conseguir mejores resistencia
al final del proceso.
Se recomienda la investigación e implementación de sistemas de drenaje
complementarios a pavimentos que utilicen cualquiera de las mezclas de concreto
poroso elaboradas en este trabajo, esto con el fin de analizar el verdadero impacto
ambiental que podrían generar estas nuevas tecnologías en Colombia.
Para la realización de concretos porosos, es necesario realizar estudios enfocados
a la normatividad del diseño y al desarrollo de métodos de ensayo, de manera que
se puede estandarizar la implementación en la industria de la construcción.
87
10. ANEXOS
10.1. Caracterización de Agregados.
Ensayos Agregado Grueso
Granulometría
Granulometría Agregado Grueso
Tamiz No.
3/4"
1/2"
3/8"
No.4
No.8
FONDO
TOTAL
Tamiz
No.(mm)
19.00
12.70
9.51
4.76
2.38
Peso
Retenido
[gr]
% Retenido
% Retenido
Pasa %
Acumulado
0.00
302.50
1727.00
2758.80
511.50
200.20
5500.00
0.00
5.50
31.40
50.16
9.30
3.64
100.00
0.00
5.50
36.90
87.06
96.36
100.00
-
100.00
94.50
63.10
12.94
3.64
0.00
-
DISTRIBUCION GRANULOMETRICA GRAVA 1/2" [12.7 mm]
100,00
90,00
80,00
% que pasa
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
1,00
2,00
4,00
8,00
16,00
TAMIZ mm
MAXIMO
Agregado Grueso
88
MINIMO
Gravedad específica y absorción
Peso de los recipientes
Peso de los recipiente+agregado SSS
Peso agregado sumergido
AGREGADO GRUESO
MUESTRA 1 MUESTRA 2
37.56
35.50
308.42
345.70
168.07
196.05
MUESTRA 3
39.40
361.90
204.79
Peso seco del agregado+recipiente
304.57
340.83
356.74
Peso seco del agregado (A)
267.01
Peso
agregado
saturado
270.86
superficialmente seco (B)
Peso agregado sumergido ( C )
168.07
305.33
317.34
310.20
322.50
196.05
204.79
Gravedad especifica aparente (9.1.1)
2668.04
2689.15
2591.13
2649.44
Gravedad especifica aparente
(9.1.2)
SSS
2628.46
2710.60
2732.88
2690.64
Gravedad especifica aparente (9.1.3)
Porcentaje de absorción (9.30)
2691.86
2786.94
2812.44
1.44%
2763.74
1.60%
1.55%
1.63%
89
Masa unitaria Suelta y Compacta Grava
Masa Unitaria Suelta Grava 1/2 " [12.7 mm]
Masa del molde (T) [Kg]
1.866
Volumen del molde (V) [m3] 0.0028
N° Muestra
Masa del agregado
molde [Kg]
1
5.96
2
5.96
3
5.96
Masa unitaria compacta por paleo promedio [Kg/m3]
+
Masa
unitaria
compacta
del
agregado [Kg/m3]
1463.90
1462.10
1463.00
1463.00
Masa Unitaria Compacta Grava 1/2 " [12.7 mm]
1.866
Volumen del molde (V) [m3]
0.0028
Masa
unitaria
Masa del agregado +
N° Muestra
compacta
molde [Kg]
del agregado
[Kg/m3]
1
6.41
1621.90
2
6.41
1622.56
3
6.42
1627.33
Masa unitaria compacta por apisonamiento promedio [Kg/m3] 1623.93
90
Ensayos Agregado Fino
Granulometría
Granulometría Agregado Fino
Peso
Tamiz No. Tamiz No. Retenido
[gr]
% Retenido
% Retenido
Pasa %
Acumulado
3/8"
No. 4
No. 8
No. 16
No. 30
No. 50
No.120
No.200
FONDO
TOTAL
0.00
0.13
18.06
28.09
19.50
15.11
9.36
5.21
4.53
100.00
0.00
0.13
18.18
46.28
65.78
80.89
90.26
95.47
100.00
-
9.51 mm
4.76 mm
2.38 mm
1.19 mm
600 µm
300 µm
150 µm
75 µm
0.00
0.65
91.00
141.60
98.28
76.18
47.20
26.25
22.85
504.01
100.00
99.87
81.82
53.72
34.22
19.11
9.74
4.53
0.00
-
DISTRIBUCION GRANULOMETRICA ARENA TRITURADA
100,00
90,00
80,00
% que pasa
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
Arena Triturada
Minimo
TAMIZ mm
Maximo
Gravedad específica y absorción
91
5,00
Numero de matraz utilizado
