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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
DISEÑO Y EVALUACION DE MEZCLAS DE CONCRETO
AUTOCOMPACTANTES CON AGREGADOS DE LA ZONA CAPITAL
Y ADITIVOS FISICO-QUIMICOS
PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
POR LOS BACHILLERES
CARLOS EDUARDO SANABRIA ESTÉ
JOHN ALBERTO WRIGHT OVALLES
PARA OPTAR AL TITULO
DE INGENIERO CIVIL
CARACAS, mayo 2006
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
DISEÑO Y EVALUACION DE MEZCLAS DE CONCRETO
AUTOCOMPACTANTES CON AGREGADOS DE LA ZONA CAPITAL
Y ADITIVOS FISICO-QUIMICOS
Tutor Académico: Prof. María Eugenia Korody Tutor Industrial: Ing. José Enrique Salazar
PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
POR LOS BACHILLERES
CARLOS EDUARDO SANABRIA ESTÉ
JOHN ALBERTO WRIGHT OVALLES
PARA OPTAR AL TITULO
DE INGENIERO CIVIL
CARACAS, mayo 2006
Sanabria E. Carlos E. Wright O. John A.
DISEÑO Y EVALUACION DE MEZCLAS DE CONCRETO
AUTOCOMPACTANTES CON AGREGADOS DE LA ZONA
CAPITAL Y ADITIVOS FISICO-QUIMICOS
Tutor Académico: Prof. María Eugenia Korody. Tutor Industrial: Ing. José Enrique Salazar. Trabajo Especial de Grado. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil. 2006, nº pág.: 321. Palabras Clave : Concreto, Autocompactante, agregados, aditivo.
RESUMEN
En el siguiente Trabajo Especial de Grado se pretende resolver un problema existente en la industria venezolana de la construcción, este problema está circunscrito al ámbito de las prácticas constructivas, donde se manifiestan en ocasiones, deficiencias por la mano de obra poco calificada y la falta de inspección de una compactación adecuada, por otra parte la insuficiente trabajabilidad de las mezclas de concreto para acomodarse eficazmente en el molde. Como consecuencia se pone en evidencia un mal desempeño en la estructura de concreto armado, por ejemplo, espacios vacíos en el interior del elemento y segregación.
Como solución a este problema se diseñan y evalúan mezclas de concreto autocompactante, realizando ensayos de laboratorio donde se manipulan y controlan las variables de interés, observando los efectos sobre la condición a estudiar.
El Concreto Autocompactante es aquel que tiene la propiedad que permite manipularlo como si fuera un líquido, sin segregarse. Tiene la habilidad de fluir a través del acero por la fuerza de gravedad, manteniendo su homogeneidad. Diferentes métodos han sido desarrollados para medir y caracterizar las propiedades de fluidez que debe tener el concreto autocompactante. Este Trabajo
Especial de Grado describe algunos de los métodos existentes: el ensayo de extensibilidad, caja L y caja en V.
La mezcla de Concreto Autocompactante finalmente se diseñó mediante la búsqueda de sus características reológicas óptimas, la cual fueron estudiadas mediante los ensayos nombrados anteriormente y con la utilización de aditivos físico-químicos, los resultados obtenidos del diseño de mezcla del concreto autocompactante se encontraron dentro de los parámetros establecidos, la resistencia promedio obtenida en los ensayos de cilindros normalizados a compresión fue de 250,6 Kg/cm², que es mayor a la resistencia promedio requerida, la cual se ubicó en 244 kg/cm².
El análisis de costo realizado arrojó que en todos los casos estudiados los costos totales son mayores para el concreto autocompactante, en un rango de 11.000 a 28.000 Bs. Por metro cuadrado de construcción, esto representa entre un 7.4% a 17.3% más costoso.
DEDICATORIA
JOHN WRIGHT
A Dios, por estar ahí siempre, darme salud y todo lo necesario para alcanzar esta meta. Sin ti no hubiera sido posible.
A mi madre, Martha Ovalles, eres un ejemplo de fortaleza, constancia y esfuerzo, gracias por tus enseñanzas a lo largo de mi vida. Vales oro, y para ti es este logro.
A mi compañero Carlos Sanabria, esto no hubiera sido posible sin ti, gran esfuerzo y dedicación demostraste en todo este tiempo, y además de un gran compañero, eres un gran amigo, cuenta conmigo siempre.
