UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL. PRESENTA Eduardo Ríos González

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1 UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL REGIÓN XALAPA Empleo de la Ceniza de Bagazo de Caña de Azúcar (CBCA) como Sustituto Porcentual del Agregado Fino en la Elaboración de concreto Hidráulico TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA Eduardo Ríos González DIRECTOR Dr. Erick E. Maldonado Baldala Co-DIRECTOR Dr. Miguel Baltazar Zamora Xalapa Enríquez Veracruz 2011

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3 INDICE INTRODUCCIÓN... i OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN... ii OBJETIVOS PARTICULARES... ii JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN... iii CAPITULO I CONCRETO GENERALIDADES CEMENTO PORTLAND ANTECEDENTES DEL CEMENTO FABRICACIÓN CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS ESPECIFICACIONES FÍSICAS Y MECÁNICAS ÁRIDOS ÁRIDO FINO GRANULOMETRÍA DEL ÁRIDO FINO SUSTANCIAS NOCIVAS IMPUREZAS ORGÁNICAS MÓDULO DE FINURA ÁRIDO GRUESO GRANULOMETRIA DEL ÁRIDO GRUESO CONTENIDO DE HUMEDAD Y ABSORCIÓN, PESO ESPECÍFICO Y PESO UNITARIO PESO ESPECÍFICO PESO UNITARIO BANCOS DE MATERIALES UBICACIÓN DE LOS BANCOS PARÁMETROS GEOMETRICOS PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS PARÁMETROS DEL MATERIAL EXTRAÍBLE PARÁMETROS AMBIENTALES EXPLOTACIÓN DE BANCOS... 27

4 MÉTODO Y SISTEMA DE EXPLOTACIÓN EFECTOS AMBIENTALES MATERIAL DE RESIDUOS AGRÍCOLAS UBICACIÓN DEL INGENIO LA CONCEPCIÓN VER PRODUCCIÓN DE LA CAÑA DE AZÚCAR CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA (CBCA) ANTECEDENTES DE INVESTIGACIÓN RECIENTES DE (CBCA) EN LA ELABORACION DE CONCRETO CAPÍTULO II Metodología experimental MATERIALES CEMENTO PORTLAND COMPUESTO (CPC) MATERIALES ÁRIDOS CARACTERIZACIÓN DEL ÁRIDO FINO Porcentaje de absorción CARACTERIZACION DEL ÁRIDO GRUESO MATERIALES AGROINDUSTRIALES DE SUSTITUCIÓN CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA (CBCA) AGUA DE MEZCLADO PROPORCIONAMIENTO DE LA MEZCLA DE CONCRETO MÉTODO ACI PARA DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO. VOLÚMENES ABSOLUTOS DOSIFICACIÓN DE CBCA EN LA MEZCLA ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS DE ENSAYO PREPARACIÓN DE LOS MOLDES DE LAS PROBETAS ELABORACIÓN DE LA MEZCLA Y COLADO DE LAS PROBETAS ENSAYO DE REVENIMIENTO DE LA MEZCLA COLADO DE LAS PROBETAS CURADO DE LAS PROBETAS ENSAYOS PRACTICADOS AL CONCRETO ENDURECIDO RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE MÉTODO DE PRUEBA DE PERMEABILIDAD PARA EL CONCRETO... 69

5 ENSAYO DE ABSORCIÓN CAPILAR ENSAYO DE ABSORCION DE AGUA ( % DE ABSORCIÓN TOTAL) ENSAYO DE POROSIDAD CAPÍTULO III ANALISIS DE RESULTADOS EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES MÉTODO ACI PARA DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO. VOLÚMENES ABSOLUTOS RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE MÉTODO DE PRUEBA DE PERMEABILIDAD PARA EL CONCRETO ENSAYO DE ABSORCIÓN CAPILAR Ensayo de absorción, densidad y de porosidad Grafica del ensayo de adsorción de agua (% de Absorción total) Grafica del ensayo de densidad Grafica de ensayo de porosidad (porosidad total) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES Referencias Bibliográficas

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7 INTRODUCCIÓN El concreto se puede definir como un material compuesto que consiste en un medio de enlace dentro del cual se embeben partículas o fragmentos de agregado, para ello se utiliza un cemento hidráulico, agua, triturado y arena. Las obras de ingeniería que se realizan en la mayoría de los países desarrollados o medianamente desarrollados, utilizan como material de construcción el concreto en sus diversas formas. Como consecuencia debido al volumen de materiales que se extraen, procesan, elaboran y consumen, el impacto ambiental que se genera es importante y si se considera la cantidad de material de desecho, producto de la demolición de obras fuera de servicio, el resultado es aún mayor. Por su condición de estar constituido por materiales abundantes a lo largo del planeta, de fácil obtención, económico y de uso muy difundido y aceptado, es difícil pensar en alternativas viables, al menos en un futuro próximo, que modifiquen sensiblemente el consumo de cemento y agregados. Es por eso que se debe enfrentar el desafío de reformular en lo posible todo el ciclo constructivo de manera que nos permita contribuir al objetivo generalizado de encaminar nuestra actividad con productos, diseños y procesos que aseguren la vía de la sustentabilidad. Es dentro de este contexto que aparece la Ceniza de Bagazo de Caña de Azúcar (CBCA), la cual es un subproducto no metálico obtenido de la fabricación de azúcar. Su composición química tiene propiedades similares a la del cemento Portland, lo cual la hace un material de desecho altamente interesante para su uso de la fabricación del concreto, el cual en esta investigación va hacer utilizada como agregado fino (arena). i

8 La introducción de la CBCA como un nuevo material de construcción no es trivial, especialmente cuando hay vidas humanas que dependen de la solidez de una construcción; en la presente investigación se analizaran y se le darán una explicación a los siguientes objetivos. Desarrollar mejores características en la creación del concreto, incrementando las resistencias mecánicas y de durabilidad haciendo uso de materiales de desecho agroindustrial, como la CBCA, en sustitución porcentual del árido fino. Se analizará la influencia que puede ejercer el diferente criterio de sustitución utilizado para remplazar los áridos finos convencionales, por la CBCA como árido sobre las propiedades del concreto diseñado. Evaluar con base a los resultados obtenidos de las probetas, si es factible la alternativa de utilizar la CBCA como sustituto de árido fino para concreto. Reciclar un producto agroindustrial y darle uso en el área de la construcción como sustituto de árido fino (arena). Con base a lo anterior se darán las bases del comportamiento de un concreto modificado en relación porcentual en el agregado fino sustituido por ceniza de bagazo de caña de azúcar. OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN Evaluar el comportamiento mecanico y fisico de un concreto hidráulico, influenciado por la sustitución porcentual del agregado fino, por un desecho agroindustrial como lo es la ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA.), proveniente del ingenio la Concepción, Ver., con relación a un concreto convencional. OBJETIVOS PARTICULARES Desarrollar mejores características en la creación del concreto, ii

9 incrementando las resistencias mecánicas y de durabilidad haciendo uso de materiales de desecho agroindustrial, como la CBCA, en sustitución porcentual del árido fino. Analizar la influencia que puede ejercer el diferente criterio de sustitución utilizado para remplazar los áridos finos convencionales, por la CBCA como árido sobre las propiedades del concreto diseñado. Evaluar con base a los resultados obtenidos de las probetas, la factibilidad alternativa de utilizar la CBCA como sustituto de árido fino para concreto. Reciclar un producto agroindustrial y darle uso en el área de la construcción como sustituto de árido fino (arena) en la fabricación del concreto. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Se sabe que la durabilidad del concreto está ligada a la durabilidad individual de sus componentes y de estos, los áridos son los señalados como principales modificadores de esta. La importancia de obtener concreto de resistencia estable, de durabilidad óptima, con las proporciones adecuadas dependiendo de la proveniencia del agregado, debido a que muchos de los bancos de materiales no cuentan con la calidad suficiente para fabricar un concreto con las características requeridas. Por lo cual la razón principal del enfoque de esta investigación, es la implementación de la ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA), como sustituto porcentual de árido fino en la elaboración de concreto, la cual ya se ha estudiado anteriormente en sustitución de cemento dando resultados favorables. iii

10 Con lo cual se busca lograr mejorar las características de dicho concreto, a base de utilizar un material el cual es considerado como desecho agroindustrial y que por lo regular solo se le da uso para fertilizar el suelo de cultivo. Con esta alternativa que se propone en este estudio para la elaboración de concreto, se ve beneficiado: el sector económico, social y ambiental. iv

11 MARCO TEÓRICO CAPITULO I 1.1 CONCRETO Actualmente en el ámbito de la construcción el concreto es uno de los materiales existentes con mayor demanda debido a la diversidad que este presenta, permitiendo además un ahorro en costos de obra en las diferentes construcciones en las que se aplica dicho material, siendo necesario elaborar métodos que nos permitan obtener un óptimo rendimiento. El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava, los cuales conforman el cuerpo del material, creando una masa que al endurecer forma una roca artificial. La calidad del concreto depende de la calidad de la pasta y del agregado y de la unión entre los dos. En un concreto adecuadamente confeccionado, cada y toda partícula de agregado es completamente cubierta por la pasta y todos los espacios entre las partículas de agregados se llenan totalmente con pasta GENERALIDADES El concreto es un material semejante a la piedra que se obtiene mediante una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento Portland, agua, agregados fino y grueso, y en algunos casos por aditivos los cuales hoy en día hay una variedad, que nos ofrecen un concreto con mejores características, los materiales utilizados deben cumplir con ciertas especificaciones las cuales avalen la calidad de los mismos. 1

12 Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10mm. El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. Como los agregados constituyen aproximadamente el 60 al 75 % del volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencias a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas. El diseño de las mezclas de concreto se basará en la relación agua-cemento necesaria para obtener una mezcla plástica y manejable según las condiciones específicas de colocación de tal manera que se logre un concreto de durabilidad, impermeabilidad y resistencia que esté de acuerdo con los requisitos que se exigen para las diversas estructuras, según los planos y especificaciones. La relación agua-cemento se indicará en el diseño de la mezcla. [1] 1.2 CEMENTO PORTLAND La palabra cemento es nombre de varias sustancias adhesivas. Deriva del latín caementum, porque los romanos llamaban opus caementitium (obra cementicia) a la grava y a diversos materiales parecidos al concepto que usaban en sus morteros, aunque no eran la sustancia que los unía. El Cemento Hidráulico es un material inorgánico finamente pulverizado, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava asbesto u otros materiales, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad. [2] 2

13 1.2.1 ANTECEDENTES DEL CEMENTO El origen del cemento es tan antiguo, como la humanidad ya que la necesidad que ha tenido el hombre de construir su propio hábitat, así como las estructuras necesarias para su progreso, ha constituido el factor principal en la búsqueda de materiales para esta finalidad. Su nombre primitivo, o mejor dicho su origen viene de la ceniza calcinada, el cual era observado porque en la noche el hombre armaba fuegos, al quedar la ceniza calcinada y mezclada con la lluvia nocturna, se endurecía. La cal común se obtiene al calcinar la piedra caliza, la diferencia entre la cal común y la cal hidráulica radica en que la cal común se endurece en presencia de CO contenido en el aire y por lo tanto no puede ocurrir bajo el agua; la cal hidráulica por proceder de calizas impuras, se endurece por la reacción que se produce entre los elementos constitutivos, lo cual permite que su fraguado pueda darse bajo agua; de ahí procede el nombre de cal hidráulica. Los egipcios usaron el yeso además de la cal. Tanto los romanos como los griegos mezclaban cal con cenizas volcánicas o con tejas de arcillas quemadas, obteniendo un material de condiciones muy superiores a los de la cal común. La sílice activa y la alúmina que se encuentran en las cenizas y en las tejas con la cal para producir lo que es conocido como cemento puzolánico, proveniente del nombre de Puzzuoli ciudad que queda en el Golfo de Nápoles, Italia, cerca del Vesubio. En este sitio los Romanos extraían el material volcánico que mezclaban con la cal, estos utilizaron éste cemento para construir el Coliseo de Roma y el Pont du Gard. Los griegos obtenían estos materiales en la Isla Santorin. En la edad media hubo una disminución general en la calidad y uso del cemento. En 1756 Jhon Smeaton encontró que el mejor mortero se obtenía cuando se mezclaba puzolana con caliza que contenía una alta cantidad de material arcilloso, Smeaton fue el primero en conocer las propiedades químicas de la cal hidráulica. Posteriormente en 1824, Jhosep Aspin conoció los estudios de Smeaton y 3

14 continuo las investigaciones llegando a obtener un material que al mezclarlo con el agua reaccionaba dando lugar al endurecimiento de la pasta producida. Este material endurecido presentaba un aspecto similar al de unas piedras de construcción extraídas en Inglaterra, en la localidad de Portland. El prototipo del cemento moderno fue obtenido en 1845 por Isaac Johnson, quien quemo una mezcla de arcilla y caliza hasta la formación del clinker. En general el cemento portland, concebido originalmente por la semejanza de color y calidad entre el cemento fraguado y la piedra de portland, éste cemento se ha conservado en nuestros días para describir un cemento obtenido en la mezcla minuciosa de materiales calcáreos y arcillosos y otros materiales que contienen sílice, alúmina y quemándolos a una temperatura da la formación del clinker. En Le Chatelier investigo acerca del peso específico del cemento, Vicat acerca del fraguado, Abrahams acerca de la relación agua cemento, en USA se encuentra la PCA (asociación de Cemento Portland), en Suiza se encuentra las casas de aditivos (Sika y Toxement). En Mexico tenemos las cementeras: Cemex, Apasco, Cementos Cruz Azul, Moctezuma, Anahiac, Grupo Cementos de Chihuahua, entre otras FABRICACIÓN Los cementos portland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de silicatos de calcio. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua. Durante esta reacción, llamada hidratación, el cemento se combina con agua para formar una pasta endurecida. Los componentes básicos para la fabricación del cemento portland son el óxido de calcio, óxido de sílice, alúmina y el óxido de hierro. La materia prima necesaria para tener las cantidades correctas de los componentes básicos es una mezcla de materiales calcáreos (piedra caliza) y arcillosos. 4