Temperatura
Peso del material
Masa del picnómetro aforado lleno de
agua
Peso matraz + material + agua (sin
vacíos)
Peso recipiente
Peso recipiente + agregado seco
Masa al aire de la muestra seca al horno
(A)
Masa del picnómetro aforado lleno de
agua (B)
Masa total del picnómetro aforado con la
muestra y lleno de agua ( C )
Masa total de la muestra saturada y
superficialmente seca (S)
Gravedad especifica aparente (8.1)
Gravedad especifica aparente
SSS (9.1)
base
AGREGADO FINO
MUESTRA1 MUESTRA2
1
2
28.5
28.5
250.00
250.00
MUESTRA3
3
28.5
250.00
660.60
657.93
659.23
813.90
814.00
817.30
125.60
371.78
125.60
371.58
139.60
385.43
246.18
245.98
245.83
660.60
657.93
659.23
813.90
814.00
817.30
250.00
250.00
250.00
2539.33
2612.25
2606.28
2667.25
2578.79
2654.99
2712.55
Gravedad especifica aparente (10.1)
2643.91
Porcentaje de absorción (11.1)
1.53%
92
2648.78
2729.20
2722.42
1.61%
1.60%
2794.14
1.67%
Masa unitaria Suelta y Compacta Grava
Masa Unitaria Suelta Arena [4.76 mm]
1.866
Volumen del molde (V) [m3] 0.0028
N° Muestra
Masa
del
molde [Kg]
agregado+
1
6.05
2
6.06
3
6.06
Masa unitaria compacta por paleo promedio [Kg/m3]
Masa
unitaria
compacta
del
agregado [Kg/m3]
1495.79
1498.70
1498.90
1497.80
Masa Unitaria Compacta Arena [4.76 mm]
1.866
Volumen del molde (V) [m3]
0.0028
Masa
unitaria
Masa
del
agregado
N° Muestra
compacta
+molde [Kg]
del agregado
[Kg/m3]
1
6.81
1766.96
2
6.82
1769.83
3
6.81
1765.42
Masa unitaria compacta por apisonamiento promedio [Kg/m3] 1767.40
93
Dimensiones Cilindros y viguetas
MEZCLA TIPO I (CON FINOS)
DIMENSIONES CILINDROS
7 Días
Diámetro Altura Área
h [mm] [mm 2]
MEZCLA ID d [mm]
1 150.00
300.00 17671.46
A
2 150.00
302.00 17671.46
3 149.00
301.00 17436.62
B
4 150.00
300.00 17671.46
5 151.00
300.00 17907.86
C
6 151.00
301.00 17907.86
7 150.00
300.00 17671.46
D
8 150.00
300.00 17671.46
9 151.00
299.00 17907.86
E
10 150.00
300.00 17671.46
11 149.00
300.00 17436.62
F
12 150.00
300.00 17671.46
13 150.00
301.00 17671.46
G
14 151.00
302.00 17907.86
Promedio
150.14
300.43 17705.46
94
28 Días
Diámetro
d [mm]
Altura Área
h [mm] [mm 2]
151.00
150.00
150.00
149.00
150.00
150.00
149.00
150.00
150.00
150.00
150.00
149.00
149.00
150.00
149.79
301.00
300.00
300.00
300.00
300.00
301.00
300.00
300.00
300.00
301.00
302.00
300.00
302.00
300.00
300.50
17907.86
17671.46
17671.46
17436.62
17671.46
17671.46
17436.62
17671.46
17671.46
17671.46
17671.46
17436.62
17436.62
17671.46
17621.25
MEZCLA TIPO I (CON FINOS)
DIMENSIONES VIGUETAS
7 Días
Altura
Ancho
largo
[mm]
[mm]
MEZCLA ID [mm]
1 150.00
150.00
560.00
A
2 150.00
150.00
562.00
3 151.00
150.00
560.00
B
4 150.00
150.00
560.00
5 150.00
150.00
561.00
C
6 150.00
150.00
562.00
7 150.00
151.00
560.00
D
8 150.00
150.00
560.00
9 151.00
150.00
560.00
E
10 150.00
150.00
561.00
11 150.00
151.00
560.00
F
12 149.00
150.00
560.00
13 151.00
150.00
560.00
G
14 150.00
150.00
561.00
Promedio
150.14
150.14
560.50
95
28 Días
Altura
[mm]
Ancho
[mm]
largo
[mm]
151.00
150.00
150.00
150.00
150.00
151.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
149.00
149.00
150.00
150.00
150.00
151.00
150.00
150.00
151.00
150.00
151.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
152.00
150.36
560.00
562.00
560.00
560.00
561.00
562.00
560.00
560.00
560.00
561.00
560.00
560.00
560.00
561.00
560.50
