proyecto de tesis anÁlisis comparativo de las …
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Anaacutelisis comparativo de las propiedadesmecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto
patroacuten y concreto reciclado evaluando sucomportamiento en estado fresco y endurecido
Item Type infoeu-reposemanticsbachelorThesis
Authors Apaza Illanes Karla Wendy Ysarbe Rojas Joselyn Marlene
Publisher Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL
CARRERA DE INGENIERIacuteA CIVIL
PROYECTO DE TESIS
ANAacuteLISIS COMPARATIVO DE LAS
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Y
CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DEL CONCRETO
PATROacuteN Y CONCRETO RECICLADO
EVALUANDO SU COMPORTAMIENTO EN
ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
Tesis para optar el tiacutetulo de Ingenieriacutea Civil
Presentada por
APAZA ILLANES KARLA WENDY
YSARBE ROJAS JOSELYN MARLENE
Asesor
ING JOSEacute ALVAREZ CANGAHUALA
Lima Mayo del 2016
paacuteg 2
La presente tesis estaacute dedicada a D ios y a nuestras familias por el
gran apoyo brindado en esta etapa de nuestras vidas
paacuteg 3
Agradecimientos
A nuestro asesor Ing Alvarez Cangahuala por compartir sus conocimientos y dedicacioacuten
para la culminacioacuten del presente trabajo
A nuestros profesores de pre-grado de la UPC que cumplen un rol importante en
nuestro desarrollo profesional y personal
paacuteg 4
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos 3
INTRODUCCIOacuteN 7
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE INVESTIGACIOacuteN 9
11 Procedencia de la muestra a reciclar 9
111 Localizacioacuten 9
112 Descripcioacuten de la muestra 9
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado 10
12 Toma de muestras 11
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO MATERIAL ESENCIAL EN LA
CONSTRUCCIOacuteN 13
21 ANTECEDENTES 13
22 Fundamentos del concreto 13
23 Propiedades del concreto en estado fresco 16
24 Propiedades del concreto en estado endurecido 17
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas 17
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) 17
252 Meacutetodo de Faury 17
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO 19
31 Generalidades 19
32 Definicioacuten 19
33 Clasificacioacuten de los desechos 20
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE
RESULTADOS 23
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio 23
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de prueba
estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y gruesos ASTM C136 23
4111 Ensayo para el agregado grueso 23
4112 Ensayo para el agregado fino 25
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS
FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL
CARRERA DE INGENIERIacuteA CIVIL
PROYECTO DE TESIS
ANAacuteLISIS COMPARATIVO DE LAS
PROPIEDADES MECAacuteNICAS Y
CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DEL CONCRETO
PATROacuteN Y CONCRETO RECICLADO
EVALUANDO SU COMPORTAMIENTO EN
ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
Tesis para optar el tiacutetulo de Ingenieriacutea Civil
Presentada por
APAZA ILLANES KARLA WENDY
YSARBE ROJAS JOSELYN MARLENE
Asesor
ING JOSEacute ALVAREZ CANGAHUALA
Lima Mayo del 2016
paacuteg 2
La presente tesis estaacute dedicada a D ios y a nuestras familias por el
gran apoyo brindado en esta etapa de nuestras vidas
paacuteg 3
Agradecimientos
A nuestro asesor Ing Alvarez Cangahuala por compartir sus conocimientos y dedicacioacuten
para la culminacioacuten del presente trabajo
A nuestros profesores de pre-grado de la UPC que cumplen un rol importante en
nuestro desarrollo profesional y personal
paacuteg 4
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos 3
INTRODUCCIOacuteN 7
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE INVESTIGACIOacuteN 9
11 Procedencia de la muestra a reciclar 9
111 Localizacioacuten 9
112 Descripcioacuten de la muestra 9
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado 10
12 Toma de muestras 11
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO MATERIAL ESENCIAL EN LA
CONSTRUCCIOacuteN 13
21 ANTECEDENTES 13
22 Fundamentos del concreto 13
23 Propiedades del concreto en estado fresco 16
24 Propiedades del concreto en estado endurecido 17
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas 17
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) 17
252 Meacutetodo de Faury 17
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO 19
31 Generalidades 19
32 Definicioacuten 19
33 Clasificacioacuten de los desechos 20
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE
RESULTADOS 23
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio 23
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de prueba
estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y gruesos ASTM C136 23
4111 Ensayo para el agregado grueso 23
4112 Ensayo para el agregado fino 25
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 2
La presente tesis estaacute dedicada a D ios y a nuestras familias por el
gran apoyo brindado en esta etapa de nuestras vidas
paacuteg 3
Agradecimientos
A nuestro asesor Ing Alvarez Cangahuala por compartir sus conocimientos y dedicacioacuten
para la culminacioacuten del presente trabajo
A nuestros profesores de pre-grado de la UPC que cumplen un rol importante en
nuestro desarrollo profesional y personal
paacuteg 4
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos 3
INTRODUCCIOacuteN 7
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE INVESTIGACIOacuteN 9
11 Procedencia de la muestra a reciclar 9
111 Localizacioacuten 9
112 Descripcioacuten de la muestra 9
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado 10
12 Toma de muestras 11
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO MATERIAL ESENCIAL EN LA
CONSTRUCCIOacuteN 13
21 ANTECEDENTES 13
22 Fundamentos del concreto 13
23 Propiedades del concreto en estado fresco 16
24 Propiedades del concreto en estado endurecido 17
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas 17
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) 17
252 Meacutetodo de Faury 17
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO 19
31 Generalidades 19
32 Definicioacuten 19
33 Clasificacioacuten de los desechos 20
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE
RESULTADOS 23
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio 23
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de prueba
estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y gruesos ASTM C136 23
4111 Ensayo para el agregado grueso 23
4112 Ensayo para el agregado fino 25
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 3
Agradecimientos
A nuestro asesor Ing Alvarez Cangahuala por compartir sus conocimientos y dedicacioacuten
para la culminacioacuten del presente trabajo
A nuestros profesores de pre-grado de la UPC que cumplen un rol importante en
nuestro desarrollo profesional y personal
paacuteg 4
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos 3
INTRODUCCIOacuteN 7
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE INVESTIGACIOacuteN 9
11 Procedencia de la muestra a reciclar 9
111 Localizacioacuten 9
112 Descripcioacuten de la muestra 9
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado 10
12 Toma de muestras 11
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO MATERIAL ESENCIAL EN LA
CONSTRUCCIOacuteN 13
21 ANTECEDENTES 13
22 Fundamentos del concreto 13
23 Propiedades del concreto en estado fresco 16
24 Propiedades del concreto en estado endurecido 17
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas 17
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) 17
252 Meacutetodo de Faury 17
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO 19
31 Generalidades 19
32 Definicioacuten 19
33 Clasificacioacuten de los desechos 20
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE
RESULTADOS 23
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio 23
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de prueba
estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y gruesos ASTM C136 23
4111 Ensayo para el agregado grueso 23
4112 Ensayo para el agregado fino 25
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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Conshohocken PA USA
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C131M-14 ldquoStandard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse
Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machinerdquo West Conshohocken
PA USA
paacuteg 78
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ldquoStandard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse aggregatesrdquo West
Conshohocken PA USA
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C138M-16 ldquo Standard Test Method for Density (Unit Weight) Yield and Air Content
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C143M - 15 ldquoStandard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concreterdquo West
Conshohocken PA USA
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USA
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ldquoStandard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Dryingrdquo
West Conshohocken PA USA
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 4
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos 3
INTRODUCCIOacuteN 7
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE INVESTIGACIOacuteN 9
11 Procedencia de la muestra a reciclar 9
111 Localizacioacuten 9
112 Descripcioacuten de la muestra 9
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado 10
12 Toma de muestras 11
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO MATERIAL ESENCIAL EN LA
CONSTRUCCIOacuteN 13
21 ANTECEDENTES 13
22 Fundamentos del concreto 13
23 Propiedades del concreto en estado fresco 16
24 Propiedades del concreto en estado endurecido 17
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas 17
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) 17
252 Meacutetodo de Faury 17
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO 19
31 Generalidades 19
32 Definicioacuten 19
33 Clasificacioacuten de los desechos 20
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE
RESULTADOS 23
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio 23
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de prueba
estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y gruesos ASTM C136 23
4111 Ensayo para el agregado grueso 23
4112 Ensayo para el agregado fino 25
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 5
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los agregados ndash
Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido Total de Humedad
Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM C566 25
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200
ndash Norma ASTM C117 25
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
de los agregados 27
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado 27
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash Norma ASTM
C29 28
4151 Peso unitario suelto 28
4152 Peso unitario compactado 29
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma ASTM C131
29
417 Resultados y anaacutelisis 30
42 Desarrollo experimental 39
421 Disentildeos de Mezcla 39
4211 Meacutetodo ACI 39
4212 Meacutetodo Faury 41
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l 42
43 Ejecucioacuten de ensayos de control 44
431 Concreto en estado fresco 45
4311 Determinacioacuten de la temperatura 45
4312 Medicioacuten del asentamiento 46
4313 Peso unitario 47
4314 Contenido de aire 48
432 Concreto en estado endurecido 48
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
48
4322 Resistencia a la compresioacuten 49
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco 49
441 Concreto patroacuten 49
442 Concretos reciclados 50
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado Endurecido 52
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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RIOS Eduardo (2011) Empleo del CBCA como sustituto porcentual del agregado fino
en la elaboracioacuten de concreto hidraacuteulico (tesis de bachiller en Ingenieriacutea Civil) Xalapa
Universidad Veracruzana
RIVERA Gerardo (2010) Concreto simple Colombia Universidad del Cauca
paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 6
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA MEJORA 66
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 76
BIBLIOGRAFIacuteA 77
ANEXOS 81
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
BIBLIOGRAFIacuteA
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 7
INTRODUCCIOacuteN
En el presente trabajo se discutiraacute acerca del anaacutelisis comparativo de las propiedades
mecaacutenicas y caracteriacutesticas fiacutesicas del concreto patroacuten y concreto reciclado evaluando su
comportamiento en estado fresco y endurecido La hipoacutetesis que se pretende demostrar
es que los principales beneficios de la utilizacioacuten de agregados reciclados provenientes
en la fabricacioacuten del concreto son beneficios econoacutemicos ya que con la reutilizacioacuten de
desechos soacutelidos se reduce el uso de agregados naturales lo que conlleva a una
disminucioacuten en los costos de produccioacuten y beneficios estructurales ya que se logra un
desempentildeo similar o mejor del concreto
Para comprobar lo anteriormente sentildealado este trabajo se dividioacute en seis capiacutetulos En el
primero se define y describe la metodologiacutea de la investigacioacuten En el segundo capiacutetulo
se define la naturaleza del concreto prestando atencioacuten a sus componentes y propiedades
En el tercer capiacutetulo se explican las generalidades del concreto reciclado En el cuarto
capiacutetulo se presentan los disentildeos de mezcla y los ensayos realizados de acuerdo a la norma
ASTM en el quinto capiacutetulo se desarrolla la Aplicacioacuten de la Mejora Por uacuteltimo se
presenta las Conclusiones Recomendaciones Bibliografiacutea y los Anexos
OBJETIVO GENERAL
Estudiar y evaluar el comportamiento de un concreto elaborado con residuos de
construccioacuten y demolicioacuten en especial provenientes de probetas para que se puedan
utilizar como agregados gruesos en la elaboracioacuten de concreto
OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS
1 Determinar la factibilidad del uso de agregados reciclado en las mezclas de
concreto a traveacutes de ensayos experimentales tanto de las propiedades fiacutesicas
(granulometriacutea peso especiacutefico peso unitario) del agregado reciclado y los
ensayos respectivos a las mezclas elaboradas
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 8
2 Determinar el porcentaje de agregado reciclado que se pueda antildeadir en sustitucioacuten
del agregado natural para elaborar mezclas de concreto reciclado que puedan
alcanzar una resistencia deseada
3 Formular la viabilidad econoacutemica del uso de concreto reciclado en la industria de
la construccioacuten
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 9
1 CAPIacuteTULO 1 METODOLOGIacuteA DE
INVESTIGACIOacuteN
En esta investigacioacuten se utilizoacute una metodologiacutea experimental basada en la realizacioacuten
de ensayos a los agregados tanto naturales como reciclados y a las mezclas de concreto
en estado fresco y endurecido Estos ensayos son llevados a cabo en el laboratorio de
