HUGO ALEJANDRO HERNÁNDEZ MURCIA CÓDIGO: 503590 HERNAN DAVID SÁNCHEZ RAMÍREZ CÓDIGO: 502908

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UNA MEZCLA PARA CONCRETO USANDO NEUMÁTICOS TRITURADOS COMO REEMPLAZO DEL 15%, 25% Y 35% DEL VOLUMEN DEL AGREGADO FINO PARA UN CONCRETO CON FINES DE USO ESTRUCTURAL. HUGO ALEJANDRO HERNÁNDEZ MURCIA CÓDIGO: 503590 HERNAN DAVID SÁNCHEZ RAMÍREZ CÓDIGO: 502908 UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD DE INVESTIGACIÓN BOGOTÁ 2015 1

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE UNA MEZCLA PARA CONCRETO USANDO NEUMÁTICOS TRITURADOS COMO REEMPLAZO DEL 15%, 25% Y 35% DEL VOLUMEN DEL AGREGADO FINO PARA UN CONCRETO CON FINES DE USO ESTRUCTURAL. HUGO ALEJANDRO HERNÁNDEZ MURCIA CÓDIGO: 503590 HERNAN DAVID SÁNCHEZ RAMÍREZ CÓDIGO: 502908 Trabajo de Grado presentado como requisito para optar por el título de Ingeniero Civil Director de proyectos RICHARD MORENO BARRETO Ingeniero UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD DE INVESTIGACIÓN BOGOTÁ 2015 2

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Nota de aceptación: Firma del presidente del jurado Firma del jurado Bogotá D.C., 2015 Firma del jurado 4

Dedicatoria A mi padres Gloria Murcia Neira y Hugo Antonio Hernández Cubillos, personas honestas, trabajadoras y de muchos sacrificios que día tras día me motivaron a ser una persona con mentalidad positiva y de mucho empuje, siendo ellos quienes me fomentaron y apoyaron para sacar adelante esta hermosa carrera, para ellos esta dedicatoria. Hugo Alejandro Hernández Murcia 5

A mi esposa Luz Stella Zúñiga, mi madre Ana Ramírez y mis hijos Juan David y Julieta, personas que con su apoyo, palabras de fortalecimiento, honestidad, me motivaron para seguir adelante en esta bella profesión que hoy he adquirido, para ellos esta humilde dedicatoria. Hernán David Sánchez Ramírez 6

AGRADECIMIENTOS Primeramente a Dios porque sin él no sería posible llevar acabo el esfuerzo puesto en este camino para mi crecimiento personal y el de mi educación, gracias a él y a su amor por tan grande logro obtenido. A mis padres Gloria Murcia Neira y Hugo Antonio Hernández Cubillos, por su inagotable paciencia, compresión y amor, gracias a ese optimismo y esa energía fue posible llevar a cabo mi segunda carrera doy gracias a Dios por tenerlos. A mis hermanos que cada uno de ellos aporto un granito de arena y con sus conocimientos fueron de gran ayuda para fortalecer mi aprendizaje en este largo camino. A Ingrid Viviana Hernández Vélez por su intensa compañía y por esas palabras allegadas a Dios que me llenaron de mucha energía y apoyo en esos momentos difíciles donde sentía que todo era difícil, le doy gracias por ese amor que me brinda día tras día para alcanzar todos los proyectos que nos hemos pactado. Hugo Alejandro Hernández Murcia 7

AGRADECIMIENTOS A Dios por ser quien me guio con su sabiduría y amor, me dio fortalezas cuando más las necesite y me ilumino para escoger esta carrera y tener un crecimiento personal. A mi esposa Luz Stella Zúñiga y mi madre Ana Ramírez, personas que siempre estuvieron presentes a lo largo de mi época de estudios brindándome las palabras de fortalecimiento y los medios por los cuales hoy estoy culminando esta etapa de mi vida. A mis Hijos Juan David y Julieta por ser uno de los motivos para seguir adelante con el fin de brindarles un mejor futuro, a mis familiares, amigos, compañeros de estudio y en general a todas las personas que de una u otra forma colaboraron con mi formación como profesional integral. Hernán David Sánchez Ramírez 8

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN. 19 1. GENERALIDADES. 20 1.1 ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.....20 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..20 1.2.1 Descripción del problema.20 1.2.2 Formulación del problema....20 1.3 OBJETIVOS..20 1.3.1 Objetivo general... 20 1.3.2 Objetivos específicos.......20 1.4 JUSTIFICACIÓN.....22 1.5 DELIMITACIÓN...22 1.5.1 Espacio..22 1.5.2 Recursos.......22 1.5.3 Tiempo...23 1.6 ALCANCE....23 1.6.1Contenido... 23 2. MARCO REFERENCIAL......24 2.1 MARCO HISTÓRICO..24 2.2. MARCO CONCEPTUAL...24 1.2.1 El Concreto.....24 2.2.1.1 Concreto estructural.. 24 2.2.1.2 Concreto simple......25 2.2.1.3 Concreto reforzado.25 9

2.2.2 Clasificación del concreto 25 2.2.2.1 Clasificación según su peso unitario.....25 2.2.3 Propiedades del concreto fresco...26 2.2.3.1 Trabajabilidad...26 2.2.4 El Fraguado..27 2.2.4.1 Fraguado inicial 27 2.2.4.2 Fraguado final...27 2.2.5 El Curado.....27 2.2.6 Propiedades del concreto endurecido..28 2.2.7 Edad del concreto...29 2.2.8 El cemento.29 2.2.9 Agregados pétreos..29 2.2.9.1 Agregados de origen natural....29 2.2.9.2 Agregados de origen artificial.....29 2.2.9.3 Agregado grueso...29 2.2.9.4 Agregado fino... 29 2.2.10 Grano de Caucho Reciclado (GCR).....30 2.2.10.1 Proceso de obtención del caucho reciclado.30 2.2.11 Ensayo a compresión.....31 2.2.12 Resistencia de diseño a la compresión del concreto (f c) 31 3. METODOLOGÍA.....32 3.1 DISEÑO METODOLÓGICO..32 3.2 ETAPAS DE LA INVESTIGACIÓN.33 3.2.1 Recopilación de la información...34 10