MEZCLA TIPO II (SIN FINOS)
DIMENSIONES CILINDROS
7 Días
Diámetro Altura Área
h [mm] [mm 2]
MEZCLA ID d [mm]
1 150.00
300.00 17671.46
A
2 150.00
301.00 17671.46
3 150.00
300.00 17671.46
B
4 150.00
300.00 17671.46
5 150.00
302.00 17671.46
C
6 151.00
300.00 17907.86
7 150.00
300.00 17671.46
D
8 150.00
300.00 17671.46
9 150.00
299.00 17671.46
E
10 150.00
300.00 17671.46
11 151.00
300.00 17907.86
F
12 150.00
301.00 17671.46
13 150.00
300.00 17671.46
G
14 149.00
302.00 17436.62
Promedio
150.07
300.36 17688.46
96
28 Días
Diámetro
d [mm]
Altura Área
h [mm] [mm 2]
150.00
150.00
151.00
151.00
150.00
150.00
150.00
151.00
150.00
150.00
150.00
149.00
150.00
151.00
150.21
300.00
301.00
300.00
300.00
301.00
300.00
300.00
301.00
300.00
300.00
302.00
300.00
301.00
300.00
300.43
17671.46
17671.46
17907.86
17907.86
17671.46
17671.46
17671.46
17907.86
17671.46
17671.46
17671.46
17436.62
17671.46
17907.86
17722.23
MEZCLA
A
B
C
D
E
F
G
Promedio
MEZCLA TIPO II (SIN FINOS)
DIMENSIONES VIGUETAS
7 Días
Altura
Ancho
largo
[mm]
[mm]
ID [mm]
1 150.00
151.00
560.00
2 150.00
150.00
562.00
3 151.00
150.00
560.00
4 150.00
150.00
560.00
5 150.00
150.00
561.00
6 150.00
150.00
562.00
7 152.00
151.00
560.00
8 150.00
150.00
560.00
9 151.00
151.00
560.00
10 150.00
150.00
561.00
11 150.00
150.00
560.00
12 151.00
150.00
560.00
13 150.00
151.00
560.00
14 149.00
150.00
561.00
150.29
150.29
560.50
97
28 Días
Altura
[mm]
Ancho
[mm]
largo
[mm]
150.00
150.00
149.00
150.00
150.00
150.00
150.00
151.00
150.00
150.00
151.00
149.00
150.00
151.00
150.07
150.00
150.00
150.00
150.00
151.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
150.00
152.00
150.21
560.00
560.00
561.00
562.00
561.00
560.00
560.00
560.00
560.00
561.00
560.00
561.00
560.00
560.00
560.43
10.2. Muestra 1 con finos
Muestra No.
1
CARGA
MEZCLA TIPO I CON FINOS MUESTRA 1
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
22.21
17907.86
226.44
DEFORMACIÓN AXIAL
d
h
151.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
6.77E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.19E-04
1.02E-04
60.00
3.40
34.62
1.69E-04
1.52E-04
1.61E-04
80.00
4.53
46.16
2.37E-04
2.20E-04
2.29E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
2.88E-04
2.96E-04
120.00
6.79
69.25
3.22E-04
3.39E-04
3.30E-04
140.00
7.92
80.79
4.23E-04
4.06E-04
4.15E-04
156.96
8.88
90.57
5.08E-04
5.25E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
173,631.34
17,027.35
90.57
8.88 #########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 191583x
R² = 0,9819
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
98
0,00050
0,00060
10.3. Muestra 2 con finos.
Muestra No.
2
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.86
17671.46
222.96
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
1.69E-05
5.08E-05
3.39E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
2.03E-04
1.86E-04
1.95E-04
80.00
4.53
46.16
2.54E-04
2.37E-04
2.46E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
4.06E-04
3.89E-04
140.00
7.92
80.79
4.74E-04
4.91E-04
4.83E-04
154.55
8.75
89.18
5.08E-04
5.25E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
172,389.58
16,905.58
89.18
8.75
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 175341x
R² = 0,9907
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
99
0,00050
0,00060
Muestra No.
