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MEJORAMIENTO DELCONCRETO CON ADICION DE VIRUTA DE ACERO A PORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA

MEZCLA.

ALFONSO GARCÍA BADILLO

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA SECCIONALBUCARAMANGA

ESCUELA DE INGENIERÍAS Y ADMINISTRACIÓNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BUCARAMANGA2008

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MEJORAMIENTO DELCONCRETO CON ADICION DE VIRUTA DE ACERO A PORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA

MEZCLA.

ALFONSO GARCÍA BADILLO

Tesis de grado como requisito para optaral título de Ingeniero Civil

Director:CLAUDIA PATRICIA RETAMOSO LLAMAS

M.I.C. Ingeniera Civil

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA SECCIONALBUCARAMANGA

ESCUELA DE INGENIERÍAS Y ADMINISTRACIÓNFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BUCARAMANGA2008

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Nota de aceptación

___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________

___________

_________________________Presidente del Jurado

________________________Jurado

_________________________Jurado

Bucaramanga, Abril de 2008.

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A Dios, por su maravilloso amor, guiarme , protegerme e iluminarme en cada una de las

etapas de mi vida.

A mis padres Alfonso y Doris, por su infinitoamor, por guiarme y apoyarme en cada una demis decisiones.

A mi hermana Andrea Paola, por ser tanespecial conmigo.

A mis abuelos, aunque algunos ya descansaneternamente, por ser los forjadores de mis

Padres. A mis tíos y primos, quienes de una u otramanera me colaboraron desinteresadamente.

A mis amigos, por ser mi apoyo, compañía ydarle facilidad a mi vida.

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AGRADECIMIENTOS

A la empresa PREVESA, por facilitarnos su planta para la realización de miproyecto.

A la empresa DANA TRANSEJES S.A. por apoyar constantemente lainvestigación en la aplicación de sus productos residuales.

A la ingeniera Claudia Patric ia Retamoso Llamas por su valioso apoyo,colaboración, recomendaciones y enseñanzas para el desarrollo de esteproyecto.

A la Universidad Pontificia Bolivariana y la Facultad de Ingeniería Civil por ayudarme a mi crecimiento profesional y personal.

A todas aquellas personas que me ayudaron a construir esta meta y misamigos por toda su colaboración y respaldo.

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN....................................................................................... 9

1. OBJETIVOS............................................................................. 10 1.1. Objetivo General...................................................................... 10 1.2. Objetivos Específicos............................................................... 10 2. METODOLOGIA ...................................................................... 11 2.1. VIRUTA DE ACERO DANA TRANSEJES S.A. ....................... 11 2.1.1. Obtención de la viruta de acero. .............................................. 11 2.1.2. Tamizaje de Viruta de Acero.................................................... 11 2.1.3. Limpieza de Viruta de Acero.................................................... 11 2.1.4. Transporte de Viruta de Acero a la empresa PREVESA S.A... 12 2.2. ENSAYOS COMPONENTES DE MEZCLA DE CONCRETO.. 12

2.2.1.

Cemento .................................................................................. 12

2.2.2. Viruta de Acero. ....................................................................... 12 2.2.3. Agregado Grueso y Agregado Fino. ........................................ 12 2.3. DISEÑO DE MEZCLA.............................................................. 13 2.4. CONSTRUCCIÓN CILINDROS DE CONCRETO.................... 13 2.5. ENSAYO DE COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO.13 2.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS. ................................................ 13 2.7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................... 14 3. JUSTIFICACIÓN...................................................................... 15 4. ALCANCE................................................................................ 16 5. MARCO TEÓRICO. ................................................................. 17 5.1. QUE ES EL CEMENTO........................................................... 17 5.1.1. Calidad del Cemento ............................................................... 17 5.1.2. Tipos de Cemento.................................................................... 18 5.1.3. El Cemento Pórtland................................................................ 18 5.1.4. Cementos Pórtland Simples, Mezclados y Expansivos ........... 18 5.1.5. Clínker. .................................................................................... 19 5.1.6. Cementos Pórtland Especiales:............................................... 19 5.1.6.1 Pórtland Férrico: ...................................................................... 20 5.1.6.2 Cementos Blancos:.................................................................. 20 5.1.6.3 Cemento Puzolánico:............................................................... 20 5.1.7. Hidratación, Tiempo de Fraguado, Endurecimiento................. 20 5.2. AGREGADOS DEL CONCRETO ............................................ 20 5.2.1. Agregado Fino ......................................................................... 21 5.2.2. Agregado Grueso..................................................................... 22 5.3. EL CONCRETO....................................................................... 22 5.3.1. Fundamentos sobre el Concreto.............................................. 23 5.3.2. Trabajabilidad .......................................................................... 24 5.3.3. Concreto Endurecido Curado Húmedo.................................... 24 5.3.4. Velocidad De Secado De Concreto ......................................... 25

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5.3.5. Resistencia a la Compresión. .................................................. 25 5.3.6. Efectos en el Concreto Fresco................................................. 25

5.3.6.1

Cohesión y manejabilidad........................................................ 25

5.3.6.2 Pérdida de revenimiento.......................................................... 26 5.3.6.3 Asentamiento y sangrado ........................................................ 27 5.3.7. Efectos en el Concreto Endurecido.......................................... 28 5.3.7.1 Adquisición de resistencia mecánica: ...................................... 28 5.4. VIRUTA.................................................................................... 29 5.4.1. Tipos De Viruta ........................................................................ 29 5.4.1.1 Viruta Discontinua:................................................................... 29 5.4.1.2 Viruta Continua: ....................................................................... 29 5.4.1.3 Viruta continúa con protuberancias.......................................... 30 5.4.2. Fluidos de corte (Refrigerantes)............................................... 30

5.4.2.1

Elección Del Fluido De Corte................................................... 31

6. DISEÑO DE MEZCLA.............................................................. 32 6.1. DATOS DE LA OBRA. ............................................................. 34 6.2. DATOS DE LOS MATERIALES............................................... 34 6.3. MÉTODO DE DOSIFICACIÓN ................................................ 34 6.3.1. Determinación del asentamiento.............................................. 35 6.3.2. Selección Tamaño Máximo Nominal (TMN) ............................ 37 6.3.3. PORCENTAJE DE AIRE ......................................................... 38 6.3.4. Cantidad de Agua de Mezclado............................................... 38 6.3.5. Relación Agua/Cemento .......................................................... 40 6.3.6. El Contenido de Cemento........................................................ 41 6.3.7. Granulometría del Material. ..................................................... 43 6.3.8. Ajuste de Agua en la Mezcla de Concreto. .............................. 44 6.4. DISEÑO DE MEZCLA CON ADICIÓN DE VIRUTA................. 45 6.5. REALIZACIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO. .................. 51 7. RESULTADOS......................................................................... 53 7.1. MUESTRAS DE CONCRETO. EDAD TRES (3) DIAS ............ 53 7.1.1. Muestras de Concreto Estándar (Sin adición de viruta de acero). 3

días. ......................................................................................... 54 7.1.2. Resultados muestra Con Adición del 12% De Viruta de Acero

respecto al agregado fino de la mezcla. 3 días........................ 55 7.1.3. Resultados muestra Con Adición del 14% De Viruta de Acero

respecto al agregado fino de la mezcla. 3 días........................ 55 7.2. MUESTRA DE CONCRETO, EDAD SIETE (7) DIAS.............. 57 7.2.1. Muestras de Concreto Estándar (Sin adición de viruta de acero). 7

días. ......................................................................................... 57 7.2.2. Resultados muestra Con Adición del 12% De Viruta de Acero

respecto al agregado fino de la mezcla. 7 días........................ 57 7.2.3. Resultados muestra Con Adición del 14% De Viruta de Acero

respecto al agregado fino de la mezcla. 7 días........................ 58

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7.3. MUESTRA DE CONCRETO, EDAD VEINTIOCHO (28) DIAS 60 7.3.1. Muestras de Concreto Estándar (Sin adición de viruta de acero). 28

días. ......................................................................................... 60

7.3.2. Resultados muestra Con Adición del 12% De Viruta de Acerorespecto al agregado fino de la mezcla. 28 días...................... 60

7.3.3. Resultados muestra Con Adición del 14% De Viruta de Acerorespecto al agregado fino de la mezcla. 28 días...................... 61

7.4. RESUMEN DE RESULTADOS................................................ 62 8. ANALISIS DE RESULTADOS ................................................. 64 8.1. ANÁLISIS DE RESULTADOS MUESTRAS A LOS TRES (3) DÍAS

DE ENSAYADAS..................................................................... 64 8.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS MUESTRAS A LOS SIETE (7) DÍAS

DE ENSAYADAS..................................................................... 65

8.3.

ANÁLISIS DE RESULTADOS MUESTRAS A LOS VEINTIOCHO(28) DÍAS DE ENSAYADAS. ................................................... 67 8.4. COMPORTAMIENTO GENERAL EN EL TIEMPO DE LAS

MUESTRAS ESTÁNDAR Y CON ADICIÓN DE VIRUTA DEACERO RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA MEZCLA.69

9. CONCLUSIONES .................................................................... 70 10. RECOMENDACIONES............................................................ 71 11. BIBLIOGRAFÍA........................................................................ 72

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1.

Tipos de Cemento Pórtland más comunes. ........................ 18

Tabla 2. Partículas inconvenientes en el agregado fino ................... 22 Tabla 3. Asentamiento del Concreto................................................. 36 Tabla 4. Tamaño Máximo Nominal Permitido................................... 37 Tabla 5. Porcentaje de Aire en la Mezcla. ........................................ 38 Tabla 6. Agua de la Mezcla de Concreto.......................................... 39 Tabla 7. Relación Agua / Cemento................................................... 41 Tabla 8. Límites para la Granulometría Agregado Fino. ................... 43 Tabla 9. Límites de la Granulometría Agregado Grueso. ................. 44 Tabla 10. Proporciones de Materiales Sin Ajuste de Agua................. 47 Tabla 11. Proporciones de Materiales con Ajuste de Agua ................ 48

Tabla 12.