Tecnologiacutea de Concreto de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas
11 Procedencia de la muestra a reciclar
111 Localizacioacuten
La materia prima se obtuvo de las probetas elaboradas por la empresa UNICON la cual
realiza pruebas de cada concreto que entrega en obra por medio de probetas
independientemente del proyecto que se esteacute realizando
112 Descripcioacuten de la muestra
Las probetas escogidas cumplen en cuanto a dimensioacuten preparacioacuten y curado con las
normas NTP 3390331 y NTP 3390342 Eacutestas tienen 10 cm de diaacutemetro y 20 cm de altura
pudiendo esta relacioacuten variar en algunos casos En la Fotografiacutea 1 se observan las probetas
que fueron recolectadas sometidas a ensayos de compresioacuten
Fotografiacutea 1 Probetas de concreto a triturar
1 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339033 2009 2 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales-INDECOPI NTP 339034 2013
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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Edificaciones Norma E060 Concreto ArmadoLima Peruacute
MONTRONE Miguel y otros (2008) Estudios de concreto reciclado
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2015) (httpwwwnrmcaorg)
PASQUEL Enrique (1999) Toacutepicos de tecnologiacutea del concreto Lima Colegio de
Ingenieros del Peruacute
RINCOacuteN Juan (2013) Ecomuros en Concreto Reciclado (consulta 2 de Enero de 2015)
(httpblog360gradosenconcretocomecomuros-en-concreto-reciclado)
RIOS Eduardo (2011) Empleo del CBCA como sustituto porcentual del agregado fino
en la elaboracioacuten de concreto hidraacuteulico (tesis de bachiller en Ingenieriacutea Civil) Xalapa
Universidad Veracruzana
RIVERA Gerardo (2010) Concreto simple Colombia Universidad del Cauca
paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 10
113 Fabricacioacuten del agregado reciclado
El agregado reciclado es proveniente de la trituracioacuten de las probetas de concreto
ensayadas a compresioacuten
El equipo que se utilizoacute es una comba de 2 kg y una placa de metal en la base del suelo
para romper las probetas de forma manual y de ahiacute llevar los residuos a un tamantildeo de
agregado que pasaraacute el tamiz de 1 12 de pulgada para posteriormente clasificarlo por su
tamantildeo de uso En la Fotografiacutea 2 se muestra las herramientas utilizadas y el material
obtenido del proceso de trituracioacuten
Fotografiacutea 2 Equipo utilizado para la trituracioacuten
Fuente Propia
Respecto al proceso de trituracioacuten este se hizo de manera baacutesica es decir la reduccioacuten del
tamantildeo de la probeta se realizoacute de manera manual para fines de esta investigacioacuten Sin
embargo se puede hacer el triturado por meacutetodos mecaacutenicos para obtener eficiencia
Luego para llegar a la forma comercial y requerida en las especificaciones de las normas
American Society for Testing and Materials (ASTM) usadas en los agregados
naturales se realizoacute una trituracioacuten secundaria que consiste en pasar el material por
diferentes tamices
En las siguientes Fotografiacuteas 3 y 4 se presentan el agregado reciclado obtenido y los
tamices usados
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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especiacutemenes de concreto en campo NTP 339033rdquo INDECOPI Peruacute
COMISIOacuteN DE REGLAMENTOS TEacuteCNICOS Y COMERCIALES (2013)
ldquoHORMIGOacuteN (CONCRETO) Meacutetodo de ensayo normalizado para la determinacioacuten de
la resistencia a la compresioacuten del concreto en muestras ciliacutendricas NTP 339034rdquo
INDECOPI Peruacute
paacuteg 79
COMISIOacuteN DE REGLAMENTOS TEacuteCNICOS Y COMERCIALES 1999 (2014)
ldquoManejo de Residuos de la actividad de la construccioacuten Generalidades NTP 400050rdquo
INDECOPI Peruacute
COMISIOacuteN DE REGLAMENTOS TEacuteCNICOS Y COMERCIALES (2000) ldquoManejo de
Residuos de la actividad de la construccioacuten Reciclaje de materiales de demolicioacuten no
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 11
Fotografiacutea 3 Trituracioacuten de las probetas de concreto
Fuente Propia
Fotografiacutea 4 Tamizado de los residuos de concreto
Fuente Propia
12 Toma de muestras
Las muestras que se utilizaron para la realizacioacuten de los ensayos son las provenientes de
la trituracioacuten de las probetas de concreto Los agregados naturales tanto finos como
gruesos fueron obtenidos de una cantera por ello se procedioacute a realizar los estudios para
comprobar que esteacuten aptos para su uso
Luego de obtener la materia prima se procedioacute a realizar los ensayos correspondientes a
los agregados de acuerdo a las normas de American Society for Testing and Materials
ASTM (anaacutelisis granulomeacutetrico peso unitario peso especiacutefico ensayo de abrasioacuten con
la Maacutequina de los Aacutengeles contenido de humedad porcentaje de absorcioacuten material maacutes
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
BIBLIOGRAFIacuteA
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C33M-16 ldquo Standard Specification for Concrete Aggregatesrdquo West Conshohocken PA
USA
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ldquoStandard Test Method for Materials Finer than 75-μm (No 200) Sieve in Mineral
Aggregates by Washingrdquo West Conshohocken PA USA
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ldquoStandard Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregatesrdquo West
Conshohocken PA USA
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (2006) ASTM C131
C131M-14 ldquoStandard Test Method for Resistance to Degradation of Small-Size Coarse
Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machinerdquo West Conshohocken
PA USA
paacuteg 78
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ldquoStandard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse aggregatesrdquo West
Conshohocken PA USA
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C138M-16 ldquo Standard Test Method for Density (Unit Weight) Yield and Air Content
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C143M - 15 ldquoStandard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concreterdquo West
Conshohocken PA USA
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C232M - 14 ldquoStandard Test Method for Bleeding of Concreterdquo West Conshohocken PA
USA
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West Conshohocken PA USA
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 12
fino que pasa por la malla Ndeg 200) para verificar que cumplan con todos los requisitos y
reconocer sus caracteriacutesticas
Asiacute mismo se elaboraron disentildeos de mezclas diferentes para ello se utilizoacute los siguientes
meacutetodos el meacutetodo del American Concrete Institute (ACI) y el meacutetodo de Faury La
primera disentildeada con material natural (grava y arena) cuya resistencia es 210 kgcm2
Las mezclas dos y tres tienen agregado de residuos con sustitucioacuten del agregado grueso
en 50 y 13 agregado grueso y arena natural de igual forma la resistencia de disentildeo
fue de 210 kgcm2 Para la cuarta mezcla a partir del meacutetodo Faury se determinoacute la
proporcioacuten del agregado reciclado respecto a la mezcla
Y finalmente se realizaron los ensayos al concreto en estado fresco y estado endurecido
para obtener los resultados sobre el desempentildeo de la mezcla
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 13
2 CAPIacuteTULO 2 CONCRETO COMO
MATERIAL ESENCIAL EN LA CONSTRUCCIOacuteN
21 ANTECEDENTES
Desde eacutepocas pasadas el hombre en su buacutesqueda de un espacio para vivir con mayor
comodidad ha ido descubriendo e inventando nuevas teacutecnicas este es el caso del concreto
Se empezoacute a usar el concreto en la construccioacuten desde la eacutepoca de los egipcios y romanos
siendo las primeras mezclas hechas con arena y una mezcla cementosa3
En el Peruacute la aparicioacuten del cemento y del concreto se da a partir del siglo XVI con la
llegada de los espantildeoles quieacutenes trajeron consigo conocimientos europeos Desde ahiacute se
realizaron investigaciones sobre coacutemo mejorar la calidad del concreto y empezaron a
utilizar especies orgaacutenicas y hasta productos de consumo humano como el huevo4
El concreto hoy por hoy es uno de los materiales de construccioacuten con mayor acogida en
el sector de construccioacuten por ello es necesario realizar una correcta ejecucioacuten de los
procedimientos y meacutetodos para lograr que su produccioacuten sea oacuteptima y a la vez lograr un
mejor rendimiento al momento de emplearlo5
A continuacioacuten se estableceraacuten las caracteriacutesticas del concreto y los materiales que lo
componen
22 Fundamentos del concreto
El concreto es una combinacioacuten de diferentes materiales que tienen como fin formar una
mezcla maacutes resistente tal y como lo sentildeala Harmsen
3 Cfr Chipana 1 4 Cfr Pasquel 1999 2 5 Cfr Riacuteos 2011 1
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
paacuteg 14
ldquoEl concreto es una mezcla de cemento agregado grueso o piedra
agregado fino o arena y agua El cemento el agua y la arena constituyen
el mortero cuya funcioacuten es unir las diversas partiacuteculas de agregado grueso
llenando los vaciacuteos entre ellasrdquo (Harmsen 2002 11)
Es decir el concreto es un material que se forma por la unioacuten de diversos componentes
con caracteriacutesticas distintas formando al final una mezcla homogeacutenea
Como se sabe uno de los materiales que estaacuten dentro de los componentes del concreto es
el cemento Se denomina cemento
ldquo(hellip) a aquel conglomerante hidraacuteulico (natural o artificial) que
convenientemente amasado con agua forma una pasta que fragua y
endurece a causa de las reacciones de hidrolisis e hidratacioacuten de sus
constituyentes dando lugar a un producto hidratado mecaacutenicamente
resistente y estable tanto al aire como bajo aguardquo (Caacutenovas en Gonzaacuteles
2012 42)
Es decir el concreto es un material eficiente que tiene por caracteriacutestica formar junto
con el agua una pasta que endurece con el paso del tiempo
En la Cuadro 1 se describen los diferentes tipos de cemento con sus caracteriacutesticas
Cuadro 1 Tipos de cementos y sus principales caracteriacutesticas
Tipo Caracteriacutesticas
Tipo I Uso general y sin propiedades especiales
Tipo II
Es resistente al ataque de sulfatos Tiene moderado calor de
hidratacioacuten
Tipo III Presenta alta resistencia temprana Elevado calor de hidratacioacuten
Tipo IV Presenta bajo calor de hidratacioacuten
Tipo V Presenta alta resistencia al ataque de sulfatos
Tipo IS Se le ha antildeadido entre 25 y 70 en peso de escoria
Tipo ISM Se le ha antildeadido menos del 25 en peso de escoria
Tipo IP Se le ha antildeadido entre 15 y 40 en peso de puzolana
Tipo IPM Se le ha antildeadido menos del 15 de puzolana
Fuente Propia
Asiacute mismo otro componente importante en la mezcla del concreto son los agregados
Los agregados
paacuteg 15
ldquo(hellip) tambieacuten llamados aacuteridos son aquellos materiales inertes de forma
granular naturales o artificiales que aglomerados por el cemento Portland
en presencia de agua forman un todo compacto (piedra artificial) conocido
como mortero o concretordquo (Rivera 2010 37)
Se clasifican en agregados finos y gruesos Los agregados finos son elementos que no
participan en las reacciones quiacutemicas que se desarrolla entre el cemento y el agua ademaacutes
deben ser durables limpios y libres de materias impuras6 El agregado grueso o piedra
ldquo(hellip) estaacute constituido de rocas graniacuteticas dioriacuteticas y sieniacuteticasrdquo (Harmsen 2002 13) La
principal funcioacuten de este es brindar una mayor resistencia al concreto7
Por uacuteltimo y no menos importante para la mezcla del concreto se encuentran el agua y los
aditivos El agua es el elemento que causa una reaccioacuten quiacutemica en el concreto
provocando que esta se vuelva una mezcla uniforme y con nuevas propiedades8 Harmsen
nos sentildeala que el agua potable es adecuada para lograr una buena mezcla pero tambieacuten
se puede utilizar agua no potable siempre y cuando demuestre ser idoacuteneo Asiacute mismo el
agua que se adiciona a la mezcla de concreto tiene como objetivo actuar como lubricante
para que la mezcla sea trabajable y crear espacios en la pasta para la mezcla resultante del
proceso de hidratacioacuten de cemento9
Los aditivos son sustancias quiacutemicas que se adicionan a la mezcla hasta en un 5 de del
peso del cemento Se pueden adicionar a la mezcla antes o durante la mezcla de todos los
componentes del concreto10
ldquoLos aditivos se emplean cada vez en mayor escala en la fabricacioacuten de
morteros y hormigones para la elaboracioacuten de productos de calidad en
procura de mejorar las caracteriacutesticas del producto finalrdquo (Rivera 2010
231)
Es decir los aditivos tienen la funcioacuten de mejorar las propiedades y caracteriacutesticas de
concreto Uno de los principales aditivos son los aditivos plastificantes que sirven para
6 Cfr Harmsen 2002 12 7 Cfr Harmsen 2002 13 8 Cfr Harmsen 2002 13 9 Cfr Gonzales 2012 42 10 Cfr Rivera 2010 231
paacuteg 16
lograr concretos maacutes trabajables ademaacutes que reducen la cantidad de agua que se pueda
utilizar11
Asiacute tambieacuten a la mezcla de concreto se le pueden antildeadir adiciones que no son tan
utilizadas como los aditivos tales como cenizas volantes los relaves mineros y los
residuos reciclados
La seleccioacuten de cada componente del concreto es de suma importancia ya que esto
determinaraacute que las propiedades del concreto sean oacuteptimas a lo largo de la vida uacutetil de las
estructuras En el siguiente apartado se mencionaran las principales propiedades del
concreto
23 Propiedades del concreto en estado fresco
En general el concreto en estado fresco es como una masa blanda que puede ser trabajada
o moldeada en diferentes formas Las propiedades importantes del concreto en estado
fresco son
Trabajabilidad Se define de acuerdo al grado de dificultad para el mezclado transporte
colocacioacuten y compactacioacuten del concreto Esta propiedad se mide a traveacutes del ensayo
Slump o asentamiento con el cono de Abrams especificado en la norma ASTM C14312
el cual mide la consistencia o fluidez de la mezcla cuando se encuentra en estado
plaacutestico13
Contenido de aire El aire se encuentra presente en todas las mezclas de concreto este
forma burbujas entre los elementos del concreto y se forma durante el proceso de
mezclado o por aditivos incorporadores de aire14
Segregacioacuten Se da cuando la mezcla no presenta uniformidad es decir hay separacioacuten
de los materiales que componen la mezcla La segregacioacuten se produce cuando hay una
mala distribucioacuten granulomeacutetrica asiacute mismo influyen la densidad de los agregados un
mal mezclado entre otras cosas
11 Cfr Harmsen 2002 13 12 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008 13 Cfr Ferreira 2009 21 14 Cfr Ferreira 2009 21
paacuteg 17
Exudacioacuten Se produce cuando el agua se separa de la mezcla y las causas para que
suceda la exudacioacuten en las mezclas son el contenido de aire el uso de aditivos la
granulometriacutea de los agregados15
Temperatura del concreto Se mide para determinar la conformidad con los liacutemites de
temperatura especificados para preparar la mezcla Se realiza de acuerdo a la norma
ASTM C106416