3
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
23.52
239.88
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.86E-04
1.86E-04
80.00
4.53
46.16
2.54E-04
2.37E-04
2.46E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.56E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
160.00
9.05
92.33
4.91E-04
5.08E-04
5.00E-04
166.28
9.41
95.95
5.25E-04
5.42E-04
5.33E-04
40% (fć) [kg/cm]
179,485.09
17,601.41
95.95
9.41
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 183715x
R² = 0,9971
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
100
0,00050
0,00060
Muestra No.
4
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17436.62
21.99
224.24
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
149.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.86E-04
1.86E-04
80.00
4.53
46.16
2.88E-04
2.54E-04
2.71E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.89E-04
3.81E-04
140.00
7.92
80.79
4.23E-04
4.91E-04
4.57E-04
155.44
8.80
89.69
5.08E-04
5.25E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
173 223.91
16 987.40
89.69
8.80 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 177815x
R² = 0,9952
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
101
0,00050
0,00060
Muestra No.
5
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
23.17
236.26
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.86E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.88E-04
2.37E-04
2.62E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.73E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.23E-04
4.57E-04
4.40E-04
160.00
9.05
92.33
4.91E-04
5.25E-04
5.08E-04
163.77
9.27
94.50
5.08E-04
5.42E-04
5.25E-04
40% (fć) [kg/cm]
179 663.25
17 618.88
94.50
9.27 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 183443x
R² = 0,9958
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
102
0,00050
0,00060
Muestra No.
6
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
22.27
227.09
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0
0
0
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.02E-04
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.69E-04
1.52E-04
1.61E-04
80.00
4.53
46.16
2.37E-04
2.20E-04
2.29E-04
100.00
5.66
57.70
2.88E-04
3.22E-04
3.05E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.39E-04
3.47E-04
140.00
7.92
80.79
4.74E-04
4.57E-04
4.66E-04
157.41
8.91
90.83
5.08E-04
5.25E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
174 953.19
17 156.98
90.83
8.91 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 184471x
R² = 0,9791
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
103
0,00050
0,00060
Muestra No.
7
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17436.62
24.15
246.26
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
149.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
6.77E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
1.35E-04
8.47E-05
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.52E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.37E-04
2.03E-04
2.20E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
2.71E-04
2.96E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.89E-04
3.73E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.40E-04
4.40E-04
160.00
9.05
92.33
5.08E-04
4.91E-04
5.00E-04
170.70
9.66
98.50
5.25E-04
5.25E-04
5.25E-04
40% (fć) [kg/cm]
187 576.11
18 394.86
98.50
9.66 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 188332x
R² = 0,9955
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
104
0,00050
0,00060
Muestra No.
8
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
23.85
243.22
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
6.77E-05
5.08E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.19E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.69E-04
1.86E-04
1.78E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.20E-04
2.12E-04
100.00
5.66
57.70
2.71E-04
3.05E-04
2.88E-04
120.00
6.79
69.25
3.39E-04
3.73E-04
3.56E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
160.00
9.05
92.33
4.57E-04
4.74E-04
4.66E-04
168.59
9.54
97.29
5.25E-04
5.42E-04
5.33E-04
40% (fć) [kg/cm]
181 512.40
17 800.22
97.29
9.54 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 190824x
R² = 0,9897
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
105
0,00050
0,00060
Muestra No.
9
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
22.26
226.98
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.19E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.86E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.03E-04
2.12E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
3.05E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.89E-04
3.81E-04
140.00
7.92
80.79
4.74E-04
4.57E-04
4.66E-04
157.33
8.90
90.79
5.25E-04
5.08E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
175 195.39
17 180.74
90.79
8.90 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 181306x
R² = 0,9843
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
106
0,00050
0,00060
Muestra No.
10
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
22.05
224.83
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
1.35E-04
1.69E-04
1.52E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.37E-04
2.20E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.89E-04
3.81E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
155.84
8.82
89.93
5.08E-04
5.25E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
173 221.47
16 987.16
89.93
8.82 #########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 182519x
R² = 0,9847
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
107
0,00050
0,00060
Muestra No.