Cantidad de Agregado Fino y Viruta de Acero en la Mezcla.49

Tabla 13. Cantidades de Material Mezcla 12% Adición de Viruta....... 50 Tabla 14. Cantidades Materiales Mezcla 14% Adición de Viruta........ 50 Tabla 15. Resultados Muestras de Concreto Estándar Edad Tres días.54 Tabla 16. Resultados Muestra de Concreto Viruta 12% a los Tres (3)

días..................................................................................... 55 Tabla 17. Resultados Muestra de Concreto Viruta 14% a los Tres (3) días

............................................................................................ 55 Tabla 18. Resultados Muestras de Concreto Estándar Edad Siete (7) días

............................................................................................ 57 Tabla 19. Resultados Muestra de Concreto Viruta 12% a los Siete (7)

días..................................................................................... 58 Tabla 20. Resultados Muestra de Concreto Viruta 14% a los Siete (7)

días..................................................................................... 58 Tabla 21. Resultados Muestras de Concreto Estándar Edad Veintiocho

(28) días.............................................................................. 60 Tabla 22. Resultados Muestra de Concreto Viruta 12% a los Veintiocho

(28) días.............................................................................. 61 Tabla 23. Resultados Muestra de Concreto Viruta 14% a los Veintiocho

(28) días.............................................................................. 61 Tabla 24. Esfuerzo Promedio de Concreto......................................... 63 Tabla 25. Porcentajes de Aumento de Resistencia Respecto a la muestra

Estándar ............................................................................. 63

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1.

Diferentes Proporciones Mezclas de Concreto................... 23

Figura 2. Viruta de acero en proceso de secado ............................... 31 Figura 3. Muestras de Cilindros Estándar de Concreto. .................... 32 Figura 4. Muestras de Cilindros con 12% de Adición de Viruta de Acero.

............................................................................................ 33 Figura 5. Muestras de Cilindros con 14% de Adición de Viruta de Acero.

............................................................................................ 33 Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción ........................... 35 Figura 6. Pasos para la Dosificación de la Mezcla de Concreto ........ 35 Figura 7. Contenido de cemento........................................................ 42 Figura 8. Determinación Masa Agua Mezcla de Concreto................. 46

Figura 9.

Fabricación de cilindros. ..................................................... 51

Figura 10. Falla del cilindro.................................................................. 54 Figura 11. Resultados de Esfuerzos de Compresión Edad 3 días....... 56 Figura 12. Resultados de Esfuerzos de Compresión Edad 7 días....... 59 Figura 13. Resultados de Esfuerzos de Compresión Edad 28 días..... 62 Figura 14. Porcentaje de aumento de resistencia respecto a la muestra

estándar. 3 días .................................................................. 64 Figura 15. Comportamiento de la Resistencia Promedio a una edad de tres

(3) días................................................................................ 65 Figura 16. Porcentaje de aumento de resistencia respecto a la muestra

estándar siete (7) días ........................................................ 66 Figura 17. Comportamiento de la Resistencia Promedio a una edad de

siete (7) días ....................................................................... 67 Figura 18. Porcentaje de aumento de resistencia respecto a la muestra

estándar veintiocho (28) días.............................................. 68 Figura 19. Comportamiento de la Resistencia Promedio a una edad de

veintiocho(28) días ............................................................. 68 Figura 20. Comportamiento de las Muestras de Concreto en el Tiempo.69

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RESUMEN GENERAL DE TRABAJO DE GRADO

TÍTULO: MEJORAMIENTO DEL CONCRETO CONADICION DE VIRUTA DE ACERO APORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO ALAGREGADO FINO DE LA MEZCLA

AUTOR(ES): ALFONSO GARCÍA BADILLOFACULTAD: Facultad de Ingeniería Civil

DIRECTOR(A): Claudia Patricia Retamoso Llamas

RESUMEN

Este trabajo de grado se realizo con el objetivo de observar elcomportamiento del concreto adicionándole viruta de acero al 12% y 14%respecto al agregado fino, el proceso a seguir para generar mayor resistencia

a compresión, empezó desde conseguir los materiales para la mezcla hastala construcción de los cilindros, se observó que al adicionar el 12% de virutasu resistencia fue superior a la adición del 14%. Al realizar la mezcla ya conla adición de viruta y fabricar los cilindros no se tuvo inconvenientes, estosmateriales resultaron ser muy homogéneos, ya que no presentaron porosidady mostraron manejabilidad en el momento de la fundida. Se realizó el lavadoadecuado de la viruta con jabones industrializados para reducir efectossecundarios que generan las grasas y aceites de la viruta en su estadonatural y pueden afectar los resultados de la resistencia a la compresión.Con esta adición de viruta del 12% y 14% se concluye que los mejoresresultados obtenidos fueron los que se le adiciono menor porcentaje de viruta

con respecto al agregado fino y una mayor resistencia a la compresión. Estetipo de proyectos son supremamente importantes ya que generan unarenovación en la industria, por cuanto se reutilizan residuos que producenimpacto ambiental.

PALABRAS CLAVES: Viruta de acero, mejoramiento, concreto, muestras,comportamiento, adición, resistencia a compresión, agregado fino.

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GENERAL SUMMARY OF GRADUATION THESES

TITLE: MEJORAMIENTO DEL CONCRETO CONADICION DE VIRUTA DE ACERO APORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO ALAGREGADO FINO DE LA MEZCLA

AUTHOR: ALFONSO GARCÍA BADILLODEPARTMENT: Department of Civil Engineering

DIRECTOR: Claudia Patricia Retamoso Llamas

ABSTRACT

This graduation theses has been developed to observe the behavior of concrete as aresult of adding steel shavings using percentages of 12% and 14% with respect ofthe fine supplement, the process followed to generate a greater resistance tocompression, was followed from acquiring the materials for the mix to theconstruction of the cylinders, it is observed that by adding 12% the resistance isgreater than that of the addition of 14% of steel shavings. No inconvenient wasshown by the addition of steel shavings to the mix, in the fabrication of the cylinders,these materials resulted to be very homogeneous; pores were not produced in thecylinders and at the time of compounding the materials were manageable. Beingthat the fine supplements have different characteristics to those of the shavings, itwas necessary to wash the steel with industrial soaps reducing any hindrancegenerated to the results by grease and oils found in the shavings in its natural state.With the addition of 12% and 14% of steel shavings we can come to the conclusionthat the smaller percentage of shavings added in respect to the fine supplementyields a greater resistance to compression, therefore giving the best results. Thesetypes of projects are very important as they generate a renewal of our industry, byreusing wastes that have an impact on the environment.

KEY WORDOS: Steel shavings, improvement, concrete, cylinders, behavior,compression resistance, fine supplement.

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ENTREGA DE TRABAJOS DE GRADO, TRABAJOS DE INVESTIGACIÓNY AUTORIZACIÓN DE USO A FAVOR DE LA UNIVERSIDAD PONTIFICIA

BOLIVARIANAYo, ALFONSO GARCÍA BADILLO, mayor de edad, vecino de Bucaramangaidentificado con la cédula de ciudadanía No 91.520.902, actuando en nombrepropio, en mi calidad de autor del trabajo de grado:

MEJORAMIENTO DELCONCRETO CON ADICION DE VIRUTA DE ACEROA PORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LAMEZCLA.

hago entrega del ejemplar respectivo y de sus anexo de ser el caso, en

formato digital o electrónico (CD o DVD) y autorizo a la UNIVERSIDADPONTIFICIA BOLIVARIANA, para que en los términos establecidos en la Ley23 de 1982, Ley 44 de 1993m decisión Andina 351 de 1993, Decreto 460 de1995 y demás normas generales sobre la materia, utilice y use en todas susformas, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública,transformación y distribución (alquiler, préstamos público e importación) queme corresponden como creador de la obra objeto del presente documento.PARÁGRAFO: La presente Autorización se hace extensiva no sólo a lasfacultades y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material,sino también para formato virtual, electrónico, digital, óptico, uso en red,Internet, extranet, intranet, etc., en general para cualquier formato conocido opor conocer.

EL AUTOR – ESTUDIANTE, manifiesta que la obra objeto de la presenteautorización es original y la realizó sin violar o usurpar derechos de autor aterceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y detenta la titularidadsobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquierreclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos deautor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR/ESTUDIANTE, asumirá toda laresponsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; paratodos los efectos la Universidad actúa como un tercero de buena fe.

Para constancia se firma el presente documento en dos (02) ejemplares delmismo valor y tenor, en Bucaramanga, a los 9 días del mes de Abril de 2008.

EL AUTOR/ ESTUDIANTE:

(Firma)………………………………………….Nombre. ALFONSO GARCÍA BADILLO

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INTRODUCCIÓN

El concreto es un material resistente y duradero ya que por suscaracterísticas adquiere cualquier forma, en el mundo de la construcción esmuy utilizado.

El concreto de uso común, o como se conoce en el medio convencional,tiene tres componentes (agua, cemento y agregado), este concreto tiene unagran versatilidad, otra ventaja es la economía del mismo, soporta altasresistencias a la compresión y bajas resistencias a la tensión.

En años anteriores, se desarrolló el trabajo de grado titulado“OPTIMIZACIÓN DE UN CONCRETO DE 3000 PSI MEJORANDO LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ADICIONANDO VIRUTA DE ACERO”en la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, con el cualse observó que se logró un aumento relativamente alto del concreto conadición de viruta de acero, con el 10% de adición de viruta reemplazando elagregado fino. El resultado de aumento de la resistencia a la compresión conrespecto a la muestra estándar fue de un 63.92%, lo que indica que si sediseño un concreto para soportar una resistencia de 21MPa, se obtuvo conesta adición de viruta reemplazando el 10% del agregado fino del concretouna resistencia final de 34.42MPa, es un resultado bastante bueno y poresto se decidió continuar con este proceso para observar que tan confiableseran estos resultados.

El trabajo de grado presentado, es la continuación del proceso mencionadoanteriormente, correspondió observar el comportamiento de adición de virutade 12% y 14% respecto al agregado fino, en otro trabajo de grado se observóel comportamiento de 6%, 8% y 10%, completando el espectro de muestrasque se necesitan para obtener unos resultados más completos.