3.2.2 Selección de materiales convencionales..34 3.2.3 Compra del material reciclado.. 34 3.2.4 Diseño de mezcla......34 3.2.5 Elaboración de cilindros, ensayos y análisis de resultados... 34 4. MATERIALES..35 4.1 AGUA..35 4.1.1 Calidad y condiciones mínimas del agua de mezclado....35 4.2 CEMENTO. 35 4.2.1 Cuidado y condiciones mínimas del cemento empleado...36 4.2.2 Selección del cemento empleado....36 4.3 SELECCIÓN Y MUESTREO DE LOS AGREGADOS PETREOS 37 4.4 REQUERIMIENTOS GRANULOMÉTRICOS DEL AGREGADO FINO.37 4.5 REQUERIMIENTOS GRANULOMETRICOS DEL AGREGADO GRUESO 38 4.6 GRANO DE CAUCHO RECICLADO..38 5. DISEÑO DE LA MEZCLA...39 5.1 SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO.40 5.2 SELECCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO..41 5.3 ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE..42 5.4 ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO....43 5.5 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO...44 5.6 RELACIÓN AGUA- CEMENTO....45 5.6.1 Cálculo de contenido de cemento......45 5.7 VOLUMEN DE LOS AGREGADOS...45 11

5.8 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA Y ELABORACIÓN DE MUESTRAS..46 5.8.1 Especificaciones de diseño.. 47 5.8.2 Dosificación de la mezcla para concreto convencional... 48 5.8.3 Sustitución de GCR en el agregado fino...48 5.8.4 Dosificación de la mezcla con cambio del 15% de arena..49 5.8.5 Dosificación de la mezcla con cambio del 25% y 35% de arena..49 5.9 HOMOGENIZACIÓN DE LA MEZCLA..49 6. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESION..50 6.1.1 Encofrado de los cilindros...50 6.1.2 Compactación del concreto en los moldes cilíndricos.. 51 6.1.3 Vibrado de los especímenes de concreto..51 6.1.4 Acabado de las muestras de concreto...51 6.1.5 Almacenamiento de los cilindros.52 6.1.6 Desencofrado de las muestras de concreto. 52 6.1.7 Curado de los cilindros de concreto..52 6.2RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LAS MUESTRAS DE CONCRETO.53 7. RESULTADOS....55 7.1 REGISTRO DE DATOS DE LOS CILINDROS...55 7.2 COMPORTAMIENTO DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DE LAS MUESTRAS... 56 7.2.1 Curva de resistencia a la compresión de la mezcla convencional. 56 12

7.2.2 Curva de resistencia a la compresión de la mezcla con relevo del 15% del volumen del agregado fino...57 7.2.3 Curva de resistencia a la compresión de la mezcla con relevo del 25% del volumen del agregado fino..58 7.2.4 Curva de resistencia a la compresión de la mezcla con relevo del 35% del volumen del agregado fino...59 7.2.5 Variación de la resistencia con respecto a la mezcla convencional...60 7.2.6 Comparación resultados de resistencia a la compresión.62 7.2.7 Posibles causas de la variación de los resultados..63 7.3 PESO UNITARIO DE LAS MUESTRAS DE CONCRETO.63 7.4 ANALISIS DEL MODULO DE ELASTICIDAD DE LAS MUESTRAS DE CONCRETO...63 7.5 MÉTODO GRAFICO..65 7.5.1 Tendencia de Ec para la mezcla convencional 65 7.5.2 Tendencia de Ec para la mezcla con relevo del 15% de GCR..66 7.5.3 Tendencia de Ec para la mezcla con relevo del 25% de GCR..66 7.5.4 Tendencia de Ec para la mezcla con relevo del 35% de GCR..67 8. CONCLUSIONES.....68 9. RECOMENDACIONES.....69 BIBLIOGRAFIA...70 13

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Clasificación del concreto según su resistencia a la compresión 25 Tabla 2. Clasificación del concreto según su peso unitario.26 Tabla 3. Composición porcentual típica de llantas..30 Tabla 4. Asentamientos recomendados según la clase de construcción y sistemas de colocación..41 Tabla 5. Tamaños máximos de agregado según tipo de construcción..42 Tabla 6. Cantidad de aire aproximada según tipo de agregado y niveles de aire 43 Tabla 7. Estimación del agua de mezclado según el tamaño nominal del agregado forma y textura 44 Tabla 8. Valores de f cr cuando no hay datos para establecer la desviación estándar..44 Tabla 9. Volumen de agregado grueso por volumen unitario del concreto.46 Tabla 10. Datos generales de la mezcla..48 Tabla 11. Volumen de relevo con GCR respecto al fino para las mezclas experimentales.48 14

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Verificación del slump del concreto mediante el cono de Abrams..27 Figura 2. Curado de especímenes de concreto 28 Figura. 3 Procedimiento del proyecto.33 Figura. 4 Cemento seleccionado 36 Figura. 5 Cuarteo..37 Figura 6 Requisito granulométrico para agregado fino NTC 174-94.38 Figura 7 Requisito granulométrico para agregado grueso NTC 174-94..38 Figura 8. Grano de caucho reciclado 39 Figura 9. Dosificación de la mezcla según diseño.47 Figura 10. Homogenización de la mezcla..49 Figura 11.Encofrado de cilindros..50 Figura 12.Acabado de muestras de concreto..51 Figura 13.Almacenamiento de muestras de concreto 52 Figura 14.Desencofrado muestras de concreto.53 Figura 15.Curado de cilindros de concreto..53 Figura 16. Ensayo de resistencia a la compresión.54 Figura 17. Registro de la masa de los cilindros.55 Figura 18. Determinación del volumen de los cilindros.55 Figura 19. Resistencia a la compresión mezcla convencional 57 Figura 20. Resistencia a la compresión mezcla con relevo del 15% del volumen del agregado fino..58 Figura 21. Resistencia a la compresión mezcla con relevo del 25% del volumen del agregado fino..59 15

Figura 22. Resistencia a la compresión mezcla con relevo del 25% del volumen del agregado fino.60 Figura 23. Variación en % de la resistenca a la compresión respecto a la mezcla convencional a los 7 días..61 Figura 24. Variación en % de la resistenca a la compresión respecto a la mezcla convencional a los 14 días.61 Figura 25. Variación en % de la resistenca a la compresión respecto a la mezcla convencional a los 28 días..62 Figura 26. Comparacion de f c de mezclas ensayadas.62 Figura 27. Comparación de densidades de mezclas.63 Figura 28. Comparación de módulo Ec a diferentes edades de ensayo.64 Figura 29. Módulo Ec en Mpa para mezcla convencional método grafico.65 Figura 30. Módulo Ec en Mpa para mezcla de 15% método grafico 66 Figura 31. Módulo Ec en Mpa para mezcla de 25% método grafico.67 Figura 32. Módulo Ec en Mpa para mezcla de 35% método grafico..67 16