11
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
23.90
243.73
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
302.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
8.47E-05
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.35E-04
1.19E-04
1.27E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
1.86E-04
1.95E-04
100.00
5.66
57.70
2.71E-04
2.54E-04
2.62E-04
120.00
6.79
69.25
3.89E-04
3.56E-04
3.73E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.23E-04
4.32E-04
160.00
9.05
92.33
4.91E-04
4.57E-04
4.74E-04
168.94
9.56
97.49
5.42E-04
5.08E-04
5.25E-04
40% (fć) [kg/cm]
184 759.95
18 118.69
97.49
9.56 #########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 194787x
R² = 0,9721
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
108
0,00050
0,00060
Muestra No.
12
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17436.62
21.99
224.24
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
149.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
8.47E-05
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.52E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.54E-04
2.20E-04
2.37E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
3.05E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.56E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.57E-04
4.40E-04
4.49E-04
155.44
8.80
89.69
5.25E-04
5.08E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
172 670.50
16 933.13
89.69
8.80 #########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 182978x
R² = 0,9866
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
109
0,00050
0,00060
Muestra No.
13
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17436.62
22.24
226.76
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
149.00
302.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0
0
0
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
5.08E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.19E-04
1.02E-04
60.00
3.40
34.62
1.35E-04
1.86E-04
1.61E-04
80.00
4.53
46.16
2.37E-04
2.88E-04
2.62E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.39E-04
3.22E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.89E-04
3.73E-04
140.00
7.92
80.79
4.06E-04
4.40E-04
4.23E-04
157.19
8.89
90.70
4.91E-04
5.42E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
174 775.56
17 139.56
90.70
8.90 #########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 183526x
R² = 0,9882
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
110
0,00050
0,00060
10.15. Muestra 14 con finos
Muestra No.
14
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
17671.46
23.81
242.82
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0
0
0
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
6.77E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.19E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.35E-04
1.52E-04
1.44E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.71E-04
2.46E-04
100.00
5.66
57.70
2.71E-04
2.88E-04
2.79E-04
120.00
6.79
69.25
3.22E-04
3.39E-04
3.30E-04
140.00
7.92
80.79
4.06E-04
4.23E-04
4.15E-04
160.00
9.05
92.33
4.74E-04
4.91E-04
4.83E-04
168.32
9.52
97.13
5.25E-04
5.42E-04
5.33E-04
40% (fć) [kg/cm]
180 898.95
17 740.06
97.13
9.53 #########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
50,00
y = 193586x
R² = 0,9873
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
111
0,00050
0,00060
10.16. Muestra 1 sin finos
Muestra No.
1
CARGA
MEZCLA TIPO II SIN FINOS MUESTRA 1
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.97
17671.46
224.03
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
6.77E-05
5.08E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.19E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.52E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.54E-04
2.20E-04
2.37E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
2.88E-04
3.05E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.39E-04
3.56E-04
140.00
7.92
80.79
4.57E-04
4.23E-04
4.40E-04
155.29
8.79
89.61
5.25E-04
5.08E-04
5.16E-04
40% (fć) [kg/cm]
172,315.75
16,898.34
89.61
8.79
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 184631x
R² = 0,9906
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
112
0,00050
0,00060
Muestra No.
2
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.83
17671.46
212.38
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
6.77E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.19E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.69E-04
1.61E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.37E-04
2.29E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.39E-04
3.22E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.73E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.74E-04
4.57E-04
147.21
8.33
84.95
4.91E-04
5.08E-04
5.00E-04
40% (fć) [kg/cm]
168,867.09
16,560.14
84.95
8.33
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 180739x
R² = 0,9852
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
113
0,00050
0,00060
Muestra No.
3
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.02
17907.86
214.38
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
151.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
1.69E-05
6.77E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
1.35E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.86E-04
1.86E-04
80.00
4.53
46.16
2.37E-04
2.54E-04
2.46E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.56E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
148.60
8.41
85.75
4.91E-04
5.25E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,579.94
16,433.92
85.75
8.41
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 179924x
R² = 0,9904
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
114
0,00050
0,00060
Muestra No.
4
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.37
17907.86
207.67
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
151.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
6.77E-05
5.08E-05
5.93E-05
40.00
2.26
23.08
1.35E-04
1.02E-04
1.19E-04
60.00
3.40
34.62
2.03E-04
1.52E-04
1.78E-04
80.00
4.53
46.16
2.88E-04
2.37E-04
2.62E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
2.71E-04
2.88E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.39E-04
3.47E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.23E-04
4.32E-04
143.95
8.15
83.07
5.08E-04
4.74E-04
4.91E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,445.31
16,420.71
83.07
8.15
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 184259x
R² = 0,9839
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
115
0,00050
0,00060
Muestra No.