A mis abuelos, los quiero muchísimo, no hay palabras para agradecer todo lo que han hecho por mí a lo largo de toda la vida.
A toda mi familia, cada uno de ustedes tiene un gran aporte en mi desarrollo personal y profesional, gracias por su apoyo en todo momento.
A Alejandro Diez, Edgar Pedagua, Ricardo Ortiz, Luis Moreno y Aurelio Alvarado, por su apoyo en todo momento, amigos como ustedes son difíciles de conseguir.
Rosalía Huizi y Renghild Luis, su apoyo en momentos difíciles fue de gran valor.
A la familia Sanabria Esté, por brindarnos en todo momento la ayuda el apoyo necesario en todo momento.
AGRADECIMIENTOS
A la Profesora María Eugenia Korody, por tu apoyo incondicional a lo largo del desarrollo de este Trabajo Especial de Grado, por tus consejos y tu comprensión en todo momento.
Al Ingeniero José Enrique Salazar, por las oportunidades que nos has brindado durante todo este tiempo, por ser el guía de este proyecto. Gracias por el empeño y dedicación que nos permite alcanzar este objetivo tan importante el día de hoy. Gracias por ser más que un tutor, un amigo.
Al Ingeniero Rommel Herrera, por el apoyo técnico brindado en todo lo referente a los aditivos utilizados en el desarrollo de este estudio.
Al Ingeniero Wilmer Castellanos, por su colaboración en todo momento durante la realización de este proyecto.
A los Ingenieros Hermán Pérez y Manuel Díaz, por el apoyo técnico brindado en la ejecución de este proyecto.
Al Ingeniero Edgar Duarte, por su colaboración en la Cantera Araguita, además, gracias por el caucho.
A Nicolás Ramos y Tony Camero, fueron una mano amiga en todo momento, y mostraron siempre un apoyo incondicional.
A los Profesores Gilberto Velazco, Nelson Camacho y Cesar Peñuela, por su ayuda y tiempo prestados en la orientación académica de la Tesis.
A la empresa CEMEX Venezuela, por la oportunidad y el apoyo brindado para la realización de este proyecto.
A la Universidad Central de Venezuela, nuestra Alma Mater.
Ensayo de Extensibilidad o cono
- 3.4 Trabajabilidad………………………………………………………………..
- 3.5 Retracción……………………………………………………………………
- 3.6 COMPONENTES DEL CONCRETO……………………………………..
- 3.6.1 Agregados…………………………………………………………
- Granulometría……………………………………………………
- Peso específico…………………………………………………..
- Porosidad y absorción…………………………………………..
- Forma y Textura de los agregados…………………………….
- Tamaño máximo…………………………………………………
- Módulo de finura…………………………………………………
- Peso unitario suelto……………………………………………...
- Peso Unitario Compacto………………………………..………
- Humedad………………………………………………………….
- 3.6.2 Cemento……………………………………………………………
- Cemento Portland Gris tipo III………………………………….
- 3.6.3 Agua………………………………………………………………..
- 3.6.4 Aditivos……………………………………………………………..
- POLYHEED 728 N………………………………………………
- WRDA – 79 ……………………………………………………….
- GLENIUM 3000 NS……………………………………………...
- VISCOCRETE 6………………………………………………….
- 3.7 PREPARACION Y MEZCLADO…………………………………………..
- 3.7.1 Modos de preparación……………………………………………
- 3.7.2 Premezclado Comercial………………………………………….
- 3.7.3 Dosificación por peso…………………………………………….
- 3.8 CONCRETO AUTOCOMPACTANTE…………………………………….
- 3.8.1 Métodos de prueba……………………………………………….
- de revenimiento………………………………………………….
- Ensayo de la caja L……………………………………………...
- Resistencia a la segregación………………………………......
- Ensayo de la caja en V………………………………………….
- 4.1 Tipo de Investigación………………………………………………………. CAPITULO IV: MÉTODO.
- 4.2 Diseño de la investigación…………………………………………………
- 4.3 Instrumentos de recolección de información……………………………. - 4.3.1 Descripción de los Instrumentos……………………………...…
- 4.4 Análisis de Costos…………………………………………………………..