LISTA DE ANEXOS ANEXO A. DISEÑO DE LAS MEZCLAS..71 ANEXO B. PESO UNITARIO DEL CONCRETO....74 ANEXO C. RESISTENCIA DE LOS CILINDROS DE CONCRETO 76 ANEXO D. MODULO Ec DE LAS MEZCLAS ENSAYADAS... 78 17

RESUMEN En este proyecto investigativo buscamos determinar si es posible usar material reciclado (triturado de caucho de llanta) como agregado de reemplazo en porcentajes del 15%, 25% y 35% con respecto al volumen de arena en una mezcla para concreto con fines de uso estructural, el material reciclado proviene de llantas de todo tipo de carros, que ya cumplen con su tiempo de uso y son desechadas sin tener un objetivo final, y se vuelve en un problema que afecta al medio ambiente ya que no hay un control de estos residuos; la manera que se ha implementado para aprovechar estas llantas es moliéndolas y triturándolas convirtiéndolas en granulado de caucho reciclado conocido como GCR, el cual es separado de los demás elementos que componen la estructura de una llanta. En la actualidad estos desechos se aprovechan en diferentes aspectos de la ingeniería como son las mezclas bituminosas modificadas con polvo de neumático, vías de utilización del granulado en la construcción de césped artificial, mejoras en la seguridad derivadas de la utilización de mezclas abiertas o drenante, mezclas asfálticas, parques infantiles, canchas sintéticas, entre otras, todas estas aprovechando las cualidades del caucho para obtener mayor durabilidad, sin embargo el concreto estructural es de otro tipo de cualidades; como se sabe la resistencia del concreto sometido a grandes esfuerzos de compresión requiere de una composición de agregados de alta calidad, en esta investigación se remplaza un porcentaje de ese agregado fino para realizar las pruebas de resistencia a la compresión y determinar la comparación directa con una mezcla convencional elaborada bajos las mismas condiciones, y así mismo establecer si es viable usar el material reciclado y proponer si es necesario la profundización en la investigación con nuevos porcentajes. Las mezclas se diseñaron para adquirir una resistencia de 21 MPa y encontrar que tipo de mezcla satisfice y cumple con la resistencia para las que fueron diseñadas y visualizar los cambios frente a la mezcla convencional. PALABRAS CLAVES: Concreto, GCR, Mezclas, Resistencia a la compresión, Medio ambiente 18

INTRODUCCIÓN Debido a él gran problema ambiental que se presenta en la actualidad con el deposito final de los neumáticos usados, algunas de las propuestas planteadas por la industria para mitigar el impacto que estos productos tienen con el medio ambiente son la elaboración de alfombras, fabricación de parques infantiles, pistas de atletismo entre otros y por la Ingeniería civil como tal es la reutilización de este caucho como materia prima en la elaboración de concretos y asfaltos sustituyendo en sus volúmenes un porcentaje de agregado fino. Además de disminuir el impacto ambiental generado por la fabricación de neumáticos también se pretende con el uso de materiales reciclados dentro del diseño de una mezcla de concreto es minimizar el consumo de materiales pétreos tales como gravas, arenas y materias primas para la elaboración de cemento. Este proyecto pretende determinar si los porcentajes a utilizar de material reciclado (triturado de caucho granulado) dentro de la mezcla de concreto, no afectan las cualidades mecánicas de resistencia del concreto para establecer finalmente si el uso de este material como agregado alterno, resulta óptimo para el diseño de una mezcla destinada para uso estructural. En este proyecto para sustentar los resultados obtenidos se tendrá en cuenta los parámetros mecánicos de resistencia contemplados dentro de la norma NSR-10 y se elaboraran los ensayos de laboratorio que se requieran y que se establezcan por la normatividad. 19

1. GENERALIDADES 1.1 ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN. Día tras día se estudian técnicas en el diseño de mezclas asfálticas y de concreto con la incorporación de algunos desechos como son fibras de acero, fibras de vidrio, caucho triturado entre otros, estas mezclas por sus características tienen como fin lograr un cambio en los agregados convencionales ( materiales granulares) y una solución ecológica. Dicha técnica de acuerdo a resultados de estudios elaborados anteriormente ofrecen excelentes cualidades para ser usado como modificante para el concreto asfaltico y el concreto utilizado en estructuras convencionales, la reutilización de este residuo (llantas desechadas) logra ser muy propicia ya que año tras año el incremento es muy alto. La finalidad de este proyecto es analizar mediante ensayos de compresión a muestras de concreto de dosificación normal y compararlo con los resultados obtenidos de muestras modificadas con caucho reciclado en un 15%, 25% y 35% del volumen del agregado fino comparándolos entre si y determinar si estas sirven para uso como concreto estructural de 21 MPa cumpliendo con los valores exigidos en la norma NSR-10. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En Colombia de acuerdo a la Unidad Administrativa de Servicios Públicos indican que 3 de cada 10 llantas que cumplen su ciclo de vida por año, termina en andenes, separadores, humedales y ríos, cada día más de 2050 llantas terminan invadiendo el espacio público generando contaminación al medio ambiente y ocasionando problemas a la hora de eliminarlos. Según la Secretaria de Ambiente solo en Bogotá se generan 2.5 millones de llantas usadas al año, de las cuales 750,000 son botadas por sus dueños, pero los efectos de la disposición final o reutilización de estas no van solo a la estética de la ciudad sino también a los graves problemas de salud pública que podrían generar debido a que estas pueden ser fuente de incubación de enfermedades. 20

También coincide en afirmar que en países desarrollados se están implementando programas para la trituración masiva de llantas, los usos son muy variados, por ejemplo hacer parques infantiles o convertirlas en materia prima para hacer carreteras. En años recientes se han venido aprovechando las cualidades del caucho para el diseño de mezclas asfálticas y de concreto dándole un uso adecuado y eficaz. 1.2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Cumplirá con las especificaciones de resistencia a la compresión requeridas por la NSR-10, el uso de caucho reciclado como agregado fino de sustitución en el diseño de una mezcla para un concreto con fines estructurales? 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 OBJETIVO GENERAL Observar el comportamiento del uso de grano de caucho reciclado (GCR) como un agregado fino dentro de una mezcla para concreto, con sustitución del 15%, 25% y el 35% del volumen de arena y determinar si compensa o no, los parámetros de resistencia establecidos por la normatividad, para proponer su uso como agregado de reemplazo en el diseño de mezclas para concreto estructural. 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Elaborar una mezcla experimental donde se remplace el 15% del volumen del agregado fino de arena que requiere un concreto de 21 MPa con grano de caucho reciclado GCR. Elaborar una mezcla experimental donde se remplace el 25% del volumen del agregado fino de arena que requiere un concreto de 21 MPa con grano de caucho reciclado GCR. Elaborar una mezcla experimental donde se remplace el 35% del volumen del agregado fino de arena que requiere un concreto de 21 MPa con grano de caucho reciclado GCR. 21