Adicionalmente, la viruta de acero es un material de desecho, que se estaríaaprovechando correctamente y se obtendría una mejora en la parteambiental de la industria metalmecánica.

Se espera que con los resultados obtenidos, se logren desarrollar un análisisde resultados que lleven a realizar unos diseños óptimos con respecto a lautilización de este material de desecho.

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1. OBJETIVOS

1.1. Objetivo General.Observar el comportamiento del concreto adicionando viruta reemplazandoparte del agregado fino, en un 12 y 14%.

1.2. Objetivos Específicos.

• Ejecutar los ensayos de laboratorio a los diferentes componentes delconcreto.

• Diseñar la mezcla para los porcentajes de viruta especificados.

• Realizar la construcción de 30 probetas para ensayar la muestrapatrón y las muestras con cada adición de viruta a los tres (3), siete (7)y veintiocho (28) días.

• Determinar la resistencia a la compresión de las probetas.

• Analizar estadísticamente las muestras, observando el aumento deresistencia en el tiempo.

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2. METODOLOGIA

Este trabajo de grado se desarrolló a partir de las recomendacionesrealizadas en un trabajo previo, manejando porcentajes de adición de virutamás reducidos, para corroborar que efectivamente se puede obtenermayores resistencias del concreto.

Es muy importante observar que se debe seguir un proceso para poder llegara la finalización del trabajo de grado, desde el lavado de la viruta de aceropasando por el diseño de mezcla y finalizando con el ensayo de resistencia ala compresión.

Hay que tener en cuenta que los materiales tienen unas propiedades que hay

que respetar para no cometer errores y lograr la resistencia a comprensióndel concreto adicionándole viruta manejando porcentajes del 12% y 14%,respecto al agregado fino de la mezcla.

2.1. VIRUTA DE ACERO DANA TRANSEJES S.A.

2.1.1. Obtención de la viruta de acero.

Por medio de una carta realizada por la Facultad de Ingeniería Civil seprocedió a llevarla a la empresa Transejes ya que ellos tienen este materialpara poder suministrarlo en la investigación y poder corroborar los

resultados.Es importante aclarar que este tipo de material se utiliza para crear artefactosexplosivos, sabemos y se tuvo la máxima prudencia con este material.

2.1.2. Tamizaje de Viruta de Acero.

Se procedió a comprar un tamiz de malla 7x7 para que la viruta que salierapor la malla sea la adecuada ya que por encima de la malla quedandesechos notorios y no lo podemos utilizar en la mezcla.

2.1.3. Limpieza de Viruta de Acero.

Después de tamizar la viruta, este agregado que vamos a utilizar viene congrasa por su origen, como lo vamos a utilizar en la mezcla hay que lavarlocon jabón industrial y potasa para dejarla virgen y procedemos al diseño parano tener daños en la mezcla.

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2.1.4. Transporte de Viruta de Acero a la empresa PREVESA S.A.

La cantidad necesaria de Viruta de acero a utilizar para desarrollar loscilindros de cada una de las mezclas, se lleva a la empresa a la que se hizoreferencia en el enunciado, la cual provee el concreto listo para fundir loscilindros de concreto a probar en las instalaciones de la UniversidadPontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

2.2. ENSAYOS COMPONENTES DE MEZCLA DE CONCRETO.

2.2.1. Cemento

El cemento utilizado es un cemento tipo III, por cuanto en la empresa que

suministró el concreto, maneja para todas sus obras por cuanto requierenaltas resistencias a la compresión tempranas. Los datos específicos delcemento son suministrados por PREVESA S.A.

2.2.2. Viruta de Acero.

En la empresa DANA TRANSEJES S.A. se reservan el derecho de proveerlos datos químicos de este residuo, para próximas oportunidades, setrabajará con estas propiedades que serán solicitadas cuando se requieran.

2.2.3. Agregado Grueso y Agregado Fino.

Estas características se tomaron de los ensayos realizados previamente enel trabajo de grado titulado “MEJORAMIENTO DE UN CONCRETO DE 3000PSI CON ADICIÓN DE VIRUTA DE ACERO CON PORCENTAJES DE 6%,8% Y 10% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA MEZCLA DECONCRETO”, estos fueron:

• Peso específico y Absorción: 1 ensayo.• Granulometría: 1 ensayo.• Masa unitaria suelta y compacta: 1 ensayo.• Contenido de materia orgánica (Ensayo calorimétrico): 1 ensayo.

• Desgaste en la maquina de los Ángeles: 1 ensayo.• Equivalente de arena: 1 ensayo.• Índice de caras fracturadas: 1 ensayo.• Aplanamiento: 1 ensayo.• Alargamiento: 1 ensayo.

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2.3. DISEÑO DE MEZCLA

El diseño de la mezcla se desarrolló para la muestra patrón y con losporcentajes de viruta que reemplazan el agregado fino de la mezcla (12% y14%, en el caso particular) y obtener el esfuerzo a compresión de la mezcla.

Los diseños se desarrollaron con los resultados obtenidos de los laboratoriosque se mencionaron en el ítem anterior, y se proporcionaron los porcentajesde estos a la empresa PREVESA S.A., para poder obtener la mezclautilizada.

2.4. CONSTRUCCIÓN CILINDROS DE CONCRETO.

Después de desarrollado el diseño de mezcla, se procede a realizar lasmuestras para probar en la Universidad Pontificia Bolivariana SeccionalBucaramanga.

Se desarrolla en el mismo proceso los treinta (30) cilindros que se van aprobar diez (10) de cada una de las mezclas a tres (3), siete (7) y veintiocho(28) días.

En total se probaron noventa (90) cilindros de concreto, treinta (30) para lamuestra patrón, treinta (30) para el 12% de adición de viruta de acero ytreinta (30) para el 14% de adición de viruta de acero.

2.5. ENSAYO DE COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO.

En este paso, se transportan los cilindros de concreto ya curados desde laempresa PREVESA S.A. a los Laboratorios de Ingeniería Civil de laUniversidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, en donde seprueban los cilindros en la prensa ubicada en el laboratorio del primer pisodel Bloque A de la Universidad.

En este ensayo se obtienen los diámetros y las fuerzas máximas aplicadas,para después realizar los cálculos respectivos y obtener los esfuerzos decompresión de las muestras.

2.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

En este punto particular, se analizan las gráficas que se desarrollaron y seobserva como fue el comportamiento de las mezclas respecto al trabajopropio y a los datos obtenidos de los trabajos de grado anteriores.

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2.7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

En esta parte se dejan las conclusiones y recomendaciones obtenidas deltrabajo de grado para la continuación óptima de la investigación.

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3. JUSTIFICACIÓN

Observando que en la tesis titulada “Optimización de un concreto de 3000PSI mejorando la resistencia a la compresión adicionando viruta de acero”,se obtuvieron unos aumentos hasta del 80% respecto a la muestra patrón, sedecidió continuar este trabajo, para tener un espectro más amplio demuestras y de esta manera dar un resultado mejor respecto alcomportamiento del concreto adicionando viruta de acero.

Por esto, en este trabajo de grado, se realizarán los análisis de adición deviruta al concreto como porcentaje del agregado fino del diseño de mezcladesarrollado.

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4. ALCANCE

Después de realizarse el proyecto de grado titulado “Optimización de unconcreto de 3000 PSI mejorando la resistencia a la compresión adicionandoviruta de acero”, se recomendó realizar un estudio más detallado respecto alcomportamiento de la viruta, antes de llegar a un porcentaje de adición de10% de viruta, por cuanto, en este punto se encontró el máximo esfuerzo decompresión y antes de esta adición, no se había realizado ninguna muestracon una adición de viruta menor.

Por esto se decidió seguir estudiando el comportamiento del concreto conadición de viruta ahora con adiciones de 6, 8, 10, 12 y 14%, respecto alagregado fino, para tener un espectro más amplio de resultados y más

confiables, y así dar por sentado que el aumento de resistencia es casi de un80%, con respecto al diseño particular.

Para este trabajo, se desarrollarán las adiciones de 12 y 14%, comparadascon la muestra patrón. En total se realizaran 270 muestras para probar así:30 muestras patrón, 30 muestras para una adición de viruta de 12% y 30muestras para una adición de viruta de 14%, de las cuales se obtiene laresistencia a la compresión a los tres (3) días. 30 muestras patrón, 30muestras para una adición de viruta de 12% y 30 muestras para una adiciónde viruta de 14%, de las cuales se obtiene la resistencia a la compresión alos siete (7) días. 30 muestras patrón, 30 muestras para una adición de viruta

de 12% y 30 muestras para una adición de viruta de 14%, de las cuales seobtiene la resistencia a la compresión a los veintiocho (28) días.

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5. MARCO TEÓRICO.

Se sabe que el concreto tiene una gran resistencia a la compresión, pero porque no darle mayor resistencia adicionándole viruta de acero.

En esta investigación se trata de concretar definitivamente que es muy viableponer en práctica este agregado para alcanzar optimización en los procesosde la ingeniería nacional.

5.1. QUE ES EL CEMENTO1

Se denomina cemento a un aglutinante o conglomerado hidráulico que,mezclado con agregados pétreos (grava y arena) y agua, crean una mezcla

uniforme, manejable y plástica capaz de fraguar y endurecer al reaccionarcon el agua y adquiriendo por ello consistencia pétrea el concreto.

5.1.1. Calidad del Cemento

Usualmente, el cemento hidráulico empleado para la producción del concretodebe ser cemento Pórtland (Compuesto de clinker y yeso).

En Colombia y en muchos países de América Latina, se producen otroscementos (compuestos de Clinker, yeso y alguna adición que desarrollapropiedades hidráulicas), como el cemento Pórtland de escoria de alto

horno, el cemento Pórtland Puzolanico, o el cemento Pórtland adicionado;que también son frecuentemente utilizados en la producción de concreto, yaque cumplen especificaciones químicas, físicas, y mecánicas similares a lasde un cemento Pórtland. Los cementos más comunes en el medioColombiano son los siguientes:

_____________________1http://www.wikipedia.com

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Tabla 1. Tipos de Cemento Pórtland más comunes.DESIGNACIÓN DESCRIPCIÓN

Pórtland Tipo I Uso comúnPórtland Tipo II Moderada resistencia a los sulfatosPórtland Tipo III Alta resistencia inicialPórtland Tipo IV Bajo calor de hidrataciónPórtland Tipo V Alta resistencia a los sulfatos

Cemento Pórtland de escoria dealto hornoCemento Pórtland puzolanico

Fuente: Sánchez de Guzmán Diego. Tecnología del Concreto y del Mortero.

