proyecto de tesis - joseph coral sinarahua
TRANSCRIPT
A. TÍTULO: INFLUENCIA DEL CLIMA CÁLIDO EN LA RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN DEL CONCRETO PREPARADO Y COLOCADO EN OBRA EN LAS
LOCALIDADES DE TARAPOTO, PICOTA, BELLAVISTA Y JUANJUI DE LA REGIÓN
SAN MARTÍN.
B. AUTOR: JÓSEPH CORAL SINARAHUA CÓDIGO 103145
1
C. CONTENIDO:
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
1.1.ANTECEDENTES DEL PROBLEMA.
1.2. JUSTIFICACION DEL PROBLEMA.
1.3.DELIMITACION DEL PROBLEMA
1.4.FORMULACION DEL PROBLEMA
1.5.LIMITACIONES
2. OBJETIVOS
2.1.OBJETIVOS GENERALES
2.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
3. MARCO TEORICO.
3.1.ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.
3.2.MARCO TEÓRICO O FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA INVESTIGACIÓN.
3.2.1. DEFINICIÓN DE CLIMA CALUROSO
3.2.2. EFECTOS DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PROPIEDADES
FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CONCRETO
3.2.2.1. PROPIEDADES AFECTADAS EN EL ESTADO FRESCO
3.2.2.1.1. TRABAJABILIDAD Y PÉRDIDA DE LA TRABAJBILIDAD
3.2.2.1.2. FRAGUADO Y TIEMPOS DE FRAGUADO
3.2.2.1.3. RETRACCIÓN PLASTICA Y FISURACIÓN
3.2.2.2. PROPIEDADES AFECTADAS EN EL ESTADO ENDURECIDO
3.2.2.2.1. RESISTENCIA MECÁNICA
3.2.2.2.2. DURABILIDAD
3.2.3. PROPIEDADES TÉRMICAS DEL HORMIGON QUE CONDICIONAN EL
PROCESO DE ADQUSICIÓN DE LA RESISTENCIA
3.2.3.1. CALOR ESPECÍFICO
3.2.3.2. INCREMENTO ADIABÁTICO DE LA TEMPERATURA
3.2.4. IMPORTANCIA DE LOS ÁRIDOS EN LA INFLUENCIA DE LA
TEMPERATURA DEL CONCRETO
3.2.5. CONDICIONES PARA DISEÑAR CONCRETO RESISTENTE A ALTAS
TEMPERATURAS
2
3.2.6. TEMPERATURA ÓPTIMA DE COLOCADO DEL CONCRETO
3.2.7. MÉTODOS PARA MINIMIZAR LOS EFECTOS ADVERSOS DE LA
TEMPERATURA EN LA PREPARACIÓN DEL CONCRETO
3.2.7.1. ENFRIAMIENTO DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES DEL
CONCRETO
3.2.7.2. POST-ENFRIAMIENTO Y ENFRIAMIENTO ARTIFICIAL
3.2.7.3. HORMIGONADO NOCTURNO
3.3.MARCO CONCEPTUAL
3.4.HIPOTESIS.
4. SISTEMA DE VARIABLES.
4.1.VARIABLE INDEPENDIENTE.
4.2.VARIABLE DEPENDIENTE.
4.3.OTRAS VARIABLES.
5. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIÓN
5.1.TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION.
5.2.COBERTURA DEL ESTUDIO.
5.2.1. UNIVERSO Y/O MUESTRA
5.2.2. ÁMBITO GEOGRÁFICO
5.3.DISEÑO Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
5.4.FUENTES TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE SELECCIÓN DE DATOS
5.4.1. FUENTES TÉCNICAS.
5.4.2. INSTRUMENTOS
5.5.PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS
5.5.1. PROCESAMIENTO DE DATOS.
5.5.2. PRESENTACIÓN DE DATOS.
6. ANÁLISIS Y PRESENTACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS
7. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
7.1.CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
7.2.ASIGNACIÓN DE RECURSOS.
7.3.PRESUPUESTO Y COSTOS DEL PROYECTO.
7.4.FINANCIAMIENTO.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
8.1.BIBLIOGRAFIA
3
8.2.LINKOGRAFIA
9. ANEXOS
9.1.ANEXO #1: UBICACIÓN DEL PROYECTO
9.2.ANEXO #2: ESQUEMA DE PRESENTACIÓN DEL INFORME FINAL DE TESIS.