24 Propiedades del concreto en estado endurecido
Luego del proceso de hidratacioacuten el concreto pasa de un estado plaacutestico a un estado
riacutegido La mezcla antes de su total endurecimiento experimenta dos fases un fraguado
inicial donde la mezcla pierde la plasticidad y uno final donde la mezcla empieza a
endurecerse Entre las propiedades que presenta el concreto en estado endurecido estaacuten
Elasticidad es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga sin tener deformacioacuten
permanente
Resistencia a la compresioacuten Es la maacutexima carga axial que soportan los especiacutemenes de
concreto Esta resistencia estaacute vinculada con la relacioacuten agua-cemento Generalmente se
mide a los 28 diacuteas a traveacutes de la prueba de destruccioacuten de probetas
25 Meacutetodos de disentildeos de mezclas
251 Meacutetodo del American Concrete Institute (ACI)
El meacutetodo del American Concrete Institute se basa en tablas empiacutericas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacioacuten17
252 Meacutetodo de Faury
La metodologiacutea utilizada para el disentildeo de las mezclas de concreto reciclado fue la de
Faury que se fundamenta en la granulometriacutea de los agregados
Este meacutetodo se basa en el criterio denominado efecto de pared desarrollado por el
investigador franceacutes Caquot que cuantifica el efecto que una superficie dura ejerce sobre
15 Cfr Ferreira 2009 22 16 Cfr American Society for Testing and Materials C-1064 2012 17 Cfr AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1998)
paacuteg 18
la porosidad de un material granular en la zona adyacente a ella Este efecto se deriva del
desplazamiento que sufren las partiacuteculas con respecto a la posicioacuten que ocupariacutean si el
material estuviera colocado en una masa indefinida es decir si no existiera la superficie
que produce la interferencia18
18 Cfr Gonzales 201218
paacuteg 19
3 CAPIacuteTULO 3 CONCRETO RECICLADO
31 Generalidades
El concreto reciclado empezoacute a usarse despueacutes de la segunda guerra mundial En esta
eacutepoca las ciudades europeas se encontraban destruidas y la cantidad de escombros se
incrementoacute considerablemente debido a esto se empezoacute a reciclar este material y a
reutilizarlo como elemento para la construccioacuten obtenieacutendose buenos resultados19
Despueacutes de ello el reciclaje de escombros empezoacute a propagarse en los antildeos 70 siendo
los primeros paiacuteses Japoacuten Francia y Estados Unidos en desarrollar maacutes este tema En
general esta teacutecnica de reciclaje se utilizoacute para la obtencioacuten de agregados para las bases y
sub-bases de pavimentos20
En Latinoameacuterica el reciclaje es un tema todaviacutea poco investigado sin embargo es una
idea que estaacute siendo cada vez maacutes aprobada debido a la situacioacuten de contaminacioacuten que
estaacuten presentando muchos paiacuteses Como se sabe parte de los escombros son generados
en el sector de la construccioacuten y en el Peruacute los desechos soacutelidos no cuentan con un buen
proceso de gestioacuten muchas veces son tirados a botaderos ilegales es por ello la
importancia de la reutilizacioacuten de estos desechos en la construccioacuten que ldquo(hellip) estaacute
actualmente en viacutea de configurarse como una actividad con interesantes expectativas de
crecimientordquo (Aguja e Hincapieacute 2003 77)
32 Definicioacuten
El concreto reciclado es aquel que utiliza en su preparacioacuten agregados que provienen
parcial o completamente de agregados reciclados21 Es decir en su elaboracioacuten se utilizan
concreto viejos que son triturados para convertirse en agregados
19 Cfr Cruz y Velaacutezquez 2004 10 20 Cfr Montrone y otros 2008 2 21 Cfr Montrone y otros 2008 4
paacuteg 20
Normalmente estos agregados reciclados provienen de Residuos soacutelidos de la
Construccioacuten y Demolicioacuten (RCD) que son todos los desechos que se generan del sector
de la construccioacuten Estos residuos incluyen varios materiales inertes y reactivos22
El reciclaje de los RCD es un sector que es rentable y muy bien estructurado en los paiacuteses
europeos donde se presenta insuficiencia de recursos naturales por ello se promueve el
reciclaje desde hace muchos antildeos23 Todo ello lleva a la necesidad de realizar mayores
buacutesquedas sobre los agregados reciclados para conocer su comportamiento en la industria
de la construccioacuten asiacute mismo conocer sobre su estructura y origen para lograr una mejor
calidad de este material
33 Clasificacioacuten de los desechos
Los desechos que son usados en el concreto reciclado provienen de diversas obras que
han sufrido dantildeos (debido a la mala planificacioacuten o por los desastres naturales ocurridos)
de obras que han sido demolidas de desechos provenientes de la industria del concreto
entre otros Debido a esto se realizaraacute una clasificacioacuten de acuerdo a sus caracteriacutesticas
fiacutesicas24
Excedentes de remocioacuten Son aquellos materiales que provienen del proceso de
movimiento de tierras Estos a la vez se clasifican en reutilizables reciclables y para
disposicioacuten final25 En la Fotografiacutea 5 se muestra la excavacioacuten de un aacuterea la cual genera
residuos
22 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4 23 Cfr Marroquiacuten 2012 14 24 Cfr Montrone y otros 2008 17 25 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 1999
4
paacuteg 21
Fotografiacutea 5 Proceso de excavacioacuten
Fuente Inframetel 2012
Excedentes de obra Dentro de este grupo se encuentran todos los materiales que son los
residuos que se generan durante la ejecucioacuten de una obra como ladrillos ceraacutemicos etc
Asiacute mismo se dividen en reutilizables reciclables y para disposicioacuten final La Fotografiacutea
6 muestra que se van acumulando luego de la ejecucioacuten de una obra
Fotografiacutea 6 Residuos generados durante la construccioacuten de una obra
Fuente Medio Ambiente Calidad y Proteccioacuten 2012
Escombros Son aquellos desechos soacutelidos que se generan por la demolicioacuten yo
destruccioacuten de edificios pavimentos de carreteras reparacioacuten de puentes Generalmente
este tipo de desechos estaacute conformado por ladrillos bloques asfalto concreto y residuos
compuestos26 La siguiente fotografiacutea muestra la demolicioacuten de un edificio
26 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 4
paacuteg 22
Fotografiacutea 7 Residuos de demolicioacuten
Fuente EcologiacuteaHoy 2016
Otros residuos Son aquellos materiales que no provienen de los residuos de remocioacuten
ni de los excedentes de obra ni procedentes de escombros27 Dentro de esta clasificacioacuten
se encuentran los escombros que se producen en los laboratorios que realizan ensayos de
compresioacuten de ladrillos tubos probetas de concreto y desperdicios28 Un ejemplo de este
tipo de residuos son las probetas (Fotografiacutea 8)
Fotografiacutea 8 Probetas
Fuente Propia
27 Cfr Comiteacute de reglamentos teacutecnicos y comerciales ndash INDECOPI NTP 400050 6 28 Cfr Montrone y otros 2008 19
paacuteg 23
4 CAPIacuteTULO 4 LEVANTAMIENTO DE
INFORMACIOacuteN Y ANAacuteLISIS DE RESULTADOS
41 Ensayos de los agregados y resultados del laboratorio
Luego de seleccionados y cuantificados los agregados se sometieron a ensayos de
granulometriacutea contenido de humedad peso unitario peso especiacutefico absorcioacuten y el
ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles Para la elaboracioacuten de estos ensayos
se siguieron las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) las cuales
establecen los procedimientos que deben realizarse a los agregados
411 Anaacutelisis granulomeacutetrico de los agregados ndash Norma Meacutetodo de
prueba estaacutendar para anaacutelisis granulomeacutetrico de agregados finos y
gruesos ASTM C136
Este ensayo se realiza para determinar la distribucioacuten de los diferentes tamantildeos de las
partiacuteculas que conforman el agregado
En el caso del agregado fino se calculoacute su Moacutedulo de Fineza (MF) el cual debe estar
entre 23 a 31 Adicionalmente para el agregado grueso se determina el Tamantildeo Maacuteximo
Nominal (TMN) y el Moacutedulo de Fineza
4111 Ensayo para el agregado grueso
En caso de que el agregado se encuentre huacutemedo deberaacute secarse hasta peso constante Se
selecciona la muestra por cuarteo de acuerdo a la Cuadro 2
paacuteg 24
Cuadro 2 Muestra miacutenima en Kg
TMN
ASTM Y
NTP
38 1 kg
12 2 kg
34 5 kg
1 10 kg
1 12 15 kg
2 20 kg
Fuente Gutierrez 2011
Para el caso del agregado grueso natural se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 5 kg Y se
procedioacute a realizar el cuarteo de la muestra representativa tal como se presenta en la
siguiente fotografiacutea
Fotografiacutea 9 Obtencioacuten de la muestra
Fuente Propia
Para este ensayo del agregado grueso reciclado se utilizoacute un tamantildeo de muestra de 10
kg Y se procedioacute a realizar el cuarteo mostrado en la Fotografiacutea 10
Fotografiacutea 10 Cuarteo de la muestra de agregado reciclado
Fuente Propia
paacuteg 25
4112 Ensayo para el agregado fino
Para la realizacioacuten de este ensayo el agregado fino debe presentar cierta humedad de
esta forma seraacute cohesiva y evitaraacute la segregacioacuten de las partiacuteculas gruesas Se debe tomar
una muestra no menor de 500 gramos
412 Ensayo para la determinacioacuten del contenido de humedad en los
agregados ndash Meacutetodo de Ensayo Normalizado para Medir el Contenido
Total de Humedad Evaporable en Agregados Mediante Secado ASTM
C566
El contenido de humedad es la cantidad de agua superficial que retienen las partiacuteculas del
agregado Es la diferencia entre el agregado en estado huacutemedo y en estado seco
Este ensayo tiene como objetivo determinar el porcentaje total de humedad de los
agregados finos y gruesos Para ello se hace uso de un horno que es capaz de mantener
una temperatura de 110 +- 5deg C En la siguiente fotografiacutea se muestra el ensayo realizado
Fotografiacutea 11 Proceso de secado de las muestras
Fuente Propia
413 Ensayo para la determinacioacuten del material maacutes fino que pasa la
malla Ndeg 200 ndash Norma ASTM C117
Este ensayo se realiza para determinar las partiacuteculas maacutes finas que se encuentran en los
agregados Cuando estos materiales finos se encuentran en cantidades considerables son
dantildeinos para el concreto ya que hace que la pasta no se pueda adherir a la superficie de
los agregados perjudicando la resistencia del concreto
Para la realizacioacuten de este ensayo se toma una muestra por cuarteo de acuerdo al Cuadro
3
paacuteg 26
Cuadro 3 Seleccioacuten de la muestra miacutenima para el ensayo de la malla Ndeg 200
TMN Peso miacuten gr
1 12 5000
34 2500
38 1000
le Ndeg 4 300
Fuente American Society for Testing Materials C-117 2013
En general este ensayo consiste en tomar el peso inicial del agregado luego la muestra
la sumerges en agua para que las partiacuteculas finas se suspendan y decantar el agua a traveacutes
del tamiz 200 Se debe repetir el procedimiento hasta que el agua quede clara
Agregado grueso natural
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado grueso el porcentaje
maacuteximo de material debe ser 1 Para realizar este ensayo se necesita pesar el material y
lavarlo como se muestra en la Fotografiacuteas 12 y 13
Fotografiacutea 12 Peso de la muestra de agregado natural
Fuente Propia
paacuteg 27
Fotografiacutea 13 Ejecucioacuten del ensayo
Fuente Propia
Agregado fino
De acuerdo a las especificaciones de la norma para el agregado fino el porcentaje
maacuteximo de material fino debe ser 5 En la Fotografiacutea 14 se aprecia el agregado fino
usado en el ensayo
Fotografiacutea 14 Seleccioacuten de la muestra de agregado fino
Fuente Propia
414 Ensayo para la determinacioacuten del peso especiacutefico y porcentaje de
absorcioacuten de los agregados
El peso especiacutefico es la relacioacuten del peso del material entre el volumen que ocupa sin
considerar sus vaciacuteos En este ensayo se determina el peso especiacutefico de masa el peso
especiacutefico saturado con superficie seca aparentemente y el porcentaje de absorcioacuten que
es la cantidad de agua que puede absorber un agregado
4141 Ensayo para el agregado grueso y agregado reciclado
Para seleccionar la muestra se utiliza la Cuadro 4
paacuteg 28
Cuadro 4 Seleccioacuten del tamantildeo de muestra
TMN Peso miacuten kg
lt 12 2
34 3
1 4
1 12 5
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
Se obtiene la cantidad de la muestra por cuarteo que retenga la malla 4 y saturarlo por
24 horas
415 Ensayo para la determinacioacuten del peso unitario del agregado ndash
Norma ASTM C29
El peso unitario es la cantidad de agregado que entra en 1m3 incluyendo sus vaciacuteos en
estado compacto o suelto y con diferentes pesos Para fines de disentildeo el peso unitario
debe estar en condicioacuten seca
Para seleccionar el recipiente a utilizar se usa la siguiente Cuadro 5
Cuadro 5 Seleccioacuten del recipiente para el ensayo
TMN Recipiente a usar (pie 3)
3 1
1 12 frac12
1 13
12 110
Fuente American Society for Testing Materials C-29 2009
4151 Peso unitario suelto
Para la obtencioacuten de este peso la muestra a ensayar no deberaacute presentar cohesioacuten Se
recomienda tomar una muestra representativa de por lo menos 2 veces el volumen del
recipiente a usar
paacuteg 29
El ensayo consiste en llenar un molde con el material dejando caer a una altura de 2rdquo
sobre el borde superior del molde Se llena en exceso y luego se enraza con una regla
4152 Peso unitario compactado
Para la realizacioacuten de este ensayo la muestra debe estar seca o aparentemente seca y no
debe presentar cohesioacuten si el ensayo se realizaraacute para disentildeo de mezclas Este ensayo
consiste en llenar el envase en tres capas de igual volumen y en cada capa compactarlo
luego enrazar y pesar
416 Ensayo de abrasioacuten con la Maacutequina de los Aacutengeles ndash Norma
ASTM C131
El objetivo de este ensayo es determinar la resistencia a la degradacioacuten del agregado
grueso por la accioacuten fiacutesica usando la Maacutequina de los Aacutengeles (Fotografiacutea 15) Este ensayo
es aplicable a agregados gruesos menores de 1 frac12 pulg
Este ensayo consiste en seleccionar una muestra y cuartearla Luego se colocan los
tamices en orden decreciente de tamantildeo de aberturas desde 1 frac12 pulg hasta Ndeg8 De
acuerdo a los tamices donde pase y retenga material se determinoacute la gradacioacuten de la
muestra seguacuten la Tabla 1 Despueacutes de ello con el tipo de gradacioacuten obtenido se determina
la cantidad de esferas a utilizar en el ensayo de acuerdo a la Tabla 2
Tabla 1 Gradacioacuten de las muestras de ensayo
Fuente American Society for Testing and Materials ASTM C131 2006
paacuteg 30
Tabla 2 Seleccioacuten del nuacutemero de esferas seguacuten su gradacioacuten
Fuente American Society for Testing and Materials C-131 2006
Fotografiacutea 15 Maacutequina de los Aacutengeles
Fuente Propia
417 Resultados y anaacutelisis
Agregado grueso natural
En la Tabla 3 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 1 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica los liacutemites de esta curva estaacuten conformados por el
huso 6
paacuteg 31
Tabla 3 Granulometriacutea del agregado grueso natural
ANALISIS FRACCION GRUESA
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 0000 000 000 10000