15 Cuando se está fabricando el cemento se les agregan otras adiciones (cenizas volcánicas, puzolanas, escorias de alto horno), que cumplen con diferentes funciones especiales. Estas materias primas se someten a un proceso de clinkerización (a altas temperaturas), todo esto va a producir un polvo gris oscuro, que fragua muy rápidamente con el agua, al finalizar este proceso se le adiciona yeso con el fin de retardar el tiempo de fraguado. Este proceso se lleva a cabo mediante una serie de etapas: Explotacion de materias primas: Consiste en la extracción de las piedras calizas y las arcillas de los depósitos o canteras, las cuales dependiendo de sus condiciones físicas se hacen los diferentes sistemas de explotación, luego el material se transporta a la fábrica. Preparacion y clasificacion de las materias primas: Una vez extraídos los materiales, en la fábrica se reduce el tamaño de la caliza siguiendo ciertas especificaciones dada para la fabricación. Su tamaño se reduce con la trituración hasta que su tamaño oscile entre 5 a 10mm. Homogenizacion: Consiste en hacer mezcla de las arcillas y calizas, que ya han sido trituradas, se lleva por medio de bandas transportadoras o molinos, con el objetivo de reducir su tamaño hasta el orden de diámetro de medio milímetro. En ésta etapa se establece la primera gran diferencia de los sistemas de producción del cemento, (procesos húmedos y procesos secos). Clinkerizacion: Consiste en llevar la mezcla homogeneizada a hornos rotatorios a grandes temperaturas aproximadamente a 1450 C, en la parte final del horno se produce la fusión de varios de los componentes y se forman gránulos de 1 a 3 cm de diámetro, conocido con el nombre de Clinker. 5

16 Enfriamiento: Después que ocurre el proceso de clinkerización a altas temperaturas, viene el proceso de enfriamiento en la cual consiste en una disminución de la temperatura para poder trabajar con el material, éste enfriamiento se acelera con equipos especializados. Adiciones finales y molienda: Una vez que el Clinker se halla enfriado, se prosigue a obtener la finura del cemento, en la cual consiste en moler el Clinker, después se le adiciona yeso con el fin de retardar el tiempo de fraguado. Empaque y distribucion: Esta última etapa consiste en empacar el cemento fabricado en bolsas de 50 kilo, teniendo mucho cuidado con diversos factores que puedan afectar la calidad del cemento, luego se transporta y se distribuye con cuidados especiales. [3] CLASIFICACION DE LOS CEMENTOS La clasificación de los diferentes tipos de cemento de acuerdo a la norma mexicana NMX-C-414-ONNCCE se muestra en la tabla 1.1. Así como la clasificación de acuerdo a la clase resistente y características especiales, también estipuladas en la misma norma descritas en la tabla 1.2. Tabla 1.1. Tipos de cemento. Tipo Denominación Descripción CPO Es el cemento producido a base de la Cemento Portland molienda de clinker Portland y usualmente Ordinario sulfato de calcio. CPP Es el conglomerante hidráulico que resulta Cemento Portland de la molienda conjunta de clinker Puzolánico Portland, materiales puzolánicos y 6

17 CPEG CPC CPS CEG Cemento Portland con escoria granulada de alto horno Cemento Portland Compuesto Cemento Portland con humo de sílice Cemento con escoria granulada de alto horno usualmente sulfato de calcio. Es el conglomerante hidráulico que resulta de la molienda conjunta de clinker Portland, escoria de alto horno y usualmente sulfato de calcio. Es el conglomerante hidráulico que resulta de la molienda conjunta de clinker Portland, usualmente sulfato de calcio y una mezcla de materiales puzolánicos, escoria de alto horno y caliza. En el caso de la caliza, este puede ser el único componente. Es el conglomerante hidráulico que resulta de la molienda conjunta de clinker Portland, humo de sílice y usualmente sulfato de calcio. Es el conglomerante hidráulico que resulta de la molienda conjunta de clinker Portland y mayoritariamente escoria granulada de alto horno y sulfato de calcio. Tabla 1.2. Clasificación de los cementos. Tipo Clase resistente Características especiales CPO 20 RS Resistente a los Sulfatos CPP 30 BRA Baja Reactividad Álcali agregado CPEG 30R BCH Bajo Calor de Hidratación CPC 40 B Blanco 7

18 CPS 40R - CEG - - Para indicar que un tipo de cemento debe cumplir con una resistencia inicial especificada, se le agrega la letra R después de la clase. Solo se definen valores de resistencia inicial a 30R y 40R. [4] ESPECIFICACIONES FÍSICAS Y MECÁNICAS Las especificaciones mecánicas y físicas del cemento como, resistencia a la compresión según la norma mexicana NMX-C-061-ONNCCE, tiempo de fraguado de acuerdo a la norma mexicana NMX-C-059-ONNCCE y estabilidad de volumen, según la norma mexicana NMX-C-062-ONNCCE se describen en la tabla 1.3. [5] Tabla 1.3 Especificaciones mecánicas y físicas del cemento. Clase resistente Resistencia a la compresión Tiempo de fraguado Estabilidad de volumen en autoclave (%) (N/mm 2 ) (min) 3 días 28 días Inicial Final Expansión Contracción Mínimo Mínimo Máximo Mínimo máximo Máximo Máximo R R ÁRIDOS Los áridos o también llamados agregados son componentes fundamentales del concreto hidráulico, del concreto asfáltico y de las bases granulares. Los cuales son materiales pétreos naturales los cuales deben estar constituidos por partículas duras, de forma y tamaño estables y los cuales deben estar limpios y libres de terrones, partículas blandas o laminadas, arcillas, impurezas orgánicas, 8

19 sales y otras sustancias que por naturaleza o cantidad afecten la resistencia, la permeabilidad, la rigidez, la densidad o la durabilidad de morteros y concretos en estado sólido y fresco. Los áridos conforman entre un 70% y 80% del volumen del concreto, razón por la cual es importante conocer sus propiedades y la influencia de las mismas en las propiedades del concreto para optimizar no solo su uso y explotación, sino también el diseño de mezclas de concreto. Como áridos para la fabricación de concretos pueden emplearse arenas y gravas existentes en yacimientos naturales, rocas machacadas o escorias siderúrgicas apropiadas, así como otros productos cuyo empleo se encuentre sancionado por la práctica o resulte aconsejable como consecuencia de estudios realizados en laboratorio. Por su tamaño los áridos pueden clasificarse en finos y gruesos determinado por el tamaño de mayor predominio usando como referencia una malla como límite. Se acepta como norma de calidad la especificación ASTM C-33. Esta norma define los requisitos necesarios de graduación y calidad de los áridos fino y grueso que serán utilizados para concretos estructurales, por lo que es considerada adecuada para asegurar materiales satisfactorios en concretos utilizados en obra civil. [6] ÁRIDO FINO Los áridos finos o arenas es el material que resulta de la desintegración natural de las rocas, extraída de los ríos, los lagos, depósitos volcánicos o arenas artificiales, esto es, que han sido manufacturadas. Este debe ser por lo general, químicamente inerte, libre de cualquier recubrimiento y el cual está conformado normalmente por partículas entre 4.75 y 0.075mm. La granulometría del agregado fino va de aquel diámetro que pasa la malla No. 4 y se retiene en la malla No Debe de estar libre de impurezas orgánicas que puedan reducir seriamente la resistencia del concreto, deben de estar libres de arcillas u otro material perjudicial más pequeño que pase la malla No

20 Para su uso se clasifican las arenas por su tamaño. Para lograr lo anterior, se les hace pasar por unas mallas que van reteniendo los granos más gruesos y dejan pasar los más finos. Arena fina: es la que sus granos pasan por una malla de 1mm de diámetro y son retenidos por otro de 0.25mm. Arena media: es aquella cuyos granos pasan por una malla de 2.5mm de diámetro y son retenidos por otro de 1mm. Arena gruesa: es la que sus granos pasan por una malla de 5mm de diámetro y son retenidos por otro de 2.5mm. Un agregado fino con partículas de forma redondeada y textura suave se ha demostrado que requiere menos agua de mezclado GRANULOMETRÍA DEL ÁRIDO FINO La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un árido tal como se determinan por el análisis granulométrico. El tamaño de partícula del árido se determina por medio de mallas con abertura cuadrada. Las siete mallas para agregado fino, tienen aberturas que varían desde la malla No. 4 hasta la No Las trece mallas para el agregado grueso tienen aberturas que varían desde 3/8 hasta 4. Existen varias razones por las que se pueden adecuar las especificaciones de los límites granulométricos y el tamaño máximo de árido. Las cuales pueden variar de acuerdo a las necesidades de cada usuario como puede ser, afectar las proporciones relativas de los áridos, así como los requisitos de agua y cemento, trabajabilidad, capacidad de bombeo, economía, porosidad, contracción y durabilidad del concreto. En general aquellos áridos que no tienen una gran de deficiencia o exceso de cualquier tamaño y tienen una curva granulométrica dentro de los límites de la 10

21 Norma NMX-C-111 producirán los resultados más satisfactorios. La composición granulométrica de la arena se acostumbra a analizar por su separación en siete fracciones, cribándola a través de mallas normalizadas como serie estándar, cuyas aberturas se duplican sucesivamente a partir de la más reducida, (NOM-C-150/ASTM C-100). Para asegurar una razonable continuidad en la granulometría del árido fino, las especificaciones de agregados para concreto, requieren que en cada fracción exista una proporción de partículas comprendidas dentro de ciertos límites, establecidos empíricamente. Dichos límites, que definen el uso granulométrico se muestran en la gráfica 3.1, (NOM-C-111/ASTM C-33). El árido fino debe de estar dentro de los límites indicados en la tabla 3.3 y gráfica 3.1 y cumplir con los siguientes requisitos: Estar dentro de los limites indicados en la especificación(nom-c.111/astm- C-33. Su módulo de finura no debe ser menor de 2.2% ni mayor de 3.2% Se puede aumentar los porcentajes del retenido acumulado en las cribas #16, #30, #50 y #100 respectivamente, siempre que el contenido del cemento sea mayor de 250kg/m 3 para concreto de aire incluido, o de mayor de 300kg/m 3 para concreto sin aire incluido o bien supliendo la diferencia del material que pasa estas cribas, mediante la adición de un material finamente molido y aprobado. Las arenas cuyo módulo de finura es inferior a 2.20, normalmente se consideran demasiado fina e inconvenientes para esta aplicación, porque suelen requerir mayores consumos de pasta de cemento, lo cual repercute 11

22 adversamente en los cambios volumétricos y en el costo del concreto. En el extremo opuesto, las arenas con módulo de finura de mayor de 3.20 resultan demasiado gruesas y también se les considera inadecuadas, porque tienen a producir mezclas de concreto ásperas, segregables y propenso al sangrado. Se sabe que la tolerancia máxima de variación de los valores del módulo de finura para la aceptación del árido fino es de 0.20 con respecto al módulo de finura empleado en el diseño de finura. Especificaciones granulométricas del árido fino descritas en la NOM -C-111- ONNCCE Tabla 1.4. Límites granulométricos especificados para el árido fino, de acuerdo a la norma (NOM-C -111-ONNCCE). Abertura de la Malla % Retenido acumulado límite inferior % Retenido acumulado límite superior No No No No No No No

23 Grafica 1.1 Curva de distribución granulométrica óptima del agregado fino, de acuerdo a la norma NOM-C.111 Si se excede de la tolerancia indicada en caso aceptado, puede utilizarse dicho agregado siempre que se haga un ajuste apropiado en el proporcionamiento del concreto para compensar dichas diferencias en la granulometría SUSTANCIAS NOCIVAS La cantidad de sustancias nocivas en el agregado fino no excederá los límites presentados en la tabla 1.6. Tabla 1.6. Límites de porcentajes de sustancias nocivas. Sustancia Porcentaje máximo en peso del total de la muestra Arcilla y partículas disgregables

24 Material más fino que el tamiz 200 Concreto sujeto a abrasión Cualquier otro concreto 3.0 A * 5.0 A Carbón y lignito: Cuando la apariencia del concreto es de importancia Cualquier otro concreto * A En el caso de la arena artificial, si el material más fino que el de la malla 200 consiste en polvo de fractura, esencialmente libre de arcilla o esquisto, estos límites pueden incrementarse en 5 y 7% respectivamente IMPUREZAS ORGÁNICAS La materia orgánica que se presenta en los agregados, especialmente en los finos consiste en tejidos animales y vegetales que están principalmente formados por carbono, nitrógeno y agua. Este tipo de materia al encontrarse en grandes cantidades afectan en forma nociva las propiedades del concreto, como la resistencia, durabilidad y buen desarrollo del proceso de fraguado. Por esto es muy importante controlar el posible contenido de materia orgánica de una arena ya que ésta es perjudicial para el concreto. (ASTM-C-40) El contenido de impurezas orgánicas se determina por medio de la prueba colorimétrica. A excepción de los límites presentados en la tabla III, los agregados sujetos a la prueba de impurezas orgánicas y que produzcan un color más oscuro que el habitual deberán ser rechazados, a no ser que cumplan alguna de las condiciones siguientes: 14

25 Puede usarse un agregado fino que no haya cumplido con el ensayo, si se comprueba que la decoloración se produjo debido a la presencia de pequeñas cantidades de carbón, lignito o partículas similares. Puede usarse un agregado fino que no haya cumplido con el ensayo, si cuando se ensaye, posee propiedades adecuadas para la fabricación de morteros y estos presenten una resistencia a la compresión no menor del 95 % a los 7 días, calculada según la norma ASTM C MÓDULO DE FINURA El módulo de finura denota la finura relativa de la arena, se define como una centésima de la suma de los porcientos retenidos acumulados hasta la malla #100 en la prueba de tamices de la arena. Es decir, es el índice aproximado que nos describe en forma rápida y breve la proporción de finos o de gruesos que se tiene en las partículas que lo constituyen. El módulo de finura de la arena se calcula sumando los porcentajes acumulados en las mallas siguientes: Numero 4, 8, 16, 30, 50 y 100 inclusive y dividiendo el total entre cien. Mientras más pequeño sea el número del módulo de finura, más fina será la arena. Una arena que satisfaga las especificaciones del ASTM para concreto debe tener valores entre 2.3 y 3.1, ni que varié en más de 0.2 del valor típico de la fuente de abastecimiento del agregado, con el requisito adicional de que ningún grupo de partículas represente más del 45% del total. El módulo de finura es un dato que se requiere y se utiliza con frecuencia para el diseño de las mezclas de concreto, por considerarlo un índice suficientemente aproximado de su granulometría. (Módulo de finura ASTM C-136) 15

26 Tabla 1.7 Clasificación de la arena por módulo de finura Tipo de arena Gruesa Media Fina Muy fina Módulo de finura gramos gramos gramos 1.5 gramos ÁRIDO GRUESO El árido grueso consiste básicamente en grava, grava triturada, roca triturada, escoria de hornos de explosión, concreto de cemento hidráulico triturado o una combinación de lo anterior, de acuerdo con los requerimientos que estable esta norma (C-33). Para analizar la composición granulométrica de la grava en conjunto, comúnmente se criba por las mallas cuyas aberturas se seleccionan de acuerdo con el intervalo dimensional dado por su tamaño máximo, buscando dividir este intervalo en suficientes fracciones que permitan juzgar su distribución de tamaños a fin de compararla con los limites granulométricos que le sean aplicables. Por otra parte, para la utilización de la grava en la elaboración del concreto, se acostumbra a subdividirla en fracciones que se manejan y dosifican individualmente en proporciones adecuadas para integrar la curva granulométrica requerida en la grava total. La grava se analiza mediante la verificación granulométrica de fracciones individuales de grava, previamente cribadas a escala de obra, a fin de comprobar principalmente si el proceso de separación por cribado se realiza con la precisión especificada dentro de sus correspondientes intervalos nominales. 16