4
TÍTULO: INFLUENCIA DEL CLIMA CÁLIDO EN LA RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN DEL CONCRETO PREPARADO Y COLOCADO EN OBRA EN LAS
LOCALIDADES DE TARAPOTO, PICOTA, BELLAVISTA Y JUANJUI DE LA REGIÓN
SAN MARTÍN.
1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
1.1.- ANTECEDENTES DEL PROBLEMA:
Sabemos que el clima caluroso, representa en nuestro medio un factor adverso en
cualquier actividad que se realice en el campo o a la intemperie. La región San Martín
presenta en varios meses del año temperaturas registradas oscilantes hasta los 38.5°C
durante el día y 13.5°C bajo la noche, esto significa condiciones ambientales
consideradas extremas durante la fabricación de estructuras de concreto, pues como
se conoce, este material de construcción reacciona desfavorablemente bajo estas
temperaturas del día.
La fabricación de concreto en condiciones climáticas cálidas, influye de manera directa
en las características del concreto así pues en las propiedades físicas y mecánicas,
especialmente en la resistencia. Ello constituye una preocupación tanto para los
fabricantes como para los usuarios por las evidentes consecuencias negativas,
afectando no solo a la estabilidad y resistencia de la estructura sino también a la
economía de los usuarios.
El problema anterior, se vuelve más severo si las estructuras se construyen en
ambiente seco, un porcentaje muy alto de estructuras en nuestro medio reflejan las
consecuencias de estos problemas: como grandes agrietamiento, macro-vacíos, entre
otras, producto de un mal control de la temperatura y un deficiente manejo del concreto
para este ambiente, generando con ello un comportamiento en servicio inadecuado, así
como una reducción a la durabilidad de la estructura y por ende la reducción de su
resistencia.
El concreto fabricado en períodos estivales generalmente presenta resistencias
menores que la resistencia promedio del año y que las obtenidas en otras estaciones
climáticas. Este fenómeno es registrado a partir de los resultados arrojados por las
probetas de control, con las cuales se mide la calidad en la producción del hormigón
5
preparado. De igual forma, las causas de este efecto no son debidas a modificaciones
en la calidad del cemento, ni de los áridos, ni de cualquier otro constituyente presente.
En este sentido, existen algunos problemas específicos en relación a la calidad del
concreto preparado en climas cálidos. Una alta temperatura ambiental tiene como
consecuencia una mayor demanda de agua del concreto y un aumento en la
temperatura de dicho concreto en estado fresco, de lo anterior, tiene como resultado un
incremento en la velocidad de pérdida de fluidez y en una más rápida hidratación del
cemento, lo cual conduce a un aceleramiento en el fraguado y en una menor
resistencia del concreto. Asimismo, esto implica la frecuente adición de agua al
concreto con el objeto de restablecer la trabajabilidad original. Como resultado de todo
lo anterior, la temperatura ambiental alta puede afectar adversamente las propiedades
mecánicas y de servicio del concreto endurecido.
Paradójicamente, a pesar de lo antiguo del problema y de lo característico del clima en
la zona, no son muchas las investigaciones conocidas y desarrolladas en la región que
hayan tratado una posible solución a este problema de pérdida de resistencia a causa
del clima cálido y de las altas temperaturas.
1.2.- JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROYECTO:
Ya que la temperatura medio ambiental de la región tiende a estar en aumento en
comparación con periodos anteriores, debido a fenómenos medio ambientales
ocasionados por el evidente crecimiento económico e industria de los últimos años, y
que dicho crecimiento trae consigo un incremento en el desarrollo de la infraestructura
y aplicación de los materiales de construcción, tales como el concreto, se estudia la
conjetura de cómo el aumento de la temperatura del ambiente de la región influye en
las propiedades físicas y mecánicas del concreto que se utiliza en las construcciones.
Planteando una idea de cómo salvar las deficiencias técnicas que este problema pueda
causar en las edificaciones.
Asimismo, ya que metodológicamente no existe un estudio experimental, efectuado en
la zona, de la influencia del clima cálido en las propiedades físicas y mecánicas del
concreto, que se prepara y coloca en obra, se desarrollará este problema más a fondo,
pues se trata de un factor importante del cual se deberá tomar en cuenta en el proceso
6
constructivo de cualquier obra de envergadura donde el uso y control de calidad de los
materiales de construcción es rigurosa y obligatoria.