5.1.2. Tipos de Cemento

Hay dos tipos de cemento:

• De origen arcilloso: Se obtiene de la arcilla y piedra caliza enproporción 1 a 4

• De origen Puzolánico: De origen orgánico o volcánico.

5.1.3. El Cemento Pórtland

El cemento es el que más se utiliza como aglomerante para el concreto, estecemento se utiliza alrededor de todo el mundo.

El inventor del cemento fue Joseph Aspdin en el año de 1824 en Inglaterra, elnombre de este cemento viene por unas piedras encontradas en ese año enPórtland Isla del condado de Dorset.

El cemento Pórtland tiene tres fases:

• Preparación de la mezcla de las materias primas• Producción del clinker• Preparación del cemento.

5.1.4. Cementos Pórt land Simples, Mezclados y Expansivos

El clínker se obtiene de la unión de la Cal, Sílice, y Alumina, estos materialesse clasifican, muelen y se mezclan para que lleguen a ser muy homogéneos.

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Estas materias primas se introducen en hornos rotatorios o temperaturas de1.400ºC, por sus composiciones químicas los materiales salen en fragmentos

menores a 6cm subdivididos llamados clínker Pórtland.Posteriormente se deja entrar y con una capa pequeña de yeso se dejafraguar para obtener un polvo fino gris conocido en el medio como cementoPórtland.

Con estos hechos se pueden clasificar así:

• Los cementos Pórtland propiamente dichos, o Pórtland simples,moliendo solamente el clínker y el yeso sin componentes cementantesadicionales.

• Los cementos Pórtland mezclados, combinando el clinker y el yesocon otro cementante, ya sea este una escoria o una puzolana.

• Los cementos expansivos que se obtienen añadiendo al clínker otroscomponentes especiales de carácter sulfatado, cálcico y aluminoso.

5.1.5. Clínker 2

Caliza cocida. Esa es la definición más exacta de la que se conoce comoClinker, la principal materia prima de la que se obtiene el cemento.

El Clinker (El producto del horno que se muele para fabricar el cementoPortland) se mira en microscopio, los compuestos del cemento se puedenidentificar para determinar sus cantidades.

La energía para producir el clínker es 1.700 Joules por gramo, pero estaenergía es mucho mayor ya que pierde calor y esta energía produce dióxidode carbono a la atmósfera.

El yeso, es un agregado del clinker para regular el fraguado, hace que elfraguado se haga de una forma rápida (45 min.)

5.1.6. Cementos Pórtland Especiales:

Estos cementos especiales tienen la misma forma pero no las mismascaracterísticas del Portland debido a los componentes que forman cada una.

___________________________________________________________2http://www.diariosur.es/prensa/20060809/malaga/clinker_20060809.html

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5.1.6.1 Pórtland Férrico:

Se caracteriza por un módulo de fundición de 0,64, esto quiere decir que esmuy rico en hierro.

5.1.6.2 Cementos Blancos:

Su módulo de fundición es más alto que el férrico, es de color blanco ya quecasi no tiene hierro

5.1.6.3 Cemento Puzolánico:

Viene de la región de Lazio, Italia. De una fina ceniza volcánica que semezcla con Cal (Relación 2 a 1) para fraguar fácilmente bajo el agua.

5.1.7. Hidratación, Tiempo de Fraguado, Endurecimiento

El cemento Pórtland es una mezcla de muchos compuestos, cuatro de ellosconforman el 90% (el silicato tricalcico, el silicato dicalcico, el aluminiotricalcico y el aluminio ferrito tetracalcico).

Cuando el concreto fragua, su volumen bruto permanece casi inalterado, y elconcreto endurecido contiene poros llenos de agua y aire, entre menos

porosa sea la pasta de cemento, mucho mas resistente es el concreto.El agua empleada es sumamente mayor que la que se requiere para lacompleta hidratación del cemento, la relación mínima Agua-Cemento (enpeso) para la hidratación total es de 0,22 a 0,25.

Es importante conocer la velocidad de reacción entre el cemento y el agua, lareacción inicial debe ser suficientemente lenta para que se conceda tiempo altransporte y colocación del concreto. Si embargo una vez que el concreto hasido colocado y terminado, es deseable tener un endurecido rápido.

5.2. AGREGADOS DEL CONCRETOLlamados también áridos, son un conjunto de partículas de origen naturalque pueden ser tratados o elaborados y cuyas dimensiones estáncomprendidas entre los límites por la Norma Técnica Colombiana. Losagregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, deuna mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisisminucioso y detenido de los agregados utilizados.

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Los agregados deberán cumplir con los siguientes requerimientos:

• Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportadosmanipulados, almacenados y dosificados de manera de garantizar.• Que la perdida de finos sea mínima;• Se mantendrá la uniformidad del agregado;• No se producirá contaminación con sustancias extrañas• No se producirá rotura o segregación importante en ellos

Los agregados expuestos a la acción de los rayos solares se deberán, si esnecesario, enfriarse antes de su utilización en la mezcladora.

Si el enfriamiento se efectúa por aspersión o riego, se deberá considerar la

cantidad de humedad añadida al agregado a fin de corregir el contenido deagua de la mezcla y mantener la relación agua- cemento de diseñoseleccionado.

Dependiendo de sus dimensiones la Norma Técnica Colombiana, clasifica ydenomina a los agregados en:

5.2.1. Agregado Fino

Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural oartificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51mm. (3/8") que cumple con los

límites establecidos en la Norma Técnica Colombiana.El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos:

• El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, ouna combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfilpreferentemente angular, duro, compacto y resistente.

• El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales depolvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras,álcalis, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas.

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Los romanos igual que los griegos descubrieron que el depósito volcánico,mezclado con caliza producía un mortero de gran resistencia.

Los investigadores descubrieron que hace miles de años, en Inglaterra fuepatentada una mezcla de caliza dura, molida y calentada con arcilla que alagregársele agua producía un mortero muy solidó, por eso el cementoPórtland recibió ese nombre por la similitud que tenia con la Isla Pórtland delcanal Ingles.

5.3.1. Fundamentos sobre el Concreto

El agregado y la pasta son los dos componentes que necesita el concreto, lapasta, compuesta por cemento Pórtland y agua, une a los agregados (arena

grava o piedra triturada) para tomar una roca que tiene similitud al concreto.Los agregados finos son arenas naturales manufacturadas de tamaño más omenos de 10mm, y los agregados gruesos son aquellas cuyas partículas seretienen en la malla Nº 16 y varían hasta 152mm

A continuación se mostrará la variación de las proporciones en volumenabsoluto de los materiales usados en el concreto.

Fuente: http://www.construaprende.com/t/02/T2Pg3.php

Figura 1. Diferentes Proporciones Mezclas de Concreto

Las barras 1 y 3 (de arriba hacía abajo) representan mezclas ricas conagregados pequeños.

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http://www.construaprende.com/t/02/T2Pg3.phphttp://www.construaprende.com/t/02/T2Pg3.php

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5.3.4. Velocidad De Secado De Concreto

El concreto requiere de humedad para hidratarse y endurecer el secado delconcreto únicamente esta relacionado con la hidratación y el endurecimientode manera indirecta cuando el concreto se seca baja su resistencia.

Muchas otras propiedades del concreto endurecido se ven también afectadaspor su contenido de humedad; incluye la elasticidad flujo plástico, valor deaislamiento, resistencia al fuego, resistencia al desgaste, conductividadeléctrica, durabilidad.

5.3.5. Resistencia a la Compresión.

La resistencia a la comprensión se define como la máxima resistenciamedida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial, se expresaen Kilogramos por centímetro cuadrado (Kg. / cm2) a una edad de 28 días sele designe le símbolo Fc.

La resistencia del concreto a la comprensión es una propiedad físicafundamental y es frecuentemente empleada en los círculos para diseño depuentes, de edificios y otras estructuras.

5.3.6. Efectos en el Concreto Fresco

5.3.6.1 Cohesión y manejabilidadLa cohesión y manejabilidad de las mezclas de concreto son característicasque contribuyen a evitar la segregación y facilitar el manejo previo y durantesu colocación en las cimbras. Consecuentemente, son aspectos delcomportamiento del concreto fresco que adquieren relevancia en obrasdonde se requiere manipular extraordinariamente el concreto, o donde lascondiciones de colocación son difíciles y hacen necesario el uso de bomba oel vaciado por gravedad.

Prácticamente, la finura es la única característica del cemento que puede

aportar beneficio a la cohesión y la manejabilidad de las mezclas deconcreto, por tanto, los cementos de mayor finura como el Pórtland tipo III olos Pórtland-puzolana serían recomendables en este aspecto. Sin embargo,existen otros factores con efectos más decisivos para evitar que las mezclasde concreto segreguen durante su manejo y colocación. Entre tales factorespuede mencionarse la composición granulométrica y el tamaño máximo delagregado, el consumo unitario de cementante, los aditivos inclusores de airey el diseño de la mezcla de concreto.

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5.3.6.2 Pérdida de revenimiento

Este es un término que se acostumbra usar para describir la disminución deconsistencia, o aumento de rigidez, que una mezcla de concreto experimentadesde que sale de la mezcladora hasta que termina colocada y compactadaen la estructura. Lo ideal en este aspecto sería que la mezcla de concretoconservara su consistencia (o revenimiento) original durante todo esteproceso, pero usualmente no es así y ocurre una pérdida gradual cuyaevolución puede ser alterada por varios factores extrínsecos, entre los quedestacan la temperatura ambiente, la presencia de sol y viento, y la manerade transportar el concreto desde la mezcladora hasta el lugar de colado,todos los cuales son aspectos que configuran las condiciones de trabajo enobra.