- de mezcla……………………………………………………………………. 4.5 Procedimiento para el desarrollo del diseño
- de los agregados…………………………………………………………... 4.6 Procedimiento utilizado para la caracterización
- del concreto autocompactante……………………………………………. 4.7 Procedimiento utilizado para la elaboración - 4.7.1 Tipos de mezcla………………………………………………….. - Mezclado tipo #1………………………………………………… - Mezclado tipo #2………………………………………………. - Mezclado tipo #3………………………………………………. - 4.7.2 Ensayos en estado fresco……………………………………… - Asentamiento…………………………………………………... Ensayo Extensibilidad o Ensayo de - Equipo Requerido……………………………………… - Método de Ensayo…………………………………….. - Ensayo de la caja L……………………………………………. - Equipo Requerido……………………………………… - Procedimiento de Ensayo…………………………….. - Ensayo de la caja en V………………………………………...
- 4.7.3 Evaluación en estado endurecido……………………………………..
- 5.1 AGREGADOS……………………………………………………………... CAPITULO V: RESULTADOS Y ANALISIS
- 5.1.1 Agregado fino…………………………………………………….
- Granulometría…………………………………………………..
- Disgregabilidad a los sulfatos…………………………………
- 5.1.2 Agregado grueso………………………………………………...
- Piedra ¾” caliza………………………………………………...
- Granulometría…………………………………………..
- Disgregabilidad a los sulfatos…………………………
- Desgaste………………………………………………...
- Piedra ¾” silicia…………………………………………………
- Granulometría…………………………………………..
- Disgregabilidad a los sulfatos…………………………
- Desgaste………………………………………………...
- Arrocillo 3/8” silicia……………………………………………..
- Granulometría…………………………………………..
- Disgregabilidad a los sulfatos…………………………
- Desgaste………………………………………………...
- 5.2 CONCRETO FRESCO……………………………………………………
- 5.2.1 Grupo I……………………………………………………………
- Subgrupo I.1…………………………………………………….
- Subgrupo I.2…………………………………………………….
- 5.2.2 Grupo II…………………………………………………………...
- 5.2.3 Comparaciones Grupo I y Grupo II…………………………...
- 5.2.4 Grupo III…………………………………………………………..
- 5.2.5 Grupo IV………………………………………………………….
- 5.2.6 Grupo V…………………………………………………………..
- 5.2.7 Grupo VI………………………………………………………….
- Subgrupo VI.1…………………………………………………..
- Subgrupo VI.2…………………………………………………..
- 5.2.8 Grupo VII…………………………………………………………
- 5.2.9 Grupo VIII………………………………………………………...
- 5.2.10 Grupo IX………………………………………………………...
- 5.3 VALIDACION DE RESULTADOS………………………………………. - fresco……………………………………………………………. 5.3.1 Evaluación de los ensayos en estado
- 5.3.2 Resultados de Cilindros a compresión………………………..
- 5.4 ANALISIS DE COSTO…………………………………………………….
- Conclusiones………………………………………………………………...… CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- Recomendaciones……………………………………………………………..
- BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………….….
- ANEXOS ………………………………………………………………………………..
INDICE DE TABLAS
CAPITULO III: MARCO TEÓRICO.
- Características de Vibradores de Inmersión…………………………………
- Procedimientos Correcto e Incorrecto para la Compactación del Concreto……………………………………..……
- Especificaciones Granulométricas de la arena, según ASTM C33………………………………………………………………..
- Enumeración de los Cedazos para Calcular el Módulo de Finura………………………………………………………………..
- Componentes Mineralógicos del Cemento Portland…………………………………………………………………………..
- Propiedades de los componentes mineralógicos del concreto………………………………………………………………………
- Tipos de Cemento Portland…………………………………………………….
CAPITULO IV: RESULTADOS Y ANALISIS.
- Comparación de los parámetros normativos y la arena utilizada de porcentaje pasante…………………………………
- Límites de los porcentajes en peso que pasan los dos (02) cedazos de aberturas cuadradas y porcentaje pasante de la piedra ¾” caliza…………………………………………………………………………….
- Límites de los porcentajes en peso que pasan los dos (02) cedazos de aberturas cuadradas y porcentaje pasante de la piedra ¾” silicia…………………………………………………………………………….
- Límites de los porcentajes en peso que pasan los dos (02) cedazos de aberturas cuadradas y porcentaje pasante de la arrocillo 3/8” silicia…………………………………………………………………………….
- Validación de aire ocluido, tiempo de fraguado y embudo en V…………………………………………………………………..
- Resistencia a 24 horas………………………………………………………..