Además, el conocer la influencia de las temperaturas cálidas de la región en la
resistencia del concreto tiene una importancia clave para tener una idea de cuáles son
sus efectos y poder contrarrestarlos en la etapa de diseño o a lo largo del proceso
constructivo; salvando así un vacío de conocimientos que se tiene en los estudios del
uso y aplicación del concreto en la región San Martín, para con ello significar un aporte
científico significativo a los diversos saberes empíricos que se tiene sobre el tema.
1.3.- DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA:
El proyecto en estudio sobre la influencia del clima cálido en la resistencia a la
compresión del concreto se desarrolla en la región San Martín, teniendo en cuenta
cuatro localidades, en las que se manifiesta un desarrollo constructivo y económico
significativo, en las cuales se tomará las muestras respectivas, estas localidades son:
Tarapoto, Picota, Bellavista y Juanjui.
La delimitación respectiva se realizó teniendo en cuenta la información vertida de la
Imagen N°1 e Imagen N°2 expuestas en el Anexo #1, que corresponden a un gráfico
de la temperatura mínima multianual hasta el año 2008 entregada por el SENAMHI y a
un mapa político de la región San Martín donde se identifica el corredor con las cuatro
localidades en las cuales se realizará el estudio.
1.4.- FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Anteriormente se expuso que el clima cálido sumado a las altas temperaturas y a
continuos vientos en ambientes secos, producen efectos desfavorables en las
propiedades del concreto, especialmente en la resistencia a la compresión, la
trabajabilidad y la durabilidad.
Para definir el motivo de este estudio se plantea algunos de los problemas específicos
en relación al concreto en climas cálidos; estos son los siguientes. Una alta
temperatura ambiental tiene como consecuencia una mayor demanda de agua del
concreto y un incremento en la temperatura de este en estado fresco. Lo anterior, tiene
como resultado un incremento en la velocidad de pérdida de fluidez o también llamado
7
trabajabilidad y en una más rápida hidratación del cemento, lo cual conduce a un
aceleramiento en el fraguado y en una menor resistencia del concreto largo plazo.
Este problema es desfavorable para garantizar la resistencia y perdurabilidad de la
estructura que se colocó el concreto, generando así un problema no solo estructural
sino también de seguridad al no construir una estructura que a la larga garantice su
estabilidad y resistencia a las fallas.
Estudios sobre este problema hay muchos a nivel internacional, pero ninguno que
reúna los parámetros que la región San Martín pueda tener, es decir no existe estudio
del impacto del clima cálido y las altas temperaturas nuestro entorno, ahí es donde
figura la necesidad de este proyecto.
Por lo anterior, se formula lo siguiente: ¿Cómo afectará el clima cálido de la región
San Martín en la resistencia a la compresión del concreto colocado y preparado
en obra?
1.5.- LIMITACIONES:
La mayor limitación que puede condicionar el correcto desarrollo del proyecto es el
número de muestras que se va a tomar en las localidades mencionadas, pues la
cantidad que se necesite para arrojar un resultado representativo va a significar un
gasto económico considerable que va a influir directamente en el presupuesto del
proyecto.
Además de ello, la poca información acerca del tema es un factor condicionante al
proyecto, pues no habrá un sustento científico aceptado con el cual poder acondicionar
y guiar la investigación, es decir los resultados encontrados con la investigación no
podrán ser comparados y analizados teniendo una referencia de acuerdo a la zona
establecida en el proyecto.
Así también la múltiple variedad de tipos de concreto, como la cantidad de
dosificaciones que se pueden realizar, son un factor limitante para la investigación,
pues es necesario determinar sus características tales como su resistencia de diseño
(FC’ 100 Kg/cm2, 175 Kg/cm2, 210 Kg/cm2, 280 Kg/cm2) u otra característica especial
(Resistente a los sulfatos, Resistente al agua, etc) para que estos no sea un factor
8
preponderante al momento de sacar resultados, restringiendo así su participación
durante la aplicación de la metodología de la experimentación.