27 Las designaciones y aberturas de las mallas que suelen emplearse en análisis granulométrico de la grava, se indican a continuación GRANULOMETRIA DEL ÁRIDO GRUESO Los agregados gruesos deben llenar los requerimientos especificados en las normas (NOM-C-111/ASTM-C-33) para cada número de malla, según el tamaño de agregado a utilizar. El tamaño del agregado se encuentra en función de las necesidades específicas para el diseño del concreto. Para tener mayor economía y durabilidad, el agregado debe estar bien graduado, ya que de esta manera se tendrá un concreto más denso, fuerte e impermeable, con contenido menor de cemento. A mayor tamaño de la partícula de agregado será menor el área de superficie que se va a humedecer por unidad de masa (superficie específica). Así, al extender la gradación del agregado hasta su tamaño máximo, se disminuirá el requerimiento de agua en la mezcla; y para una trabajabilidad específica y riqueza de la mezcla, la relación agua/cemento puede reducirse; con el consiguiente incremento de la resistencia. Sin embargo, por encima del cual la disminución en la demanda del agua es contrarrestada por los efectos nocivos de una menor área de adherencia y la discontinuidad que introducen las partículas muy grandes. En México, el tamaño máximo del agregado grueso que se usa para la construcción de las carreteras de concreto hidráulico es de 1½. Es común que el tamaño máximo de la grava se limite en función de los espacios mínimos por donde deba desplazarse el concreto durante su colocación y compactación en la estructura. El código ACT 318 establece que el tamaño máximo nominal de la grava no debe exceder a la tercera parte del espesor de las losas en los pavimentos. Además, el comité ACI 211 en su informe (ACI 1999) indica que es recomendable emplear el tamaño máximo de la grava más grande que sea compatible con estas 17

28 limitaciones, porque con grava de mayor tamaño se requiere menor proporción de mortero en la mezcla de concreto, es decir, menos arena y pasta de cemento, criterio que sin embargo conviene acoger con cautela. Siempre se pretende que en las mezclas de concreto convencional de consistencia plástica, la curva granulométrica de la grava sea razonablemente continua; es decir, que aunque dicha curva exhiba inflexiones, no se manifieste ausencia total de partículas en ningún intervalo. Esto se justifica porque para obtener mezclas de concreto que sean trabajables y al mismo tiempo no se segreguen con facilidad, es necesario que exista continuidad en los diferentes tamaños de las partículas de grava en todo su intervalo dimensional. Respecto a la superficie de las partículas, conviene que sean lo más rugosas posibles, es decir, que tenga un alto valor de fricción, porque así se alcanza una buena adherencia con la pasta agua/cemento. El agregado grueso debe estar relativamente libre de partículas con formas planas y elongadas. Estas partículas se deben evitar o al menos limitar a aproximadamente un 15% del peso total del agregado. La presencia de estas partículas puede dar lugar a una mezcla poco trabajable, de mezclar y de colocar. Esto se debe a que por su forma son partículas débiles, con mucha tendencia a fracturarse. En general, el árido grueso debe estar dentro de los límites indicados en la grafica 2.1 y la tabla 3.4 y cumplir con los siguientes requisitos: Estar dentro de los límites indicados (NOM-C-111-ONNCCE y ASTM-C-33) El retenido parcial en cualquier criba no debe ser mayor de 65%. Las especificaciones granulométricas del árido grueso descritas en la NMX-C-111 se muestran en la tabla siguiente. 18

29 Tabla 1.8 Rangos óptimos de las diferentes gradaciones que conforman el árido grueso, de acuerdo a la norma NMX-CC-111 Especificaciones de los agregados. ABERTURA DE LA MALLA % RETENIDO ACUMULADO LIMITE INFERIOR % RETENIDO ACUMULADO LIMITE SUPERIOR ¾ ½ / No Cuando se tenga un agregado grueso fuera de los límites indicados en la gráfica 1.2 y tabla 1.8, debe ajustarse al proporcionamiento del concreto para compensar las deficiencias granulométricas. Gráfica 1.2: Curva de distribución granulométrica optima del árido grueso de acuerdo a la norma NMX-C-111 Agregado especificaciones 19

30 CONTENIDO DE HUMEDAD Y ABSORCIÓN, PESO ESPECÍFICO Y PESO UNITARIO. ABSORCIÓN Y CONTENIDO DE HUMEDAD La humedad de los agregados está compuesta por humedad de saturación y humedad superficial o libre. Para corregir el peso del material en las mezclas, se obtiene el porcentaje de humedad contenida, además del porcentaje de absorción del agregado. Un cambio del 1% en el contenido de humedad, cambia el asentamiento del concreto en 1.5 pulgadas y la resistencia en 300 lb/in 2. La estructura interna de una partícula de agregados está constituida de materia sólida y de vacíos que puedan o no contener agua. Los agregados se encuentran en cualquiera de los siguientes estados: a. Seco al horno, completamente seco y absorbente. b. Seco al aire. Materiales secos en la superficie de humedad interior, siendo por lo cual algo absorbente. c. Saturado y de superficie seca, condición ideal que debe tener el agregado para que no adicione o absorba agua del concreto. d. Húmedo o mojado, contiene exceso de humedad en la superficie de las partículas. Figura 1.1 Condiciones de humedad en los agregados. 20

31 a b c D Secado al horno Secado al aire Saturado y de superficie seca Húmedo o mojado Es imposible que los agregados vengan en condición ideal pero puede llegarse a ella por una simple operación aritmética: humedad superficial = humedad total - factor de absorción. Para los agregados gruesos la absorción se puede determinar de acuerdo con la norma ASTM C -127 y para los agregados finos conforme a la norma ASTM C 128. La cantidad de agua utilizada en la mezcla de concreto se debe de ajustar a las condiciones de humedad de los agregados de manera que cubra los requerimientos agua, para obtener la relación efectiva de agua/cemento. Sí el contenido del agua de la mezcla de concreto no se mantiene constante, la trabajabilidad, la resistencia a la compresión y otras propiedades varían de una mezcla. PESO ESPECÍFICO Se entiende como peso específico de un árido a la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por inmersión). Es usado en ciertos cálculos para el proporcionamiento de mezclas y control, por ejemplo en la determinación del volumen absoluto ocupado por el agregado. Generalmente no se emplea como índice de calidad del agregado, aunque ciertos agregados porosos que exhiben deterioro acelerado a la congelación-deshielo tengan pesos específicos bajos. La mayoría de los agregados naturales tienen densidades relativas entre 2.4 y 2.9. Los métodos de prueba para determinar los pesos específicos para los áridos gruesos y finos se describen en las Normas (NOM-C.164 Y C-165), respectivamente. El peso específico de un agregado se puede determinar considerando que ha sido secado al horno totalmente o que se encuentra saturado 21

32 y superficialmente seco (SSS). Ambos pesos específicos se pueden utilizar en los cálculos para el proporcionamiento de mezclas de concreto. Los agregados secados en el horno no contienen ninguna cantidad de agua libre o absorbida. Se le seca en un horno hasta obtener un peso constante ( /-5 0 ). Los áridos (SSS) son en los cuales los poros en el interior de cada partícula de agregado han quedado llenos con agua y no contienen agua en exceso en la superficie de la partícula. La gravedad especifica cómo se define en la norma ASTM E-12 corresponde al peso específico relativo y para agregados finos se determina por métodos descritos en la norma ASTM C-128 y para agregado grueso ASTM C-127; que consiste en medir el desplazamiento del agua, producido por un peso conocido de agregado en condición saturada y de superficie seca; se usa para este objeto una probeta calibrada. El ensayo para el peso específico debe realizarse con 200 gramos de material en condición seco-saturado- La capacidad de la probeta debe ser de 500 mililitros. Se debe realizar tres pruebas con diferentes probetas, para obtener un promedio significativo. PESO UNITARIO El peso volumétrico, también llamado peso unitario o densidad en masa de un agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un volumen unitario específico. El volumen al que se hace referencia, es ocupado por los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado. El contenido de vacíos entre partículas afecta la demanda de pasta (cemento y arena) en el diseño de la mezcla. Los contenidos de vacíos varían desde aproximadamente 30% a 45% para los agregados gruesos hasta 40% a 50% para el agregado fino. La angularidad aumenta el contenido de vacíos; mayores tamaños de agregados bien graduado y una granulometría mejorada hacen disminuir el contenido de vacíos. Los métodos de prueba para determinar el peso volumétrico de los agregados y el contenido de vacíos se detallan en la NMX-C

33 El peso unitario de un material es el peso de éste con respecto a su volumen. Este término es el usado en las especificaciones de la ASTM. Se aplica a condiciones de trabajo, tomando como volumen unitario el pie cúbico. Al determinar el peso unitario se observa que éste está influenciado por el grado de asentamiento (vacíos) y por el contenido de humedad, por lo que se calcula con el material seco con distintos grados de humedad, asentado o suelto según indicación de la norma ASTM C-29. [6] 1.4. BANCOS DE MATERIALES La extracción de materiales pétreos para la construcción es importante en cualquier lugar del mundo, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de infraestructura que impulsan el crecimiento de un país. Las canteras son la fuente principal de materiales pétreos los cuales se constituyen en uno de los insumos fundamentales en el sector de la construcción de obras civiles, estructuras, vías, presas y embalses, entre otros. Por ser materia prima en la ejecución de estas obras, su valor económico representa un factor significativo en el costo total de cualquier proyecto. Existen dos tipos fundamentales de canteras, las de formación de aluvión, llamadas también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, transportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas; la dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural. Dentro del entorno ambiental una cantera de aluvión tiene mayor aceptación en terrazas alejadas del área de influencia del cauce que directamente sobre él. 23

34 Otro tipo de canteras son las denominadas de roca, más conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas; estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de materiales. Estos dos tipos de canteras se diferencian básicamente en dos factores, los tipos de materiales que se explotan y los métodos de extracción empleados para obtenerlos. En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas y cauces de los ríos. Las canteras de peña, están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que no sufren ningún proceso de clasificación; sus características físicas dependen de la historia geológica de la región, permitiendo producir agregados susceptibles para su utilización industrial; estas canteras se explotan haciendo cortes o excavaciones en los depósitos. [7] UBICACIÓN DE LOS BANCOS Los datos geológicos y medioambientales son la base de la realización de estudios previos e inventarios de áridos. Estos inventarios consisten básicamente en definir las explotaciones potenciales en las proximidades de las zonas de demanda: grandes ciudades, grandes estructuras lineales (ferrocarriles, carreteras, etc.). Se tendrán en cuenta los espacios protegidos por razones ecológicas, vías de comunicación, suelo urbanizable. Agrícola. Impacto visual, 24

35 entre otros. Todo ello debe hacerse tomando en consideración la demanda de áridos previsible en cantidad y calidad, así como las características geológicas, geotécnicas de los áridos de las zonas seleccionadas. Un buen inventario contemplará la posición del nivel freático respecto de la futura explotación, así como los planes de restauración de las explotaciones para su integración después del abandono. Los trabajos de aproximación previa a un yacimiento de áridos naturales deben permitir definir: Parámetros geométricos Parámetros hidrogeológicos Parámetros de material extraíble Parámetros ambientales PARÁMETROS GEOMETRICOS Los yacimientos explotables para la fabricación de áridos están condicionados por un modelo geológico y estructural, por los estudios de selección de zonas deben comenzar siempre por el estudio y desarrollo de un mapa geológico. Una vez establecido un mínimo de calidad, homogeneidad y continuidad en la formación geológica susceptible de ser canterable, se procederá a un estudio fotogeológico que permita definir con mayor detalle los puntos o zonas de afloramiento, el buzamiento o inclinación de cuerpo rocoso, los límites por accidentes estructurales o sus límites en relación con otros cambios laterales de facies. El modelo geológico del yacimiento, que incluya con precisión suficiente toda la información sobre la forma y dimensiones en el espacio del cuerpo rocoso, es el elemento clave a la hora de establecer el método de la explotación. En zonas áridas y escasa cobertura vegetal, muchas veces puede ser suficiente con un reconocimiento geológico detallado para llegar a establecer las características del modelo con muy pocos reconocimientos complementarios establecer el volumen explotable, la densidad de fracturación o diaclasado natural del material, familias 25

36 de orientaciones preferentes de debilidad del macizo rocoso, comportamiento mecánico de las discontinuidades y fracturas PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS Tienen como finalidad establecer la posición del nivel freático de la futura explotación que se configura como uno de los condicionantes de la explotación, ya que mantener un bombeo permanente de la cantera puede significar un aumento de los costos de operación PARÁMETROS DEL MATERIAL EXTRAÍBLE Constituyen el aspecto más determinante sobre el mayor o menor interés que puede tener un yacimiento de cara a su explotabilidad para la fabricación de áridos, como el concreto o las mezcla bituminosa, cuantificar las propiedades de los áridos para atender la correcta dosificación en cada caso y anticipar su futuro de comportamiento. Las características de los áridos dependen tanto de las propiedades intrínsecas del propio árido, como de su proceso de fabricación PARÁMETROS AMBIENTALES La puesta en marcha y desarrollo de un proyecto de explotación exige dar respuesta a un capitulo cada vez más grande y complejo de aspectos medioambientales, que es necesario conocer y cuantificar a partir del cada vez más absolutamente necesario Estudio Medioambiental de Base. Este tipo de iniciativas no solamente se constituyen en una herramienta básica de una gestión medioambiental correcta, sino que son considerados modernamente como herramientas de competitividad. 26