34 19000 119900 233 233 9767
12 12500 3119600 6052 6285 3715
38 9500 1048300 2034 8318 1682
4 4750 847000 1643 9962 038
8 2360 17600 034 9996 004
Fondo 0050 2200 004 10000 000
TOTAL
5154600 MODULO
DE FINEZA 685
TMN 34
Fuente Propia
Figura 1 Granulometriacutea del agregado grueso natural
Fuente Propia
paacuteg 32
Para el desarrollo del ensayo del material maacutes fino que pasa la malla Ndeg 200 se utilizoacute
2550 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los resultados se muestran en la Cuadro 6 y
Tabla 4
Cuadro 6 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado natural
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1469
Peso de muestra seca (g) 25564
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 2532308
Pasante de M200 094 Cumple
Fuente Propia
Tabla 4 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
natural
AGREGADO NATURAL
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 30182
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 18706
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 11476
D PESO MATERIAL SECO 29772
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 259
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 263
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 268
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 14
Fuente Propia
Agregado reciclado
En la Tabla 5 se presentan los resultados de la granulometriacutea y en la Figura 12 se presenta
su respectiva curva granulomeacutetrica para la cual se usoacute como liacutemites el huso 5
paacuteg 33
Tabla 5 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
ANALISIS AGREGADO RECICLADO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
3 75000 0000 000 000 10000
2 50000 0000 000 000 10000
1 12 37500 0000 000 000 10000
1 25000 559500 542 542 9458
34 19000 5665500 5486 6028 3972
12 12500 3404250 3297 9325 675
38 9500 625500 606 9930 070
4 4750 54000 052 9983 017
8 2360 6000 006 9988 012
Fondo 0050 12000 012 10000 000
TOTAL 10326750
MODULO DE
FINEZA 759
TMN 1
Fuente Propia
Figura 2 Granulometriacutea del agregado grueso reciclado
Fuente Propia
paacuteg 34
Para el ensayo para determinar el porcentaje de finos en el agregado reciclado se utilizoacute
5000 g y se procedioacute a realizar el cuarteo
En la Cuadro 7 se muestran los resultados obtenidos
Cuadro 7 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado reciclado
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico se tomoacute una muestra aproximada de 4 kg y luego de
saturar se procedioacute a secarlo por medio de una franela y posteriormente se registroacute el peso
de la muestra sumergida dentro de la canastilla Luego se registroacute el peso de la muestra
seca
A continuacioacuten se muestran los datos y el resultado obtenido (Tabla 6 y 7)
Tabla 6 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
reciclado
AGREGADO RECICLADO
COD DATOS DE ENSAYO
A
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO (EN
AIRE) 40157
B
PESO MAT SATURADO Y SUPERFICIALMENTE SECO
(SUMERGIDO) 23224
C VOLUMEN DE LA MASA + VOLUMEN DE VACIOS (A-B) 16933
D PESO MATERIAL SECO 38612
E PESO ESPECIacuteFICO DE MASA (DC) 228
F PESOS ESPECIacuteFICO (BASE SATURADA) (AC) 237
G PESO ESPECIacuteFICO APARENTE (BASE SECA) D(D-B) 251
H ABSORCIOacuteN ((A-D)D)100 40
Fuente Propia
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 2936
Peso de muestra seca (g) 500438
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 490932
Pasante de M200 190
paacuteg 35
Tabla 7 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso reciclado
PESO UNITARIO
SUELTO COMPACTADO
Peso del molde (kg) 7939 7939
Volumen del molde (m3) 0014175 0014175
Peso del molde+ muestra (kg) 24273 25988
Peso de la muestra (kg) 16334 18049
Peso Unitario Huacutemedo (kg) 1152 1273
Peso Unitario Seco (kgm3) 1110 1226
Fuente Propia
Agregado fino
A continuacioacuten en la Tabla 8 se muestran los resultados obtenidos en el laboratorio Para
la elaboracioacuten de la curva granulometriacutea (Figura 3) se utilizoacute el huso 57
Tabla 8 Granulometriacutea del agregado fino natural
ANALISIS AGREGADO FINO
TAMANtildeO ABERT PESORET Retenido Retenido QPasa
TAMIZ N (mm) Parcial (gr) Parcial Acumul Acumul
38 9500 0000 000 000 10000
4 4750 31200 616 616 9384
8 2360 67300 1328 1944 8056
16 1180 86700 1711 3656 6344
30 0600 110200 2175 5831 4169
50 0300 125800 2483 8314 1686
100 0149 64800 1279 9593 407
Fondo 0000 20600 407 10000 000
TOTAL 506600
MODULO
DE FINEZA 300 Cumple
Fuente Propia
paacuteg 36
Figura 3 Granulometriacutea del agregado fino natural
Fuente Propia
Para el desarrollo de este ensayo se utilizoacute 300 g y se procedioacute a realizar el cuarteo Los
resultados se presentan en la Cuadro 8
Cuadro 8 Resultados del ensayo para determinar el porcentaje de finos en el
agregado fino
Ensayo de Malla Nordm 200
Peso de tara (g) 1453
Peso de muestra seca (g) 318
Peso de muestra despueacutes de lavado seca (g) 305578
Pasante de M200 391 Cumple
Fuente Propia
Para el ensayo de peso especiacutefico del agregado fino se debe tomoacute 1 kg de agregado fino
y fue saturado durante 24 horas
Luego de realizado el ensayo se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la
Tabla 9
paacuteg 37
Tabla 9 Resultados del ensayo para determinar el peso especiacutefico en el agregado
fino
AGREGADO FINO
COD DATOS DE ENSAYO
A PESO FIOLA CON AGUA DESTILADA 6592
B PESO DE LA MUESTRA SSS 500
C PESO FIOLA+AGUA+MUESTRA SSS 9559
D PESO DEL RECIPIENTE 1533
E PESO DEL RECIPIENTE + MUESTRA SECADA AL HORNO 64430
F PESO DE LA MUESTRA SECA AL HORNO 49100
G PESO ESPECIFICO DE MASA 242
H PESO ESPECIFICO SSS (BASE SATURADA) 144
I PESO ESPECIFICO APARENTE (BASE SECA) 253
I ABSORCIOacuteN 183
Fuente Propia
La Tabla 10 muestra el resumen de los resultados obtenidos para los agregados naturales
y finos
Tabla 10 Resultados del ensayo de contenido de humedad de los agregados
Ensayo de Control
Ensayo de Contenido de
Humedad
Agregado
natural
Agregado Reciclado
Agregado
fino
Peso de muestra huacutemeda (g) 30348 41532 5161
Peso de muestra seca (g) 30214 41350 5086
Humedad 0444 0440 147
Fuente Propia
El peso unitario compactado que se obtuvo se muestra en la Cuadro 9
Cuadro 9 Peso unitario compactado del agregado grueso reciclado
PU COMPACTADO
(kgm3)
AGREGADO GRUESO 1654
AGREGADO FINO 1864
Fuente Laboratorio de Tecnologiacutea del Concreto 2015
paacuteg 38
El ensayo de porcentaje de abrasioacuten se realizoacute con una muestra de 5 kg para ambos
agregados y se utilizoacute el meacutetodo de gradacioacuten B Asiacute tambieacuten se utilizaron 11 esferas Se
presentan los resultados en la Tabla 11
Tabla 11 Porcentaje de Abrasioacuten de agregado grueso y agregado reciclado
Ag
Grueso
Ag
Reciclado
Muestra seca antes del ensayo (g) 500547 500721
Muestra seca despueacutes del ensayo (g) 423045 314746
Abrasioacuten 1548 3714
Fuente Propia
Anaacutelisis de resultados
Agregado grueso natural
La curva granulomeacutetrica del agregado grueso natural presentada en la Figura 16 se
encuentra dentro de los liacutemites que establece la Norma ASTM C3329 ademaacutes la Norma
ASTM C12530 definen el tamantildeo maacuteximo nominal como el menor tamiz por el cual la
mayor parte de la muestra de agregado puede pasar el tamantildeo de partiacutecula que predomina
en la muestra es de frac34 de pulgada con el 9767 por ciento Asiacute mismo el porcentaje de
absorcioacuten es bajo es decir se tratariacutea de un material denso
Agregado grueso reciclado
En cuanto al ensayo de granulometriacutea este agregado cumple con las especificaciones ya
que la curva granulomeacutetrica se encuentra dentro de los liacutemites establecidos por la norma
Asiacute tambieacuten tiene un porcentaje de absorcioacuten mayor al del agregado natural debido a las
condiciones de almacenamiento puesto que los agregados reciclados estuvieron
expuestos a un clima caluroso y presentan residuos de cemento en su superficie lo que
ocasiona que un aumento en su absorcioacuten
Respecto al porcentaje de tamiz que pasa la malla 200 el agregado grueso reciclado tiene
un valor mayor a comparacioacuten del agregado grueso natural y esto se debe a que el
29 Cfr American Society for Testing and Materials C33 2016 30 Cfr American Society for Testing and Materials C125-15b 2015
paacuteg 39
reciclado posee residuos finos de cemento y arena los cuales provienen de la demolicioacuten
de las probetas
Agregado fino natural
Se observa que la curva granulomeacutetrica cumple con los liacutemites de la norma
Sobre el ensayo para determinar el porcentaje que pasa el tamiz 200 el resultado (391)
se encuentra dentro de la norma ya que como maacuteximo debe ser 5
El moacutedulo de fineza del agregado fino de 300 cumple con los requisitos de la norma
42 Desarrollo experimental
421 Disentildeos de Mezcla
Para la presente investigacioacuten se utilizaran los meacutetodos de disentildeo de mezcla Faury y ACI
los cuales nos ayudaran a determinar la cantidad de agregados a utilizar en 1m3 de
concreto con cemento portland
4211 Meacutetodo ACI
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 se procede a disentildear las mezclas
Aditivo
Se utilizoacute un aditivo reductor de agua el cual presenta la siguiente dosificacioacuten
Aditivo HT-PLASTIMENT HE 98
Dosificacioacuten 25 cm3 ndash 6 cm3 por kilogramo de cemento
Resultados
Como se mencionoacute anteriormente nuestro primer disentildeo de mezcla se hizo para la
elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo
explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se encuentra detallada en el Anexo Nordm2
A continuacioacuten en la Tabla 12 se muestran los resultados del disentildeo para 1 m3
paacuteg 40
Tabla 12 Disentildeo de mezcla de un concreto patroacuten por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
La segunda mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 50 del agregado grueso natural En la Tabla 22 se muestran los
resultados
Tabla 22 Disentildeo de mezcla de un concreto con 50 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
Fuente Propia
La tercera mezcla se realizoacute con la incorporacioacuten de agregado grueso reciclado como
sustitucioacuten en un 13 del agregado grueso natural esto se debe a que de acuerdo a los
paacuteg 41
resultados obtenidos del meacutetodo Faury ese era el porcentaje conveniente que daba una
granulometriacutea compacta y nos daba la seguridad de que el concreto reciclado alcance o
sobrepase la resistencia del concreto patroacuten A continuacioacuten se muestran los resultados
en la Tabla 13
Tabla 13 Disentildeo de mezcla de un concreto con 13 de sustitucioacuten de agregado
grueso reciclado por el Meacutetodo ACI
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
Fuente Propia
4212 Meacutetodo Faury
Utilizando las tablas que estaacuten en el Anexo 1 ldquoFoacutermulas usadas en los ensayos para los
agregados y para el disentildeo de las mesclas por el meacutetodo de Faury y ACIrdquo se procedioacute
a disentildear las mezclas Asi tambieacuten es necesario aclarar que a pesar que este meacutetodo se
realizoacute hace mucho tiempo las consideraciones que se tomaron para el disentildeo se hicieron
tomando en cuenta condiciones actuales de materiales equipos y agregados pero tomando
las precauciones respectivas de manera que los resultados no se alejen mucho de los que
se tenia experiencia previa
Resultados
El disentildeo de mezcla se hizo para la elaboracioacuten de un concreto patroacuten con una resistencia
de 210 kgcm2 a partir del meacutetodo explicado anteriormente La memoria de caacutelculo se
encuentra detallada en el Anexo 3 Disentildeo de un concreto con agregado reciclado por el
meacutetodo graacutefico de Faury
paacuteg 42
A continuacioacuten se muestran los resultados del disentildeo
Por el Meacutetodo Graacutefico
Se obtuvo un remplazo de 13 del agregado grueso natural por agregado reciclado los
resultados se muestran en la Tabla 14
Tabla 14 Disentildeo de mezcla para un concreto reciclado por el Meacutetodo Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 2420 2600
Cemento (kg) 4321 4321
Grava (kg) 6590 662
Arena (kg) 7160 727
Ag Reciclado
(kg) 2240 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 14261 14261 Fuente Propia
4213 Cantidad de materiales a usar para una capacidad de 30 l
A continuacioacuten en las Tablas 15 16 17 18 se presentan los cuadros resumen de las
cantidades de materiales para elaborar las mezclas para un recipiente de capacidad de 30
l
Tabla 15 Meacutetodo ACI ndash Concreto Patroacuten
Material Por peso p003 m3
Huacutemedos
Agua 68 [kg]
Cemento 116 [kg]
Grava 299 [kg]
Arena 207 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 382
Fuente Propia
paacuteg 43
Tabla 16 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 50 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 68 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 162 [kg]
Arena 194 [kg]
Ag Reciclado 162 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 17 Meacutetodo ACI- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 65 [kg]
Cemento 108 [kg]
Grava 282 [kg]
Arena 201 [kg]
Ag Reciclado 42 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 357
Fuente Propia
Tabla 18 Meacutetodo Faury- Concreto Reciclado con 13 de reemplazo
Material Por peso p003 m3
Seco
Agua 78 [kg]
Cemento 130 [kg]
Grava 199 [kg]
Arena 218 [kg]
Ag Reciclado 67 [kg]
Aditivo (ml) (33 mlkg) 428
Fuente Propia
paacuteg 44
43 Ejecucioacuten de ensayos de control
A continuacioacuten se explica los procedimientos que se realizaron para preparar curar y
ensayar las mezclas en estado fresco y ensayar las probetas ciliacutendricas de Concreto
Preparacioacuten de la Muestra
Para esto se realizoacute el siguiente procedimiento
Se toma la cantidad de material de los almacenes de materia prima el necesario para
las pruebas
Se pesan las cantidades de material a utilizar
Se humedece la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden agua
agregado grueso cemento y agregado fino
Se mezclan los materiales por 3 minutos
Se deja reposar la mezcla por 2 minutos tapando la boca de la misma con una jerga
huacutemeda para evitar evaporacioacuten de agua
Despueacutes se reinicia el remezclado por 3 minutos maacutes se vaciacutea el concreto en la
carretilla
Se homogeniza la muestra y se determina el revenimiento
Se elaboran los especiacutemenes de concreto y otras pruebas
Los especiacutemenes se cubren para el curado con una bolsa de polietileno para evitar
evaporacioacuten
Despueacutes de 24 horas se desmoldan y se identifican con un nuacutemero de control para
guardarlos en el cuarto de curado
La mezcladora utilizada en los ensayos es la que se muestra a continuacioacuten en la
Fotografiacutea 16
paacuteg 45
Fotografiacutea 16 Mezcladora de trompo de capacidad de 30 l usadas para el
mezclado
Fuente Propia
431 Concreto en estado fresco
4311 Determinacioacuten de la temperatura
Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma ASTM C 106431 y tiene como objetivo
verificar el cumplimiento de las especificaciones del concreto en estado fresco
Procedimiento
Para ello se necesita un contenedor en este caso usaremos un boogie y un termoacutemetro
Se introduciraacute el termoacutemetro tal como se muestra en la Fotografiacutea 17 dentro de la mezcla
asegurando que haya 75 mm (3 pulgadas) en todas las direcciones
Fotografiacutea 17 Ensayo de temperatura al concreto en estado fresco