Asimismo el control de la resistencia del concreto a través de probetas de ensayo se
hace mucho más complicado en tiempo caluroso. Las condiciones atmosféricas
reinantes (elevadas temperaturas, bajas humedades relativas y vientos secos) son
mucho más perjudiciales para las probetas por su pequeño tamaño, lo que conlleva a
que las probetas muestreadas introducirán importantes variaciones en sus
características, y hará que los resultados obtenidos con ellas no sean en absoluto
representativos
2.- OBJETIVOS:
2.1.- OBJETIVO PRINCIPAL:
Determinar la influencia y los efectos que tiene la temperatura cálida ambiental sobre
las prestaciones del concreto en estado fresco y endurecido de la región de San Martín
y conocer la forma de cómo estos efectos repercuten en la resistencia a la compresión
del concreto preparado y colocado en obra.
2.2.- OBJETIVOS SECUNDARIOS:
- Hacer una revisión crítica y bibliográfica del estado actual del conocimiento en la
problemática de la pérdida de resistencia del concreto a causa del clima cálido y de
los factores que enmarcan esta problemática e identificar el estado de este
problema en la región San Martín.
- Hacer una revisión bibliográfica sobre la influencia de las temperaturas ambientales
extremas sobre las propiedades térmicas, de trabajabilidad y mecánicas del
concreto.
- Recolectar los datos ambientales de los lugares de donde se extraerán las
probetas.
- Realizar el muestreo de las probetas.
9
- Realizar un inventario de las probetas con las que se realizarán los ensayos a
compresión anotando las resistencias de diseño de cada una.
- Realizar las pruebas de resistencia a la compresión del concreto utilizando
probetas extraídas en obra, teniendo en cuenta la exposición al clima cálido de la
región.
- Analizar los datos obtenidos mediante el muestreo y prueba de la resistencia a la
compresión del concreto utilizado, para identificar la influencia y los efectos que
tiene el problema del clima cálido en las características mecánicas y físicas del
concreto empleando procesos estadísticos.
- Comparar los resultados obtenidos mediante las pruebas realizadas, con las
especificaciones de resistencia del concreto, para identificar la variación en la
resistencia y con ello el efecto que causa el problema del clima cálido de la región
en la misma.
- Obtener conclusiones generales y específicas sobre los estudios experimentales
desarrollados y sobre la propia metodología propuesta.
- Comprobar la fiabilidad de los resultados alcanzados en campañas experimentales
de laboratorio y de campo.
3.- MARCO TEÓRICO:
3.1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
La fabricación de concreto, en condiciones climáticas extremas, ya sean de altas o de
bajas temperaturas, influye de manera directa en las características del mismo para
cualquier etapa: amasado, transporte, puesta en obra, curado, así como en las
propiedades físicas y mecánicas. Ello constituye una preocupación tanto para los
fabricantes como para los usuarios por las evidentes consecuencias negativas que esto
tiene sobre los aspectos técnicos y con mayor repercusión en los económicos.
10
Además, dentro del sector de la construcción es conocido que se dan pérdidas de
resistencia en los periodos estivales ya que según los resultados que se obtienen en
los laboratorios año tras año se observa dicho fenómeno de forma recurrente, para
controlar dichos efectos Comella1 vio este problema y experimentó, recogió una serie
de datos estadísticos de resistencia a compresión simple a 28 días de hormigones H-
300 tomados de una empresa de control y correspondientes a hormigones colocados
en el Área Metropolitana de Barcelona. La figura 1.1 muestra la temperatura media y la
resistencia media de los concretos en cada uno de los intervalos analizados. En la
citada figura se observa como el período anual con menor resistencia se trata del
verano, obteniendo las mínimas resistencias en el mes de junio. Lo que conlleva a
determinar que la temperatura ambiental elevada influye de manera perjudicial a las
propiedades mecánicas del concreto y de ahí la importancia de su estudio.
Figura 1.1.- Evolución de la temperatura y resistencia a lo largo de un año (H-300)
Además Palomo2 indica que cuando el concreto se mezcla, se transporta y se pone en
obra bajo condiciones de elevada temperatura ambiental, alta radiación solar, baja
humedad relativa y viento apreciable, resulta esencial tomar en consideración los
efectos que estos factores climáticos ejercen sobre las propiedades del concreto.