Realizar los ensayos de laboratorio de resistencia a la compresión a los tipos de mezcla escogidos a las edades de 7, 14 y 28 días y analizar sus cambios en la resistencia en comparación con un concreto de diseño de mezcla convencional. Determinar las posibles causas y variables de cambios de resistencia a la compresión al utilizar un agregado de origen artificial en el diseño de la mezcla. 1.4 JUSTIFICACIÓN El trabajo está basado en el desarrollo y estudio de mezclas con material reciclado variando el porcentaje de este el cual permitirá desarrollar nuevos avances en este campo para mejorar la reutilización de estos productos, la cual está en gran auge debido a las políticas de desarrollo sostenible y cuidado del medio ambiente. Debido al alto consumo de neumáticos en Colombia y a su vez la lenta biodegradación que estos materiales sufren, el ser humano se ve en la necesidad de desarrollar nuevas tecnologías para la reutilización de estos desechos en las diferentes áreas de aplicación que estos podrían llegar a tener, por esto la gran importancia de este trabajo el cual está basado en el análisis del comportamiento del grano de caucho reciclado en una mezcla el cual reemplazará un porcentaje en volumen del agregado fino en el diseño de una mezcla de concreto de resistencia de 21 Mpa y se concluirá si este cumple o no con los requisitos para usar en un diseño estructural. 1.5 DELIMITACIÓN 1.5.1 Espacio. La ejecución de las muestras de las mezclas experimentales cilíndricas de concreto y los ensayos de resistencia a la compresión se realizaron en el laboratorio de la Universidad Católica de Colombia. 1.5.2 Recursos. La obtención de los diferentes materiales involucrados en una mezcla de concreto en especial el grano triturado de caucho ya que en la ciudad de Bogotá no hay empresas que vendan este tipo de material. 22

1.5.3 Tiempo. Desde el semestre pasado se tenía como tema de proyecto Aguas subterráneas en Colombia el cual fue cancelado por motivos de falta de director de proyecto, motivo por el cual nos vimos obligados a cambiar nuestro tema de proyecto de grado el cual fue asignado por el Ing. Richard Moreno el día 11 de Agosto de 2015, por el poco tiempo de investigación se han generado limitaciones. 1.6 ALCANCE Este proyecto concluirá si mediante el uso de grano de caucho reciclado existe la posibilidad de usarlo en el diseño de una mezcla para concreto con sustituciones del 15%, 25% y 35% del volumen del agregado fino; esto con el fin de que se elaboren nuevos estudios con diferentes porcentajes puedan mejorar el comportamiento de la mezcla. 1.6.1CONTENIDO. La investigación de este trabajo comprenderá el siguiente listado y desarrollo de actividades: Diseño de las diferentes mezclas experimentales y sus respectivos ensayos de laboratorio. Muestreo de datos y resultados. Elaboración de informe, conclusiones y recomendaciones. 23

2. MARCO REFERENCIAL 2.1 MARCO HISTÓRICO Ingenieros de vías alrededor del mundo han experimentado incorporando GCR en pavimentos asfálticos desde la década de los cincuenta. Algunos de estos primeros experimentos involucraron la adición de caucho natural con el objetivo de aprovechar su flexibilidad en una superficie de pavimento eficiente y duradera 1.; para el uso del reciclaje en el concreto estructural se debe tener en cuenta que se requiere una resistencia a la compresión mayor que para los pavimentos, sabemos que el concreto es una Mezcla de cemento portland o cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua con o sin aditivos 2 cada agregado tiene su función específica y obviamente al ser remplazado debe proporcionar unas condiciones similares para un resultado óptimo y determinar si cumple con el comportamiento que requiere un concreto estructural. 2.2. MARCO CONCEPTUAL 2.2.1 El Concreto. El concreto es una mezcla de diversos elementos utilizada en la construcción. La adecuada dosificación es indispensable para poder preparar un concreto con las normas de calidad requeridas; es la unión de cemento, agua, aditivos, grava y arena lo que nos da una mezcla llamada concreto. El cemento representa sólo el 15% en la mezcla del concreto por lo que es el que ocupa menor cantidad en volumen; sin embargo su presencia en la mezcla es esencial. Al concreto se le agrega un aditivo el cual tiene diferentes funciones tales como reducir el agua, acelerar la resistencia, incrementar su trabajabilidad, etc. 2.2.1.1 CONCRETO ESTRUCTURAL: Es aquel tipo de concreto que es utilizado con fines estructurales los cuales pueden ser concretos simples o reforzados. 1 http://www.idu.gov.co/documents/20181/362981/mejoras_mecanicas_mezclas_asfalticas_desech os_llantas_segunda.pdf/4fceb51b-6243-472f-8797-ff56af269924 2 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10 Titulo C 24

2.2.1.2 CONCRETO SIMPLE: Es aquel concreto que en su mezcla es hecho con cemento, agregados pétreos y agua para uso estructural pero en los elementos estructurales donde es colocado no hay acero de refuerzo. 2.2.1.3 CONCRETO REFORZADO: Es aquel concreto que en los elementos estructurales donde es colocado hay acero de refuerzo con el fin de resistir los esfuerzos de tensión. 2.2.2 CLASIFICACIÓN DEL CONCRETO. El concreto es clasificado de 2 formas, la primera es según su resistencia a la comprensión a los 28 días (véase Tabla 1 Clasificación del concreto según su resistencia a la compresión) y la segunda es según su peso unitario, los cuales son los factores determinantes cuando se hace la elaboración de un diseño de mezcla de concreto. Tabla 1. Clasificación del concreto según su resistencia a la compresión Fuente 3 2.2.2.1 CLASIFICACIÓN SEGÚN SU PESO UNITARIO. Debido al desarrollo de diferentes tecnologías para fabricar concretos, los concretos se clasifican según su peso unitario en 3 grandes grupos (véase Tabla 2 Clasificación del concreto según su peso unitario), debido a esto se toma como promedio de peso unitario para concreto el valor de 2300 Kg7m 3. 3 MONTEJO FONSECA, Alfonso. MONTEJO PIRATOVA, Francy y MONTEJO PIRATOVA, Alejandro. Tecnología y patología del concreto armado. Bogotá D.C.: Universidad Católica de Colombia ediciones, 2013.p. 30 25