5
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.06
17671.46
214.75
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
6.77E-05
5.08E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.19E-04
1.02E-04
60.00
3.40
34.62
1.19E-04
1.35E-04
1.27E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.37E-04
2.20E-04
100.00
5.66
57.70
2.88E-04
3.05E-04
2.96E-04
120.00
6.79
69.25
3.22E-04
3.73E-04
3.47E-04
140.00
7.92
80.79
3.89E-04
4.40E-04
4.15E-04
148.86
8.42
85.90
4.91E-04
5.08E-04
5.00E-04
40% (fć) [kg/cm]
169,851.81
16,656.71
85.90
8.42
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 190899x
R² = 0,9672
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
116
0,00050
0,00060
Muestra No.
6
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.76
17671.46
211.70
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.19E-04
1.02E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.52E-04
1.52E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.88E-04
2.54E-04
100.00
5.66
57.70
2.88E-04
3.05E-04
2.96E-04
120.00
6.79
69.25
3.39E-04
3.56E-04
3.47E-04
140.00
7.92
80.79
4.23E-04
4.23E-04
4.23E-04
146.74
8.30
84.68
5.08E-04
4.91E-04
5.00E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,637.56
16,439.57
84.68
8.30
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 186361x
R² = 0,978
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
117
0,00050
0,00060
Muestra No.
7
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.65
17671.46
220.81
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
1.69E-05
3.39E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
8.47E-05
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.19E-04
1.35E-04
80.00
4.53
46.16
2.54E-04
2.03E-04
2.29E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
2.88E-04
2.96E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.22E-04
3.39E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
3.89E-04
4.15E-04
153.06
8.66
88.32
5.25E-04
4.91E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
171,910.63
16,858.61
88.32
8.66
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 191717x
R² = 0,969
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
118
0,00050
0,00060
Muestra No.
8
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.81
17907.86
212.25
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
151.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
1.69E-05
6.77E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.02E-04
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.19E-04
1.86E-04
1.52E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.54E-04
2.29E-04
100.00
5.66
57.70
2.88E-04
3.22E-04
3.05E-04
120.00
6.79
69.25
3.22E-04
3.73E-04
3.47E-04
140.00
7.92
80.79
3.89E-04
4.57E-04
4.23E-04
147.13
8.33
84.90
4.91E-04
5.08E-04
5.00E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,977.30
16,472.88
84.90
8.33
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 187753x
R² = 0,9744
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
119
0,00050
0,00060
Muestra No.
9
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.63
17671.46
210.40
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.19E-04
1.02E-04
1.10E-04
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.86E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.20E-04
2.12E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.89E-04
3.81E-04
140.00
7.92
80.79
4.57E-04
4.74E-04
4.66E-04
145.84
8.25
84.16
4.74E-04
5.25E-04
5.00E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,283.30
16,404.83
84.16
8.25
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 179134x
R² = 0,9791
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
120
0,00050
0,00060
Muestra No.
10
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.53
17671.46
209.32
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
6.77E-05
5.08E-05
40.00
2.26
23.08
8.47E-05
1.02E-04
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.86E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.03E-04
2.20E-04
2.12E-04
100.00
5.66
57.70
2.71E-04
3.05E-04
2.88E-04
120.00
6.79
69.25
3.22E-04
3.39E-04
3.30E-04
140.00
7.92
80.79
3.56E-04
3.73E-04
3.64E-04
145.09
8.21
83.73
4.74E-04
5.08E-04
4.91E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,448.86
16,421.06
83.73
8.21
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 197399x
R² = 0,9564
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
121
0,00050
0,00060
Muestra No.
11
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
20.98
17671.46
213.90
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
302.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
6.77E-05
8.47E-05
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.69E-04
1.78E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.03E-04
2.12E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
3.05E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.89E-04
3.56E-04
3.73E-04
140.00
7.92
80.79
4.74E-04
4.57E-04
4.66E-04
148.27
8.39
85.56
5.08E-04
5.08E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
167,183.68
16,395.06
85.56
8.39
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 179787x
R² = 0,9731
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
122
0,00050
0,00060
Muestra No.