1 Comella, J., Picó, S. y Taure, E. (2002), “Las Pérdidas de Resistencia del Hormigón durante el Verano”, Anales de Construcciones y Materiales Avanzados Vol. 1, pp. 49-58, Ed. UPC, Barcelona.2 Palomo, A., Blanco-Varela, M.T., Vazquez, T., Puertas, F. y Puig, J. (2000), “Modificaciones Microestructurales del Cemento Hidratado por curado del Hormigón en Períodos Estivales”, Cemento-Hormigón No. 814, pp. 1004-1018.
11
Naturalmente, para minimizar o incluso eliminar la incidencia negativa que todos estos
factores pueden producir en las prestaciones del material, es razonable pensar en la
necesidad de conocer y comprender la forma en que estos actúan.
Asimismo, Cervera3 nos menciona en su aporte que: “El efecto conjunto de las
condiciones térmicas ambientales y el calor de hidratación del cemento en el
concreto en climas cálidos agrava las consecuencias perjudiciales sobre se
resistencia mecánica final, principalmente la resistencia a compresión”. De este
aporte se establece la importancia del estudio del problema.
Para terminar nuevamente, Palomo4, nos indica una verdad la cual es motivo de
inspiración de este proyecto: “Analizando este escenario, podemos constatar el
hecho paradójico de que a pesar de lo antiguo del problema y también de su
importancia, no son muchas las investigaciones conocidas que hayan tratado
una posible solución. De hecho, la mayoría de los manuales de buena práctica se
limitan a recomendar algunas actuaciones sobre los constituyentes del hormigón
reduciendo la temperatura de éstos o evitando que las elevadas temperaturas
veraniegas incidan en cualquiera de las etapas de fabricación y puesta en obra
del hormigón”.
De lo expuesto anteriormente, podemos determinar lo importante de tratar este
problema pues ha sido objeto de estudio para muchos autores que han dedicado sus
experimentos a la determinación de la influencia que tiene las temperaturas excesivas
del medio ambiente en las prestaciones del concreto.
3.2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS
3.2.1.- DEFINICIÓN DE CLIMA CALUROSO
En su tesis, Cornella5 indica que “El clima caluroso es cualquier combinación de
las siguientes condiciones que tienden a perjudicar la calidad del concreto fresco
o endurecido; y provocando una aceleración de la tasa de pérdida de humedad y
de hidratación el cemento o cualquier otra que cause resultados perjudiciales:
3 Cervera, M., Faria, R., Oliver, J. y Prato, T. (2002), “Numerical Modelling of Concrete Curing, Regarding Hydration and Temperature Phenomena”, Computers and Structures Vol. 80, No. 18-19, pp. 1511-1521.4 Ídem 2.5 Comella, J., Picó, S. y Taure, E. (2002), “Las Pérdidas de Resistencia del Hormigón durante el Verano”, Anales de Construcciones y Materiales Avanzados Vol. 1, pp. 49-58, Ed. UPC, Barcelona.
12
a. Alta temperatura ambiente.
b. Alta temperatura en el concreto.
c. Baja humedad relativa.
d. Radiación solar.
e. Velocidad del viento.”
3.2.2.- EFECTOS DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y
MECÁNICAS DEL CONCRETO
El Comité 305 (Hot Weather Concreting) del ACI6 en la versión traducida de su
artículo técnico, indica los problemas más comunes para el concreto causado por el
clima caluroso tanto para el estado fresco como para el estado endurecido:
Para el concreto en estado fresco son los siguientes:
a. Incremento en la demanda de agua.b. Incremento en la velocidad de la pérdida del revenimiento con la
correspondiente tendencia a añadir agua en el sitio de la obra.c. Incremento en la velocidad de fraguado, resultando en mayor dificultad
con el manejo, compactación, acabado y mayor riesgo de la aparición de juntas frías.
d. Incremento en la tendencia de agrietamiento por contracción plástica.e. Incremento en la dificultad de controlar el contenido de aire incluido.