Para unas condiciones de trabajo dadas, la evolución de la pérdida derevenimiento también puede resultar influida por factores intrínsecos de lamezcla de concreto, tales como la consistencia o fluidez inicial de ésta, lahumedad de los agregados, el uso de ciertos aditivos y las características ycontenido unitario del cemento. La eventual contribución de estos factoresintrínsecos, en el sentido de incrementar la pérdida normal de revenimientodel concreto en el lapso inmediato posterior al mezclado, es como se indica:

• Las mezclas de consistencia más fluida tienden a perder revenimientocon mayor rapidez, debido a la evaporación del exceso de agua que

contienen.• El empleo de agregados porosos en condición seca tiende a reducir

pronto la consistencia inicial, por efecto de su alta capacidad paraabsorber agua de la mezcla.

• El uso de algunos aditivos reductores de agua y superfluidificantesacelera la pérdida de revenimiento, como consecuencia de reaccionesindeseables con algunos cementos.

• El empleo de cementos Pórtland-puzolana cuyo componente

puzolánico es de naturaleza porosa y se muele muy finamente, puedeacelerar notablemente la pérdida de revenimiento del concreto reciénmezclado al producirse un resecamiento prematuro provocado por laavidez de agua de la puzolana.

En relación con esos dos últimos factores, lo conveniente es verificaroportunamente que exista compatibilidad entre el aditivo y el cemento de usoprevisto y, en el caso del cemento Pórtland-puzolana, realizar pruebas

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comparativas de pérdida de revenimiento con un cemento portland simple deuso alternativo. Es importante no confundir la pérdida normal de revenimiento

que toda mezcla de concreto exhibe en la primera media hora subsecuente almezclado, con la rápida rigidización que se produce en pocos minutos comoconsecuencia del fenómeno de falso fraguado en el cemento. Para evitaresto último, es recomendable seleccionar un cemento que en pruebas delaboratorio demuestre la inexistencia de falso fraguado, o bien especificar alfabricante el requisito opcional de que el cemento no presente falso fraguado.

5.3.6.3 Asentamiento y sangrado

En cuanto el concreto queda en reposo, después de colocarlo y compactarlodentro del espacio cimbrado, se inicia un proceso natural mediante el cual loscomponentes más pesados (cemento y agregados) tienden a descender entanto que el agua, componente menos denso, tiende a subir. A estosfenómenos simultáneos se les llama respectivamente asentamiento ysangrado, y cuando se producen en exceso se les considera indeseablesporque provocan cierta estratificación en la masa de concreto, según la cualse forma en la superficie superior una capa menos resistente y durable porsu mayor concentración de agua. Esta circunstancia resulta particularmenteinconveniente en el caso de pavimentos de concreto y de algunas estructurashidráulicas cuya capa superior debe ser apta para resistir los efectos de laabrasión mecánica e hidráulica. Los principales factores que influyen en elasentamiento y el sangrado del concreto son de orden intrínseco, y serelacionan con exceso de fluidez en las mezclas, características deficientesde forma, textura superficial y granulometría en los agregados(particularmente falta de finos en la arena) y reducido consumo unitario y/obaja finura en el cementante. Consecuentemente, las medidas aplicablespara moderar el asentamiento y el sangrado consisten en inhibir la presenciade dichos factores, para lo cual es pertinente:

• Emplear mezclas de concreto con la consistencia menos fluida quepueda colocarse satisfactoriamente en la estructura, y que posea elmenor contenido unitario de agua que sea posible, inclusive utilizandoaditivos reductores de agua si es necesario.

• Utilizar agregados con buena forma y textura superficial y conadecuada composición granulométrica; en especial, con un contenidode finos en la arena que cumpla especificaciones en la materia.

• Ensayar el uso de un aditivo inclusor de aire, particularmente cuandono sea factible cumplir con la medida anterior.

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• Incrementar el consumo unitario de cemento y/o utilizar un cemento demayor finura, como el portland tipo III o los portland-puzolana. En

relación con esta última medida, es un hecho bien conocido la maneracomo se reduce la velocidad de sangrado de la pasta al aumentar lasuperficie específica del cemento.

5.3.7. Efectos en el Concreto Endurecido

5.3.7.1 Adquisición de resistencia mecánica:

Conforme se expuso previamente, la velocidad de hidratación y adquisiciónde resistencia de los diversos tipos de cemento portland dependebásicamente de la composición química del clinker y de la finura demolienda. De esta manera, un cemento con alto contenido de silicatotricálcico (C3S) y elevada finura puede producir mayor resistencia a cortoplazo, y tal es el caso del cemento tipo III de alta resistencia rápida. En elextremo opuesto, un cemento con alto contenido de silicato dicálcico (C2S) yfinura moderada debe hacer más lenta la adquisición inicial de resistencia yconsecuente generación de calor en el concreto, siendo este el caso delcemento tipo IV. Dentro de estos limites de comportamiento, en cuanto a laforma de adquirir resistencia, se ubican los otros tipos de cemento portland.

En cuanto a los cementos portland-puzolana, su adquisición inicial deresistencia suele ser un tanto lenta debido a que las puzolanas no aportanprácticamente resistencia a edad temprana. Por otra parte, resulta difícilpredecir la evolución de resistencia de estos cementos porque hay variosfactores que influyen y no siempre se conocen, como son el tipo de clinkercon que se elaboran y la naturaleza, calidad y proporción de su componentepuzolánico.

De acuerdo con las tendencias mostradas puede considerarse que, paraobtener el beneficio adecuado de resistencia de cada tipo y clase de cementoen función de sus características, lo conveniente es especificar la resistenciade proyecto del concreto a edades que sean congruentes con dichascaracterísticas. Consecuentemente, estas edades pueden ser como sigue:

Tipo de cemento que se Edad recomendable para especificar emplea en elconcreto la resistencia de proyecto Portland III14 ó 28 días Portland I, II y V28 ó 90 días Portland-puzolana 90 días, o más En ausencia de cemento tipoIII, cuya disponibilidad en el mercado local es limitada, puede emplearsecemento tipo I junto con un aditivo acelerante, previa verificación de sucompatibilidad y efectos en el concreto, tanto en lo que se refiere a suadquisición de resistencia como a la durabilidad potencial de la estructura.

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También es posible adelantar la obtención de la resistencia deseada en elconcreto, proporcionando la mezcla para una resistencia potencial más alta,

ya sea aumentando el consumo unitario de cemento, o empleando un aditivoreductor de agua para disminuir la relación agua/cemento.

5.4. VIRUTA

La adición que se utilizó en este trabajo de grado es la viruta de acero queproviene de la empresa DANA TRANSEJES S.A., allí hay partes deautomotores que por medio del torno se descompone y sale de diferentesformas, que por medio del tamiz se bate y posteriormente lo que sale de larejilla son partículas pequeñas de viruta de acero para que se agregan comoporcentaje del agregado fino de la mezcla de concreto, para obtener un

aumento en la resistencia a la compresión del material.5.4.1. Tipos De Viruta4

Hay tres tipos de formas para determinar el tipo de Viruta:

• Propiedades del material a trabajar• Geometría de la herramienta de corte• Condiciones del maquinado (Profundidad de corte, velocidad de

avance y velocidad de corte)

5.4.1.1 Viruta Discontinua:

Son materiales frágiles como el hierro fundido y el latón fundido que secortan, y estos esfuerzos al cortarlos producen fractura, este material cuandose desprende sale en segmentos muy pequeños.

5.4.1.2 Viruta Continua:

Son materiales dúctiles que al cortarlos no se fracturan y estas velocidadesde corte son altas, son un poco difíciles de cortar y es mejor hacerlo portramos cortos.

_____________________________________________________________4http://www.monografias.com/trabajos14/maq-herramienta/maq-herramienta

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5.4.1.3 Viruta continúa con protuberancias

Son materiales dúctiles donde al cortarlos su velocidad es baja esta viruta esun metal aglutinado soldado por su cara.

5.4.2. Fluidos de corte (Refrigerantes)

Este fluido se utiliza para mejorar las condiciones durante el proceso demaquinado, sus objetivos son:

• Ayudar a la disipación del calor generado• Lubricar los elementos que intervienen, en el corte para evitar la

perdida de la herramienta.

• Reducir la energía necesaria para efectuar el corte• Proteger a la pieza contra la oxidación y la corrosión• Arrastrar las partículas del material (medio de limpieza)• Mejorar el acabado superficial

Estos fluidos tienen las siguientes propiedades:

• Poder Refrigerante:

Su viscosidad (Características de productos lubricantes) debe ser baja, albañar bien el metal se obtiene el máximo contacto térmico; un alto calor

específico y una elevada conductividad térmica.• Poder Lubricante

Reduce el coeficiente de razonamiento que permite el fácil deslizamientode la viruta sobre la cara anterior de la herramienta.

Estos son los fluidos de corte mas utilizados.

• Aceites minerales• Aceites Vegetales• Aceites animales• Aceites Mixtos• Aceites al bisulfuro de molibdeno.• Emulsionables

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5.4.2.1 Elección Del Fluido De Corte

Depende de los siguientes factores:Del material de la pieza en fabricar El petróleo se utiliza para aleaciones ligeras; cualquier tipo de aceite seutiliza para el latón, bronce y cobre. Las emulsiones se utilizan para el níquely sus aleaciones, cualquier aceite para los aceros al carbono; al bisulfuro demolibdeno.

Del material que constituye la herramienta

Se utiliza las emulsiones para los aceros al carbono; para las aleacionesduras se trabaja en seco y también se puede utilizar las emulsiones.

Según el método de trabajo

Los aceites puros exentos de sustancias nocivas lo utilizan los tornosautomáticos, las emulsiones para las operaciones de rectificado; y fresadopara el taladrado se utiliza los aceites puros de baja viscosidad y para elbichado los aceites para altas presiones de corte o emulsión.

Fuente: Propia

Figura 2. Viruta de acero en proceso de secado

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Fuente: Propia

Figura 4. Muestras de Cilindros con 12% de Adición de Viruta de Acero.