37 EXPLOTACIÓN DE BANCOS El diseño preliminar de una explotación de cantera y su planificación operativa a corto, medio y largo plazo debe cuantificar el volumen de recubrimiento en forma de tierras y suelos o en su caso, de formaciones litológicas no interesantes, que es necesario remover anualmente en operaciones de específicas de desmonte. La importancia del correcto desarrollo de las operaciones de desmonte no está solo en conseguir un costo bajo, sino en también en permitir que los frentes sean lo más estables posible dándoles un talud apropiado en función de sus características geomecánicas, que muy frecuentemente son mucho peores que el macizo rocoso explotado por la cantera, y protegiéndolos de la acción erosiva de la aguas mediante la construcción de cunetas de guarda para las de escorrentía y de drenajes para la infiltraciones. El diseño de la explotación debe prever que, entre el pie del desmonte y la cabeza del frente de explotación, debe guardarse una berma de seguridad que impida que los posibles desprendimientos del recubrimiento caigan sobre la explotación y se permita, si fuera necesario, la reanudación de los trabajos de desmonte en condiciones suficientes de seguridad al disponerse del espacio necesario para el acceso y maniobra de la maquinaria. El procedimiento para realizar la explotación queda definido por la aplicación de unos criterios de diseño de excavación, que permiten alcanzar las producciones programadas, de la forma más económica posible y en las máximas condiciones de seguridad. Los parámetros geométricos principales que conforman el diseño de las excavaciones son principalmente, las que se mencionan a continuación: Banco 27

38 Es el módulo o escalón comprendido entre los niveles que constituyen la rebanada que se explota del mineral y que es objeto de excavación desde un punto del espacio hasta una posición final preestablecida. Altura de banco Es la distancia vertical entre dos niveles o, lo que es lo mismo, desde el pié de banco hasta la parte más alta o cabeza del mismo. Talud de banco Es el ángulo delimitado entre la horizontal y la línea de máxima pendiente de la cara del banco. Talud de trabajo Es el ángulo determinado por los pies de los bancos entre los cuales se encuentra alguno de los tajos o plataformas de trabajo. Es en consecuencia, una pendiente provisional de la excavación. Límites finales de la explotación Son aquellas situaciones espaciales hasta que se realizan las excavaciones. El límite vertical determina el fondo final de la explotación y los limites laterales los taludes finales de la misma. Talud final de explotación Es el ángulo del talud estable delimitado por la horizontal y la línea que une el pie del banco inferior y la cabeza del superior. Bermas Son aquellas plataformas horizontales existentes en los límites de la excavación sobre los taludes finales, que coadyuvan a mejorar la estabilidad de un talud y las condiciones de seguridad frente a deslizamientos o caídas de piedras. Pistas Son las estructuras varias dentro de una explotación a través de las cuales se extraen los materiales, o se efectúan los movimientos de equipos y servicios entre diferentes puntos de la misma. Se caracterizan principalmente por su anchura, su pendiente y su perfil. Ángulo de reposo del material 28

39 Es el talud máximo para el que es estable sin deslizar el material suelto que lo constituye y en condiciones de drenaje total, después de vertirlo.[8] MÉTODO Y SISTEMA DE EXPLOTACIÓN CANTERAS EN TERRENOS HORIZONTALES Las labores se inician en trinchera, hasta alcanzar la profundidad del primer nivel, ensanchándose a continuación el hueco creado y compaginando este avance lateral con la profundización. Como ventajas de este tipo de explotaciones figuran: Posibilidad de trasladar las instalaciones de cantera al interior del hueco una vez alcanzadas las suficientes dimensiones, consiguiéndose un menor impacto y una menor ocupación de terrenos. Una mayor aceptación del por parte del entorno socio-económico, como consecuencia de un mejor control medioambiental del proyecto y un mucho menor impacto visual. Posibilidad de proyectar la pista general de transporte en una posición no inamovible en mucho tiempo. Permiten la instalación de un sistema de cintas transportadoras. Como desventajas se presentan: La necesidad de efectuar el transporte ascendente de materiales y por tanto, contra pendiente. Mayor costo de dimensionamiento de sistemas de drenaje y bombeo. CANTERA EN LADERA Según la dirección en la que se dirigen los trabajos de excavación, pueden distinguirse las siguientes alternativas: 29

40 Avance frontal y frente de trabajo de altura creciente - Es la alternativa más frecuente por la facilidad de apertura de las canteras y a la mínima distancia de transporte inicial hasta la planta de tratamiento. - El frente de trabajo está siempre activo, salvo en alguna pequeña zona. - El frente es progresivamente más alto, por lo que es inviable proceder a la restauración de los taludes hasta que no finalice la explotación. Excavación descendente y abandono del talud final en bancos altos Permite iniciar la restauración con antelación y desde los bancos superiores hasta la menor cota. Requieren una definición previa de talud final y consecuentemente, un proyecto a largo plazo. Exigen constituir toda la infraestructura varia para acceder a los niveles superiores desde el principio y obliga a una mayor distancia de transporte en los primeros años de la cantera. Avance lateral y abandono del talud final. Se puede llevar a cabo cuando la cantera tiene un desarrollo transversal reducido, profundizándose poco en ladera, pero con un avance lateral amplio. Permite recuperar taludes finales una vez excavado el hueco inicial, así como efectuar rellenos parciales. Permite mantener de forma constante la distancia de transporte siempre que la instalación se encuentre en el centro de la corrida de la cantera EFECTOS AMBIENTALES El suelo es considerado como uno de los recursos naturales más importantes, de ahí la necesidad de mantener su productividad, para que a través de él y las 30

41 prácticas agrícolas adecuadas se establezca un equilibrio entre la producción de alimentos y el acelerado incremento del índice demográfico. El suelo es esencial para la vida, como lo es el aire y el agua, y cuando es utilizado de manera prudente puede ser considerado como un recurso renovable. Es un elemento de enlace entre los factores bióticos y abióticos y se le considera un hábitat para el desarrollo de las plantas. Gracias al soporte que constituye el suelo es posible la producción de los recursos naturales, por lo cual es necesario comprender las características físicas y químicas para propiciar la productividad y el equilibrio ambiental (sustentabilidad). Derivando de las obras y actividades que implica la explotación de un banco de materiales prevé la generación de impactos ambientales considerados poco significativos en lo general, como son: la generación de emisiones a la atmosfera por la maquinaria y vehículos, la generación de partículas suspendidas, ruido y residuos sólidos y peligrosos. Los impactos ambientales más importantes y evidentes están relacionados con la modificación de los sitios en cuanto a la vegetación, uso del suelo y el paisaje. El cambio en el uso del suelo al desmontar el predio del banco de materiales conlleva la modificación de las características física y químicas superficiales del suelo lo cual se espera que sea temporal, ya que se propone realizar los programas de conservación de suelo, de reforestación con especies nativas y de restitución del sitio cuyas actividades estarán encaminadas a restablecer el suelo superficial orgánico y la zona arbolada, por lo que, este impacto se atenuara finalmente. En el caso del paisaje se tendrá otro de los impactos ambientales más evidentes que no obstante que en cuanto a la topografía es irreversible en el caso de las vistas panorámicas se puede considerar mitigable ya que los sitios no representan paisajes escénicos relevantes o únicos, ya que se trata de una zona que presenta algunas alteraciones por la cercanía con asentamientos humanos. 31

42 En la siguiente tabla se muestra de manera general la forma en que es afectado el medio natural a causa de la explotación de un banco de material. [9] Tabla 1.9.-Eefectos ambientales de la explotación de un banco de materiales MEDIO NATURAL Aire Suelo Agua Flora Fauna Medio perceptual EFECTO calidad, gases, polvos, contaminación sonora destrucción de suelos, erosión, calidad, permeabilidad calidad, contaminación de acuíferos, inundaciones, cambio en los flujos de los caudales, interrupción de flujos de aguas subterráneas diversidad, especies endémicas, especies amenazadas o en peligro, estabilidad destrucción directa, destrucción del hábitat, diversidad, especies endémicas o en peligro de extinción, estabilidad del ecosistema, cadenas tróficas, movimientos locales elementos paisajísticos, vistas panorámicas, naturalidad, cambios en las formas del relieve 1.5. MATERIAL DE RESIDUOS AGRÍCOLAS Una de las preocupaciones contemporáneas es que usos dar y qué hacer con la creciente cantidad de residuos que generan los procesos industriales, agroindustriales, domésticos y de consumo, la afectación se siente especialmente en centros urbanos, los cuales hoy por hoy se ven agobiados por los impactos que se observan como consecuencia de estos desechos. En este orden de ideas dentro de los retos actuales y futuros, se vislumbra el cómo dar respuesta apropiada y ambientalmente sostenible a la reducción, disposición, reutilización y manejo adecuado de residuos. 32

43 Las cenizas obtenidas de residuos agrícolas (cascarilla de arroz, paja de la caña de azúcar, Ceniza de hoja de maíz, fibras de agave lechuguilla, ceniza de cascara de cacahuate, y bagazo de la caña), son la materia prima para la producción de puzolanas, ya que estos y otros productos generan residuos que pueden ser aprovechados por sus propiedades químicas además de usarse como fuente energética, y aunque su uso, en la actualidad resulta bastante limitado están siendo estudiadas con el objeto de producir puzolanas consiguiéndose resultados satisfactorios hasta el momento en los trabajos de investigación realizados. Si bien en esta investigación el residuo agrícola, denominado CBCA (ceniza de bagazo de caña de azúcar), no se utilizo como puzolana sino como árido fino, si fue una parte fundamental para que se llevara a cabo esta investigación. [10] UBICACIÓN DEL INGENIO LA CONCEPCIÓN VER. El Ingenio La Concepción se encuentra situado en la zona centro-montañosa del estado de Veracruz, en las estribaciones de la Sierra de Chiconquiaco. Con una superficie de aproximadamente ha, distribuidas en los Municipios de Tepetlán, Jilotepec, Xalapa, Alto Lucero de Gutiérrez, pero principalmente en el Municipio de Naolinco. 33

44 Figura 1.2.-Localización geográfica del Ingenio La Concepción El Municipio de Naolinco colinda al norte con Miahuatlán, al noreste con Acatlán, al este con Tepetlán, al sureste con Alto Lucero, al sur con Actopan, Xalapa y Jilotepec, al oeste con Coatzintla, al noroeste con Tonayán. Entre las principales localidades que comprenden el ingenio se encuentran Alto Tio Diego, Las Haldas, Vicente Guerrero (Tepetates), Almolonga, Tenampa y San Miguel Aguazuelos. La principal vía de comunicación es la carretera Xalapa-Veracruz. [12] 34

45 PRODUCCIÓN DE LA CAÑA DE AZÚCAR La caña de azúcar es originaria de Nueva Guinea, de donde se distribuyó a toda Asia. Los árabes la trasladaron a Siria, Palestina, Arabia y Egipto, de donde se extendió por África. Colón la llevó a las islas del Caribe y de ahí pasó a América tropical. A México llegó con la conquista instalándose las primeras industrias azucareras en las partes cálidas del país como parte de la colonización. La caña de azúcar es una gramínea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz en cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado en el ingenio forma el azúcar. La sacarosa es sintetizada por la caña gracias a la energía tomada del sol durante la fotosíntesis. El proceso de producción inicia con la preparación del terreno(arando la tierra), etapa previa de la siembra de la caña, una vez que la planta madura entre los 12 y 15 meses, las personas encargadas de la tarea de la cosecha se dispone a cortarla y recogerla a través de alce mecánico, para llevarla a los ingenios azucareros, una vez en estos sitios se hacen muestreos para determinar las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas, luego se pesa en básculas y se conduce a los patios donde temporalmente se almacena, de ahí pasa a las mesas de lavado de caña para dirigirla a una banda transportadora que las conduce para su picado, dándoles un tamaño uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos. Una vez que la caña ha sido preparada por las picadoras llega a un tándem de molinos, constituido cada uno de ellos por tres o cuatro mazas metálicas y mediante presión extrae el jugo de la caña. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua, generalmente caliente para extraer al máximo la sacarosa que contiene el material fibroso. Este proceso de extracción es llamado maceración. El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a una bagacera para que seque y luego se va a las calderas como combustible, produciendo el vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos. 35

46 El desarrollo de la caña de azúcar depende en gran medida de la luz solar, razón por la cual su cultivo se realiza en las zonas tropicales que poseen un brillo solar alto y prolongado. La clorofila existente en las células de las hojas de la caña absorbe la energía de la luz solar, la cual sirve como combustible en la reacción entre el dióxido de carbono que las hojas toman del aire y el agua que junto con varios minerales las raíces sacan de la tierra, para formar sacarosa que se almacena en el tallo y constituye la reserva alimenticia de la planta, a partir de la cual fabrican otros azúcares, almidones y fibra. La caña de azúcar se encuentra dentro del grupo más eficiente de convertidores de la energía solar que existen. El azúcar es uno de los productos básicos de consumo, su producción se realiza en los ingenios a partir de los jugos de caña de azúcar y de remolacha, dando origen a una agroindustria que genera gran cantidad de empleos, participando directamente en la economía nacional. La caña de azúcar suministra el 70 por ciento de la demanda internacional de azúcar, y el resto se obtiene de la remolacha. El azúcar se obtiene del jugo fresco y dulce de la caña, sus hojas y tallos se utilizan como forraje para el ganado. Hay diferentes tipos de azúcar, desde el piloncillo o panela hasta el azúcar refinada, los cuales se usan como alimento básico del hombre o como materia prima para la industria. Ésta lo transforma en alcohol etílico, ácido láctico, dextrosa y glicerina. Otros productos como la melaza se emplean para la fabricación de bebidas alcohólicas como el ron. Las fibras de bagazo que resultan de la molienda se utilizan para la fabricación de papel y madera prensada. [13] 36

47 CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA (CBCA) La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial del continente americano y europea. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países. Lo cual provoca que el desperdicio se genere de manera importante (bagazo de caña). La composición de la ceniza varía según la edad de la caña y edad, tipo de suelo y cantidad de fertilizantes. La cantidad de ceniza en el bagazo depende de la influencia de los suelos que como material extraño se haya recogido durante la cosecha y del clima, sobre el rendimiento de la caña ya que ambos factores tienen un efecto significativo sobre la producción (Sánchez Aymaral). El contenido de ceniza de bagazo se considera moderado, en condiciones de poca lluvia son entre el 2% y el 4% del bagazo total. Un contenido superior al cinco por ciento en época de lluvia puede elevarse de manera considerable llegando a reportar valores extremos del 12 al 15%. En un estudio realizado por Betancourt, en las provincias centrales de Villa Clara, Cienfuegos, Sancti Espíritus, y Ciego de Ávila en Cuba, se puede considerar según la composición química media la ceniza de bagazo de caña de azúcar presenta un mayor contenido de óxidos fundamentales (SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 ). [14] El estudio de Llorens Cruz, señala una composición química de ceniza para el bagazo cubano que se aprecia en la Tabla