Para el concreto endurecido se pueden incluir:
a. Menor resistencia a 28 días y a posteriores edades, como resultado de la mayor demanda de agua o mayores niveles de temperatura del concreto al momento de la colocación o durante los primeros días.
b. Mayor tendencia a la aparición de grietas por secado por diferencial térmico, debido al enfriamiento de toda la estructura o por una diferencia de temperaturas en la sección transversal del miembro.
c. Reducción de la durabilidad debido al agrietamiento.d. Mayor variación en la apariencia de la superficie, como juntas frías,
diferencia de color debido a las diferentes velocidades de hidratación por los cambios en la relación agua-cemento (A/C).
e. Mayor posibilidad de corrosión en el acero de refuerzo. Debido al incremento en el agrietamiento, lo cual permite la entrada a soluciones corrosivas.
f. Incremento de la permeabilidad.
6 ACI Committee 305 (1991), “305R-1991: How Weather Concreting”, Technical Documents, ACI Manual of Concrete Practice, Farmington Hills, Michigan, American Concrete Institute.
13
3.2.2.1.- PROPIEDADES AFECTADAS EN EL ESTADO FRESCO
3.2.2.1.1.- TRABAJABILIDAD Y PÉRDIDA DE LA TRABAJBILIDAD
Definiendo esta propiedad, Iltzhak Soroka7 indica en su libro que “La
trabajabilidad es la propiedad que determina el esfuerzo necesario para
manipular cierta cantidad de hormigón en estado fresco con una mínima
pérdida de homogeneidad”; cuando se habla de manipular se refiere a todas
las operaciones relacionadas con el manejo del concreto fresco, tales como la
misma fabricación, el transporte, la colocación y otras actividades previas al
completo endurecimiento.
La temperatura externa juega un papel muy importante en la trabajabilidad del
concreto, está determinado que bajo condiciones de clima cálido, se requiere
una mayor cantidad de agua para lograr una determinada consistencia, llamada
también asentamiento o índice de trabajabilidad del concreto. Así lo determinó
Soroka8, que basado en datos experimentales indica que “Un aumento de 10
ºC en la temperatura del hormigón tiene como consecuencia la
disminución en el asentamiento inicial de aproximadamente 25 mm; de
igual forma, por cada 10 ºC de aumento en la temperatura del hormigón, se
necesitarán de 4 a 6 kg/m³ de agua para mantener un mismo
asentamiento”.
El hormigón en estado fresco se va rigidizando con el tiempo y perdiendo
trabajabilidad; este fenómeno es conocido como “Pérdida de trabajabilidad”, esta
pérdida es ocasionada por tres factores la hidratación del cemento, evaporación
del agua de amasado y la absorción de los áridos de esta agua, la segunda es el
objeto principal de estudio de este documento.
3.2.2.1.2.- FRAGUADO Y TIEMPOS DE FRAGUADO
El fraguado del concreto según Neville9, se define como “La aparición de
rigidez en el hormigón fresco y precede a la ganancia de resistencia del
hormigón, que continúa durante largo tiempo si se presentan las
7 Soroka, I. (1993), “Concrete in Hot Environments”, Ed. E & FN Spon, London.8 Ídem 7.9 Neville, A.M. (1999), “Properties of Concrete (fourth edition)”, Pearson Education Limited, London.
14
condiciones favorables. Por lo tanto, se refiere a un estado de transición
entre la fluidez y la rigidez”.
Según un artículo publicado en la web Wikipedia10 el proceso de fraguado
presenta dos fases que delimitan el tiempo que dura este proceso: “En el
proceso general de endurecimiento del concreto se presenta un estado de
fraguado inicial en que la mezcla pierde su plasticidad. Se denomina
fraguado final al estado en el cual la consistencia ha alcanzado un valor
muy apreciable. El tiempo comprendido entre estos dos estados se llama
tiempo de fraguado de la mezcla que se estima en unas diez horas, aunque
varía dependiendo de la humedad relativa, temperatura ambiente, etc.”.
Confirmando lo anterior S. Amziane11 en su libro define que: “El tiempo de
inicio de fraguado se define como el tiempo en el que la masa deja de ser
un líquido para convertirse en un sólido”. Además postuló que “Antes del
fraguado, las presiones son hidrostáticas, siendo el tiempo de inicio de
fraguado el momento en que las presiones laterales en el hormigón se
hacen cero”. Lo que da a entender que el proceso del fraguado inicia cuando la
mezcla de concreto se encuentra en un estado de reposo, es decir,
inmediatamente después de ser colocado.
3.2.2.1.3.- RETRACCIÓN PLASTICA Y FISURACIÓN
Definiendo la retracción plástica es un fenómeno en el cual se forman grietas o
fisuras en el concreto fresco recientemente colocado.