Tabla 2. Clasificación del concreto según su peso unitario Fuente 4 2.2.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO. Estas propiedades de este material dependen de la relacion agua-cemento escogida en el diseño de la mezcla, tambien dependen de el control que se le haga al cemento fresco ya que este es el que absorve el agua de amasado. 2.2.3.1 TRABAJABILIDAD. Esta propiedad es definida como la mayor o menor dificultad de mezclado, transporte, colocación y compactación del concreto, dicha propiedad se ve fuertemente influenciada por la pasta de cemento, la relación agua-cemento escogida en el diseño de la mezcla, el equilibrio entre los agregados gruesos y finos. El método usado para determinarla es el ensayo de asentamiento o slump el cual se mide por el cono de Abrams. 4 MONTEJO FONSECA, Alfonso. MONTEJO PIRATOVA, Francy y MONTEJO PIRATOVA, Alejandro. Tecnología y patología del concreto armado. Bogotá D.C.: Universidad Católica de Colombia ediciones, 2013.p. 30 26

Figura 1. Verificación del slump del concreto mediante el cono de Abrams 2.2.4 EL FRAGUADO. El fraguado del concreto es un proceso en el que se pierde manejo y donde se experimenta un proceso exotérmico en el que el concreto pasa del estado plástico a sólido, además de un proceso de pérdida de manejabilidad, con el fin de adquirir una resistencia a través del tiempo. 2.2.4.1 FRAGUADO INICIAL. Es el tiempo que transcurre desde el momento que se agrega el agua, hasta que la pasta pierde su viscosidad y eleva su temperatura, este proceso indica que la pasta esta semidura y parcialmente hidratada. 2.2.4.2 FRAGUADO FINAL. Es el tiempo transcurrido desde que se agrega el agua a la mezcla hasta que se vuelve rígida, llega al mínimo de temperatura y deja de ser susceptible a deformaciones por cargas mínimas. 2.2.5 EL CURADO. 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. Nunca se 27

exagerara al enfatizar la necesidad de un curado adecuado. Figura 2. Curado de especímenes de concreto 2.2.6 PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO. El concreto en estado endurecido tiene como sus propiedades más importantes la resistencia y la durabilidad; por lo general se determina por la resistencia final del ensayo de cilindros a compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia con el paso del tiempo, la resistencia a la compresión a los 28 días es el tiempo más común de esta propiedad y así se obtiene la resistencia real de esta propiedad de dicho diseño de mezcla. La durabilidad en cambio es la capacidad del concreto a resistir los ataques de los diferentes agentes en la intemperie, productos químicos que será sometido durante su periodo de vida. 28

Una vez el concreto se encuentra en estado endurecido después de terminado su fraguado empieza a adquirir sus propiedades por esto es necesario hacer sus pruebas después de los 28 días de elaborado. 2.2.7 EDAD DEL CONCRETO. Dependiendo del diseño de la mezcla la edad comúnmente usada es la de 28 días de fraguado ya que de esta dependen sus propiedades físicas mecánicas, por esta razón la mayor resistencia deberá ser alcanzada en este tiempo. 2.2.8 EL CEMENTO. El Cemento es el producto resultante de la cocción de caliza y arcilla, los cuales son triturados y calcinados en un horno de alta temperatura, luego se enfrían y se muelen para formar el polvo gris, es el conglomerante más usado en fabricación de morteros y concretos para diferentes usos en la industria de la construcción y para estas actividades se emplea el cemento tipo Portland que debe su nombre a una piedra de color semejante a las canteras inglesas de la cuidad de Portland, debido a sus propiedades físico químicas este material debe cumplir estándares de calidad que para nuestro medio es la norma NTC 30, 31, 121 y 321. 2.2.9 AGREGADOS PÉTREOS. Los agregados pétreos son materiales inorgánicos compuestos de arenas y gravas los cuales influyen notablemente en las características del concreto debido a que gran parte de un volumen de concreto está hecho de estos. Según su origen se pueden clasificar en naturales y artificiales y según su tamaño se pueden clasificar en agregados finos y gruesos y sus características están definidas en la NTC 174. 2.2.9.1 AGREGADOS DE ORIGEN. Estos materiales son aquellos encontrados tal cual en sus fuentes de origen los cuales pueden ser clasificados como material de cantera o material de rio, dichos materiales para ser utilizados en la fabricación de concreto pueden sufrir pequeñas transformaciones en su tamaño. 2.2.9.2 AGREGADOS DE ORIGEN ARTIFICIAL. Son aquellos materiales producto de procesos industriales hechos por el hombre, en la actualidad y mediante estudios hechos estos materiales se usan por lo general en la fabricación de concretos ligeros ya que suelen tener una alta porosidad. 2.2.9.3 AGREGADO GRUESO. Los agregados gruesos son aquellos que quedan retenidos hasta el tamiz No 4, en el proceso de elaboración de concreto se usa por lo general material que va desde el tamiz 1 hasta el No 4, se pueden usar materiales de diferente origen los cuales deben garantizar la resistencia mecánica de este. 2.2.9.4 AGREGADO FINO. Son aquellos materiales retenidos desde el tamiz 29

No 4 hasta el tamiz No 200, el material más común dentro de esta gradación son las arenas que son el producto de la desintegración de los agregados gruesos, estas deben pasar antes por ciertas pruebas estándar tales como consistencia, impurezas orgánicas, etc., para poder ser utilizadas en la fabricación de concreto. 2.2.10 GRANO DE CAUCHO RECICLADO (GCR). Proviene básicamente de las llantas que desechan y se puede obtener de diferentes tamaños, en nuestro país se está aplicando desde hace unos años para la elaboración de canchas sintéticas, mezclas asfálticas y en diferentes suministros donde las cualidades son básicamente el caucho. 2.2.10.1 PROCESO DE OBTENCIÓN DEL CAUCHO RECICLADO. Básicamente el material de caucho reciclado tiene 2 proceso básicos en su obtención: Acopio y clasificación de neumáticos. Las llantas están compuestas de una gran cantidad de materiales también dependen del uso al cual se destinan, sus características especiales como resistencia a la carga, posibilidad de manejar alta presión, características de adherencia, entre otros. La Tabla No 3 presenta la composición porcentual típica de las llantas discriminando automóviles y camiones (Secretaria de Medio Ambiente De Bogotá, 2006). Tabla 3. Composición porcentual típica de llantas. Fuente 5 Proceso de trituración de los neumáticos para su reciclaje. El proceso de trituración consiste que a través de máquinas trituradoras se separe el caucho de elementos como el acero y los textiles, este grano de caucho triturado se puede emplear para la elaboración de nuevos productos. Actualmente se encuentran dos métodos de trituración que son la trituración mecánica y la trituración criogénica. 5 http://www.ambientebogota.gov.co/c/document_library/get_file?uuid=ab80a611-f997-4864- bd6e-7aa0d8680067&groupid=10157 30