Fuente: Propia

Figura 5. Muestras de Cilindros con 14% de Adición de Viruta de Acero.

El procedimiento para realizar el diseño de mezcla se muestra en la siguientefigura, en donde se pueden observar los pasos que hay que seguir paradeterminar la cantidad de cada uno de los materiales a utilizar en el diseño.

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Los pasos que se deben seguir para realizar esta dosificación de losmateriales se muestra en el algoritmo de la siguiente figura, en la cual se

muestran los pasos para obtener la cantidad de materiales que se necesitaadicionar para cada diseño de mezcla. Se puede observar, que se tiene encuenta el % de adición de viruta cuando se determina el volumen deagregado fino.

EEllee gg iir r ee ll A Ass ee nn ttaa mm iiee nn ttoo

EE llee gg iir r TTaa mm aa ññoo MMáá xxiimm oo NNoo mm iinn aa ll ((TTMMNN))

EE ss ttiimm aa r r ee ll cc oo nn ttee nn iiddoo dd ee aa iir r ee

EEss ttiimm aa r r llaa cc aa nnttiidd aa dd dd ee aa gg uuaa dd ee mm ee zz cc llaa dd oo

EE llee gg iir r llaa r r ee llaa cc iióó nn aa gg uu aa //cc ee mmee nnttoo ((aa //cc ))

CC aa llcc uu llaa r r ee ll ccoo nnttee nn iidd oo ddee cc ee mm ee nn ttoo

VVee r r iif f iicc aa r r ss ii llooss aa ggr r ee gg aa dd oo ss ccuu mm ppllee nn llaa ss r r ee cc oo mm ee nndd aa cciioo nn ee ss gg r r aa nn uu lloo mm éé ttr r iicc aa ss IICC OO NNTTEECC 11 7744

OO pp ttiimm iizz aa r r llaa ggr r aa nnuu lloo mm ee ttr r ííaa EEss ttiimm aa r r ee ll cc oo nn ttee nn iidd oo dd ee aa gg r r ee gg aa dd oo gg r r uu ee ss oo

EE ss ttiimm aa r r ee ll cc oonn ttee nn iiddoo dd ee aa gg r r ee ggaa ddoo f f iinn oo yy vviir r uu ttaa EEss ttiimmaa r r ee ll cc oo nn ttee nn iiddoo ddee aa ggr r ee ggaa dd oo ggr r uu ee ss oo ,, f f iinnoo yy VViir r uu ttaa

A A j juu ss ttaa r r llaa cc aa nn ttiidd aa dd ee aa gguuaa pp oo r r ee ll cc oonnttee nn iidd oo ddee hh uu mm ee dd aa dd dd ee ll aa gg r r ee ggaa ddoo

A A j juuss ttaa r r llaa ss mm ee zz cc llaa ss ddee pp r r uu ee bb aa

SS ii NNoo

Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

Figura 6. Pasos para la Dosificación de la Mezcla de Concreto

Este algoritmo es una lista bien definida, ordenada y finita de las operacionesque permite hallar la solución del diseño de mezcla, a través de pasossucesivos se llega a un estado final, para obtener solución del diseño.

Es muy importante llevar este método para mostrar la manera de llevar acabo procesos y resolver mecánicamente los inconvenientes que se vangenerando para poder ver la evidencia de la mezcla.

6.3.1. Determinación del asentamiento

El asentamiento es una propiedad importante que depende específicamentedel elemento que se va a construir en obra. Este se mide al momento que lamezcla esta fresca y se desarrolla con el cono de abrahams.

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El método utilizado de compactación es de vibración, cuando se utilizan otrosmétodos diferentes a las tablas se debe aumentar 25 cm., hay que recordar

que permita una colocación eficiente.El asentamiento escogido para el diseño de mezcla fue de 3.5-5.0 cm.

En la siguiente tabla se muestran los asentamientos dependiendo de lascondiciones de obra que se tengan.

Tabla 3. Asentamiento del Concreto Asentamiento

(cm)

Consistencia (Tipo

de concreto)

Grado de

Trabajabilidad

Tipo de estructura ycondiciones de

colocación

0 – 2.0 Muy seca Muy pequeñoVigas o pilotes de altaresistencia convibradores deformaleta.

2.0 – 3.5 Seca Pequeño Pavimientos vibradoscon máquina mecánica

3.5 – 5.0 Semi-seca Pequeño

Construcciones enmasas volumninosas.Losas medianamentereforzadas convibración. Fundaciones

de concreto simple.Pavimentos convibradores normales.

5.0 – 10.0 Media Medio

Losas medianamentereforzadas ypavimentos,compactados a mano.Columnas, vigas ,fundaciones y muros,con vibración.

10.0 – 15.0 Húmeda Alto

Secciones con muchorefuerzo. Trabajosdonde la colocación

sea difícil.Revestimiento detúneles. Norecomendable paracompactarlo condemasiada vibración

Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

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6.3.2. Selección Tamaño Máximo Nominal (TMN)

El número de tamaño se aplica a la cantidad colectiva de agregado que pasaa través de las mallas. El Tamaño Máximo Nominal de un agregado, es elmenor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte delagregado.

La malla de tamaño máximo nominal, puede retener de 5% a 15% delagregado dependiendo del número del tamaño, por lo común el tamañomáximo de las partículas de agregado no debe pasar:

• Un quinto de la dimensión mas pequeña del miembro de concreto• Tres cuartos del espaciamiento libre entre barras de rudeza

• Un tercio del paralte de las losas.En la siguiente tabla se muestran los tamaños máximos permitidosdependiendo del elemento estructural que se va a desarrollar.

Tabla 4. Tamaño Máximo Nominal Permit ido.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL mm (pulg) Dimensiónmínima delelemento

Murosreforzados, vigas ycolumna

s

Muros sin

refuerzo

Losas muy

reforzadas

Losas sinrefuerzo o poco

reforzadas

6 – 15 12 (½”)-19 (¾”) 19 (¾”) 19 (¾”)- 25 (1”) 19 (¾”) – 38 (1½”)

19 – 29 19 (¾”)-38 (1½”)38 (1½”)

38 (1½”) - 76(3”)

30 – 74 38 (1 ½”) – 76 (3”) 76 (3”)38 (1½”) - 76(3”) 76 (3”)

75 o más38 (1 ½”)

– 76 (3”) 152 (6”)38 (1½”) - 76(3”) 76 (3”) – 152 (6”)

Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

Con los datos obtenidos de la granulometría de los trabajos de gradoanteriores se obtuvo que el tamaño máximo (TM) es de 1” Pulgada y eltamaño máximo nominal (TMN) también es de 1” Pulgada.

37

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43/77

6.3.3. PORCENTAJE DE AIRE

El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8%del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregadogrueso.

En esta investigación se considera que el concreto no estará expuesto aambientes severos, por cuanto se está trabajando un concreto con aireatrapado normalmente.

A continuación, se observan los porcentajes de aire, que dependendirectamente del tamaño máximo nominal del agregado grueso.

Tabla 5. Porcentaje de Aire en la Mezcla. Agregado grueso

TMN

Porcentaje promedio total deaire incluido recomendado

paras los grados de exposic iónmostrados

Pulgadas mm

Porcentajede aire

atrapado(%)

Suave Mediano Severo

3/8 9.51 3.0 4.5 6.0 7.5

½ 12.50 2.5 4.0 5.5 7.0

¾ 19.10 2.0 3.5 5.0 6.0

1 25.40 1.5 3.0 4.5 6.0

1 ½ 38.10 1.0 2.5 4.5 5.5

2 50.8 0.5 2.0 4.0 5.0

3 76.1 0.3 1.5 3.5 4.5

6 152.4 0.2 1.0 3.0 4.0Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

Para el tamaño máximo nominal de 1” Pulgada el contenido de aire naturalatrapado es de 1.5% del volumen del concreto.

6.3.4. Cantidad de Agua de Mezclado.

El contenido de agua puede ser afectado por un gran número de factores:Tamaño y forma del agregado, docilidad (Trabajabilidad, Consistencia yPlasticidad), relación agua/ cemento, contenido de aire, contenido decemento, aditivos y condiciones ambientales.

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El más importante es la forma de los agregados si son de río (formaredondeada, textura lisa) o si son de cantera (forma angulosa y textura

rugosa). Los primeros son muy lisos y necesitan más cantidad de agua quelos otros.

Se debe tener en cuenta que la cantidad de agua se puede estimar de dosmaneras, por una gráfica en la cual se deben tener en cuenta datos comoasentamiento, TMN y textura del agregado. Por la tabla de la ACI, se tienenen cuenta parámetros como asentamiento, TMN y contenido de aire de lamezcla.

La cantidad de agua se determina considerando que los agregados estánsaturados y superficialmente secos (sss), de tal manera que después se

debe considerar la humedad y la absorción de los agregados.A continuación en la tabla mostrada, se muestran las cantidades de agua aadicionar dependiendo del tamaño máximo nominal que se tenga en lamuestra de concreto.

Tabla 6. Agua de la Mezcla de Concreto. Agua en kg/m3 de concreto para los TMN del

agregado indicado (mm)CONDICIONES

DELCONTENIDO

DE AIRE

Asentamiento(cm)

10 12.5 20 25 40 50** 70** 150**

3 – 5 205 200 185 180 160 155 145 1258 – 10 225 215 200 195 175 170 160 14015 – 18 240 230 210 205 185 180 170 ---CONCRETO

SIN AIREINCLUIDO

Cantidadaproximada de aireatrapado enconcreto sin aireincluido (%)

3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 0.2

3 – 5 180 175 165 160 145 140 135 120

8 – 10 200 190 180 175 160 155 150 135

15 – 18 215 205 190 185 170 165 160 ---CONCRETOCON AIRE

INCLUIDO Promediorecomendable decontenido de aire(%)

8.0 7.0 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0

**Los valores de asentamiento para un concreto que contenga un agregado mayor de 40 mm están basados enpruebas de asentamiento efectuado después de remover las partículas mayores de 40 mm por medio de cribadohúmedo (arreglar granulometría).Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

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6.3.5. Relación Agua/Cemento

La relación agua / cemento que se elija para el diseño de la mezcla, debe serel menor valor requerido para cubrir las consideraciones de exposición dediseño,

Cuando la durabilidad no sea el factor que rija el diseño, la relación agua /cemento deberá elegirse en base a la resistencia a compresión del hormigón.