Complementando lo anterior Vaquero12 en su libro define a este fenómeno: “La
retracción plástica es un fenómeno característico del hormigón fresco,
motivado por la tensión capilar del agua en el interior de los poros y que
tiene lugar durante las primeras horas después de amasado el hormigón.
Es frecuente su presencia en losas de gran superficie, y suele coincidir su
aparición con el momento en el que desaparece el brillo de la superficie
húmeda del hormigón por la evaporación del agua”.
10 http://es.wikipedia.org/wiki/Fraguado; Noviembre 22 / 201311 S. Amziane y A. Loukili, Materials and Structures, vol. 32, junio de 1999, 6 pp.12 Vaquero, J.J. (2003), “Hormigonado en Tiempo Caluroso”, Cemento-Hormigón No.853, pp. 36-51.
15
Asimismo en una web de construcción, en Ingeniero Edgardo A. Becker13,
escribe sobre las fisuras causadas por este problema: “Las fisuras de
retracción plástica son fisuras relativamente cortas, poco profundas y
erráticas (aunque a veces se muestran paralelas) que pueden aparecer
durante los trabajos de terminación en días ventosos, con baja humedad y
alta temperatura del aire. La rápida evaporación de la humedad superficial
supera a la velocidad ascendente del agua de exudación, causando que la
superficie del hormigón se contraiga más que el interior”.
3.2.2.2.- PROPIEDADES AFECTADAS EN EL ESTADO ENDURECIDO
3.2.2.2.1.- RESISTENCIA MECÁNICA
La resistencia mecánica del concreto es la comúnmente llamada resistencia a la
compresión del concreto. Según el boletín informativo del Instituto Mexicano
del Cemento y del Concreto (IMCYC)14: “La resistencia a la compresión del
concreto es la medida más común e desempeño que emplean los
ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la
compresión se mide tomando probetas cilíndricas de concreto en una
máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la
compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área
de la sección que resiste a la carga y se reporta en mega pascales (MPa) en
unidades del Sistema Internacional SI”
Por otro lado en su libro Soroka15, nos da los problemas causados por la
temperatura que afectan a la resistencia del concreto: “La temperatura tiene
efectos sobre la resistencia del hormigón sobre (i) la velocidad de
hidratación, (ii) la naturaleza de la estructura del hormigón y (iii) la
velocidad de evaporación y el resultante secado del hormigón.
Generalmente, debido al incremento en la velocidad de hidratación, la
temperatura acelera la ganancia de resistencia a edades tempranas, sin
embargo, la resistencia a edades posteriores será perjudicada. Lo anterior
13 http://www.arqcon.com.ar/pprof/Lnegra/ppfisuras.htm; Noviembre 22 / 201314 Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto (IMCYC), “CONCRETO EN LA OBRA, Problemas, Causas y Soluciones – Pruebas de resistencia a la compresión del concreto”, Quinta entrega, Junio 2006, 6 pp.15 Ídem 7.
16
es debido a que bajo temperaturas elevadas la porosidad de la pasta de
cemento es mayor y menos uniforme”.
3.2.2.2.2.- DURABILIDAD
Retomando a Soroka16 para definir a esta propiedad como: “La durabilidad
puede definirse como la capacidad del hormigón para resistir los efectos
nocivos de los factores ambientales y funcionar satisfactoriamente bajo
condiciones de servicio”. La durabilidad está en función de agentes externos
agresivos y la influencia de la temperatura incrementa la acción de estos
agentes reduciendo la durabilidad.
3.2.3.- PROPIEDADES TÉRMICAS DEL HORMIGON QUE CONDICIONAN EL
PROCESO DE ADQUSICIÓN DE LA RESISTENCIA
El Comité 207 (Mass Concrete) del ACI17 menciona: “Los principales factores que
influyen en las propiedades térmicas del hormigón son la edad (grado de
hidratación), cantidad y tipo de árido, temperatura, y contenido de agua, pero se
destaca que el principal factor que afecta a las propiedades térmicas del
hormigón es la composición mineralógica de los áridos”.
A continuación se lleva a cabo una revisión de las propiedades térmicas del hormigón
que regulan la evolución de la temperatura durante el proceso de fraguado y
endurecimiento.