Trituración mecánica. La trituración mecánica emplea cuchillas para desmenuzar las llantas; por lo general este tipo de trituración se realiza en cascada, es decir, se trituran paulatinamente las llantas hasta alcanzar el tamaño mínimo requerido (ver figura 1) y luego se emplean clasificadores neumáticos y magnéticos para separar el textil y el acero presentes. Trituración criogénica. Este método necesita unas instalaciones muy complejas lo que hace que tampoco sean rentables económicamente y el mantenimiento de la maquinaria y del proceso es difícil. La baja calidad de los productos obtenidos y la dificultad material y económica para purificar y separar el caucho y el metal entre si y de los materiales textiles que forman el neumático provoca que este sistema sea poco recomendable. 2.2.11 ENSAYO A COMPRESIÓN. Este tipo de ensayo realizado al concreto sirve para verificar mediante el uso de cargas axiales aplicadas a cilindros fabricados de este material la resistencia máxima a la compresión, en Colombia dicho ensayo se debe realizar cumpliendo la norma NTC 673. 2.2.12 RESISTENCIA DE DISEÑO A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO (F C). La resistencia a la compresión a la cual se diseña por lo general un concreto es a la edad de 28 días ya que es la edad en la cual un concreto de características normales llega a una resistencia del 99%. Resistencia a la compresión del concreto empleada en el diseño, expresada en mega páscales (MPa). Cuando la cantidad f c esté bajo un signo radical, se quiere indicar solo la raíz cuadrada del valor numérico, por lo que el resultado está en mega páscales (MPa) 6 6 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE. Concreto estructural NSR- 10-Titulo C. Bogotá DC.: 2010.p. C-38 31

3. METODOLOGÍA Esta investigación se inicia pensando en atender la necesidad de utilizar un material reciclado en este caso el triturado de caucho de llanta para la elaboración de una mezcla de concreto modificada, la cual se evaluara mediante ensayos y se determinara si dicho desecho reciclado es aceptable a las cualidades requeridas y si cumple la resistencia apta para un concreto con fines estructurales. La metodología a usar es la siguiente: Elaboración y curado de especímenes de concreto para ensayos de laboratorio. Bogotá D.C.: ICONTEC, 1994. 17 p. (NTC 1377). Ensayo de resistencia a la compresión de cilindros normales de concreto. Bogotá D.C.: ICONTEC, 1994. 17 p. (NTC 673). Análisis, conclusiones y recomendaciones. Por otra parte también se piensa en el medio ambiente ya que como se sabe el problema de llantas desechadas crece día a día en nuestro país, creando una gran contaminación. 3.1 DISEÑO METODOLÓGICO. El proyecto tiene un diseño metodológico tipo cualitativo La investigación cualitativa, en sus diversas modalidades: investigación participativa, investigación de campo, participación etnográfica, estudio de casos, etc., tienen como característica común referirse a sucesos complejos que tratan de ser descritos en su totalidad, en su medio natural. No hay consecuentemente, una abstracción de propiedades o variables para analizarlas mediante técnicas estadísticas apropiadas para su descripción y la determinación de correlaciones. 7 Se trabajó siguiendo cada una de las 7 https://metodologiaecs.wordpress.com/2013/12/06/investigacion-cualitativa-metodologia-de-lainvestigacion/ 32

etapas para un excelente desarrollo, permitiendo el cumplimiento de los objetivos Figura. 3 Procedimiento del proyecto. Fuente: Autor 3.2 ETAPAS DE LA INVESTIGACIÓN. El tutor el Ingeniero Richard Moreno mostro diferentes temáticas, se Conforme con las diferentes temáticas propuestas por el director de grado, se eligió por la investigación de diseñar una mezcla con agregados de 33

origen artificial con el fin de determinar su viabilidad en el concreto estructural, el agregado escogido es el triturado de llantas recicladas con porcentajes de reemplazo al 15%, 25% y 35% respecto al agregado fino (arena) los cuales fueron sugeridos por el Ingeniero Richard Moreno (tutor). 3.2.1 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN. Se basó en diferentes Fuentes de apoyo para la investigación del proyecto algunas fueron textos científicos, libros, tesis, páginas web y algunas normas las cuales fueron de gran aporte para dar inicio al proyecto. 3.2.2 SELECCIÓN DE MATERIALES CONVENCIONALES. Los materiales convencionales fueron adquiridos con diferentes proveedores confiables, se puntualiza que dichos materiales no son objeto de investigación en el presente trabajo. 3.2.3 COMPRA DEL MATERIAL RECICLADO. El grano de caucho reciclado (GCR), a diferencia del material convencional no fue de fácil consecución, este fue adquirido por una empresa especializada en el proceso de la recolección y tratamiento en la trituración del caucho de llantas. 3.2.4 DISEÑO DE MEZCLA. Tal como lo indica el Ingeniero Richard Moreno (Tutor) el diseño de mezcla se realizara para un concreto normal cuya resistencia es de 21MPa y siguiendo sus indicaciones se usara la metodología del libro de Diego Sánchez de Guzmán Tecnología del concreto y del mortero. 3.2.5 ELABORACIÓN DE CILINDROS, ENSAYOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. Tanto los ensayos toma de datos y análisis de resultados se realizaron siguiendo los procedimientos indicados por el Instituto colombiano de normas técnicas y certificación NTC-1377 y NTC-673. 34