12
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.44
17436.62
218.62
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
149.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.02E-04
8.47E-05
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.52E-04
1.86E-04
1.69E-04
80.00
4.53
46.16
2.20E-04
2.54E-04
2.37E-04
100.00
5.66
57.70
3.05E-04
3.22E-04
3.13E-04
120.00
6.79
69.25
3.56E-04
3.73E-04
3.64E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
151.54
8.58
87.45
4.91E-04
5.25E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
170,997.70
16,769.08
87.45
8.58
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
y = 182578x
R² = 0,9853
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
123
0,00050
0,00060
Muestra No.
13
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.20
17671.46
216.22
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
150.00
301.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
5.08E-05
3.39E-05
4.23E-05
40.00
2.26
23.08
1.19E-04
8.47E-05
1.02E-04
60.00
3.40
34.62
1.86E-04
1.69E-04
1.78E-04
80.00
4.53
46.16
2.88E-04
2.71E-04
2.79E-04
100.00
5.66
57.70
3.39E-04
3.22E-04
3.30E-04
120.00
6.79
69.25
3.89E-04
3.73E-04
3.81E-04
140.00
7.92
80.79
4.57E-04
4.40E-04
4.49E-04
149.88
8.48
86.49
5.25E-04
4.91E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
169,560.81
16,628.17
86.49
8.48
#########
100,00
90,00
80,00
Esfuerzo (kg/cm²)
70,00
60,00
y = 176573x
R² = 0,9893
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
124
0,00050
0,00060
Muestra No.
14
CARGA
Dimensiones (mm)
Área
mm2
(MPa)
(kg/cm2)
21.42
17907.86
218.40
DEFORMACIÓN AXIAL
d
l
151.00
300.00
ESFUERZO
(kN)
(MPa)
(kg/cm2)
l1
l2
Promedio
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
20.00
1.13
11.54
3.39E-05
6.77E-05
5.08E-05
40.00
2.26
23.08
6.77E-05
1.19E-04
9.31E-05
60.00
3.40
34.62
1.69E-04
2.03E-04
1.86E-04
80.00
4.53
46.16
2.71E-04
2.88E-04
2.79E-04
100.00
5.66
57.70
3.22E-04
3.39E-04
3.30E-04
120.00
6.79
69.25
3.73E-04
3.73E-04
3.73E-04
140.00
7.92
80.79
4.40E-04
4.57E-04
4.49E-04
151.39
8.57
87.36
4.91E-04
5.25E-04
5.08E-04
40% (fć) [kg/cm]
171,354.05
16,804.03
87.36
8.57
#########
100,00
90,00
80,00
70,00
Esfuerzo (kg/cm²)
60,00
50,00
y = 177517x
R² = 0,989
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0,00000
0,00010
0,00020
0,00030
0,00040
125
0,00050
0,00060
11. BIBLIOGRAFIA
ACI 211.3R. (2002). Guide for Selecting Proportions for No-Slump Concrete.
American Concrete Institute.
ACI Committee 522. (2006). ACI 522R-06. American Concrete Institute.
Aguado, A., & Pindado, M. (1997). Caracterización experimental y numérica de
Hormigones
Porosos
Modificados
con
Polímeros. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA). Barcelona:
Universidad Politécnica de Cataluña.
ASTM C31 / C31M. (2012). Practica normalizada para preparacion y curado de
especimenes de Ensayo de Concreto en la Obra. ASTM.
ASTM. (2014). Cilindros de prueba de concreto, ASTM C-31. Recuperado el 21 de
Febrero
de
2014,
de
http://www.taringa.net/posts/cienciaeducacion/10900267/Cilindros-de-prueba-de-concreto-ASTM-C-31descripcion.html
ASTM D 2166. (2006). Ensayo de Compresion Simple. Recuperado el 21 de
Febrero de 2014, de http://noticias.espe.edu.ec/hfbonifaz/files/2012/09/ENSAYODE-COMPRESI%C3%93N-SIMPLE.pdf
Azañedo Medina, W., Chavez Juanito, H., & Muñoz Valdivia, R. (2008). Diseño de
mezca de concreto poroso con agregados de la cantera la Victoria. Cajamarca:
Universidad Nacional de Cajamarca.
Calderon Colca, Y. V., & Charca Chura, J. A. (2013). Investigacion en concreto
poroso. Lima: Instituto de construccion y gerencia.
Castro, J., de Solminihac, H., Videla, C., & Fernandez, B. (2009). Laboratory study
of mixture proportioning for pervious concrete pavement. Revista Ingenieria de
Construccion , 24 (3), 271-284.