48 Tabla 1.10 Composición química de la ceniza del bagazo cubano COMPOSICIÓN QUÍMICA DE CENIZA DE BAGAZO CUBANO Nombre Compuesto constitutivo Forma abreviada Porcentaje Sílice SiO % Oxido férrico + Alúmina F 2 O 3 + Al 2 O % Oxido de calcio + Oxido de Magnesio CaO + MgO 9.08% Álcalis Na 2 O y K 2 O 12.6% En la misma línea el trabajo presentado por R. C. Carpio y E. S. Lora en la Tabla Indica la composición química de la ceniza de paja de caña de azúcar y para fines de comparación, también muestran valores correspondientes para la ceniza de bagazo cubano y peruano. Tabla 1.11 Composición química de la ceniza de bagazo cubano y bagazo peruano Composición Química de Ceniza de Bagazo Cubano Bagazo Peruano Ceniza SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Fe 2 K 2 O Na 2 O P 2 O 5 SO 3 Paja de caña Bagazo La Tabla 1.12 muestra las composiciones químicas en estudios recientes elaborados por Martirena et al, Ganesan y Oliveira de Paula donde se aprecia que los óxidos fundamentales SiO2, Al2O3 y Fe2O3 son los que predominan en las cenizas de bagazo de caña de azúcar. Tabla 1.12 Composición química de cenizas de bagazo de caña de azúcar realizada por varios investigadores [15]. 38

49 Composición Química de Cenizas de Bagazo de Caña de Azúcar (varios investigadores) Compuesto Investigadores Martirena Ganesan Oliveira SiO Al 2 O Fe 2 O TiO CaO MgO SO K 2 O Na 2 O P 2 O Perdida por ignición En un estudio reciente acerca de cómo influye en gran medida las condiciones de quema del bagazo en las propiedades de la ceniza se encontró que en este proceso, el bagazo atraviesa por varias modificaciones en su estructura. 39

50 Tabla 1.13 Proceso de modificación en la quema de la ceniza A 100 C se presenta una perdida inicial de masa, resultante de la evaporación de agua absorbida. A 350 C Inicia una ignición del material más volátil, aquí es donde inicia la quema del bagazo. Entre 400 a 500 C el carbón residual y los óxidos se forman, se observa una perdida más importante de masa, después de esta etapa la ceniza se convierte en amorfa, rica en sílice. El uso de temperaturas por arriba de los 700 C puede llevar a la formación de cuarzos, y niveles aún más elevados de temperatura, pueden crear otras formas cristalinas. Encima de los 800 C, el sílice presente en la ceniza del bagazo de caña de azúcar es esencialmente cristalino. Las modificaciones por la que atraviesa el bagazo en su proceso de quema se indican en la Tabla La cantidad y la forma de sílice en la ceniza dependen no solamente de la temperatura, sino también del periodo de quema. Se señala al respecto en un trabajo realizado en Londres en 1986, que mantener la ceniza a periodos más largos de quema a temperaturas de 500 C a 680 C por menos de un minuto, dan como resultado una sílice totalmente amorfa. En el mismo trabajo, se menciona que las condiciones de quema además de influir en el grado de cristalinidad de la ceniza, también afecta el área de superficie específica de las partículas, propiedad estrechamente relacionada con la reactividad de la ceniza [16]. 40

51 ANTECEDENTES DE INVESTIGACIÓN RECIENTES DE (CBCA) EN LA ELABORACION DE CONCRETO Tabla 1.14 Trabajos de investigación de ceniza y CBCA Trabajo Autor (es) País Año Utilización de ceniza de bagazo de caña de azúcar como sustituto parcial de cemento portland en morteros, obtenida en el ingenio de Mahuixtlan, ver. Zafra 2007 M.C Héctor Eduardo Hernández Martínez México 2007 Efecto electroquímico de dos tipos de puzolanas de origen industrial y agrícola en concretos modificados Ing. Rafael Magaña Cruz México 2010 Evaluación de las propiedades físicas y mecánicas del concreto a base de microtecnología con CBCA Caracterización electroquímica de concretos modificados con CBCA Rudimentary, low tech incinerators as a means to produce reactive pozzolan out of sugar cane straw Ing. Aldo Vega Contreras Ing. Orlando González Martínez J.F. Martirena Hernandez, B. Midenford, M. Gehrke, R.L. Day, P. Roque, L. Martínez y S. Betancourt México 2009 México 2009 Cuba

52 Trabajo Autor (es) País Año Una alternativa ambientalmente compatible para disminuir el consumo de cemento Portland: El aglomerante cal-puzolana como adición mineral activa en hormigón. Comportamiento técnicoeconómico y durable del aglomerante cal-puzolana como sustituto parcial del Cemento Portland Ordinario en mezclas para elaborar bloques de hormigón Aglomerante puzolánico formado por cal y ceniza de paja de caña de azúcar: La influencia granulométrica de sus componentes en la actividad aglomerante Efecto de la sustitución parcial de cemento portland por (cbca) en la durabilidad de concretos expuestos a cloruros y sulfatos J.F. Martirena Hernández, L. Martínez, S. Betancourt, J.M.D. Montes de Oca J.F. Martirena Hernández, L. Martínez Rodríguez L. Martínez Rodríguez R. Quintana Puchol J.F. Martirena Hernández Arq. Sabino Márquez montero Cuba 2005 Cuba 2005 Cuba 2007 México 2010 Evaluación de cbca como sustituto parcial de cemento portland en concreto hidráulico, obtenida en el ingenio de la concepción, ver. Ing. Rodríguez Galán Alonso México

53 En la Tabla 1.15 se presenta los temas tratados en el 4 to Congreso Nacional ALCONPAT 2010, llevado a cabo en la ciudad de Xalapa Veracruz, en donde hacen referencia a la ceniza de bagazo de caña, en una serie de trabajos de investigación como material para construcción. Tabla Trabajos de investigación presentados en el 4 Congreso Nacional ALCONPAT 2010 [17] Trabajo Autor (es) U. I. Hernández-Toledo, Efecto de la ceniza de bagazo de caña y el tiempo de curado en las propiedades de morteros P. Montes-García, T. Caballero-Aquino V.G. Jiménez-Quero Efecto de la adición de una puzolana de origen agrícola en las propiedades de concretos hidráulicos ternarios P. Montes-García C. Gaona-Tiburcio Evaluación de la velocidad de corrosión del refuerzo en concretos adicionado con ceniza de bagazo de caña J. E Buelna Rodríguez R. E. Núñez Jaquez C P Barrios Durstewitz F. Almeraya Calderón E. Maldonado-Bandala Propiedades químicas y mecánicas de la ceniza del bagazo de caña de azúcar (c.b.c.a.), como material con propiedades puzolánicas Miguel A. Baltazar-Zamora1 Demetrio Nieves Mendoza1 H. E. Hernández-Martínez 43

54 Trabajo Autor (es) S. Márquez-Montero E. E. Maldonado-Bandala Efecto de la sustitución parcial de cemento portland por cbca en la durabilidad de concretos expuestos a cloruros y sulfatos M.A. Baltazar-Zamora D. Nieves-Mendoza R. Romero-López F.J. Olgui-Coca E.E. Maldonado-Bandala M.A. Baltazar Zamora Caracterización electroquímica de hormigones modificados con cbca en partículas mayores a 75μm. D. Nieves-Mendoza R. Romero-López E.E. Hernández Martínez J.F. Olguin-Coca 44

55 CAPÍTULO II Metodología experimental 2.1 MATERIALES Sin lugar a duda el éxito de la preparación de un concreto con las necesidades requeridas, se debe a la elaboración de un proporcionamiento adecuado, junto con la elección de materiales los cuales satisfagan los requerimientos de las normas ya establecidas y mencionadas en el capitulo anterior, debido a esto es fundamental realizar una caracterización de los materiales utilizados en la investigación. El cual servirá de manera general el punto inicial para la elaboración de las probetas de ensayo CEMENTO PORTLAND COMPUESTO (CPC) Es el cemento que resulta de la integración de clinker, Portland, sulfato de calcio y una mezcla de materiales puzolánicos, escoria de alto horno y caliza. En el caso de la caliza, este puede ser componente único. Para la elaboración de las probetas de ensayo se utilizo Cemento Portland Compuesto Clase 30 de resistencia Rápida (CPC 30 R). Este cemento corresponde a la clasificación de CPC (Cemento Portland Compuesto), de la marca Apasco. El cual cumple ampliamente con los requisitos de calidad estipulados por la norma mexicana del cemento NMX-C-414-ONNCCE [18] MATERIALES ÁRIDOS Los agregados pétreos o materiales áridos como se les conoce también, considerados en el diseño de la elaboración del concreto hidráulico descritos en esta investigación de una relación a/c=0.45 cumplen de manera satisfactoria, con los lineamientos establecidos en la norma la Norma ASTM C 33, Especificaciones 45

56 de los Agregados para el Concreto, y en la Norma Oficial NMX C-111-ONNCCE Agregados para el concreto hidráulico.[19] Así como también la Norma NMX-C-165-ONNCCE-2004, que determina la masa específica y absorción de agua, en el caso del árido fino y la Norma NMX-C-164- ONNCCE-2002 Determinación de la masa específica y absorción de agua del agregado grueso CARACTERIZACIÓN DEL ÁRIDO FINO Se define como agregado fino a aquel proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas. La granulometría va de aquel diámetro que pasa la malla No. 4 y se retiene en la malla No Sus partículas serán limpias; de perfil preferentemente angular; duro; compacto y resistente; libre de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas para el concreto. La caracterización de este material se llevó a cabo con ayuda a lo establecido en la Norma NMX-C-165-ONNCCE-2004, que determina la masa específica y absorción de agua del agregado fino. Porcentaje de absorción La absorción de los agregados se determina con el fin de controlar el contenido neto de agua en el concreto y se puedan determinar los pesos correctos de cada mezcla. La absorción es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, cuándo es sumergido durante 24 horas a temperatura ambiente, expresado como un porcentaje de la masa seca y es índice de la porosidad del material. El agregado se considera como "seco" cuando se ha mantenido a una temperatura de 110 C ± 5 C por suficiente tiempo para remover toda el agua no combinada. Expresión matemática: 46

57 A= Porcentaje de absorción en base a la masa del árido fino, expresado en %. F= Masa del material saturado superficialmente seco, expresado en gr. G= Masa del material seco en gr. Masa específica saturada y superficialmente seca (messs): Es la relación de masa a volumen, considerando la masa de las partículas saturadas de agua y superficialmente secas y el volumen solido de las partículas que incluyen los volúmenes de los poros que se encuentran dentro de las mismas. Expresión matemática: Mess= Es la masa especifica saturada superficialmente seca en g/cm 3 C= Es la masa del picnómetro lleno de agua en gr. D= Es la masa de la muestra usada en gr. E= Es la masa del picnómetro, muestra y agua hasta nivel de aforo en gr. Masa específica aparente seca (mes): Es la relación de masa a volumen considerando la masa de las partículas secas y el volumen solido de las partículas, que incluyen los volúmenes de los poros dentro de las mismas. Expresión matemática: 47

58 Mess= Es la masa especifica aparente seca en g/cm 3 Messs= Masa especifica saturada superficialmente seca en gr/cm 3. A= Es el porcentaje de absorción, expresado en (%) CARACTERIZACION DEL ÁRIDO GRUESO El árido o agregado grueso es aquel material el cual está constituido por grava, grava triturada, roca triturada, escoria de hornos de explosión, concreto de cemento hidráulico triturado o una combinación de los anteriores. La caracterización de este material se llevó a cabo con ayuda a lo establecido en la Norma NMX-C-164-ONNCCE-2002, que determina la masa específica y absorción de agua del agregado grueso. Esta Norma Mexicana establece el método de prueba para la determinación de la masa específica aparente del agregado grueso saturado y superficialmente seco, y la absorción de agua del agregado grueso. Estos datos se emplean para el cálculo y la dosificación del concreto hidráulico, que se va a elaborar para la investigación. A continuación se presentan las formulas a utilizar para la obtener el porcentaje de absorción, la masa especifica saturada y superficialmente seca (Messs), así como la masa especifica aparente seca (Mes). De acuerdo con lo estipulado en la norma anterior. Porcentaje de absorción Expresión matemática: 48

59 A= ((Msss-Ms)/Ms) 100 A= Es la absorción expresada hasta décimos de porciento de la masa seca. Msss= Es la masa saturada y superficialmente seca en kg. Ms= Es la masa seca en kg. Masa específica saturada y superficialmente seca (messs): Expresión matemática: Dónde: Msss= Es la masa de la muestra sss en kg Va= Es el volumen de la muestra en dm 3 Messs= Es la masa especifica saturada y superficialmente seca en kg/dm MATERIALES AGROINDUSTRIALES DE SUSTITUCIÓN Existen importantes industrias en nuestro país que generan grandes cantidades de subproductos lo que constituye en la actualidad uno de los más grandes retos para aprovechar estos residuos de manera que aporten beneficios económicos, tecnológicos y ecológicos. Por tal motivo se estudio el comportamiento de estos materiales para su posible utilización en la elaboración de concretos hidráulicos. 49

60 CENIZA DE BAGAZO DE CAÑA (CBCA) México ocupa el décimo tercer lugar de a nivel de mundial y el primer lugar en Latinoamérica en la producción de caña de azúcar por hectárea, su cultivo se tiene en una superficie de 812 mil hectáreas dentro del territorio nacional, su producción se registra en 15 estados de la república; actualmente operan 54 ingenios azucareros, de los cuales 19 se encuentran en el estado de Veracruz, siendo el estado con mayor número de ingenios. La agroindustria azucarera veracruzana se compone de 22 ingenios que representan al 36 por ciento de la planta azucarera nacional, los cuales se abastecen de una superficie industrializable de 233 mil 11 hectáreas de caña de azúcar y dan ocupación directa e indirecta a 145 mil personas en campo y 22 mil en fábrica, lo que hace un total de 167 mil empleos. En Veracruz, una población de un millón de personas depende de esta actividad económica. Tabla 2.1 Producción de caña de azúcar en el Estado de Veracruz (En toneladas) La ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA), proveniente del Ingenio de La Concepción; Veracruz fue proporcionada por el catedrático de la facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Veracruzana Dr. Miguel Ángel Baltazar. El proceso experimental de la investigación se llevo a cabo en las instalaciones (laboratorio) de esta facultad. Teniendo ya el material agroindustrial (CBCA), se le realizo la prueba de granulometría, en la cual se utilizaron las mallas de número 30, 100,200. El registro se presenta en la tabla