4. MATERIALES. 4.1 AGUA Elemento importante para la confección y curado del hormigón, se puede utilizar en su forma natural o tratada, es de total importancia que en el momento de uso en las mezclas este limpia y fresca hasta donde sea posible y no deberá contener residuos de aceites, ácidos, sulfatos de magnesio, sales, limo, materias orgánicas u otras sustancias dañinas, arcilla, lodo y algas. 4.1.1 CALIDAD Y CONDICIONES MÍNIMAS DEL AGUA DE MEZCLADO. El agua empleada en el mezclado del concreto debe cumplir con las disposiciones de la norma NTC 3459 (BS3148) o de la norma ASTM C1602M cuando sean menos exigentes que los de la norma NTC 3459. Casi cualquier agua natural que se pueda beber (potable) y que no tiene un sabor u olor marcado, puede utilizarse como agua de mezclado en la elaboración del concreto. Las impurezas excesivas en el agua de mezclado, pueden afectar no solo el tiempo de fraguado, la manejabilidad, la resistencia del concreto y la estabilidad volumétrica, sino que también pueden provocar eflorescencia o corrosión en el refuerzo. Siempre que sea posible debe evitarse el agua con altas concentraciones de solidos disueltos La norma ASTM C1602M permite el uso de agua potable sin practicarle ensayos e incluye métodos para calificar las fuentes de agua impotable, considerando los efectos en el tiempo de fraguado y la resistencia 8 4.2 CEMENTO. El más comercial es el cemento Portland, es un cemento hidráulico compuesto principalmente de silicatos de calcio hidráulicos, fraguan y endurecen al reaccionar químicamente con el agua en un tiempo mínimo de 45 min., las especificaciones del cemento Portland deben cumplir con los valores de la norma Colombiana NTC 121, adicionalmente, en la elaboración de concretos se recomienda la versión y aplicación de la NTC 8 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE. Concreto estructural. NSR- 10-Titulo C. Bogotá DC.: 2010. C-43 35

3318 y NSR-10; requisitos de producción, calidad y durabilidad 4.2.1 CUIDADO Y CONDICIONES MÍNIMAS DEL CEMENTO EMPLEADO. El cemento es de fácil almacenamiento y básicamente hay que tener cuidado con la humedad, debido a que el cemento reacciona con el agua, la humedad contenida en un ambiente puede dañar el concreto y crear grumos, lo cual es un fenómeno que nos indica que el cemento fue afectado por la humedad, también es total importancia conseguirlo en su empaque original, ya que en la mayoría de ferreterías se vende por kilogramos y se es difícil tener conocimiento de la fecha de caducidad, se aconseja comprarlo el mismo día que será usado, por otro lado es importante la marca del cemento, cada industria cementera está regida por las normas de control de calidad, cemento fabricado bajo las normas NTC 121y NTC 321 y también se permite el uso de cementos fabricados bajo la norma ASTM C150. 4.2.2 SELECCIÓN DEL CEMENTO EMPLEADO. El cemento seleccionado para el ensayo es de marca Cemex; Las especificaciones del Cemento Gris de Uso Estructural producido por Cementos Cemex S.A. cumple con los valores de la norma colombiana NTC 121 y 321 y de la norma americana ASTM C- 1157 Figura. 4 Cemento seleccionado.. 36

4.3 SELECCIÓN Y MUESTREO DE LOS AGREGADOS PETREOS. Los agregados pétreos convencionales para la mezcla experimental fueron seleccionados y adquiridos con un proveedor calificado, el cual da garantía de las propiedades como, peso específico, humedad natural y absorción, cualidades físicas que dependen del origen mineralógico del agregado, cabe aclarar que no se realizaron pruebas a este material por la limitación de tiempo y espacio esto nos obligó a conseguir la materia prima con un proveedor que de acuerdo a sus políticas realiza dichas pruebas en este caso particular con la cadena de almacenes Constructor. Se realizaron las correspondientes pruebas de los agregados finos y gruesos de la mezcla, para verificar su granulometría y establecer si cumplían con los requerimientos establecidos por la normatividad. Figura. 5 Cuarteo 4.4 REQUERIMIENTOS GRANULOMÉTRICOS DEL AGREGADO FINO. A continuación se muestra las curvas de los ensayos de granulometría que verifican la uniformad de los tamaños y garantizan los lineamientos de la norma. 37

Figura 6 Requisito granulométrico para agregado fino NTC 174-94. 4.5 REQUERIMIENTOS GRANULOMETRICOS DEL AGREGADO GRUESO. A continuación se observa la curva para el agregado grueso que garantiza los lineamientos de la norma. el agregado grueso puede ser grava triturada, roca triturada, escoria de alto horno enfriada al aire), concreto triturado (fabricado con cemento hidráulico) o una combinación de ellos 9 Figura 7 Requisito granulométrico para agregado grueso NTC 174-94. 4.6 GRANO DE CAUCHO RECICLADO. Para la mezcla experimental se utilizó triturado de caucho de llanta de 9 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACIÓN. Ingeniería civil y arquitectura: especificaciones de los agregados para concreto. NTC 174. Bogotá D.C.: ICONTEC, 1994.p. 7. 38

origen artificial y como se constata en este trabajo va a sustituir el agregado fino en porcentajes del 15%, 25% y 35%, con cada porcentaje de cambio se realizara una mezcla distinta (Ver diseño de mezcla), dentro de lo que investigamos no se encontró información específica de este agregado en mezclas para concreto, pero su análisis para la dosificación fue manera independiente de los demás agregados teniendo en cuenta el peso específico aproximado de 0,9 gr/cm3 brindado por el proveedor del material. Figura 8. Grano de caucho reciclado. 5. DISEÑO DE LA MEZCLA Es importante saber que se han realizado una gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas de concreto, en buena parte se entiende que el diseño de mezcla es un procedimiento empírico, y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad determinada así como la manejabilidad apropiada para un tiempo determinado. Una mezcla se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economía, además se debe diseñar para unas propiedades que el concreto debe cumplir cuando una estructura se coloca en servicio. Una mezcla se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado 39

endurecido. Las principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economía 10 Para nuestro caso investigativo se diseñara una mezcla convencional con condiciones normales a su uso, las cuales serán descritas en cada uno del pasos del diseño, al no haber una especificación o norma donde indique puntualmente el diseño de una mezcla con el material (caucho granulado) usado para sustitución siempre habrá preguntas referentes a su aplicación y dosificación, material que es de origen artificial, y el cual es la base del ensayo que se describe en esta investigación en donde se evalúan los resultados de resistencia adquiridos por el concreto, con porcentajes de cambio del 15%, 25% y 35% respecto al agregado fino. 5.1 SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO Para una primera perspectiva se realiza la verificación del asentamiento con cono de Abrams en el momento de la colocación (véase figura 1), por otro lado el aspecto del que depende el asentamiento, es el método de compactación, (véase tabla 4) asentamientos recomendados según la clase de construcción y sistemas de colocación) de no revisarse estos aspectos inmediatamente podemos sacar conclusiones a la hora del mezclado, es importantes la realización de esta verificación ya que hay secciones de difícil acceso y podemos encontrar irregularidades y lo más importante es definir la consistencia del cemento ya que el concreto debe ser diseñado para tener una adecuada manejabilidad. 10 http://blog.360gradosenconcreto.com/diseno-de-mezclas-de-concreto-conceptos-basicos/ 40