Fuente Propia
31 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C 1064 2012
paacuteg 46
4312 Medicioacuten del asentamiento
Este ensayo se efectuacutea de acuerdo a las recomendaciones de la norma ASTM C14332
De acuerdo a la siguiente Cuadro 10 se determina el tipo de asentamiento
Cuadro 10 Concretos seguacuten su consistencia
Tipos de concreto Slupm
Estaacutendar 0 a 4
Plastificados 4 a 6
Superplastificados 6 a 8
Rheoplaacutesticos gt 8
Fuente Biondi 2012
Los equipos utilizados son
- Cono de Abrahams
- Barra compactadora
- Wincha
Procedimiento
El ensayo consta en ir llenando el cono de Abrahams en tres capas de igual volumen En
cada capa se realizan 25 chuzeadas Una vez realizado lo anterior se levanta el cono en
un tiempo de 5 +- 2 segundos y finalmente se mide con la wincha el asentamiento
(mostrado en la Fotografiacutea 18)
32 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C143 2008
paacuteg 47
Fotografiacutea 18 Medicioacuten del asentamiento en el concreto fresco
Fuente Propia
4313 Peso unitario
Se realiza por la norma ASTM C13833 Tiene como objetivo determinar el peso de 1 m3
de concreto Normalmente el peso unitario se encuentra entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
Para la realizacioacuten de este ensayo se empleoacute
- Balanza
- Varilla o vibrador
- Recipiente de enrasado
- Mazo de goma
A continuacioacuten en la Fotografiacutea 19 se muestra el equipo utilizado para la realizacioacuten de
este ensayo
Fotografiacutea 19 Determinacioacuten del peso unitario
Fuente Propia
33 Cfr American Society for Testing and Materials ASTM C138 2016
paacuteg 48
4314 Contenido de aire
El porcentaje del contenido de aire de un concreto normal estaacute entre el 1 y 3 por ciento
del volumen de la mezcla mientras que un concreto con incorporador de aire puede
obtener entre 4 y el 8 por ciento
432 Concreto en estado endurecido
4321 Meacutetodo para la elaboracioacuten y curado de probetas ciliacutendricas de concreto
Se realizoacute esta elaboracioacuten para obtener una muestra representativa del concreto
elaboracioacuten de probetas y curado
Procedimiento para la elaboracioacuten de probetas
Para la elaboracioacuten de probetas se utilizoacute
- Moldes de plaacutestico
- Barra compactadora
- Martillo de goma
- Herramientas (pala plancha metaacutelica cucharon) desmoldante
Los moldes deben estar limpios humedecidos y se les debe aplicar desmoldante Se llenan
los moldes en tres capas de igual volumen en capa cada se realizan 25 chuceos y de 10 a
15 golpes Finalmente se enrasa Al final se etiquetan las probetas como se ve en la
Fotografiacutea 21
Fotografiacutea 21 Probetas elaboradas de concreto
Fuente Propia
paacuteg 49
Procedimiento para curar las probetas
Se realizaroacute un curado estaacutendar Para lo cual se usoacute una poza de curado con una solucioacuten
de agua saturada con sal a una temperatura entre 21 degC y 25 degC
4322 Resistencia a la compresioacuten
Este ensayo consiste en someter a las probetas ciliacutendricas a cargas para determinar su
resistencia utilizando la maacutequina mostrada en la Fotografiacutea 22 Se realizoacute de acuerdo a
la norma ASTM C39
Fotografiacutea 22 Maacutequina de rotura a compresioacuten de probetas
Fuente propia
44 Resultados y anaacutelisis de las mezclas en estado fresco
A continuacioacuten se presentaraacuten y analizaraacuten las pruebas realizadas a los cuatro tipos de
mezclas preparadas en el laboratorio
441 Concreto patroacuten
Se realizaron las pruebas descritas anteriormente y se obtuvo los siguientes resultados
mostrados en la Cuadro 11
Cuadro 11 Resultados de la mezcla del concreto patroacuten
Ensayo Resultado
Temperatura 257 degC
Medicioacuten del asentamiento 5
Peso unitario 2305 kgm3
Contenido de aire 120
Fuente Propia
paacuteg 50
Anaacutelisis
Como se observa del cuadro anterior la temperatura de la mezcla se encuentra dentro del
rango aceptable (entre 10 y 32 degC)
El peso unitario en un concreto normal generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3
el concreto disentildeado dio como resultado 2305 kilogramos por metro cuacutebico estando
dentro de los liacutemites establecidos
Respecto al Contenido de aire en un concreto convencional los valores variacutean de 1 hasta
3 por ciento el concreto disentildeado tiene un 12 por ciento de aire estando dentro de los
liacutemites establecidos
442 Concretos reciclados
La siguiente Tabla 19 presenta los resultados obtenidos del laboratorio de las mezclas
disentildeadas con incorporacioacuten de agregado reciclado Asiacute mismo la Figura 4 muestra las
variaciones de la cantidad de contenido de aire de acuerdo a cada tipo de mezcla
Para ello el concreto reciclado con 50 de reemplazo seraacute nombrado como CR-50 el
concreto reciclado con 13 de reemplazo por el meacutetodo del ACI seraacute CR-13 y por
uacuteltimo el concreto elaborado por el meacutetodo de Faury como F-13
Tabla 19 Resultados de las mezclas elaboradas con concreto reciclado
Ensayo CR-50 CR-13 F-13
Temperatura 271degC 271 degC 256 degC
Medicioacuten del
asentamiento 4 12
6 frac12rdquo
6 ldquo
Peso unitario 219584 kgm3 2297 kgm3 22955 kgm3
Contenido de aire 150 138 137
Fuente Propia
paacuteg 51
Figura 4 Variacioacuten del contenido de aire respecto al tipo de mezcla
Fuente Propia
Anaacutelisis
El Contenido de aire de todas las mezclas con agregados no naturales se encuentran dentro
de las especificaciones y normas
De acuerdo a la Figura 4 vemos que el contenido de aire aumenta levemente conforme
se adiciona mayor cantidad de agregado reciclado ya que los agregados reciclados son
maacutes porosos y tienden a atrapar maacutes aire que los agregados naturales
Como se aprecia en cuanto a temperatura los tres tipos de concretos (CR-50 CR-13 F-
13) cumplen con los estaacutendares y se encuentran dentro del rango promedio
Sobre el asentamiento de las mezclas estas se encuentran dentro del rango aceptable
puesto que nuestro disentildeo teoacuterico del slump fue de 6rdquo y seguacuten las tolerancias de la Cuadro
12 para el asentamiento nuestro concreto puede estar entre 4 frac12rdquo y 7 frac12rdquo Asiacute tambieacuten se
puede observar de la Tabla 19 que tanto el disentildeo F-13 como CR-13 cumplen con el
slump requerido y tienen mejor trabajabilidad a comparacioacuten del CR-50 Esto se debe a
las variaciones en las cantidades de agregado reciclado que tienen implicancia en el
comportamiento en estado fresco del concreto
120
137 138
150
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
CP F-13 CR-13 CR-50
Co
nte
nid
o d
e ai
re (
)
paacuteg 52
Cuadro 12 Tolerancias para el asentamiento
Asentamiento especificado Tolerancias
Especificacioacuten Asentamiento Maacuteximo
lt 3 in (75 mm) +0 to -1 12 in (40 mm)
gt 3 in (75 mm) +0 to -2 12 in (65 mm)
Especificacioacuten Asentamiento Miacutenimo
lt 2 in (50 mm) plusmn 12 in (15 mm)
2 - 4 in (50 - 100 mm) plusmn 1 in (25 mm)
gt 4 in (50 mm) plusmn 1 12 in (40 mm)
Fuente National Ready Mixed Concrete Association (NRMCA)
Respecto a los pesos unitarios vemos que los resultados para cada tipo de mezcla se
encuentran dentro del rango (que generalmente estaacute entre 2240 kgm3 a 2460 kgm3) Sin
embargo se puede apreciar que en el caso del concreto con 50 y 13 de reemplazo la
densidad del concreto es menor dando como evidencia la menor densidad del agregado
utilizado
45 Resultados y anaacutelisis de las Muestras en Estado
Endurecido
Este ensayo que se realizoacute en el laboratorio de Tecnologiacutea de concreto se aplicoacute a las
muestras del concreto patroacuten y concretos reciclados Por cada muestra se elaboroacute 12
probetas de acuerdo a la Norma ASTM C3934 para una resistencia disentildeada de 210
kgcm2 con cemento de uso general
A continuacioacuten se presenta los tipos de falla que se encontraron al momento de realizar
los ensayos y se muestran algunas fotografiacuteas representativas de las probetas de acuerdo
al tipo de mezcla Asiacute tambieacuten para el presente anaacutelisis se va a tener en cuenta los
siguientes tipos de fallas como se muestra en la Figura 5
34 Cfr American Society for Testing and Material C-39 2015
paacuteg 53
Figura 5 Diagrama esquemaacutetico de los patrones tiacutepicos de fractura
Fuente Adaptacioacuten del American Society for Testing and Materials C-39 2015
En el Cuadro 13 se resume los posibles factores que pueden ocasionar las fallas que se
han presentado hasta el momento
Cuadro 13 Tipos de fallas a compresioacuten
Tipo de Falla Pudo ser ocasionado por
2 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o por la rugosidad en las
placas de carga
3 Las superficies de las probetas no eran lo
suficientemente planas o ligera inclinacioacuten de la
carga
4 Posiblemente se encontraba al liacutemite de su
resistencia las caras de las probetas no eran
suficientemente planas o el eje de la probeta no
era del todo recto
5 Rugosidad en una de las caras de la probeta
Fuente Propia
En las siguientes Tablas 20 21 22 y 23 se puede ver los tipos de fallas que obtuvieron
las probetas clasificaacutendolas por cada disentildeo de mezcla Asiacute mismo mediante las
Fotografiacuteas 23 24 25 y 26 se hace evidencia de ello
paacuteg 54
Tabla 20 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Patroacuten
Concreto Patroacuten
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
14 1 y 2 3
3 2
Fuente Propia
Fotografiacutea 23 Ensayo de concreto patroacuten
Fuente Propia
Tabla 21 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-50
Concreto Reciclado 50 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 2
7 1 4 y 5
2 5
3 4
14 1 5
2 y 3 3
Fuente Propia
paacuteg 55
Fotografiacutea 24 Ensayo de concreto reciclado CR-50
Fuente Propia
Tabla 22 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-13
Concreto Reciclado 13 de reemplazo
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 2 y 3 5
7 1 2 y 3 5
14 1 2
2 y 3 5
Fuente Propia
Fotografiacutea 25 Ensayo de concreto reciclado CR-13
Fuente Propia
paacuteg 56
Tabla 23 Tipos de fallas obtenidas en Concreto Reciclado-Faury 13
Concreto Reciclado-Meacutetodo Faury
Edad (diacuteas) Nuacutemero de Probeta Tipo de Falla
3 1 5
2 3 y 6
3 3
7 1 y 2 3
3 3 (sin fisuras
verticales)
Fuente Propia
Fotografiacutea 26 Ensayo de concreto reciclado F-13 a los 3 diacuteas
Fuente Propia
Se puede ver que hay mayor tendencia a la falla de tipo cinco y tres debido a que las caras
de las probetas presentaban rugosidad y cierto desnivel
A continuacioacuten en las tablas 24 25 26 y 27 se presenta los resultados de las probetas
ensayadas a compresioacuten por los diferentes tipos de mezcla
paacuteg 57
Tabla 24 Resultados de la Mezcla del Concreto Patroacuten
MUESTRA EDAD
(DIAS)
DIAacuteMETRO
(cm)
ALTURA
(cm)
AacuteREA
(cm2)
FUERZA
MAacuteXIMA
(lb)
FUERZA
MAacuteXIMA
(Kgf)
ESFUERZ
MAacuteX
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
ESFUERZO
PROMEDIO
(kgcm2)
DESV
lt 106
CP-01 3 1000 207 7854 30356 13751 17509 175
178 84 CP-02 3 997 2075 7807 29668 13440 17215 172
CP-03 3 1005 208 7933 32712 14819 18680 187
CP-04 7 1000 207 7854 39085 17706 22543 225
232 65 CP-05 7 1000 208 7854 40064 18149 23108 231
CP-06 7 1005 207 7933 41941 18999 23951 240
CP-07 14 1000 209 7854 47720 21617 27524 275
278 22 CP-08 14 1000 207 7854 48691 22057 28084 281
CP-09 14 1000 21 7854 48173 21822 27785 278
CP-10 28 1005 207 7933 51971 23543 29678 297
CP-11 28 1000 207 7854 51145 23169 29499 295 305 89
CP-12 28 1000 207 7854 55812 25283 32191 322
Fuente Propia
paacuteg 58
Tabla 25 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-50
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-50-01 3 1013 2090 8060 24444 11073 13739 137
138 07 CR-50-02 3 1013 2050 8060 24336 11024 13679 137
CR-50-03 3 1020 2050 8171 24834 11250 13767 138
CR-50-04 7 1013 2050 8060 31091 14084 17475 175
181 61 CR-50-05 7 1013 2070 8060 32584 14761 18314 183
CR-50-06 7 1005 2075 7933 32584 14761 18607 186
CR-50-07 14 1000 2050 7854 35186 15939 20294 203
204 64 CR-50-08 14 1018 2035 8139 35582 16119 19804 198
CR-50-09 14 1000 2050 7854 36646 16601 21137 211
CR-50-10 28 1000 2060 7854 40420 18310 23313 233
227 62 CR-50-11 28 1005 2050 7933 38343 17369 21896 219
CR-50-12 28 1000 2050 7854 39850 18052 22985 230
Fuente Propia
paacuteg 59
Tabla 26 Resultados de la Mezcla del Concreto CR-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106
(DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
CR-13-01 3 1000 2050 7854 25517 11559 1472 147
147 41 CR-13-02 3 1000 2080 7854 24930 11293 1438 144
CR-13-03 3 1000 2070 7854 26068 11809 1504 150
CR-13-04 7 1005 2020 7933 28287 12814 1615 162
169 94 CR-13-05 7 1000 2070 7854 30806 13955 1777 178
CR-13-06 7 1005 2025 7933 29412 13324 1680 168
CR-13-07 14 998 2060 7823 36492 16531 2113 211
209 72 CR-13-08 14 1000 2070 7854 37450 16965 2160 216
CR-13-09 14 998 2070 7823 34679 15710 2008 201
CR-13-10 28 1000 2065 7854 46411 21024 2677 268
255 94 CR-13-11 28 1000 2065 7854 42376 19196 2444 244
CR-13-12 28 1000 2070 7854 43732 19811 2522 252
Fuente Propia
paacuteg 60
Tabla 27 Resultados de la Mezcla del Concreto F-13
MUESTRA
EDAD DIAacuteMETRO ALTURA AacuteREA FUERZA FUERZA ESFUERZO ESFUERZO ESFUERZO DESV
lt
106 (DIAS) (cm) (cm) (cm2) MAacuteXIMA MAacuteXIMA MAacuteX PROMEDIO PROMEDIO
(lb) (Kgf) (kgcm2) (kgcm2) (kgcm2)
F-13-01 3 1000 2080 7854 34103 15449 19670 197
206 97 F-13-02 3 1010 2070 8012 36243 16418 20492 205
F-13-03 3 1005 2075 7933 37988 17209 21693 217
F-13-04 7 1000 2070 7854 40159 18192 23163 232
239 75 F-13-05 7 1000 2065 7854 40951 18551 23620 236
F-13-06 7 1000 2060 7854 43392 19657 25028 250
F-13-07 14 1000 2065 7854 47486 21511 27389 274
270 41 F-13-08 14 1000 2070 7854 45591 20653 26296 263
F-13-09 14 1000 2060 7854 47073 21324 27151 272
F-13-10 28 1005 2070 7933 50927 23070 29082 291
283 56 F-13-11 28 1000 2070 7854 47706 21611 27516 275
F-13-12 28 1000 2065 7854 49208 22291 28382 284
Fuente Propia
paacuteg 61
Los cilindros fueron curados y ensayados a los 3 7 14 y 28 diacuteas Se ensayaron 3 muestras
por cada diacutea para obtener un promedio y que este sea lo maacutes representativo de la mezcla
De las tablas 24 25 26 y 27 se observa que todas las probetas ensayadas en el laboratorio
de la UPC cumplen con el maacuteximo porcentaje de variacioacuten permisible es decir son
menores a 106 (valor establecido en la norma ASTM C39M-15a35 para probetas de
100 x 200 mm) Sin embargo la variacioacuten en ciertos casos es alta debido a diferentes
factores entre ellos estaacuten que las probetas pequentildeas son maacutes susceptibles a dantildeos la
perpendicularidad de la cara de los cilindros el meacutetodo de curado propiedades de los
agregados etc
Por otro lado para que los resultados se consideren satisfactorios se debe cumplir con
condiciones En primer lugar estaacute la Norma Teacutecnica de Edificacioacutenes E060 de concreto
armado la cual nos indica que se debe cumplir con lo siguiente el promedio de todas las
series de tres ensayos consecutivos debe ser igual o mayor a la resistencia de disentildeo y
ninguacuten ensayo individual de resistencia debe estar por debajo de la resistencia de disentildeo
por maacutes de 35 kgcm236 Asi tambieacuten la norma ACI 318S-08 establece estos dos
requisitos ninguacuten resultado de resistencia es menor que frsquoc por maacutes de 35 MPa cuando
frsquoc es 35 MPa o menor o por maacutes de 010frsquoc cuando es mayor a 355 MPa37 De acuerdo