Concreto, A. C. (2005). Determinacion del modulo de elasticidad del concreto.
Noticreto: la revista de la tecnica y la construccion , 50-57.
De Solminihac, H., & Castro S, J. (2012). Pavimentos porosos de hormigon: Una
opcion para mitigar los efectos de las aguas lluvias. Bit , 35-38.
Flores Prieto, J. R. (2010). Caracterización del concreto permeable, usando el
modulo de ruptura y el porcentaje de desgaste. Morelia: Universidad Michoacana
de San Nicolas de Hidalgo.
126
Franco Garcia, D. (22 de Noviembre de 2012). Colombia se raja en infraestructura
vial.
Recuperado
el
20
de
Febrero
de
2014,
de
http://www.elespectador.com/noticias/economia/articulo-388669-colombia-se-rajainfraestructura-vial
Gallardo, J. F. (2013). Estudio exploratorio de los factores de produccion y
logistica que inciden en el estado de asfalto en el punto de consumo en obras de
pavimentos. Santiago de Cali: Universidad del Valle.
Gonzalez G, J. F. (2012). Ante los retos del concreto permeable. Construccion y
tecnologia en concreto , 62-65.
Grupo CECATA Universidad Javeriana. (2002). Concreto poroso: Tecnologia e
investigacion para su uso en pavimentos . Noticreto , 56-61.
Imcyc. (2008). Construccion y tecnologia en Concreto. Recuperado el 21 de
Febrero de 2014, de http://www.imcyc.com/revistacyt/jun11/arttecnologia.htm
Instituto Nacional de Vias. (2008). Manual de diseño para concreto. Medellin:
Instituto Colombiano de Productores de Cemento.
Lopez Orozco, J. O. (2004). Porosidad del concreto. Guatemala: Universidad San
Carlos de Guatemala.
McCormac, J. C. (2002). Diseño de Concreto Reforzado. Mexico D.F.: Alfaomega.
Meneses Ospina, C. M., & Bravo Erazo, C. H. (2007). Resistencia mecanica y
condiciones de obra del cocnreto poroso en los pavimentos segun el tipo de
granulometria. Medellin: Universidad de Medellin.
Min Joung, Y. (2008). Evaluation and optimization of pervious concrete with
respect to permeability and clogging. Texas: A & M University.
Minaya Gonzalez, S. (2002). Seminario taller de mecanica de suelos y exploracion
Geotecnica. Lima: Universidad Nacional de Ingenieria.
National Ready Mixed Concrete Association. (2011). Pervious Concrete Contractor
Certification. Canada: NRMCA.
Navas Carro, A., & Fernandez, R. (2011). Diseño de mezclas para evaluar su
resistencia a la compresion uniaxial y su permeabilidad. Infraestructura vial , 4049.
Nrmca. (2006). El concreto en la practica. Recuperado el 21 de Febrero de 2014,
de http://www.nrmca.org/aboutconcrete/cips/CIP16es.pdf
127
Pato, M. B. (1998). Pavimentos de concreto poroso de altas prestaciones como
capa de rodadura para trafico pesado. ICPC Boletin , 10-16.
Sanchez De Guzman, D. (2001). Tecnologia del concreto y del mortero. Santafe
de Bogota: Bhandar editores LTDA.
Sika, M. d. (2012). Aditivos y adiciones para concreto. Santafe de Bogota.
Standardization News. (Abril de 2008). Se propone una norma para controlar el
colmatado por permeabilidad. Recuperado el 21 de Febrero de 2014, de
http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPMA08/permeability_spma08.html
Subramanian, N. (Julio de 2009). Concreto permeable - un material ecologico que
contribuye al ahorro de los recursos hidricos, frente a la escases de agua.
Recuperado
el
20
de
Febrero
de
2014,
de
http://www.asocem.org.pe/web/_infor_esp/Informe%20Especial_julio09.pdf
tesis.uson. (2007). Aditivos para concreto. Recuperado el 2 de Febrero de 2014,
de http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/8650/Capitulo4.pdf
Velez, L. (2010). Permeabilidad y porrosidad en concreto. Revista tecnologias
logicas , 169-187.
128

Diseño y Aplicación de Concreto Poroso para Pavimentos

Transcripción

Documentos relacionados

Fábrica El Alto (Morata de Tajuña). Madrid

Soluciones a las actividades de cada epígrafe

Rojo Multicolor