Por la facilidad con que se determina, la resistencia a la compresión es lamedida por la calidad del concreto empleada más universalmente. A pesarde ser una característica, importante, otras propiedades tales como ladurabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste pueden tener igual o

mayor importancia.La resistencia de la pasta de cemento en el concreto depende de la cantidady calidad de los componentes reactivos y del grado al cual se completa lareacción de hidratación. El hormigón se vuelve resistente con el tiempo,siempre y cuando exista humedad disponible y Se tenga una temperaturafavorable.

Por lo tanto una resistencia a cualquier edad no es tanto función de larelación agua / cemento origina!, como lo es del grado de hidratación quealcance el cemento. La importancia de un curado puntual y completo sereconoce fácilmente a partir de este análisis,

La diferencia de resistencia para una relación agua / cemento puede serresultado de cambios en el tamaño del agregado, granulometría, texturasuperficial, forma, resistencia y rigidez: de la diferencia en los tipos y fuentesdel cemento; del contenido de aire incluido; de la presencia de aditivos; y dela duración del periodo del curado.

A continuación se muestran las relaciones agua/cemento, que dependeprincipalmente de la resistencia a la compresión deseada y de la exposiciónque tenga el concreto a la intemperie.

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Tabla 7. Relación Agua / Cemento.Resistencia a la

compresión kg/cm2(psi)

Concreto sin inclusor

de aireRelación absoluta porpeso

Concreto con inclusor

de aireRelación absoluta porpeso

175 (2500) 0.65 0.56210 (3000) 0.58 0.50245 (3500) 0.52 0.46280 (4000) 0.47 0.42315 (4500) 0.43 0.38350 (5000) 0.40 0.35

Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

6.3.6. El Contenido de CementoSe calcula usualmente a partir de la relación agua / cemento y del contenidode agua elegido, aunque usualmente se incluye en las especificaciones uncontenido mínimo de cemento, además de un contenido de relación agua /cemento máxima, los requisitos mínimos de cantidad de cemento sirven paraasegurar una durabilidad y acabado satisfactorios, una mayor resistencia aldesgate en losas, y una mejor apariencia superficialEn paramentos verticales. Esto es importante a pesar de que los requisitosde resistencia se satisfagan con menores contenidos de cemento.

Para lograr una mayor economía, la proporcionalidad debe ser tal que elconsumo requerido de cemento sea mínimo sin que se llegue a sacrificar lacalidad del concreto.

Como la calidad depende principalmente de la relación agua / cemento, sedebe mantener un mínimo en la cantidad de agua para reducir la demandade cemento. Entre las medidas para minimizar la cantidad de agua ycemento se incluye el uso de:

• La mezclo más aspera que sea práctica para usar.• El tamaño máximo mayor de árido que sea posible usar.

• La relación óptima de agregado fino a grueso.

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Fuente: PropiaFigura 7. Contenido de cemento

El concreto experimenta un proceso de endurecimiento progresivo que lotransforma de un material plástico en un sólido, producido por un procesofísico-químico complejo de larga duración.

En esta etapa, las propiedades del concreto evolucionan con el tiempo,dependiendo de las características y proporciones de los' materialescomponentes y de tas condiciones ambientales a que esta expuesto durantesu vida útil.

La previsión de las propiedades que posee el concreto en una etapadeterminada de este proceso de endurecimiento no es posible en laactualidad deducirla directamente de las características del proceso, sino quedebe recurrirse a ensayos que evalúan en formo directo dichas propiedades.

Estas propiedades son:

Densidad, Resistencia, variaciones de volumen, propiedades elásticas delhormigón endurecido.

Con la siguiente ecuación, se puede obtener la cantidad de cemento aadicionar en la mezcla, donde a es el agua calculada en el paso anterior y a /c es la relación agua cemento del concreto a diseñar.

caa

c = (1)

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Para obtener el volumen del cemento, se debe tener la densidad del cemento

que la suministró PREVESA S.A.γc = 3130 kg/m3.

6.3.7. Granulometría del Material.

Primero se debe chequear si la granulometría cumple o no lasespecificaciones del concreto.

Después de observar las siguientes tablas y la granulometría propia, sedeterminó que se debe desarrollar la proporción de agregado grueso y

agregado fino, por medio del método de la Road Note Laboratory.Para comprobar la granulometría, se debe observar la siguiente tabla para elagregado fino.

Tabla 8. Límites para la Granulometría Agregado Fino.TAMIZ %PASA

Mm pulg LIMITE INFERIOR LIMITE SUPERIOR

9.51 3/8 100 100

4.76 No 4 95 100

2.38 No 8 80 100

1.19 No 16 50 85

0.595 No 30 25 60

0.297 No 50 10 30

0.149 No 100 2 10Fuente: Propia

Para comprobar la granulometría del agregado grueso se utiliza la siguientetabla.

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Tabla 9. Límites de la Granulometría Agregado Grueso.MATERIAL QUE PASA CADA UNO DE LOS SIGUIENTES TAMICES ICONTEC (PORCENTAJE)

Agre-gado

Tamaño

nominalmm 101.6mm4”

90.5mm3½”

76.1mm 3”

64.0mm 2½”

50.8mm 2”

38.1mm 1½”

25.4mm 1”

19.0mm ¾”

12.7mm ½”

9.51mm 3/8”

4.76mmNo 4

2.38mm No8

1.19 mmNo 16

0 90.50 –38.10 10090 a100

25 a60 0 a 15 0 a 15

1 64.00 –38.10 10090 a100

35 a70 0 a 15 0 a 5

2 50.80 –4.76 10095 a100

35 a70

10 a30 0 a 5

3 38.10 –4.76 10095 a100

35 a70

10 a30 0 a 5

4 25.40 –4.76 10095 a100 25 a 60 0 a 10 0 a 5

5 19.0 –

4.76100 90 a

100

20 a

550 a 10 0 a 5

6 12.7 –4.76 10090 a100

40 a70 0 a 15 0 a 5

7 9.51 –2.38 10085 a100

10 a30 0 a 10 0 a 5

8 50.8 –25.4 10090 a100

35 a70 0 a 15 0 a 5

9 38.10 –19.0 10090 a100

20 a55 0 a 15 0 a 5

Fuente: Apuntes de clase, Materiales de Construcción

Después de comprobar con estas tablas, el agregado, se observó que setiene un porcentaje de agregado grueso de 56% y de agregado fino de 44%,para el total de agregados. Como la granulometría no cumplía, como semuestra en la siguiente ecuación, se obtiene el valor del volumen delagregado grueso:

f

g

adostotalagreguesoagregadogr

grueso fino

VolVol

γ

γ ⋅+

=

%

%1

(2)

El volumen del agregado fino se obtiene de la siguiente manera:

( )uesoagregadogr cementoaguaairenoagregadofi VolVolVolVolmVol +++−=3

1 (3)

6.3.8. Ajuste de Agua en la Mezcla de Concreto.

En esta parte se debe tener en cuenta el agua que tienen incluida losagregados, ya sea para adicionar o para disminuirla en la ya calculada.Para esto se debe conocer la Humedad y la Absorción que manejan losagregados al momento de realizar la mezcla.

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A continuación se observan las fórmulas que se deben utilizar paradeterminar la cantidad de este material.

( )∑ ⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ −

⋅=%100

%% Absorción Humedad m Agua agregado Agregado (4)

⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ +⋅=

%100

%1

Re

Humedad mm agregadoalAgregado (5)

6.4. DISEÑO DE MEZCLA CON ADICIÓN DE VIRUTA.

A continuación se muestra el diseño de mezcla con adición de virutautilizando el procedimiento de la Road Note Laboratory.

TMN = 1”γgrueso = 2620 kg/m3γfino = 2420 kg/m3γcemento = 3130 kg/m3HumedadGrueso = 1.4%HumedadFino = 5.26%AbsorciónGrueso = 1.05%AbsorciónFino = 1.11%

Asentamiento = 10 cm% aire = 1.5%

33 015.0%100

%5.11 mmVol aire =⎟ ⎠

⎞⎜⎝ ⎛ ⋅= (6)

Para determinar el volumen de agua que se tiene en la mezcla se debeinterpolar en la tabla 6, en la parte de concreto sin aire incluido, entre losTamaños Máximos Nominales de 25 y 40 mm.

A continuación se muestran los cálculos de este parámetro.

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195 kg/m 3

175 kg/m

25.0 25.4 40

ma 4.2525

175

4.2540

195175

−−

=−− ma

ma Cantidad de agua por metro cúbico

( )

3

3

1946.0

1000

6.194

6.194

4.25254.2540

195175175

m

mkgkg

ama

Va

kgma

ma

===

=

−⋅⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛

−−−=

γ

(7)

(8)

Figura 8. Determinación Masa Agua Mezcla de Concreto.

Para obtener la masa de cemento, se debe observar en la tabla 7, cual es larelación agua cemento dependiendo de la resistencia a la compresión y lainclusión o no de aire en la mezcla.

kgkg

cama

mcemento 52.33558.06.194

==⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛ = (9)

Después de obtener la masa de cemento, se determina el volumen delmismo en la mezcla de concreto.

3

3

107.0

3130

52.335m

mkgkgmc

V cemento

cemento ==⎟⎟ ⎠ ⎞

⎜⎜

⎝ ⎛ =

γ (10)

El porcentaje de Agregado Grueso utilizado es de 56% y el porcentaje deAgregado Fino utilizado es de 44%.