a las tablas anteriores (38 3940 y 41) todos los valores de las resistencias superan el
valor de la resistencia de disentildeo y ninguna es menor que 210 kgcm2
Asiacute mismo en la siguiente figura se presenta un graacutefico comparativo del ensayo de
resistencia a la compresioacuten que se realizaron a todas las muestras
35 Cfr American Society for Testing and Material C-39M-15a 2015 36 Cfr Ministerio de Vivienda Construccioacuten y Saneamiento NTE 060 ndash Concreto armado
2009 32 37 Cfr Comiteacute ACI 318 318S-08 2008 76
paacuteg 62
Figura 6 Resistencia a la compresioacuten vs Edad seguacuten tipo y porcentaje de
reemplazo de agregado
Fuente Propia
De la figura 6 se observa coacutemo las probetas de concreto convencional y concreto
reciclado incrementan su resistencia con el paso de los diacuteas Al mismo tiempo se
evidencia que en algunas probetas elaboradas con agregado reciclado de acuerdo al tipo
de disentildeo de mezcla presentan resistencias menores en comparacioacuten a las del concreto
patroacuten
0
50
100
150
200
250
300
350
0 5 10 15 20 25 30
Re
sist
en
cia
a co
mp
resi
oacuten
(kg
cm
2)
Edad (diacuteas)
CP
CR-50
CR-13
F-13
paacuteg 63
A continuacioacuten se muestra el graacutefico que representa la variacioacuten de las resistencias a
compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de reemplazo de agregado reciclado por agregados
naturales
Figura 7 Variacioacuten de la resistencia a la compresioacuten en funcioacuten del porcentaje de
reemplazo
Fuente Propia
Como se aprecia en la Figura 7 para reemplazos mayores de agregado reciclado la
disminucioacuten de la resistencia es notable respecto al concreto patroacuten debido a que la
mezcla de concreto reciclado necesita maacutes agua para su elaboracioacuten esto se evidencioacute al
momento de preparar la mezcla de concreto ya que en un inicio las mezclas con 50 de
reemplazo no eran trabajables Lo mencionado anteriormente hace que su relacioacuten ac
aumente y por ende la resistencia disminuya
Las caracteriacutesticas de los agregados reciclados tambieacuten influyen en el comportamiento
del concreto En la composicioacuten de un concreto reciclado lo agregados provenientes de
trituracioacuten de probetas estaacuten compuestos en gran parte por pasta de cemento que trae
consecuencias negativas para el nuevo concreto como la perdida de resistencia frente a
un concreto convencional
305
283
255
227
CP F-13 CR-13 CR-500 13 13 50
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
oacuten
28
diacutea
s
de reemplazo de agregado natural por reciclado
paacuteg 64
Otra de los aspectos a tomar en cuenta esta la elevada absorcioacuten que presenta el agregado
de concreto reciclado esto lleva a que durante el proceso de mezclado una cierta cantidad
de agua sea retenida por los agregados lo cual modifica el comportamiento del concreto
tanto en estado fresco como endurecido
Muchos autores que investigaron el comportamiento de un concreto reciclado llegaron a
la conclusioacuten de que el material reciclado produciacutea una disminucioacuten en su resistencia y
sosteniacutean que esta variaba dependiendo del porcentaje de reemplazo y las caracteriacutesticas
de los agregados El porcentaje de reduccioacuten de la resistencia a la compresioacuten obtenida
por diversos autores se muestra en el siguiente cuadro
Cuadro 14 Reduccioacuten de la resistencia al usar agregados reciclados seguacuten diversos
autores
Fuente Montrone 2008
En nuestro caso de acuerdo al tipo de mezcla disentildeado se alcanzaron los siguientes
porcentajes tomando en cuenta el resultado obtenido del ensayo del concreto patroacuten a los
28 diacuteas mostrados en la Cuadro 15
paacuteg 65
Cuadro 15 Porcentaje alcanzado de resistencia respecto al concreto patroacuten
Tipo de mezcla Porcentaje alcanzado
CR-50 7462
CR-13 8359
F-13 9300
Fuente Propia
Cabe destacar que la mezcla por el meacutetodo Faury (F-13) tiene un mejor comportamiento
y alcanza mayor resistencia a comparacioacuten de la mezcla disentildeada por el ACI (el cual
tiene el mismo porcentaje de reemplazo que Faury) Esto se debe a que el meacutetodo de
Faury determina mejores proporciones de los agregados y se tiene la ventaja de poder
combinar varios agregados obteniendo asiacute una granulometriacutea maacutes compacta En el caso
de Faury los materiales a usar en cuanto a piedra y arena tuvieron un mejor balance (55
de grava y 45 de arena) a comparacioacuten de la mezcla CR-13 (61 de grava y 39
de arena) Asiacute mismo en cuanto a cemento la cantidad de este en el disentildeo de Faury fue
mayor comparado con el ACI y ello hace que la mezcla tenga un mejor performance
paacuteg 66
5 CAPIacuteTULO 5 APLICACIOacuteN DE LA
MEJORA
En base a las propiedades estudiadas en el Capiacutetulo cuatro las aplicaciones del concreto
reciclado son variadas Se ha podido comprobar que los concretos reciclados alcanzan
resistencias similares a las de un concreto convencional Entonces unas de las
aplicaciones que se propone en esta investigacioacuten son contrapisos falsos pisos losas de
baja resistencia sobre-cimientos muros de contencioacuten adoquines para pasos peatonales
y cicloviacuteas
Asiacute tambieacuten existen estudios como el del Ing Xavier Espinar que analiza la posibilidad
de usar concreto reciclado con fines distintos a los no estructurales Es asiacute que se realizoacute
una prueba piloto de obra real de 300 m2 de pavimento con adoquines de agregado
reciclado los cuales poseen buena resistencia al paso del tiempo y el clima presentan
poca fisuracioacuten y descascaronamiento debido a carga inusual por el paso de vehiacuteculos
pesados
En la misma liacutenea varios proyectos desarrollados por la empresa colombiana Argos estaacute
utilizando bloques de muros de contencioacuten elaborados con agregado reciclado con una
presencia del 100 debido a que su fabricacioacuten es menos costosa obtienen buen acabado
y cumplen con la normativa de dicho paiacutes Estos se utilizan para sistemas de contencioacuten
autotrabables y autosoportados
Por otro lado aunque el concreto reciclado es teacutecnicamente factible el factor econoacutemico
es muy importante para la comunidad constructores y municipalidades ya que necesitan
saber el costo que generaraacute su uso en el sector de la construccioacuten De esta manera se
realizoacute un anaacutelisis econoacutemico de un metro cuacutebico de concreto reciclado a ser utilizado
en una losa con el fin de conocer el costo del aprovechamiento de los residuos en la obra
producto de la trituracioacuten mecaacutenica empleando un martillo neumaacutetico de escombros y
probetas Asiacute mismo se comparoacute el resultado obtenido con el costo de elaborar un m3 de
concreto convencional
paacuteg 67
Sin embargo para efectos de esta investigacioacuten y como en el paiacutes no se cuenta con plantas
de reciclaje de escombros se estableceraacute el costo de produccioacuten o trituracioacuten del agregado
reciclado en obra
Primero determinaremos el costo de la trituracioacuten mecaacutenica para lo cual se estimoacute un
rendimiento de 40 m3 por diacutea En la tabla 28 se puede ver los caacutelculos realizados
Tabla 28 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de trituracioacuten de residuos
de concreto
Partida TRITURACIOacuteN DE RESIDUOS DE CONCRETO PARA SU REUTILIZACIOacuteN
EN OBRA
Rendimiento m3DIA MO 4000 EQ 4000 Costo unitario directo por m3 7388
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 01000 00200 3334 067
Operador Liviano hh 00000 00000 3385 000
Oficial hh 20000 04000 2622 1049
Peoacuten hh 20000 04000 2397 959
2074
Materiales
Equipo
Compresora neumaacutetica de 76HP de 125-175 PCM hm 10000 02000 7125 1425
Martillo neumaacutetico de 25 Kg hm 20000 04000 9566 3826
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 2074 062
5314
Fuente Propia
En las Tablas 29 y 30 se muestra los anaacutelisis de precios unitarios para un concreto patroacuten
y para uno reciclado de manera que se pueda determinar las diferencias de costos entre
ambos
paacuteg 68
Tabla 29 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto en losa frsquoc=210
kgcm2
Partida Concreto fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 2200 EQ 2200 Costo unitario directo por m3 28644
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03759 3300 1241
Piedra de 34 und 03751 4500 1688
Agua m3 02633 500 132
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20379
Herramientas
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3
HM 10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
paacuteg 69
Tabla 30 Anaacutelisis de precios unitarios para la partida de concreto reciclado en
losa frsquoc=210 kgcm2
Partida Concreto Reciclado fc=210kgcm2
Rendimiento m3DIA MO 220000 EQ 220000 Costo unitario directo por m3 28540
Descripcioacuten Recurso Unidad Cuadrilla Cantidad Precio
S
Parcial
S
Mano de Obra
Capataz hh 02000 00727 3334 242
Operario hh 20000 07273 3066 2230
Oficial hh 10000 03636 2622 953
Peoacuten hh 40000 14545 2397 3487
6912
Materiales
Cemento Portland Tipo I bls 10000 1700 17000
Arena m3 03258 3300 1075
Piedra de 34 und 02455 4500 1105
Agregado Reciclado und 00877 7388 648
Agua m3 02567 500 128
ACEITE PARA MOTOR SAE-30 Gln 00100 4874 049
Gasolina 84 Octanos Gln 03000 900 270
20275
Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES( MANO DE
OBRA)
30000 6912 207
VIBRADOR DE CONCRETO 4 HP 240 HM 10000 03636 650 236
MEZCLADORA DE CONCRETO TAMBOR 23
HP 11-12 p3 HM
10000 03636 2500 909
1353
Fuente Propia
De los resultados obtenidos en las tablas anteriores se puede ver que la diferencia estaacute en
el costo de los materiales como se puede ver en la figura 8 ya que para los equipos y la
mano de obra se usaron iguales cantidades El uso del concreto con agregado reciclado
difiere del concreto natural en 104 nuevos soles que representa un 051 de ahorro en
tal sentido la mezcla de concreto con material reciclado resulta un poco maacutes econoacutemica
paacuteg 70
Figura 8 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
Si se realiza el mismo anaacutelisis econoacutemico para un concreto reciclado con un 50 de
sustitucioacuten de agregado natural y eacuteste se compara con el costo de un concreto
convencional se obtiene un diferencia de 2535 nuevos soles que representa un 1244
de ahorro tal como se muestra en la Figura 9
Figura 9 Graacutefico comparativo del costo de un concreto patroacuten vs un concreto
reciclado
Fuente Propia
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
4197
20369
1355
4197
20176
1355
Nuev
os
So
les
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
000
5000
10000
15000
20000
25000
Mano de ObraMateriales
Equipos
6912
20379
1353
6912
17844
1353
Nuev
os
So
les
Graacutefico comparativo del Costo de Concreto
Concreto Patroacuten Concreto Reciclado
paacuteg 71
Entonces nuestro ahorro incrementariacutea si la sustitucioacuten de agregado natural es mayor y
el elemento que utilizaraacute el concreto reciclado no es estructural Asi tambien se debe
tomar en cuenta que el ahorro aumenta al no tener el costo de transporte y disposicioacuten
final de escombros del cual se tiene un precio referencial de 60 nuevos soles
Es importante comentar que su uso es recomendable cuando se den situaciones como la
escasez de agregados naturales insuficiencia para atender la demanda y lugares en los
que las cantidades de escombro de concreto generadas sean lo suficientemente grandes
para permitir un ahorro del proceso
Para que el uso del concreto reciclado sea viable debe ser factible econoacutemica teacutecnica pero
tambieacuten ambientalmente Se sabe que al construir reparar o derribar una construccioacuten
este genera una cantidad considerable de residuos generando problemas
medioambientales en la ciudad o lugar en el que se lleve acabo Es asiacute que dos de los
principales problemas que provoca es la ocupacioacuten de espacios grandes y la degradacioacuten
del lugar cuando se vierte de manera incontrolada o ilegal
Asiacute tambien el concreto genera un gran impacto medioambiental ya que consume
muchos insumos dentro de los cual estaacuten los agregados naturales los que al ser
consumidos de manera indiscriminada generan un impacto sobre la tierra
Entonces una de las propuestas en la presente tesis es la reutilizacioacuten y reciclaje de los
residuos de la construccioacuten y demolicioacuten para luego utilizarlos en obras ya que ofrecen
una solucioacuten positiva para la sociedad desde la posicioacuten ambiental al incrementar la vida
uacutetil de los vertederos siendo este un problema importante en nuestro paiacutes al existir poco
rellenos sanitarios legales Otro aspecto a tomar en cuenta los beneficios que puede
obtener una empresa que adopte medidas de reciclaje tales como disminucioacuten en los
costos de disposicioacuten final mejora de la imagen obtener certificaciones de construccioacuten
sostenible (certificacioacuten LEED) y reconocimiento por parte de la comunidad
Asiacute tambieacuten se propone la utilizacioacuten del concreto reciclado como medio para abrir
nuevos mercados como se sabe en la elaboracioacuten de este tipo de mezclas se requiere de
agregados provenientes de desechos de la construccioacuten por lo que estos pueden ser
reciclados y procesados en obra incrementando el ahorro al disminuir los gastos de carga
y traslado de materiales pero tambieacuten pueden ser procesados en plantas de tratamientos
Las plantas de reciclaje de residuos de construccioacuten y demolicioacuten son recomendables ya
paacuteg 72
que en estas se tratan diferentes materiales y se los disgrega de acuerdo a sus
caracteriacutesticas de esta manera se obtienen residuos de calidad como es el caso de los
residuos de concreto que poseen mayor resistencia y mejor comportamiento
El tipo de planta de reciclaje puede ser simple o compleja dependiendo de la
disponibilidad y calidad de la materia prima que se utilizaraacute Para la validacioacuten y
aceptacioacuten de una planta de reciclaje se tiene que cumplir con los siguientes requisitos
que exista un gran volumen de residuos que estos residuos se puedan aplicar a productos
y que haya un lugar adecuado donde se instale la unidad recicladora38
En el caso de nuestro paiacutes este cumple con todos los requisitos para abrir plantas de
reciclaje con esto mejorariacutea la economiacutea aumentando la oferta de trabajo y a la vez se
contribuiriacutea con el medio ambiente Asiacute mismo con la existencia de estas las empresas
comenzariacutean a ver como una opcioacuten la compra de agregados reciclados por ende se
incrementariacutea el consumo de estos y se reduciriacutea el de agregados naturales Para esto es
importante la participacioacuten y coolaboracioacuten de la autoridad municipal abarcando desde
elaborar normas y leyes que conlleven al uso de meacutetodos de reciclaje y demolicioacuten hasta
formar y educar a la comunidad en el tema del reciclaje y disminucioacuten en la produccioacuten
de escombros de construccioacuten
Para entender mejor el planteamiento que se expuso anteriormente usaremos como
referencia el texto de Carlos Bedoya en el que se plantea los aspectos necesarios para que
un ecosistema urbano presente iacutendices de sostenibilidad en relacioacuten a los
escombros39Para esto primero se debe tener en cuenta que los escombros generan gastos
por su eliminacioacuten (CE) luego al ser llevados a rellenos o vertederos a este costo se le