Tabla 4. Asentamientos recomendados según la clase de construcción y sistemas de colocación. Fuente 11. 5.2 SELECCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO Los agregados bien graduados de tamaño máximo tienen menos vacíos que los de tamaños menores. De aquí que los concretos con agregado mayor 11 SÁNCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 2 ed. Bogotá: Bhandar Editores LTDA., 2001. P. 228. 41

tamaño requieren menos mortero por unidad de volumen de concreto. Generalmente, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor que se encuentre disponible económicamente y el que resulte compatible con las dimensiones de la estructura. En algunas ocasiones estas limitaciones se descartan si la trabajabilidad y los métodos de compactación son tales que el concreto puede ser colocado sin que se formen cavidades o vacíos. Para lograr mejores resultados cuando se desea obtener un concreto de alta resistencia, deben reducirse los tamaños máximos de los agregados, ya que estos producen mayores resistencias con una relación agua/cemento dada 12. Tabla 5. Tamaños máximos de agregado según tipo de construcción. Fuente 13 5.3 ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE Es importante anotar que cuando se prevea que la estructura no estará expuesta a ambientes severos, la incorporación de aire incluido es notoriamente menor. El aire incluido beneficia la manejabilidad y la cohesión de la mezcla, con la mitad de los valores de contenido de aire que se recomienda para concretos con aire incluido 14. (Véase tabla 6 Cantidad de aire aproximada según tipo de agregado y niveles de aire incluido para diferentes tamaños de agregado). 12 : http://www.arqhys.com/contenidos/agregados-tamano.html 13 SÁNCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 2 ed. Bogotá: Bhandar Editores LTDA., 2001. p. 230. 14 : http://www.arqhys.com/construccion/estimacion-contenido-concreto.html 42

Tabla 6. Cantidad de aire aproximada según tipo de agregado y niveles de aire incluido para diferente tamaño de agregado. Fuente: Adaptado del A.C.I.-211 y del A.C.I.-318 (11.2, 11.4) 5.4 ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO Se puede anotar que la cantidad de agua por volumen unitario de concreto que se requiere para producir un asentamiento dado depende del tamaño máximo del agregado, la forma y textura de las partículas así como de la gradación de los agregados, de la cantidad de aire incluido y de los aditivos reductores de agua cuando son utilizados 15. (Véase tabla 7 Estimación del agua de mezclado según el tamaño nominal del agregado forma y textura). En particular y para este trabajo, se escogió un tamaño máximo de agregado de 3 4" cuyas partículas eran de forma angular y textura rugosa, también se seleccionó un asentamiento estimado de 3 para una consistencia de mezcla media 15 http://www.arqhys.com/construccion/estimacion-contenido-concreto.html 43

Tabla 7. Estimación del agua de mezclado según el tamaño nominal del agregado forma y textura. Fuente 16 5.5 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO Se determina la resistencia de diseño teniendo presente cada disposición de la Norma NSR-10, el concreto no debe tener una resistencia a la compresión menor a 17 Mpa, para establecer dicha conclusión se debe realizar por lo menos 30 pruebas, los cuales aseguran que se está siguiendo cada parámetro que exige la NCR-10. En caso de no tener registros de más pruebas en donde se evalué la resistencia promedio (f cr) se utilizaran los siguientes valores. Tabla 8. Valores de f cr cuando no hay datos para establecer la desviación estándar. Fuente 17 16 SÁNCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 2 ed. Bogotá: Bhandar Editores LTDA., 2001. P. 233. 17 adaptado de REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE NSR-10-Titulo C. Bogotá DC.: 2010. C-72 44

5.6 RELACIÓN AGUA- CEMENTO. La relación agua/cemento conocida como a/c, es la proporción utilizada para obtener las diferentes mezclas tanto para la obtención de morteros como de hormigones. El agua-cemento se trata de la relación peso del agua al peso del cemento utilizado en una mezcla de hormigón. Tiene una influencia importante en la calidad del hormigón producido. La menor proporción de agua-cemento conduce a la mayor resistencia y durabilidad, pero puede hacer la mezcla más difícil de manejar y verter. Las dificultades de colocación se pueden resolver mediante el uso de plastificante. La relación agua-cemento es independiente del contenido total de cemento (y en el total contenido de agua) de una mezcla 18. Para el desarrollo del trabajo se siguió con la metodología propuesta para la ejecución de cálculos y dosificaciones. 5.6.1 CÁLCULO DE CONTENIDO DE CEMENTO. El contenido cemento se calcula una vez especificados los valores de agua de mezclado y la relación agua cemento, en donde para su cálculo se tiene la siguiente expresión: C = AA C Dónde: C= Contenido de cemento, en Kg/m3. A= Requerimiento de agua de mezclado, en Kg/m3. A C =Relación agua cemento. 5.7 VOLUMEN DE LOS AGREGADOS Siguiendo con la metodología el tamaño máximo seleccionado para el diseño es de 3 4, con este tamaño y en relación al módulo de finura de la arena (2.40) se escogen los porcentajes de agregado grueso (véase tabla 9 Volumen de agregado grueso por volumen unitario del concreto); los volúmenes están basados en agregados secos compactados con varilla, como se describe en la norma A.S.T.M C-29 22 19 18 http://masconstruccion.com/relacion-agua-cemento.html 19 SÁNCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 2 ed. Bogotá: Bhandar Editores LTDA., 2001. P. 241. 45

Tabla 9. Volumen de agregado grueso por volumen unitario del concreto. Fuente 20 Inicialmente se calcula el volumen de los agregados que se requiere para una mezcla de 1m3, para luego obtener los valores de dosificación para los distintos tipos de mezcla. Dónde: V agregados= 1m3- Vaire- Vagua- Vcemento (1) V.aire = Volumen del aire. V.agua = Volumen del aire. V.cemento= Volumen del cemento. 5.8 DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA Y ELABORACIÓN DE MUESTRAS Siguiendo la metodología del volumen absoluto, se prosigue con la dosificación y posterior mezclado para la elaboración de los cilindros, con la dosificación se busca básicamente tener las proporciones óptimas de todos los elementos de la mezcla La mejor dosificación del concreto es aquella que admite pequeñas variaciones en la dosificación de los constituyentes 20 SÁNCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. 2 ed. Bogotá: Bhandar Editores LTDA., 2001. P. 241 46