- Resistencia a 7 días…………………………………………………………...
- Resistencia a 28 días………………………………………………………….
- Comparación de diseños de mezclas para el análisis económico…………………………………………………………….
- Costos de materia prima………………………………………………………
- Costos del Concreto Convencional………………………………………….
- Costos del Concreto Autocompactante……………………………………..
ANEXOS
- Tabla para conocer la humedad de un agregado fino por medio del ensayo del frasco de Chapman……………………………………………………………
INDICE DE GRÁFICOS
CAPITULO III: MARCO TEÓRICO
- Influencia de la Compactación en la Ley de Abrams…………………………………………………………...
- Curvas granulométricas de cementos portland tipos I y III………………………………………………………….
CAPITULO V: RESULTADOS Y ANALISIS
I.1.A Representación gráfica de la Extensibilidad en función del Beta (β) del subgrupo I.1…………………………………………………………. I.1.B Representación gráfica de la Caja L en función del Beta (β) del subgrupo I.1…………………………….... II.A Representación gráfica de la Extensibilidad en función del Beta (β) del grupo II………………………………………………………………… II.B Representación gráfica del contenido de aire en función del Beta (β) del grupo II…………………………………………………………………….. II.C Representación gráfica de la Caja L en función del Beta (β) del grupo II…………………………………….. II.D Representación gráfica de la Extensibilidad en función del Beta (β) del grupo I y grupo II……………………………………………………... II.E Representación gráfica de la Caja L en función del Beta (β) del grupo II……………………..………………
- Validación del ensayo del cono de extensibilidad………………………………………………………………
- Validación del ensayo de la caja L……………………………………….
- Media móvil a 28 días de los cilindros obtenidos para la validación de resultados……………………………..
INDICE DE IMÁGENES
CAPITULO III: MARCO TEÓRICO
- Fluidez de una mezcla de Concreto…………………………………..
- Vibración Interna con Vibrador de Inmersión…………………………………………………………………
- Patio de Almacenamiento de agregado fino (Arena)…………………………………………………..
- Patio de Almacenamiento de agregado grueso (Piedra 3/4”)…………………………………………………….
- Agua almacenada para mezclado del concreto………………………………………………………………
- Muestra representativa para mezclas de prueba de POLYHEED 728 N….…………………………………..
- Almacenamiento del Aditivo POLYHEED 728 N……………………………………………………...
- Almacenamiento del Aditivo WRDA – 79 ………………………………………………………………
- Muestra representativa de aditivo WRDA – 79 para mezclas de prueba…………………………………
- Muestra representativa de aditivo GLENIUM 3000 NS para mezclas de prueba………………………..
- Almacenamiento del Aditivo VISCOCRETE - 6……………………………………………………….
- Muestra representativa de aditivo VISCOCRETE - 6 para mezclas de prueba………………………….
- Premezclado Comercial, llenado de camión………………………...
- Correa transportadora de los agregados del patio de almacenamiento a la dosificadora………………………………………………………..
- Tolva de almacenamiento de cemento……………………………….
- Carga de camión de Concreto Premezclado………………………..
CAPITULO IV: MÉTODO
- Realización del ensayo de humedad por el método del frasco de Chapman………………………………..
- Recolección y pesada de los agregados para la mezcla……………………………………………
- Agregado grueso………………………………………………………
- Introducción del Cemento…………………………………………….
- Mezcla del aditivo con el agua……………………………………….
- Mezclado del concreto………………………………………………..
- Proceso de extracción del concreto…………………………………
- Plancha de acero cuadrada y plana (tipo DIN) de 1m²……………………………………………………...
- Cono de Abrams………………………………………………………10 8
- Colocación de la plancha en un sitio estable y horizontal………………………………………………
- Llenado del cono de Abrams sobre la plancha……………………………………………………….
- Limpieza de los excesos en cono y plancha………………………………………………………..
- Levantamiento vertical del cono……………………………………..
- Medición de los diámetros finales…………………………………...
- Caja L…………………………………………………………………..
- Ensayo de fraguado…………………………………………………..
- Elaboración de Cilindros……………………………………………...
- Cilindro listo para su inmersión en la piscina de curado…………………………………………………..
- Cilindro ensayado……………………………………………………..
CAPITULO IV: RESULTADOS Y ANÁLISIS
V.1 Marca dejada por el cono de Abrams cuando fue retirado………………………………………