61 Cabe mencionar que la ceniza de bagazo que se utilizo para la generación de los especímenes de concreto fue la que se retiene en la malla 100 y que pasa por la malla 40, cuyo propósito es que tenga el tamaño significativo de lo que es una arena de tamaño intermedio. Tabla Granulometría presentada por la CBCA. Malla % retenido Fondo AGUA DE MEZCLADO. Se utilizo agua potable de la red local y no se aprecio olor, color, ni sabor, cumpliendo así con lo que establece la Norma Oficial NMX C-122-ONNCCE [20] 2.2.-PROPORCIONAMIENTO DE LA MEZCLA DE CONCRETO El proporcionamiento de una mezcla es el proceso el cual consiste en calcular las cantidades de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados. Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla, algunos pueden ser muy complejos, como consecuencia a la existencia de diversos factores de los que dependen los resultados de dichos métodos, aun así se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión. En esta ocasión se tomo la decisión de realizar el proporcionamiento mediante el método de volúmenes absolutos, el cual es 51

62 considerado uno de los más exactos, publicado en ACI Para el cual se utilizaron los siguientes materiales los cuales cumplen con los requisitos especificados en la norma oficial NMX C-111-ONNCCE-2004 y la norma ASTM-C- 33. Tabla Características de los materiales Material Características Cemento Tipo I (CPC 30 R cemento portland compuesto clase 30 resistencia rápida.) Grava Tamaño nominal ¾ (19mm) Peso especifico seco en horno = kg/m 3 % de absorción = Peso volumétrico varillado = kg/m 3 Arena Modulo de finura 2.7 Peso especifico seco en horno = 2660 kg/m 3 % de absorción = 0.38 Agua Libre de sólidos en suspensión, sin olor MÉTODO ACI PARA DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO. VOLÚMENES ABSOLUTOS El método de volúmenes absolutos consiste en una serie de pasos a seguir que a continuación se muestran: A) Condiciones y especificaciones: Diseño para un concreto que será sometido a ambientes agresivos como es el agua de mar, que quedará expuesto a humedad en un clima donde no existe congelación. Requiere una resistencia a la compresión de f c., de 250 kg/cm2 a los 28 días, usando cemento Portland Tipo I 52

63 Resistencia a la compresión. Debido a que no se dispone de datos estadísticos, f cr (resistencia a la compresión) requerida para efectuar las dosificaciones, de la Tabla 2.4. Tabla 2.4 Resistencia a la compresión promedio requerida cuando no se dispone de datos para establecer una desviación estándar ACI-318 Resistencia a la compresión especificada f c, kg/cm 2 Menos que <f c<350 Mayor que350 Resistencia a la compresión requerida promedio f cr, kg/cm 2 f c + 70 f c + 85 f c Expresión matemática: f ' cr f ' c 85 f ' cr kg/ cm 2 B) Relación agua/cemento. El concepto de relación agua/cemento (a/c), se puede definir como el peso del agua dividido entre el peso del cemento. Para la elaboración de la mezcla se utilizo una relación de agua/cemento, según la Tabla 2.5 para los medios especificados de a/c=0.45. Tabla 2.5 Relaciones agua/cemento máximas para diversas condiciones de exposición ACI- 318 Condición de exposición Concreto protegido a la congelación y Relación agua/cemento máxima (en peso) para concretos de peso normal Escoja la relación 53

64 deshielo o a la aplicación de productos químicos descongelantes agua/cemento basándose en los requisitos de resistencia trabajabilidad y acabados. Concreto que se pretende sea hermético: Concreto expuesto a agua dulce. Concreto expuesto a agua salina o agua de mar Concreto expuesto a congelación y deshielo en condición húmeda: Guarniciones, cunetas, guardarrailes, o secciones delgadas. Otros elementos. En presencia de productos químicos descongelantes. Como protección contra la corrosión del concreto reforzado expuesto a sales descongelantes, aguas salobres, agua de mar, o al rocío proveniente de estas fuentes C) Tamaño del agregado grueso Por especificación, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor disponible económicamente y compatible con las dimensiones de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo nominal no debe exceder 1/5 de la menor dimensión entre los lados de las cimbras, 1/3 del espesor de las losas, ni 3/4 del espacio libre mínimo entre varillas o torones de pretensado. En nuestro proporcionamiento se propone una relación agua cemento a/c 0.45 para la elaboración de las probetas de ensaye con resistencia a la compresión de proyecto 250 kg/cm2 así podemos usar sin ningún problema el agregado que ya caracterizado y que tiene un tamaño máximo de 3/4 (19 mm.) 54

65 D) Selección del revenimiento La prueba de revenimiento es una medida de la consistencia del concreto, la cual nos va indicar la trabajabilidad de la mezcla, entre más alto sea el revenimiento más agua contiene la mezcla. Cuando no se especifica el revenimiento se pueden tomar un valor apropiado para una obra de los que aparecen en la Tabla 2.6. Con base a las especificaciones del concreto a utilizar se decidió ocupar como referencia un revenimiento recomendado para pavimentos y losas de 7.5 máximo y un mínimo de 2.5cm Tabla2.6. Revenimientos recomendados para diversos tipos de construcción Tipos de construcción. revenimiento en cm. máximo Mínimo Muros de cimentación y zapatas Zapatas, cajones de cimentación y Muros de sub-estructura sencillos Vigas y muros reforzados Columnas para edificios Pavimentos y losas Concreto masivo E) Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire El contenido de agua para la mezcla se determina con ayuda de la tabla 2.4, con las características de revenimiento, tamaño del agregado y con o sin aire incluido. En base a las condiciones y especificaciones del concreto que se va a elaborar, el concreto es sin aire incluido, con un revenimiento de 2.5 a 7.5cm y con un tamaño 55

66 de agregado de 19.9mm (3/4 ). La tabla nos da un valor aproximado de 202 kg/m3.de agua, sin embargo, la grava con partículas trituradas debe reducir el contenido de agua de la tabla en un aproximado de 21kg. Expresión matemática: Agua kg Con respecto al contenido de aire, el concreto va contar con un aproximado de 2.0%, con base a lo estipulado en la tabla 2.7. Tabla 2.7.-Requisitos aproximados para el contenido de agua de mezclado y para el contenido de aire deseado para distintos revenimientos y tamaños máximos de agregado ACI-318 Revenimiento, cm Agua, kg/m 3 de concreto, para los tamaños de agregado máximo 9.5 mm 12.7 mm 19.0 mm 25.4mm 38.1mm Concreto sin aire incluido 2.5 a a a Cantidad de aire, aproximada, en el concreto sin aire ocluido 3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% F) Cálculo del contenido de cemento El contenido de cemento se determina a partir de la relación agua/cemento y del contenido de agua ya calculados anteriormente. El determinar un contenido de cemento adecuado va asegurar una durabilidad, calidad, acabados satisfactorios y una mayor economía. Expresión matemática: 56

67 Cemento 181kg( agua) / kg G) Cálculo del contenido del agregado grueso La cantidad de agregado grueso que se requiere se puede calcular utilizando la tabla No (5), mediante el tamaño máximo nominal del agregado grueso y el modulo de finura de la arena El volumen que se necesita para un agregado de 19mm (3/4) de tamaño máximo nominal, de peso volumétrico kg/m 3 y de un modulo de finura de la arena de 2.7, es de Expresión matemática: Grava 3 3 ( kg/ m ) kg/ m Tabla 2.8 Volumen del agregado grueso por unidad de volumen de concreto Tamaño máximo de agregado, mm Volumen de agregado grueso varillado seco* por volumen unitario de concreto para distintos módulos de finura de agregado fino 2,40 2,60 2,80 9,5 0,50 0,48 0,46 12,7 0,59 0,57 0,55 19,0 0,66 0,64 0,62 25,4 0,71 0,69 0,67 H) Cálculo del contenido de agregado fino El procedimiento que se lleva para determinar la cantidad de agregado fino, ya que se conoce el volumen de los demás componentes de la mezcla e de concreto, es por diferencia; Esto es sustrayendo el volumen de los componentes conocidos a un metro cubico. El método de dosificación fundamenta que el volumen ocupado 57

68 por cualquier elemento del concreto es igual a su peso conocido dividido entre la densidad de ese material. Expresión matemática: 181kg Agua m kg m kg Cemento m kg m 3 Grava kg 0. 33m kg m 3 Volumen ocupado por los componentes: 0.326m 3 Como el cálculo es para un m 3 de concreto, se realiza la diferencia, para obtener el contenido del agregado fino (arena): Expresión matemática: Arena m Cantidad de agregado fino 0.361m 2660kg/ m kg [21] Recopilación de resultados de la dosificación para la mezcla de concreto de acuerdo a la ACI Método de volúmenes absolutos. Mostrados en la tabla

69 Tabla 2.8 Proporciones de los componentes de la mezcla de concreto para 1 m 2. Componentes Volumen (m 3 ) Peso (kg) Cemento Agua Agregado grueso (grava) Agregado fino (arena) DOSIFICACIÓN DE CBCA EN LA MEZCLA Con la finalidad de estudiar el comportamiento que tiene este desecho agroindustrial al ser utilizado en la elaboración de concreto. La ceniza de bagazo de caña de azúcar (CBCA) va hacer utilizada en esta ocasión como árido fino. La manera en que se va implementar la dosificación, es a base de sustitución porcentual. Los porcentajes utilizados de CBCA son de 5% y 10% del peso del agregado fino, obtenido en el proporcionamiento de la mezcla de concreto mostrado en la tabla 4.3. Lo cual conlleva a elaborar tres diferentes mezclas, las dos de los porcentajes de sustitución y una más la cual va servir de parámetro de comparación, la cual se va a manejar sin ninguna modificación en sus componentes. En la tabla 2.9 se muestran las proporciones en peso de las diferentes mezclas que se van a utilizar para la elaboración del concreto a evaluar. 59

70 Tabla2.9.-Nomenclatura de las mezclas de concreto MEZCLA ÁRIDO FINO % CBCA % NOMENCLATURA A A(100AF) B 95 5 B(95AF/5CBCA) C C(90AF/10CBCA) La tabla 2.10 se muestra las dosificaciones, tomando en cuenta los porcentajes respectivos de CBCA. Tabla 2.10 dosificaciones por el método de Volúmenes Absolutos MATERIAL Cemento Agua Árido grueso A(100AF) B(95AF/5CBCA) C(90AF/10CBCA) kg 181 kg kg Árido fino kg kg kg CBCA kg kg 2.4. ELABORACIÓN DE LAS PROBETAS DE ENSAYO PREPARACIÓN DE LOS MOLDES DE LAS PROBETAS Para la elaboración de las probetas de concreto se utilizaron moldes cilíndricos de lámina rígida, con dimensiones de 15cm de diámetro y 30cm de altura, se limpiaron de tal forma que se les quitara los residuos para evitar la contaminación del concreto, así, como las imperfecciones que puedan generar en las probetas. Prosiguiendo con la preparación de los moldes se le aplica una película de aceite en el interior del molde, la cual su función para facilitar el desmolde de las 60

71 probetas, el cual va a evitar la adherencia entre la lámina y el concreto. En la figura 1.0 se muestran los moldes que se utilizaron para la elaboración de las probetas de concreto ELABORACIÓN DE LA MEZCLA Y COLADO DE LAS PROBETAS La fabricación de la mezcla de concreto se va a realizar con base a lo estipulado en norma NMX-C-159-ONNCCE-2004 Elaboración y curado de especímenes en el laboratorio y con el proporcionamiento ya calculado anteriormente, mostrado en la tabla Con materiales previamente caracterizados y resguardados en envases, para mantener en lo más posible las características iniciales de los materiales, para tener un mejor control en la calidad de la mezcla. [22] Las herramientas con la que se conto para realizar la mezcla fue una revolvedora de capacidad para un saco de cemento, con motor a gasolina, la cual por sus condiciones en las que se encontraba solo funciono para unas mezclas, lo cual provoco a realizar las demás mezclas de manera manual, utilizando palas. La elaboración de la mezcla se inicio con peso de los materiales a utilizar conforme al proporcionamiento, se humedeció el interior de la revolvedora para evitar alterar el contenido de agua de la mezcla, se procede a incorporar los materiales a la revolvedora, se inicia introduciendo una parte de la cantidad de agua total, después se incorpora el agregado grueso, el agregado fino con CBCA, el cemento y el resto del agua, entre cada incorporación se dejo unos minutos revolver para obtener la mezcla requerida, Las mezclas que se realizaron de manera manual, se compensaron en relación a la humedad, por diferentes factores como: la exposición al aire libre, mayor tiempo para revolver los materiales, lo cual provoca una mayor evaporación ENSAYO DE REVENIMIENTO DE LA MEZCLA 61

72 La prueba de revenimiento o también conocida como de asentamiento, tiene la finalidad de proporcionar un procedimiento para determinar el revenimiento de los concretos plásticos hechos a base de cemento hidráulico. El procedimiento a llevar a cabo es: 1.- Humedecer el molde y el piso o placa base, ejecutar sobre una superficie rígida no absorbente. 2.- Apoyar firmemente el molde sobre la base colocando y presionando con los dos pies los estribos del molde. Por ningún motivo debe moverse los pies durante el llenado del molde. 3.- Llenar el molde en tres capas de igual volumen, la primera capa a una profundidad de 70 mm., la segunda hasta de 160 mm., y la tercera hasta el borde superior del molde. 4.- Compactar cada capa en toda su profundidad con 25 penetraciones de la varilla, distribuyendo las penetraciones en toda la superficie de cada capa. 5.- Compactar la segunda y tercera capa penetrando la capa anterior 25 mm. (1 pulgada) y varillar desde cerca del perímetro y continuar progresivamente en forma espiral hacia el centro del molde. 6.- Cuando compacte la última capa, mantener un excedente de concreto sobre el molde antes de comenzar el varillado, si el concreto es insuficiente detener el varillado y colocar una cantidad representativa para mantener un exceso de concreto sobre el molde todo el tiempo. 7.- Enrasar el concreto rodando la varilla de compactación sobre el borde superior del molde. 62

73 8.- Continuar manteniendo el molde firme y remover el concreto alrededor del área circundante de la base del molde para prevenir la interferencia en el momento del asentamiento del concreto. 9.- Continuar manteniendo el molde firme y remover el concreto alrededor del área circundante de la base del molde para prevenir la interferencia en el momento del asentamiento del concreto Medir con una precisión de ¼ de pulgada (5 mm) el revenimiento, desde la parte superior del molde hasta el centro desplazado de la superficie original del espécimen. Si al levantar el cono se produce una falla por corte, es necesario descartar la prueba y realizar el ensayo con una nueva porción de mezcla, si la falla se repite, es posible que el concreto no tenga la plasticidad necesaria o sea cohesiva para aplicar este ensayo de revenimiento Ejecute la prueba, desde su inicio hasta el final sin interrupciones en no más de 2.5 minutos. Consideraciones: El revenimiento del concreto disminuye con el tiempo y las altas temperaturas Si se observa una clara caída o desmoronamiento de un lado o una parte de la masa del hormigón después de levantar el molde (cono), se debe descartar la prueba y hacer una nueva con otra parte de la muestra. En la siguiente imagen se muestra como se llevo a cabo esta prueba. 63