adiciona el costo de carga del vehiacuteculo (CCV) es decir la operacioacuten de verter los
escombros producidos en obra luego se suma el costo de transporte (CT) y por uacuteltimo el
costo de descarga (CD) en el relleno o vertedero por lo que el costo completo se
representariacutea asiacute
CC = CE + CCV + CT + CD (1)
38 Cfr Amaya 2013 222 39 Cfr Bedoya 2003 60
paacuteg 73
Entonces al evitar que los escombros lleguen al sitio de eliminacioacuten porque estos seraacuten
reciclados o reutilizados la colectividad se ahorrariacutea el costo de eliminacioacuten (CE) y el
costo de descarga en el relleno (CD) en el caso del constructor De lo anterior se concluye
que el costo de vertido evitado (CVE) se representariacutea asiacute
CVE = CE + CD (2)
Dado que el constructor se debe encargar de la disposicioacuten final de los escombros se
puede notar que auacuten se mantiene para eacuteste los costos de transporte (CT) y el costo de
carga del vehiacuteculo (CV) Sin embargo el demoler selectivamente y llevar los escombros
a una planta de reciclaje auacuten resulta ventajosa ya que no tendriacutea que asumir el costo de
descarga (CD) y la comunidad en general se beneficiariacutea al disminuir las cantidades de
escombros en los rellenos
Tomando en cuenta lo anterior la demolicioacuten selectiva y el reciclaje de los escombros
puede operar de la siguiente manera
bull El encargado de la demolicioacuten debe realizarla de manera selectiva
bull Luego los escombros seraacuten cargados en vehiacuteculos adecuados
bull Posteriormente seraacuten transportados hasta la planta de reciclaje en la cual los
diferentes tipos de escombros se encuentran sectorizados
De lo expuesto resulta evidente que el contratista asume un costo adicional debido a la
demolicioacuten selectiva ya que esto conlleva a un incremento en las horashombrediacutea
debido a que las personas encargas de la actividad deben ser maacutes cuidadosas con los
agregados reciclados Entonces al costo adicional de mano de obra se le denominaraacute
costo de demolicioacuten selectiva (CDS)
Entonces podemos concluir que a la colectividad le conviene econoacutemicamente saber
cuaacutendo es maacutes barato reciclar escombros en vez de enviarlos al botadero es decir
CDS le CVE (3)
Por lo tanto si las administraciones municipales ofrecen plantas de reciclaje al sector de
la construccioacuten y a la comunidad en general en las cuales se genere agregados oacuteptimos a
precios competitivos en relacioacuten a los agregados convencionales se puede lograr el uso y
paacuteg 74
compra de agregados reciclados por parte de las compantildeiacuteas constructoras asiacute como la
elaboracioacuten de elementos estructurales y no estructurales de concreto reciclado
demoliciones a pequentildea y grande escala
Por otro lado una de las complicaciones a la propuesta de demolicioacuten selectiva y reciclaje
de escombros es la idea predispuesta que se tiene sobre la carencia de presupuesto para
meacutetodos alternos a la eliminacioacuten Sin embargo esto no es del todo correcto es decir si
tenemos en cuenta el costo de valor evitado ya se contariacutea con el dinero necesario para la
propuesta anterior Entonces si tomamos como ejemplo la ciudad de Lima sabemos que
en el antildeo 2012 el Peruacute generoacute 166 182 toneladas anuales40 de las cuales aproximadamente
el 225 se produjo en la ciudad de Lima41 Asiacute tambieacuten se tiene informacioacuten de que el
12 de esos residuos estaba compuesto por concreto42 De esas 4487 toneladas anuales
si se hubiera comenzado a reciclar el 15 un porcentaje que fue tomado por otros que
ya aplican el reciclaje de escombros representariacutean aproximadamente 673 toneladas
menos en los botaderos legales Si tomamos referencia las foacutermulas explicadas
anteriormente podemos determinar el costo de valor evitado (CVE) sabemos que el costo
de eliminacioacuten (CE) es 227 soles por tonelada y el costo de descarga es 136 soles por
tonelada entonces el ahorro por parte de la colectividad seriacutea igual a 24 430 soles en un
antildeo Ya que el costo de descarga (CD) es asumido por el contratista la colectividad y la
entidad municipal ahorrariacutea 15 277 soles al antildeo
El ahorro que se tiene puede ser empleado como ayuda para la implementacioacuten de plantas
recicladoras que produzcan agregados reciclados y esto derive en el crecimiento del uso
de estos materiales en el sector de la construccioacuten Asiacute como programas de educacioacuten
ambiental para los empresarios del sector y las comunidades y la fomentacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten encaminadas a nuevos procesos de reciclaje y reutilizacioacuten de
escombros del sector de construccioacuten
Otro de las barreras para el uso del concreto reciclado a tomar en cuenta es la
preocupacioacuten del uso de este en elementos estructurales de una edificacioacuten o que estos
requieran de nuevas foacutermulas para su caacutelculo Sin embargo estudios como el del Ing
Libardo Arriaga expusieron que elementos como vigas placas apoyadas en tres bordes y
40 Cfr Ministerio del Ambiente 2014 161 41 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 9 42 Cfr Ministerio del Ambiente 2008 10
paacuteg 75
meacutensulas elaboradas de concreto reciclado con un 20 de reemplazo de agregado grueso
por agregado reciclado obtuvieron comportamientos similares al de elementos de
concreto convencional lo que demostroacute que su uso es completamente factible no siendo
necesario hacer ajuste alguno a las ecuaciones claacutesicas del disentildeo estructural43
Por lo tanto proponer un concreto que use en su preparacioacuten agregados reciclados es una
ventaja muy valiosa y para hacer de esta una propuesta viable ademaacutes de demostrar las
ventajas teacutecnicas econoacutemicas y ambientales se tiene que introducir este concepto basado
en la sostenibilidad en la poblacioacuten
Hasta el momento se ha hecho una exposicioacuten que justifica la preparacioacuten de concreto
con agregados reciclados desde los puntos de vista econoacutemico ambiental y teacutecnico Todo
esto como una propuesta para que el sector de la construccioacuten y las municipalidades
realizen una gestioacuten adecuada de los escombros y se logre un ambiente y haacutebitat basado
en el equilibrio y la sostenibilidad
43 Cfr Arriaga 114
paacuteg 76
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
De acuerdo con los resultados obtenidos durante la experimentacioacuten a continuacioacuten se
plantean las siguientes conclusiones
Se comproboacute que para sustituciones del 13 de agregado grueso natural por agregado
grueso reciclado utilizando la dosificacioacuten propuesta por el meacutetodo Faury se
obtienen resultados satisfactorios desde el punto de vista de la resistencia mecaacutenica
De los resultados que se han obtenido el concreto elaborado con agregado grueso
reciclado tiene resistencias a la compresioacuten cercanas al concreto con agregado natural
o fabricado convencionalmente de lo que inicialmente se pudiera pensar
El uso de este agregado como material de construccioacuten estaacute justificado ya que desde
un punto de vista tanto teacutecnico y medioambiental es un material totalmente vaacutelido
que contribuye a solucionar un grave problema como es el excesivo depoacutesito de
materiales al vertedero
RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta la trabajabilidad del concreto reciclado al momento de disentildear
las mezclas de concreto ya que esta normalmente requiere mayor cantidad de agua o
el uso de un aditivo plastificante
Se aconseja analizar la posibilidad de la instalacioacuten de un centro de transferencia o
depoacutesito al cual lleguen los residuos de construccioacuten y demolicioacuten recolectados tanto
por empresas especializadas como por independientes y donde se efectuacutee una
seleccioacuten de los materiales y se determine su destino posterior
Todo esto debe ir necesariamente acompantildeado de una campantildea de concientizacioacuten e
informacioacuten acerca de los dantildeos causados por la disposicioacuten final indiscriminada de
estos residuos asiacute tambieacuten de los diversos usos que tienen los materiales recuperados
paacuteg 77
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paacuteg 81
ANEXOS
FOacuteRMULAS USADAS EN LOS ENSAYOS PARA LOS
AGREGADOS Y PARA EL DISENtildeO DE LAS
MEZCLAS POR EL MEacuteTODO DE FAURY Y ACI
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico y porcentaje de absorcioacuten
Las foacutermulas que se utilizaron son las que siguen a continuacioacuten
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (4)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (5)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904 119889119890119899119905119903119900 119889119890119897 119886119892119906119886) (6)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119904119904minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (7)
Foacutermulas para determinar el peso especiacutefico del agregado fino
Se usaron las siguientes foacutermulas
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119889119890 119898119886119904119886 =
(119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119907119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (8)
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119904119904119904 = (500
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890 119897119886 119891119894119900119897119886minus119875119890119904119900 119889119890119897 119886119892119906119886 119902119906119890 119890119899119905119903119886 119890119899 119897119886 119891119894119900119897119886) (9)
paacuteg 82
119875119890119904119900 119890119904119901119890119888iacute119891119894119888119900 119886119901119886119903119890119899119905119890 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (10)
119889119890 119886119887119904119900119903119888119894oacute119899 = (500minus119875119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886
119901119890119904119900 119889119890 119897119886 119898119906119890119904119905119903119886 119904119890119888119886) times 100 (11)
Foacutermulas para determinar el peso unitario compactado de los agregados
Las siguientes foacutermulas fueron utilizadas
Peso unitario huacutemedo = (119875119890119904119900 119889119890119897 119898119886119905119890119903119894119886119897 119896119892
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119903119890119888119894119901119894119890119899119905119890 1198881198983) (12)
119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900119899 119904119890119888119900 = (119875119890119904119900 119906119899119894119905119886119903119894119900 ℎuacute119898119890119889119900
119888119900119899119905ℎ119906119898119890119889119886119889+100) times 100 (13)
Ensayo de abrasioacuten con Maacutequina de los Aacutengeles
Se utilizoacute la siguiente foacutermula
119860119887119903119886119904119894oacute119899 = (119860minus119861
119860) times 100 (14)
Doacutende
A Peso inicial en gramos
B Peso final en gramos
Porcentaje de finos
Se utiliza la siguiente foacutermula para determinar el porcentaje de finos
119889119890 119891119894119899119900119904 = (119875119868119878minus119875119871119878
119875119868119878) times 100 (15)
Doacutende
PIS Peso inicial seco
PLS Peso lavado seco
paacuteg 83
Contenido de humedad
Se utiliza la siguiente foacutermula para el caacutelculo del contenido de humedad
119889119890 119867119906119898119890119889119886119889 = (119875ℎ119906119898minus119875119904119890119888
119875119904119890119888minus119875119903119890119888) times 100 (16)
Doacutende
Phum Peso huacutemedo del agregado
Psec Peso seco del agregado
Prec Peso del recipiente que contiene el agregado
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del meacutetodo del ACI
Para disentildear una mezcla de concreto por este meacutetodo se debe hallar lo siguiente
Resistencia requerida
Como base para la dosificacioacuten del concreto utilizamos frsquocr que se obtiene a partir de la
resistencia a la compresioacuten frsquoc Por ahora se desconoce el valor de la desviacioacuten estaacutendar
por lo que se utilizoacute el siguiente cuadro44
Cuadro 16 Resistencia promedio a la compresioacuten
Fuente Norma Teacutecnica de Edificaciones E060-Capitulo 5
Asentamiento
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este meacutetodo en base al
asentamiento de cono el que se puede establecer usando como referencia la tabla 31
44 Seguacuten indicaciones de la NTE E060 Concreto Armado se utiliza la tabla 53 cuando
no hay datos disponibles para establecer una desviacioacuten estaacutendar de la muestra
paacuteg 84
Tabla 31 Asentamientos recomendados para varios tipos de construccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
Tamantildeo Maacuteximo del Agregado
Las Normas de Disentildeo Estructural recomiendan que el tamantildeo maacuteximo nominal del
agregado grueso sea el mayor que sea econoacutemicamente disponible siempre que sea
compatible con las dimensiones y caracteriacutesticas de la estructura
La determinacioacuten del tamantildeo maacuteximo aceptable del agregado maacutes grueso de la
dosificacioacuten del concreto se efectuacutea con la Tabla 32 que establece un rango de tamantildeos
maacuteximos aplicables a diversos elementos estructurales en funcioacuten de la dimensioacuten
miacutenima de la seccioacuten
Tabla 32 Tamantildeo maacuteximo recomendado (mm) en funcioacuten de la dimensioacuten miacutenima
de la seccioacuten
Fuente Adaptacioacuten de la norma ACI 2111
paacuteg 85
Cantidad de Agua
Se emplea la tabla 33 que establece la cantidad de agua expresada en lm3 de concreto
colocado y compactado en funcioacuten del asentamiento y del tamantildeo maacuteximo determinados
anteriormente
Tabla 33 Volumen unitario de Agua
Fuente Comiteacute 211 del ACI
Contenido de Aire
Se encuentra relacionado con el tamantildeo maacuteximo nominal del Agregado Grueso para lo
cual se utilizoacute el Cuadro 17
Cuadro 17 Contenido de Aire atrapado
Fuente Elaborada por el comiteacute 211 del ACI
paacuteg 86
Relacioacuten AguaCemento
Existen dos criterios por resistencia y por durabilidad para la seleccioacuten de la relacioacuten
ac Para concretos preparados con cemento Poacutertland tipo 1 o cementos comunes puede
tomarse la relacioacuten ac de la Tabla 34
Tabla 34 Relacioacuten AguaCemento por Resistencia
Fuente Comiteacute 211 del ACI
La Norma Teacutecnica de Edificacioacuten E060 indica que si se desea un concreto de baja
permeabilidad o si este seraacute sometido a procesos de congelacioacuten y deshielo en
condicioacuten huacutemeda Se deberaacute cumplir con los requisitos indicados en la Cuadro 18
Cuadro 18 Maacutexima relacioacuten aguacemento permisible para concretos sometidos a
ciertas condiciones de exposicioacuten
Fuente NTE E060 adaptacioacuten del ACI 2111
paacuteg 87
Cantidad de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razoacuten aguacemento definida
Contenido de Agregado Grueso
Se determina en funcioacuten del moacutedulo de finura de la arena y el tamantildeo maacuteximo del
agregado grueso luego de tener estos datos se utiliza la Tabla 35
Tabla 35 Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto
Fuente Confeccionada por el Comiteacute 211 del ACI
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cuacutebico debiendo en
consecuencia multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear
expresarla en kilos por metro cuacutebico determinada en condicioacuten compactada en seco
Contenido de Agregado Fino
Se determina partiendo del hecho que la suma de los voluacutemenes absolutos de agua
cemento aire incorporado (o atrapado) grava y arena debe ser igual a un metro cuacutebico
Entonces el volumen de agregado fino se obtendraacute de la siguiente foacutermula
Vol agregado fino (m3)= 1- (Vol Agua + Vol Aire + Vol Agregado grueso) (17)
Por consiguiente el peso del agregado fino seraacute la multiplicacioacuten del resultado anterior
por su peso especiacutefico
119862 = (119860
119860119862)
paacuteg 88
Ajustes por humedad y absorcioacuten
Es necesario que la mezcla sea ajustada ya que el contenido de agua antildeadida para
formar la pasta seraacute afectada por el contenido de humedad de los agregados Si
ellos estaacuten secos al aire absorberaacuten agua y disminuiraacuten la relacioacuten ac y la trabajabilidad
Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados)
aportaraacuten algo de esta agua a la pasta aumentando la relacioacuten ac la trabajabilidad
y disminuyendo la resistencia a compresioacuten
Por lo tanto
Wg= Porcentaje de humedad del agregado grueso
Wf= Porcentaje de humedad del agregado fino
ag= Porcentaje de humedad del agregado grueso
af= Porcentaje de humedad del agregado fino
Peso de agregados huacutemedos
Se utilizoacute las siguientes foacutermulas para obtener los pesos de los agregados en estado
huacutemedo
Agregado Grueso= (Peso Ag Grueso x (1+Wg100)) (18)
Agregado Fino = (Peso Ag Fino x (1+Wf100)) (19)
Cantidad de agua reajustada
119860119892119906119886 119890119891119890119888119905119894119907119886 (119897119905119904 ) = (119860119892119906119886 119889119890 119889119894119904119890ntilde119900 minus ( 119882119892minus119886119892
100+
119882119891minus119886119891
100)) (20)
Tablas y foacutermulas usadas para el disentildeo del Meacutetodo de Faury
Para la aplicacioacuten de este meacutetodo se debe tener en cuenta los siguientes criterios
Tamantildeo maacuteximo del agregado
paacuteg 89
La aplicacioacuten de este criterio al efecto de pared derivado de la presencia de moldajes y
enfierraduras presentes en todo elemento de concreto es usado por Faury para determinar
el tamantildeo maacuteximo del gregado maacutes grueso contenido en el concreto
El tamantildeo maacuteximo del agregado D se determina mediante la siguiente ecuacioacuten
119863 = (1198891 + (1198891 minus 1198892) (119909
119910)) (21)
Donde
d1= Abertura del primer tamiz de mayor a menor en donde se retiene agregado
d2 =Tamiz inmediata mente inferior d2= d12
x= Proporcioacuten de los granos superiores a d1
y= Proporcioacuten de los granos comprendidos entre d1 y d2
Radio Medio del encofrado
Se define como la relacioacuten del volumen del molde a su superficie Pero el volumen a
considerar no es el de todo el molde sino el de la zona maacutes densamente armada
119877 = (119881
119878) = (
119881119900119897119906119898119890119899 119889119890119897 119898119900119897119889119890
119875119890119903iacute119898119890119905119903119900 (119898119900119897119889119890+119886119903119898119886119889119906119903119886)) (22)
Donde V es el volumen delimitado por MNMrsquoNrsquo en la figura 19 estando situada
MrsquoNrsquo en un plano separado a una D del plano tangente a las barras superiores del
armado Se le debe descontar el volumen de las barras de armado
Figura 10 Volumen a considerar para obtener el radio medio
Fuente Correa 2011
paacuteg 90
Siendo ldquoSrdquo la superficie determinada por la suma de las tres caras MrsquoM MN NNrsquo maacutes
la superficie total de las barras en contacto con el concreto
Conocido el radio medio del encofrado R y el tamantildeo maacuteximo del agregado D se
puede hallar la relacioacuten DR conocida como el efecto pared Por norma general Faury
recomienda elegir gravas tales que 08 ltDR lt 10
Cuando el concreto se coloca en estructuras masivas se puede asumir DR = 0
Por otro lado el meacutetodo de Faury considera una curva granuloacutemetrica ideal que permite
obtener la maacutexima compacidad a una funcioacuten constituida por dos rectas de diferente
pendiente una corresponde a la mezcla de granos finos y medios de tamantildeo 0 a D2 y
la otra a los granos gruesos de tamantildeos D2 a D A continuacioacuten se presenta la
forma de la curva y la ecuacioacuten correspondiente a ldquoYrdquo
Figura 11 Graacutefica de la ecuacioacuten de Faury
Fuente Giraldo 1987
En donde
Y= en volumen absoluto de agregados que pasan por las mallas de abertura d
(incluyendo el cemento)
D = tamantildeo maacuteximo de los agregados
A = coeficiente que depende de la forma de los agregados y la consistencia del hormigoacuten
El valor se obtiene de la tabla 55
paacuteg 91
R = Radio medio del encofrado en la zona maacutes densamente armada (mm) El valor se
obtiene de la tabla 36
Tabla 36 Valores de A
Fuente Correa 2011
Cuadro 19 Valores de B
Compactacioacuten del concreto Valor de B
Vibracioacuten normal 15
Vibracioacuten potente 10
Fuente Correa 2011
Volumen de Huecos
El volumen de huecos VH en el concreto depende de la consistencia de la mezcla de la
naturaleza de los agregados de la potencia de compactacioacuten y del tamantildeo maacuteximo del
agregado Se puede calcular con la siguiente foacutermula
119881119867 = (119870
radic1198635 ) + (
119870prime
119877119863 minus 075
)
D = Tamantildeo maacuteximo del agregado en mm
paacuteg 92
K = Coeficiente que depende de la consistencia del hormigoacuten de la potencia de
compactacioacuten y de la naturaleza de los agregados
K= Coeficiente que depende de la potencia de compactacioacuten y es igual a 0003 para
compactacioacuten normal y vale 0002 para alta compactacioacuten
Contenido de agua
Multiplicando el volumen de huecos por 1000 tendremos el peso de agua por metro
cuacutebico de concreto
A= (1000 x VH) (23)
Resistencia de Disentildeo y relacioacuten AC
Se obtiene igual que el Meacutetodo ACI
Cantidad de Cemento
Como ya se conoce el agua y la relacioacuten AC entonces la cantidad de cemento (C) se
obtendraacute mediante
C = (A(AC)) (24)
Para conocer el en volumen absoluto de cemento con respecto al volumen absoluto de
los soacutelidos en el concreto utilizaremos la siguiente expresioacuten
119888 = ((119862
120588119888) times (
1
1minus119881119867)) (25)
En donde
c = en vo1umen abso1uto de cemento respecto a1 volumen total de materia1es s61idos
en e1 hormig6n
C = Peso de cemento por metro cubico de hormig6n
pc = Peso especiacutefico del cementa
VH= Vo1umen de huecos
paacuteg 93
Proporcioacuten de los Agregados
Se calculoacute mediante el siguientes meacutetodo
Meacutetodo Graacutefico
Es un procedimiento uti1 y preciso que basaacutendose en las curvas granulomeacutetricas de los
agregados y aplicando ciertas reg1as praacutecticas permiten obtener los porcentajes de cada
uno de los agregados a mezclar
Las proporciones de cada agregado se obtienen levantando vertica1es en las zonas de
frontera de agregados consecutivos y en los puntos donde estas vertica1es cortan a 1a
curva de referencia se lee en e1 eje de las ordenadas los porcentajes de cada material
Figura 12 Dosificacioacuten graacutefica de agregados
Fuente Giraldo 1987
Para los agregados A2 y A3 que se traslapan la dimensioacuten frontera es aquella donde cd
es igual a ef Trazando la liacutenea ef leemos un porcentaje P2 y para los agregados A3 y A4
la dimensioacuten frontera puede considerarse como la abertura de tamiz correspondiente a la
media de las abcisas extremas de la frontera de los agregados trazando la linea gh leemos
P3
En resumen los porcentajes de cada uno de los agregados seriacutean (P1- c) de A1 (P2 - P1-
c) de A2 (P3-P2 - P1- c) de A3 y (100 - P3-P2 - P1- c) de A4
paacuteg 94
RESULTADOS DE LOS DISENtildeOS DE MEZCLAS POR
EL MEacuteTODO DEL ACI
Disentildeo de un Concreto Patroacuten
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto patroacuten
utilizando todas las consideraciones ya explicadas en el Anexo 1
Cuadro 20 Resultados y paraacutemetros obtenidos
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 34
Agua= 216 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 386 Kg
MFF= 3
bbo= 06
Peso del Agregado Grueso (b) = 992 Kg
Peso AF= 680 Kg
Fuente Propia
Presentacioacuten del disentildeo
paacuteg 95
Cuadro 21 Disentildeo teoacuterico del concreto patroacuten
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2160 [kg] 228 [kg]
Cemento 3860 [kg] 386 [kg]
Grava 9920 [kg] 996 [kg]
Arena 6800 [kg] 690 [kg]
Aire () 2 2
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 12738 12738
Fuente Propia
Disentildeo de un Concreto con 50 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten del 50 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en
el caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Cuadro 22 Resultados y paraacutemetros obtenidos para un CR-50
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 2
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
C= 361 kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 Kg
Peso AF= 636 Kg
Fuente Elaboracioacuten propia
paacuteg 96
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 37 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-50
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 228 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 5375 [kg] 540 [kg]
Arena 6360 [kg] 645 [kg]
Ag Reciclado 5375 [kg] 540 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 11913 11913
FuenteElaboracioacuten propia
Disentildeo de un Concreto con 13 de Agregado Reciclado
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
sustitucioacuten de 10 de agregado grueso natural por agregado reciclado Al igual que en el
caso anterior se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la parte teoacuterica
Se toma las mismas consideraciones que el disentildeo anterior presentando solo variacioacuten en
la sustitucioacuten del agregado los resultados se muestran en la Cuadro 23
Cuadro 23 Resultados y paraacutemetros para un disentildeo CR-13
RESULTADOS
Resistencia de disentildeo
fc= 210 kgcm2
fcr= 295 kgcm2
Asentamiento 6 Pulgadas
TMN = 1
Agua= 202 lm3
Aire= 15
Relacioacuten AguaCemento
Por condicioacuten de Resistencia
ac= 056
Por Condicioacuten de Durabilidad
ac= 045
paacuteg 97
RESULTADOS
C= 361 Kg
MFF= 3
bbo= 065
Peso del Agregado Grueso (b) = 1075 kg
Peso AF= 661 kg
Fuente Elaboracioacuten propia
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
Tabla 38 Disentildeo teoacuterico del concreto reciclado CR-13
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua 2020 [kg] 218 [kg]
Cemento 3610 [kg] 361 [kg]
Grava 9353 [kg] 939 [kg]
Arena 6610 [kg] 671 [kg]
Ag Reciclado 1075 [kg] 140 [kg]
Aire 15 15
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1191 1191
FuenteElaboracioacuten propia
paacuteg 98
RESULTADO DEL DISENtildeO DE UN CONCRETO CON
AGREGADO RECICLADO POR EL MEacuteTODO
GRAacuteFICO DE FAURY
A continuacioacuten se presenta la memoria de caacutelculo para el disentildeo de un concreto con
agregado reciclado Asiacute tambieacuten se utilizoacute todas las consideraciones ya explicadas en la
parte teoacuterica45
En la Tabla 38 se muestra la proporcioacuten granulometrica de los agregados a utilizar en el
concreto reciclado elaborado por este meacutetodo
Tabla 39 Proporcioacuten de los agregados
PROPORCIOacuteN DE LOS AGREGADOS
Que Pasa
Tamiz Ag Reciclado Grava Arena
3
2
1 12 10000
1 9458 10000
34 3972 9767
12 675 3715
38 070 1682 10000
4 017 038 9384
8 012 004 8056
16 000 000 6344
30 4169
50 1686
100 407
Fondo 000
Fuente Propia
45 Dentro de estas consideraciones se tomoacute en cuenta que el Meacutetodo Faury fue hecho en
un antildeo en el cual no se contaba con los equipos y materiales de ahora por lo que se
realizaron varias iteraciones y se presentoacute el disentildeo que maacutes se ajustaba a nuestra
experiencia en comportamiento de mezclas de concreto reciclado
paacuteg 99
Asiacute tambien en el Cuadro 24 se muestran los paraacutemetros usados para el presente disentildeo
Cuadro 24 Paraacutemetros usados para el disentildeo de Faury
Tamantildeo maacuteximo del agregado
d1= 1 Pulgadas
d2= 34 Pulgadas
D= 102 Pulgadas
Radio medio del encofrado 31 Mm
Viga= 18 x 25 cm
barras de acero 6 Φ 6
A barras 142 cm2
Dimensiones
Ab= 18 cm
Bc= 14 Cm
S barras= 2992 Cm
Fuente Elaboracioacuten Propia
Relacioacuten DR (Efecto Pared)
DR= 0819
Es decir el D escogido para esta estructura cumple satisfactoriamente el efecto pared
Caacutelculo de la ordenada de la curva de referencia
Tomando en cuenta las siguientes consideraciones
Consistencia Fluida
Asentamiento 1524 mm
Agregados triturados
Compactacioacuten Normal
Se hizo uso de las foacutermulas presentadas en la parte teoacuterica y se obtuvo los resultados
mostrados en la Cuadro 25
paacuteg 100
Cuadro 25 Resultados de las Variables usadas para el disentildeo de Faury
B= 15
A= 37
Y= 7265
K= 045
K= 0003
VH= 0242
Contenido de agua
A= 242 kg
fc=
210
kgcm2
fcr=
295
kgcm2
ac= 056
Cemento= 43214 kg
Proporcioacuten del
cemento
Cemento=
3110
kgm3
c= 0183
Fuente Propia
Es importante aclarar que el valor de A se obtiene de acuerdo al tipo de agregado y a la
consistencia de la mezcla de ahiacute que el resultado sea 37Asi tambieacuten el valor de B se
obtiene ya que se toma en cuenta que la compactacioacuten seraacute normal
Hallaremos la proporcioacuten del agregado por el meacutetodo graacutefico
Meacutetodo Graacutefico
Como ya se explicoacute en la parte teoacuterica para este meacutetodo es necesario graficar la curva
ideal y la granulometriacutea de los materiales a utilizar en la mezcla para a partir de ellos
determinar la proporcioacuten de cada uno para 1m3
paacuteg 101
A continuacioacuten se muestra el graacutefico y los caacutelculos realizados
paacuteg 102
Proporciones de los soacutelidos en la mezcla
Del graacutefico se obtiene que
X = 557
f= 0374 1m3
Ademaacutes c+f+r= 675
r= 0118 1m3
Finalmente
c+f+r+g= 1
g= 1-(c+f+r)
g= 03250 1m3
Cantidad de agregados
En la tabla 40 se muestra la cantidad de agregados obtenidos por este meacutetodo los cuales
se obtienen al multiplicar la proporcioacuten del agregados por la compacidad y por su peso
especiacutefico seco
paacuteg 103
Tabla 40 Peso especiacutefico y la cantidad de materiales
Materiales Pe Vh Proporcioacuten Cantidad
(kgm3)
Grava (g) 2675 0242 0325 668
Arena (f) 2527 0242 0384 746
Ag Reciclado ( r) 2509 0242 0118 228
Fuente Propia
En la tabla 41 se muestra la humedad y absorcion de los agregados expresados en
porcentajes los cuales seraacuten necesarios para realizar la correccion por humedad y
absorcioacuten
Tabla 41 Porcentajes de humedad y absorcioacuten de los agregados
Materiales Hum Abs
Cemento ------ ------
Grava 0444 1377
Arena 1475 1833
Ag Reciclado 0048 4001
Fuente Propia
Correccioacuten por Humedad y Absorcioacuten
Asiacute tambien es necesario corregir la cantidad de agua haciendo uso de las foacutermulas
presentadas en la parte teoacuterica
PH2O = 260 [kg]
Presentacioacuten del Disentildeo
Luego de utilizar los datos anteriores se obtuvieron los siguientes resultados
paacuteg 104
Tabla 42 Disentildeo teoacuterico del meacutetodo de Faury
Material Por peso p1 m3
Seco Huacutemedo
Agua (lts) 24200 26000
Cemento (kg) 43214 43214
Grava (kg) 65900 662
Arena (kg) 71600 727
Ag Reciclado (kg) 22400 224
Aditivo (ml)
(33 mlkg) 1426071 1426071
Fuente Propia