En la ecuación (2) se determina el volumen del agregado grueso teniendo encuenta que:

γGrueso = 2620 kg/m3

γFino = 2420 kg/m3 Con los datos anteriores se reemplaza en la ecuación:

( )3

3333

683.0

107.01946.0015.01

mVol

mmmmVol

adostotalagreg

adostotalagreg

=++−=

(11)

46

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52/77

33

369.0

2420

2620

%56

%441

683.0m

mVol uesoagregadogr =

⋅+=

Para obtener el volumen de agregado fino se utiliza la ecuación (3)

( )3

33333

314.0

369.0107.01946.0015.01

mVol

mmmmmVol

adostotalagreg

noagregadofi

=+++−=

La masa de los agregados se obtiene de el volumen multiplicarlo por ladensidad de los mismos como se muestra a continuación.

kgmkg

mm

kgmkgmm

noagregadofi

uesoagregadogr

0.7602420314.0

2.9672620369.0

3

3

3

3

=⋅=

=⋅=

A continuación se muestra la tabla resumen de los datos obtenidos sin ajustede agua en los agregados y sin adicionar Viruta de acero.

Tabla 10. Proporciones de Materiales Sin Ajuste de AguaMateriales Masa (kg) Densidad (kg/m3) Vol (m3)

Aire 0,000 0,000 0,015Agua 194,6 1000,000 0,195Cemento 335,5 3130,000 0,107AgregadoGrueso 967,2 2620,000 0,369Agregado Fino 760,0 2420,000 0,314

2257,31 1,000Fuente: Propia

Después de obtener las proporciones de materiales, se procede a realizar elajuste de agua con las ecuaciones (4) y (5), en la cual se obtienen las masasy el agua real a adicionar a la mezcla de concreto de tal manera que se tengaen cuenta el agua que tienen naturalmente los agregados.

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⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ ⋅=

⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ ⋅=

%100

%

%100

%

finoV V

VirutaV V

noagregadofinofinalagregadofi

noagregadofiviruta

(13)

kgmmkg

Masa

kgmmkg

Masa

kgmmkg

Masa

kgmm

kg Masa

mmV

mmV

mmV

mmV

nofinalagregadofi

nofinalagregadofi

viruta

viruta

nofinalagregadofi

nofinalagregadofi

viruta

viruta

570.653270.02420

769.668276.02420

403.146044.03330

49.125038.03330

270.0%100

%86314.0

276.0%100

%88314.0

044.0%100

%14314.0

038.0%100

%12314.0

3

3%14

3

3%12

3

3%14

3

3%12

33

%14

33

%12

33

%12

33

%12

=⋅=

=⋅=

=⋅=

=⋅==⎟ ⎠

⎞⎜⎝ ⎛ ⋅=

=⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ ⋅=

=⋅=

=⋅=

Tabla 12. Cantidad de Agregado Fino y Viruta de Acero en la Mezcla.% viruta % fino VolViruta Vol Arena

MasaViruta Masa Fino

12 88 0,038 0,276 125,488 668,76914 86 0,044 0,270 146,403 653,570

Fuente: Propia

Después de determinar la cantidad real de agregado fino que se debeadicionar a la mezcla para 12 y 14 por ciento, se debe realizar el ajuste deagua para esta nueva cantidad de fino adicionada.

( ) ( )

( ) kgkgkg Aguakg Agua

kgkg Agua

kgkg Agua

Viruta Mezcla

Viruta Agregado

Viruta Agregado

Viruta Agregado

46.16314.316.194

14.31

75.2739.3

%100

%11.1%26.5769.668

%100

%05.1%4.12.967

%12

%12

%12

%12

=−==

+=⎟ ⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅+−⋅=

49

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kgkgm VirutaFinoalAgregado 95.703%100%26.5

1769.668%12Re =⎟ ⎠

⎞⎜⎝ ⎛ +⋅=

( ) ( )

( ) kgkgkg Aguakg Agua

kgkg Agua

kgkg Agua

Viruta Mezcla

Viruta Agregado

Viruta Agregado

Viruta Agregado

09.16451.306.194

51.30

12.2739.3

%100

%11.1%26.5570.653

%100

%05.1%4.12.967

%14

%14

%14

%14

=−==

+=

⎟ ⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ −⋅+−⋅=

kgkgm VirutaFinoalAgregado 95.687%100%26.5

157.653%14Re =⎟ ⎠

⎞⎜⎝ ⎛ +⋅=

A continuación se muestra el resumen de los resultados obtenidos con laadición de viruta de acero de un 12%, respecto al agregado fino de la mezclade concreto.

Tabla 13. Cantidades de Material Mezcla 12% Adición de Viruta.Materiales Masa (kg) Densidad (kg/m3) Vol (m3)

Aire 0,000 0 0,015Agua 163,461 1000 0,195

Cemento 335,517 3130 0,107AgregadoGrueso 980,769 2620 0,369

Agregado Fino 703,95 2420 0,276Viruta 125,5 3330 0,038

2309,18 1,000Fuente: Propia

En la siguiente tabla, se muestran los resultados obtenidos para lascantidades de material que se deben utilizar al realizar una mezcla deconcreto con adición de viruta de 14% respecto al agregado fino de lamezcla.

Tabla 14. Cantidades Materiales Mezcla 14% Adición de Viruta.Materiales Masa (kg) Densidad (kg/m3) Vol (m3)

Aire 0,000 0 0,015Agua 164,092 1000 0,195Cemento 335,517 3130 0,107

Agregado Grueso 980,769 2620 0,369Agregado Fino 687,95 2420 0,270

Viruta 146,4 3330 0,0442314,73 1,000

Fuente: Propia

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6.5. REALIZACIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO.

Como se dijo anteriormente se hizo muestra patrón y muestras con adiciónde viruta de acero con 12% y 14% respecto al agregado fino de la muestra.

Se mostrará el procedimiento que se realizó para fabricar los cilindros yobtener las muestras. En total fueron noventa (90) cilindros que se fabricarony su distribución fue la siguiente:

• Para las muestras sin adición de viruta se fabricaron treinta (30)cilindros.

• Para las muestras con adición de viruta al 12% respecto al agregadofino se realizaron treinta (30) Cilindros

• Para las muestras con adición de viruta al 14% respecto al agregadofino se realizaron treinta (30) cilindros

Después de conocer la cantidad de cilindros que se fabricaron de cadamuestra se fallaron diez (10) cilindros con su respectiva edad para conocersu resistencia y más adelante observar su comportamiento con las demásedades.

Fuente: PropiaFigura 9. Fabricación de cilindros.

Hay que tener en cuenta también que en la fabricación de los cilindros esindispensable hacerlos con un proceso de veinte y cinco (25) golpes porcapa, para tener una buena calidad de este, y cumplir con el proceso de

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7. RESULTADOS.

Después de la fabricación de los cilindros de 12% y 14% de adición de virutarespecto al agregado fino de la mezcla, se realizaron los ensayos paraobtener la resistencia a comprensión en las edades de tres (3), siete (7) yveintiocho (28) días.

Es muy importante saber que se realizó un proceso para llegar a obtenerestos resultados, desde obtener los materiales para la fabricación de lasmuestras hasta su elaboración.

Para medir la resistencia a la comprensión se elaboran cilindros testigos delas mezclas que se están usando en la estructura, siguiendo el procedimiento

indicado en las normas NTC 550 y NTC 673.A continuación se mostraran los resultados obtenidos a los tres (3), siete (7)y veintiocho (28) días para el trabajo de grado.

Se realizaron treinta (30) cilindros por muestra divididas de la siguientemanera:

- 10 cilindros de muestra estándar (Sin adición de viruta).- 10 cilindros con adición de 12% de viruta de acero respecto al agregadofino de la mezcla.

- 10 cilindros con adición de 14% de viruta de acero respecto al agregadofino de la mezcla.

7.1. MUESTRAS DE CONCRETO. EDAD TRES (3) DIAS

Después de realizados los cilindros, se trasportan al Laboratorio deIngeniería Civil de la Universidad Pontificia Bolivariana SeccionalBucaramanga, se obtienen las dimensiones del diámetro de la muestra, secolocan en la prensa universal y se determina la carga aplicada de falla delcilindro.

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Fuente: Propia

Figura 10. Falla del cil indro

7.1.1. Muestras de Concreto Estándar (Sin adición de viruta de acero). 3días.

En la siguiente tabla se muestran los resultados de la mezcla estándar a lostres (3) días, estos resultados se obtuvieron determinando el área a partir deldiámetro, fuerza (KN) y esfuerzo a comprensión asi:

Tabla 15. Resultados Muestras de Concreto Estándar Edad Tres días.

Fuente: Propia

Muestra (mm) Área (mm2

) Fuerza (kN) σ (MPa) 1 152 18145,84 283,6 15,632 151 17907,86 316,3 17,663 153 18385,39 255,4 13,894 157 19359,28 324,3 16,755 156 19113,45 293,1 15,336 154 18626,50 278 14,927 150 17671,46 297,7 16,858 151 17907,86 351,5 19,639 151 17907,86 332,7 18,58

10 155 18869,19 320,6 16,99Promedio 16,62

54

8/18/2019 Digital 15954

60/77

7.1.2. Resultados muestra Con Adición del 12% De Viruta de Acerorespecto al agregado fino de la mezcla. 3 días.

En la siguiente tabla se muestran los resultados de la muestra con adicióndel 12% de viruta de acero respecto al agregado fino de la mezcla a los tres(3) días, estos resultados se obtuvieron midiendo su área (diámetro), fuerza(KN) y esfuerzo a comprensión así:

Tabla 16. Resultados Muestra de Concreto Viruta 12% a los Tres (3)días.

Muestra (mm) Área (mm2) Fuerza (kN) σ (MPa) 1 150 17671,46 350,8 19,852 153 18385,39 333,3 18,133 155 18869,19 407,1 21,574 157 19359,28 398,6 20,595 160 20106,19 351,3 17,476 155 18869,19 365,7 19,387 157 19359,28 466,5 24,108 152 18145,84 352,8 19,449 154 18626,50 316,5 16,99

10 153 18385,39 350,3 19,05Promedio 19,66

Fuente: Propia

7.1.3. Resultados muestra Con Adición del 14% De Viruta de Acerorespecto al agregado fino de la mezcla. 3 días.

En la siguiente tabla se muestran los resultados de la muestra con adicióndel 14% de viruta de acero respecto al agregado fino de la mezcla a los tres(3) días, estos resultados se obtuvieron midiendo su área (diámetro), fuerza(K