74 Figura Prueba de revenimiento COLADO DE LAS PROBETAS Una vez ya formada la mezcla para evitar la segregación, se deposito el concreto mezclado por la revolvedora en una carretilla limpia y húmeda, Inmediatamente se inicio con el llenado de los moldes, siguiendo las especificaciones que establece la norma ASTM C31 Elaboración y curado en obra de especímenes de concreto para pruebas de compresión. Así como para las pruebas de caracterización de concreto fresco. [23] En total se realizaron 51 probetas cilíndricas de las tres diferentes mezclas que se generaron con los porcentajes de CBCA. El procedimiento que se llevo a cabo en el llenado de los moldes conforme a la norma, es: 1.-Colocar el molde sobre una superficie horizontal, rígida, nivelada y libre de vibraciones. 2.- Colocar el concreto en el interior del molde, moviendo el cucharón alrededor del borde del molde para asegurar la distribución del concreto y una segregación mínima mientras se descarga el concreto. 3.- Llenar el molde en tres capas de igual volumen. En la última capa, agregar la cantidad de concreto suficiente para que el molde quede lleno después de la 64

75 compactación. Ajustar el sobrante o faltante de concreto con una porción de mezcla y completar el número de golpes faltantes. 4.- Compactar cada capa con 25 penetraciones de la varilla usando la punta semiesférica, distribuyendo uniformemente las penetraciones. 5.- Compactar la capa inferior en todo su espesor. Compactar la segunda y tercera capas, penetrando 1 pulgada (25 mm) en la capa anterior. 6.- Después de compactar cada capa, golpear los lados del molde ligeramente de 10 a 15 veces con el mazo para liberar las burbujas de aire que pueden quedar atrapadas. 7.- Enrasar el exceso de concreto con la varilla de compactación y si es necesario se le da un acabado con una llana o cuchara. Figura 2.2. Esquema de llenado de moldes de las probetas CURADO DE LAS PROBETAS El curado consiste en el mantenimiento de contenidos de humedad y de temperaturas satisfactorios en el concreto durante un periodo definido inmediatamente después de la colocación y acabado, con el propósito que se desarrollen las propiedades deseadas. Al mezclar cemento Portland con agua, se lleva a caso la reacción química denominada hidratación. El grado hasta el cual 65

76 esta reacción se llegue a completar, influye en la resistencia, la durabilidad y en la densidad del concreto. Los objetivos del curado son por consiguiente: 1.- Prevenir la pérdida de humedad del concreto. 2.- Mantener una temperatura favorable en el concreto durante un período definido. Una vez coladas las probetas se dejaron pasar 24 horas para poderlas desmoldar, inmediatamente se colocaron a una pila de agua, para iniciar el proceso de curado por inmersión, de acuerdo al norma ASTM C31 Elaboración y curado en obra de especímenes de concreto para pruebas de compresión. Los cilindros permanecieron en inmersión en posición vertical como se muestra en la figura 2.3. Figura Estanque de Curado 2.5. ENSAYOS PRACTICADOS AL CONCRETO ENDURECIDO RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE Las mezclas de concreto se pueden diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que se emplea para la 66

77 evaluación general de los edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide a partir de la carga de ruptura, tanto desde el punto de vista de durabilidad, como de la capacidad de resistencia mecánica dividida por el área de la sección que resiste a la carga. Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros se puede utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras para programar las operaciones de construcción tale como la remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, Método Estándar de Prueba de Resistencia a la Compresión de Probetas Cilíndricas de Concreto. Las probetas cilíndricas para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm), en este caso fueron las que se ocuparon en esta investigación ó 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo 3 veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto. Consideraciones que se deben tener para realizar la prueba: Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre como lo estipula la norma ASTM C 617, o con tapas de almohadillas de neopreno conforme a la norma ASTM C Las cubiertas de azufre se deben aplicar como mínimo 2 horas antes y preferiblemente 1 día antes de la prueba. Las cubiertas de almohadilla de neopreno se pueden utilizar para medir las resistencias del concreto entre y psi (10 a 50 MPa). Para resistencias mayores de hasta psi, se permite el uso de las tapas de almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con tapas de azufre. Los 67

78 requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensayo. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo. No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba. El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más del 2%, no se debe someter a prueba el cilindro. Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de pulgadas (0.05 mm). Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 20 a 50 psi/s (0.15 a 0.35 MPa/s) durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección. C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud-diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos 2 cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 10 psi (0.1 MPa). El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo de fractura, y todo defecto que presenten los cilindros o sus tapas. Si se miden, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada. El rango entre los cilindros compañeros del mismo conjunto y probado a la misma edad deberá ser en promedio de aprox. 2 a 3% de la resistencia promedio. 68

79 Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia el 8%, o el 9.5% para 3 cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensayo en el laboratorio. A menudo, la causa de una prueba malograda puede verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros, se puede perder una oportunidad fácil de corregir el problema. En esta ocasión la prueba de compresión simple se realizo con una prensa eléctrica con una capacidad de 120 toneladas, llevando un seguimiento conforme a norma, en la figura 2.4, se muestra la forma en cómo se realizo el cabeceo y la prueba de compresión simple. Figura 2.4 Cabeceo y prueba de compresión simple de las probetas de concreto MÉTODO DE PRUEBA DE PERMEABILIDAD PARA EL CONCRETO La permeabilidad, es la propiedad del concreto de poseer una baja permeabilidad a los fluidos; es una condición necesaria para el buen desempeño y durabilidad de las estructuras; es posible evaluar esta propiedad, bajo el criterio de la ASTM C 69

80 642, que nos ayuda a determinar la densidad, el porcentaje de absorción y el porcentaje de porosidad o vacíos en el concreto endurecido Este método consiste en un conjunto de ensayos que se le realizan al concreto en estado endurecido, las cuales con sus resultados no va a permitir dar un punto de vista de cómo reacciona el concreto ante la penetración de fluidos líquidos, como el agua principalmente, así como de fluidos gaseosos como el aire. Las pruebas que se van a realizar para medir esta propiedad son: El ensayo de absorción capilar, ensayo de absorción de agua (% de absorción total) y el ensayo de porosidad (porosidad total). Es posible evaluar esta propiedad, bajo el criterio de la norma ASTM C 642, que nos ayuda a determinar la densidad, el porcentaje de absorción y el porcentaje de porosidad o vacíos en el concreto endurecido. [24] Se le considera porosidad del concreto a los espacios vacíos que quedan en la masa de los morteros y concretos a consecuencia de la vaporación del agua excedente del amasado y del aire atrapado en su manipulación. Estos vacíos o poros se conocen dependiendo su tamaño y características. Poros de gel Son de menor tamaño (<15-25A ) y corresponden a espacios intersticiales del gel cemento. Estos poros solo intercambian agua con el ambiente cuando sacan humedades < 20%. Poros capilares Son de forma variable y tamaño del orden de 2nm y 1um cuando están interconectados y abiertos al exterior constituyen la causa principal de permeabilidad de la pasta de cemento endurecida así como su vulnerabilidad a la acción de agentes externos. 70

81 Por ello la eliminación de la capilaridad interconectada es una condición necesaria para su durabilidad. Poros de aire Son generados por las burbujas de aire atrapadas en la masa del concreto en el proceso de manipulación tecnológica. No suelen estar interconectados entre si y su dimensión es variable aunque generalmente son mayores de 0.05 mm. Aunque afecta la resistencia mecánica, en cuanto a la durabilidad puede, según el caso, incluir efectos benéficos. La absorción capilar se puede definir como la masa de agua por unidad de área que puede ser absorbida en los capilares cuando el concreto se encuentra en contacto con agua líquida. Representa la porosidad efectiva o accesible al agua y por tanto a los agresivos ambientales ENSAYO DE ABSORCIÓN CAPILAR La metodología de este ensayo se debe a la propuesta de Fagerlund, sustentada en la normativa sueca la cual describe la cinética de la absorción capilar de mortero y concretos a través de tres coeficientes. m = Resistencia a la penetración del agua. K = Coeficiente de absorción capilar. Єe = Porosidad efectiva. El procedimiento que se utiliza para la elaboración de esta prueba es el siguiente: 1.- Se realiza sobre especímenes de espesor H 50mm (recomendándose de 20 a 30mm en concretos especiales). Figura 2.2. Corte en secciones de las probetas H=30mm 71

82 Figura 2.5.-Corte de la muestra de h=30 mm 2.- Una vez teniendo los especímenes (pastillas) con el espesor requerido se la da un pre-acondicionamiento de secado a 50 o C durante 48 horas, para conseguir que su peso sea constante. Una vez obtenido el peso constante se registra su peso inicial (W o ). Figura 2.6. Secado de los especímenes en horno eléctrico. 3.- Se cubren con resina o parafina las aéreas laterales curvas del espécimen (pastilla), para evitar la absorción en esas partes alterando los resultados. 72

83 Figura 2.7. Espécimen preparado con parafina 4.- Ya registrado el peso inicial (W o ), el espécimen se coloca en un tara previamente preparada con una película de 10mm de espesor de arena y con un nivel de agua de aproximadamente 3mm, por encima de la parte inferior de la pastilla de ensayo y a lo largo del ensayo mantener cubierto el recipiente para evitar la evaporación.figura 2.8. Preparación del recipiente para la colocación de los especímenes. El cambio de peso (W t W o ) del espécimen por unidad de área expuesta del espécimen se registra a intervalos de tiempo de 1/12 (5min, 1/6(10min), 1/4(15min.), ½(30min), 1, 2, 3, 4, 6, 24 y 48 horas. 73

84 Los coeficientes se calculan con base a las siguientes ecuaciones: m = t/z 2 Donde z representa la profundidad de penetración del agua al tiempo t k = [[(Wt-Wo)/A] / t] (kg/m 2 s 1/2 e = (k m) / 1000 (%) El coeficiente k puede ser evaluado como la pendiente de la región lineal del grafico (Wt- Wo)/A en función de la raíz cuadrada del tiempo. El coeficiente puede ser determinado calculando el tiempo requerido para que el agua ascienda a la cara superior de la probeta, es decir cuando, z = H. [25] Con base a lo anterior se calcula la absorción capilar(s). Expresión matemática: S = (1/ m) (mm/h 1/2 ) o (m/s 1/2 ) ENSAYO DE ABSORCION DE AGUA ( % DE ABSORCIÓN TOTAL) Aunque las normas recomiendan el uso de especimenes de diametro y espesor de 75mm, pueden se utilizados especimenes de otras dimensiones. Lo cual se reaizo ya que se usaron de H=30mm, como en la prueba anterior. El procedimiento que se utiliza para la elaboración de esta prueba es el siguiente: 74

85 1.-Se someten a un pre-acondicionamiento se secado a 105 o C por 72 horas para obtener su peso constante del especimen. 2.- Ya registrado el peso constante del especimen, se enfrian en un desecador durante 24 horas, aunque es más conveniente usar un secado a 50 o C con el fin de no dañar el gel del cemento 3.- Luego de pesada la probeta (W 0 ), se sumerge en agua cuyo nivel debe estar 25 más menos 5mm por encima del nivel superior del especimen, durante un intervalo de tiempo de 30 minutos. Figura 2.9. Especímenes sumergidos en agua, para el ensaye. Una vez transcurrido el intervalo de tiempo, 30 minutos, se retiran del recipiente y se seca la parte exterior para pesarse nuevamente Wf. El agua absorbida se expresa en porventaje Expresión matematica: % agua absorbida = (Wf - Wo)(100)/Wo 75

86 * Este ensayo difiere del anterior, en que no se asegura un completo llenado de la red de capilares ENSAYO DE POROSIDAD Este ensayo puede efectuarse en probetas utilizadas en los anteriores ensayos. El procedimiento a seguir es el siguiente: 1.- El espécimen se pre-acondiciona como en los casos anteriores, se sumerge en agua totalmente durante 24 horas mínimo, al cabo de las cuales se registra su peso saturado de agua. Esto es, la prueba de absorción de agua, anteriormente mencionada. 2.- El siguiente paso es pesar los especímenes sumergidos en agua. Este peso se determina con ayuda de una balanza hidrostática. Figura Peso del espécimen en suspensión. 3.- el espécimen se seca a 105 o aproximadamente hasta tener el peso de espécimen constante y se registra su peso. 4.- Una vez concluida esta etapa se procede a colocar los especímenes en ebullición por 5 horas lo que se pretende con esto es que al calentar los 76

87 especímenes los poros se dilaten y tengan una mayor absorción, posteriormente se dejan secar durante 14 horas y se procede a realizar su pesado Figura Colocación de los especímenes para saturarlos mediante ebullición. CAPÍTULO III ANALISIS DE RESULTADOS En este capítulo con base a la metodología experimental, se presentan los resultados obtenidos de la caracterización de los componentes que se utilizaron para elaborar las mezclas de concreto y las pruebas de ensayo que se le fueron realizadas al concreto para evaluar su comportamiento EVALUACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES. En la siguiente tabla se muestran las características y resultados de los ensayos a que fueron sometidos los materiales utilizados en la mezcla de concreto a evaluar, conforme a la Norma ASTM C 33 Especificaciones de los Agregados para el Concreto 77

88 Tabla 3.1. Valores de las pruebas de los materiales. Material Características Cemento Tipo I (CPC 30 R cemento portland compuesto clase 30 resistencia rápida.) Grava Tamaño nominal ¾ (19mm) Peso especifico seco en horno = kg/m 3 % de absorción = Peso volumétrico varillado = kg/m 3 Arena Modulo de finura 2.7 Peso especifico seco en horno = 2660 kg/m 3 % de absorción = 0.38 Agua Libre de sólidos en suspensión, sin olor 3.2. MÉTODO ACI PARA DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO. VOLÚMENES ABSOLUTOS En la siguiente tabla se presenta, los resultados de la dosificación para las mezclas de concreto conforme al método volumétrico, de la publicación ACI 211.1, así como los porcentajes que se van a sustituir de ceniza de bagazo de caña (CBCA) por árido fino Tabla 3.2. Dosificación por un m 3 de concreto hidráulico. MATERIAL Cemento Agua Árido grueso A(100AF) B(95AF/5CBCA) C(90AF/10CBCA) kg 181 kg kg Árido fino kg kg kg CBCA kg kg 78

89 3.3. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE La manera en que se llevo el control del comportamiento del concreto modificado con CBCA, es de realizarle una serie de pruebas que nos lleve a dar un criterio de la manera en que está reaccionando el concreto con el uso del material agroindustrial. Las pruebas se realizaron a los 14, 28 y 60 días después de su elaboración, para esto se tuvieron que elaborar 3 especímenes para las edades de 14 y 28 días y 4 para la edad de 60 días. Las mezclas que se realizaron para llevar a cabo el estudio fueron 3, las cuales se muestra su nomenclatura en la tabla 3.3. La mezcla A va ser utilizada de patrón, por no ser modificada en sus componentes y la cual nos va brindar los parámetros de cómo van evolucionando las mezcla B y C, las cuales tienen porcentajes diferentes de contenido de CBCA, a la cual realizo la prueba física de granulometría y se ocupo la retenida en la malla 100, para similar el tamaño del árido fino (arena). Tabla 3.3 Nomenclatura de las mezclas de concreto MEZCLA ÁRIDO FINO % CBCA % NOMENCLATURA A A(100AF) B 95 5 B(95AF/5CBCA) C C(90AF/10CBCA) Para la elaboración del ensayo de compresión simple se utilizaron tres especímenes por cada mezcla como lo fomenta la norma ASTM C39. La resistencia a la compresión del espécimen se calcula dividiendo la carga máxima soportada durante la prueba entre el área de la sección transversal del cilindro. En la tabla 3.4. Se muestran los valores registrados por la prensa eléctrica de los diferentes especímenes que se ensayaron para la prueba de compresión simple, con respecto a la edad de elaboración de los concretos (14, 28 y 60 días). 79

90 Tabla 3.4. Valores obtenidos de la prensa eléctrica en kg Mezcla concreto de No de espécimen Días de elaboración del concreto A % AF Prueba control B % AF 5% CBCA C % AF 10% CBCA a). Prueba de compresión simple a concreto a la edad de 14 días. La tabla 3.4. Muestra los resultados que su obtuvieron de la prensa que se utilizo para la prueba a compresión utilizada en concretos de las mezclas A, B y C, a la edad de 14 días. Dando a conocer el comportamiento que tienen, los tres diferentes concretos. Se observa que el concreto con mejor propiedad a la resistencia a compresión lo muestra el concreto que no se le adiciono CBCA (concreto control), mientras que los concretos C y B, mostraron menor resistencia a la compresión respectivamente. 80

91 Tabla 3.5. Prueba de compresión a concretos a la edad de 14 días. Mezcla de concreto No de probeta 14 Días de elaboración del concreto f c en kg/cm 2 Promedio de f c *f c en % A % AF Prueba control kg/cm 2 100% B % AF 5% CBCA kg/cm % C % AF 10% CBCA kg/cm % Aunque la edad de los especímenes es temprana (14 días), los resultados difieren de manera considerable, conforme a la muestra control A (100AF), que tuvo una resistencia promedio de kg/cm 2, comparada al concreto B (95AF/5CBCA) que obtuvo un promedio de resistencia de kg/cm 2, tiene una diferencia menor de kg/cm 2 ( 31.42%), así como la del concreto C(90AF/10CBCA) cuyo promedio fue de kg/cm 2 cuya diferencia es de kg/cm 2 (41.58%). b) Prueba de compresión simple a concreto a la edad de 28 días. En esta fase de la prueba de compresión a los 28 días de elaboración de las probetas, el comportamiento que tienen los distintos concretos sigue la misma línea que los de la prueba a los 14 días. Las resistencias de los concretos incremento, la del concreto A (100AF) obtuvo una resistencia promedio de 81

92 kg/cm 2, la del concreto B (95AF/5CBCA) fue de kg/cm 2 con diferencia de kg/cm 2 (34.26%) con respecto a la mezcla del concreto A (100AF) y la del concreto C (90AF/10CBCA) es igual a kg/cm 2 disminuyendo kg/cm 2 (40.95%). Tabla 3.6. Prueba de compresión a concretos a la edad de 28 días. Mezcla de concreto No de probeta 28 Días de elaboración del concreto f c en kg/cm 2 Promedio de f c *f c en % A % AF Prueba control kg/cm 2 100% B % AF 5% CBCA kg/cm % C % AF 10% CBCA kg/cm % * La f c en %, se encuentra con respecto a la muestra control. Teniendo en consideración que a esta edad el concreto convencional ya cuenta con la mayor parte de su resistencia total y que la prueba control ya tenga la resistencia de la mezcla de diseño de 250 kg/cm 2, se puede observar que la evolución de las probetas a las cuales se les adiciono CBCA es más lenta puesto que aun no llegan a la resistencia del proporcionamiento calculado. 82

93 c) Prueba de compresión simple a concreto a la edad de 60 días. La tabla 3.6Muestra los resultados de la prueba a compresión simple que se le fue realizada a los concretos a la edad de 60 días. En esta fase de la prueba se observa que los concretos A (100AF) y B (95AF/5CBCA) muestran resistencias que superiores que la de la mezcla de diseño. Tabla 3.6. Prueba de compresión a concretos a la edad de 60 días. Mezcla de concreto No de probeta 60 Días de elaboración del concreto f c en kg/cm 2 Promedio de f c *f c en % A % AF sin CBCA kg/cm 2 100% B % AF 5% CBCA kg/cm % C % AF 10% CBCA kg/cm % * La f c en %, se encuentra con respecto a la muestra control. La probeta control A (100AF) muestra una resistencia promedio de kg/cm 2, en tanto la B (95AF/5CBCA) registró una resistencia de kg/cm 2, teniendo una diferencia de kg/cm 2 (9.73%) conforme a la probeta control y la probeta C (90AF/10CBCA) obtuvo kg/cm 2 de resistencia promedio disminuyendo kg/cm 2 (40.32%). 83

94 En la la Gráfica 3.1 se muestra el comportamiento que fueron presentando las diferentes mezclas en base a la prueba de resistencia simple conforme fue madurando el concreto. Tabla 3.7 Resistencias a la compresión a diferentes edades, en kg/cm 2. Mezcla de concreto No de espécimen Días de elaboración del concreto A % AF B % AF 5% CBCA C % AF 10% CBCA

95 Gráfica3.1. Resultados de la prueba a compresión 3.4. MÉTODO DE PRUEBA DE PERMEABILIDAD PARA EL CONCRETO ENSAYO DE ABSORCIÓN CAPILAR Ensayo a concretos a la edad de 14 días 1) Concreto tipo A(AF) Esta prueba se llevo a cabo de acuerdo a lo fundamentado en la norma cubana NC345:2005 (Determinación de la absorción de agua por capilaridad) Esta Norma Cubana establece un método para determinar la absorción de agua por capilaridad en concretos endurecidos mediante el método de ensayo propuesto por Gôran Fagerlund. El cual describe la cinética de la absorción capilar de morteros y concretos a través de tres coeficientes. Es de utilidad para establecer los requisitos de durabilidad en el diseño de los concretos y para el chequeo de la capilaridad en los 85

96 concretos endurecidos. En la Tabla 3.8 se describe un ejemplo de la toma de datos en la prueba de capilaridad. Tabla 3.8. Resultados de la prueba de capilaridad a concreto control a edad de 14 días Nomenclatura de las variables de las tablas del ensayo de absorción capilar Wo: Peso inicial de la muestra. W: Peso de la muestra a intervalos propuestos por la norma (NC345:2005). A: es el área de succión del espécimen expresada en m 2. t: tiempos de los intervalos de peso de la muestra. m: Resistencia a la penetración del agua K: Coeficiente de absorción capilar ξe: Porosidad efectiva. S: Absorción capilar Grafica de la curva típica de absorción capilar Con los pesos obtenidos a las diferentes edades indicadas se obtiene una curva similar a la Figura 1, si el eje del tiempo está en escala de raíz cuadrada, el punto 86

97 crítico entre los estados 1 y 2 corresponde al punto cuando el frente de agua ha avanzado hasta alcanzar la parte superior y se considere el valor final de los resultados. Por lo que el estado 1 corresponde al Ilenado de agua de todos los poros de gel inicialmente vacíos y los otros poros capilares mientras que el estado 2 corresponde al Ilenado gradual de los poros inertes o vacios de aire por un proceso de disolución-difusión de aire. Solo interesa el estado 1, pues el estado 2 es de interés en relación a la resistencia a la congelación. Figura 3.1.-Curva típica de absorción de agua por el ensayo de capilaridad Teóricamente si el espécimen actuó como un poro capilar simple, el paso del estado 1 al 2 deberá ser abrupto, pero en realidad es una transición suavizada. La razón es que los materiales heterogéneos (en este caso el hormigón) tienen una distribución de tamaño de poros diferentes que conducen a diferentes porcentajes de penetración por diferentes caminos. Por lo anterior se definirá el Punto Critico como la Intersección de dos líneas extrapolares. 87

98 Grafica 3.1. La curva típica de la absorción capilar de concreto tipo A(AF)) a edad de 14 días Formulas y cálculo de los coeficientes m, k y ξe a) Resistencia a la penetración del agua (m) m = tn/z 2 Donde: tn= es el tiempo en el punto crítico (obtenido del grafico), expresado en s. z= es la altura o espesor total del espécimen, expresada en m. b) Coeficiente de absorción capilar (k) 88

99 K= ((w t wo)/ (A)/ t Donde: Wo= es el peso del espécimen al inicio expresado en kg. W t = es el peso del espécimen en el punto crítico expresado en kg. t= es el tiempo en el punto crítico (obtenido del grafico) expresado en s. A es el área de succión del espécimen expresada en m 2. kg/m 2 s 1/2 c) Porosidad efectiva(ξe) (ξe) = (k m)/1000 Donde: K= Coeficiente de absorción capilar M= Resistencia a la penetración del agua. 2) Concreto tipo B(95AF/5CBCA) 89

100 Tabla 3.9. Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 5% de CBCA a edad de 14 días Grafica 3.2. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo B (95AF/5CBCA) a edad de 14 días 3) Concreto tipo C(90AF/10CBCA) 90

101 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 10% de CBCA a edad de 14 días Grafica 3.3. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo C (90AF/10CBCA) a edad de 14 días Ensayo a concretos a la edad de 28 días 1) Concreto tipo a(af) 91

102 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 0% de CBCA a edad de 28 días Grafica.3.4. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo A (AF) a edad de 28 días 2) Concreto tipo B(95AF/5CBCA) 92

103 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 5% de CBCA a edad de 28 días Grafica 3.5. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo B(95AF/5CBCA) a edad de 28 días 3) Concreto tipo C(90AF/10CBCA) 93

104 Tabla3.12. Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 10% de CBCA a edad de 28 días Grafica 3.6. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo C(90AF/10CBCA) a edad de 28 días Ensayo a concretos a la edad de 60 días 1) Concreto tipo a(af) 94

105 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 0% de CBCA a edad de 60 días Grafica 3.7. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo A (AF) a edad de 60 días 2) Concreto tipo B(95AF/5CBCA) 95

106 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 5% de CBCA a edad de 60 días Grafica 3.8. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo B(95AF/5CBCA) a edad de 60 días 3) Concreto tipo C(90AF/10CBCA) 96

107 Tabla Resultados de la prueba de capilaridad a concreto con 10% de CBCA a edad de 60 días Grafica 3.9. Curva típica de la absorción capilar de concreto tipo C(90AF/10CBCA) a edad de 60 días 97

108 Grafica Resultados del coeficiente de absorción capilar (K) de las mezclas de concreto analizadas a diferentes edades Ensayo de absorción, densidad y de porosidad Es la propiedad del concreto de poseer una baja permeabilidad a los fluidos; es una condición necesaria para el buen desempeño y durabilidad de las estructuras; es posible evaluar esta propiedad, bajo el criterio de la ASTM C 642, que nos ayuda a determinar la densidad, el porcentaje de absorción y el porcentaje de porosidad o vacíos en el concreto endurecido. La porosidad del concreto se considera como los espacios vacíos que quedan en la masa del concreto a consecuencia de la evaporación del agua excedente al mezclarse, y al aire atrapado durante su fabricación. Mezclas de concreto a la edad de 14 días. 98

109 Tabla Pesos de las muestras para elaborar las pruebas de absorción, densidad y porosidad, a concretos con edad de 14 días. Tabla Valores registrados de absorción, densidad y porosidad de los concretos con edad de elaboración de 14 días. Mezclas de concreto a la edad de 28 días. Tabla 3. Pesos de las muestras para elaborar las pruebas de absorción, densidad y porosidad, a concretos con edad de 28 días. 99

110 Tabla Valores registrados de absorción, densidad y porosidad de los concretos con edad de elaboración de 28 días. Mezclas de concreto a la edad de 60 días. Tabla Pesos de las muestras para elaborar las pruebas de absorción, densidad y porosidad, a concretos con edad de 60 días. Tabla Valores registrados de absorción, densidad y porosidad de los concretos con edad de elaboración de 60 días Grafica del ensayo de adsorción de agua (% de Absorción total) 100

111 La absorción se define como la facilidad con la cual los líquidos o gases pueden transportarse a través de un cuerpo (concreto). En la siguiente grafica se muestran los resultados de absorción en su primera etapa, registrados de los concretos estudiados. El concreto que manifiesta un mejor comportamiento en esta propiedad es el A(100AF), el cual no se altero en sus componentes con ceniza, el cual presento el menor porcentaje de absorción después de la inmersión, en las tres edades de elaboración (14, 28 y 60 días). Mientras que el concreto que registro un mayor porcentaje de absorción fue el C (90AF/10CBCA) en los tres ensayos. Mostrando en el inicio de la prueba que agregándole ceniza de bagazo de caña en sustitución del elemento de árido fino, la mezcla de concreto presenta mayor porcentaje de absorción. Grafica De absorción después de la inmersión. El ensayo de porosidad total (%), realizado a los concretos de la investigación se muestra en la grafica que desde la edad más temprana (14 días) ala de 60 días, tomo el mismo curso su evolución de las muestras, presentando mayor porcentaje de absorción el concreto tipo C(90AF/10CBCA), B(95AF/5CBCA) y A(AF) respectivamente. 101

112 Grafica De absorción total Grafica del ensayo de densidad En el ensayo de densidad en los concretos a la edad de 14 días de elaboración manifiestan comportamientos diferentes, influyendo el reemplazo de ceniza de gabazo de caña de azúcar (CBCA), así como la cantidad de sustitución (5% y 10%). El concreto de la mezcla A (100AF), presento una densidad de 2.31 kg/dm 3, mientras que el concreto tipo B(95AF/5CBCA) y el de tipo C(90AF/95CBCA) de 2.24 kg/dm 3 y.1.99 kg/dm 3 respectivamente. En la grafica 17, también se muestran los valores registrados densidad de los concretos los mismos concretos a los 28 y 60 días de elaboración. 102

113 Grafica3.13. Valores de densidad de los concretos con diferente porcentaje de residuo agroindustrial (CBCA) Grafica de ensayo de porosidad (porosidad total) Grafica 3.14.De volumen permeable de poros. 103