3.2.3.1.- CALOR ESPECÍFICO
Según un artículo publicado en la web Wikipedia18 se define: “El calor específico
de un material se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en
una unidad de temperatura una unidad de masa del material”. El calor
específico del hormigón depende del tipo y cantidad de sus constituyentes,
principalmente los áridos, de la temperatura a la que está sometido durante su
determinación experimental y del grado de saturación.
16 Ídem 7.17 ACI Committee 207 (1996), “207-1996: Mass Concrete”, Technical Documents, ACI Manual of Concrete Practice, Farmington Hills, Michigan, American Concrete Institute.18 http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_note-Krane2002-1; Noviembre 22 / 2013
17
Calmon19 en los resultados de su investigación presenta algunos valores de calor
específico del hormigón a la edad de 6 a 7 horas obtenido de ciertas referencias y
determinado en base a ensayos experimentales. Los ensayos se realizaron
utilizando hormigón convencional con un contenido de cemento de 300 kg/m³ y
relación agua/cemento de 0,65. Los resultados indican que el calor específico
disminuye casi linealmente con el tiempo, de 1,15 a 0,89 kJ/kg·ºC (23%). Se
observó que la disminución en el contenido de humedad puede reducir el calor
específico y que el valor de tal propiedad disminuye substancialmente durante el
período inicial de hidratación.
3.2.3.2.- INCREMENTO ADIABÁTICO DE LA TEMPERATURA
Según un artículo publicado en la web Wikipedia20: “Se considera que un cuerpo
se encuentra en condiciones adiabáticas cuando no hay intercambio de
energía calorífica entre éste y el entorno que le rodea”.
Según Calmon21 explica en su investigación: “La hidratación del cemento, al ser
una reacción química exotérmica, provoca liberación de calor. El incremento
adiabático viene determinado por la diferencia existente entre la temperatura
máxima alcanzada por la masa del hormigón y la temperatura del hormigón
fresco. Dicho incremento es provocado únicamente por el calor generado
durante el proceso de hidratación, sin que exista ningún intercambio
calorífico con el exterior”, es decir importa poco la temperatura medio ambiental
en la cual se esté trabajando o utilizando el concreto.
3.2.4.- IMPORTANCIA DE LOS ÁRIDOS EN LA INFLUENCIA DE LA
TEMPERATURA DEL CONCRETO
Los áridos constituyen aproximadamente el 80% del volumen de un hormigón; por lo
tanto sus características influirán de una forma decisiva en las propiedades y en el
comportamiento de éste. Actuar sobre los mismos evitará tener que aumentar la
cantidad de agua de amasado en tiempo caluroso, con sus perniciosos efectos sobre
las resistencias mecánicas finales.
19 Calmon, J.L. (1995), “Estudio Térmico y Tensional en Estructuras Masivas de Hormigón. Aplicación a las Presas Durante la Etapa de Construcción”, Tesis Doctoral ETSECCPB, UPC.20 http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1mico; Noviembre 22 / 201321 Ídem 19.
18
El ingeniero Fernández Canovas22 nos aporta la importancia de los agregados en el
comportamiento del concreto sometido a altas temperaturas: “La naturaleza de los
áridos también juega un papel importante en el comportamiento del hormigón
frente a las altas temperaturas debido a que los áridos de tipo calizo tienen
mayor poder de retención de agua que los silíceos, con lo que pueden aportarla
al subir la temperatura”.
Por otro lado Vaquero23, indica la disponibilidad del uso de los agregados para la
fabricación del concreto en lugares cuyos climas son calurosos, él a manera de
recomendación en su investigación manifiesta: “En muchas ocasiones es posible
que no se encuentre disponible un árido de características apropiadas para el
hormigón en climas cálidos, o que su empleo sea poco económico. No obstante,
siempre es factible adaptar las características de los áridos disponibles para
mejorar en lo posible su comportamiento en este tipo de situaciones extremas”.
De lo mencionado anteriormente, se suma la importancia de conocer las propiedades
térmicas de los agregados, pues estos al tener una mayor proporción en la
composición del concreto, juegan un papel crucial en la regulación de la temperatura y
por ende en la adquisición de la resistencia final que va a caracterizar dicha mezcla.
De todas las propiedades térmicas figurables de los agregados, son dos las que tienen
mayor influencia y participación en la regulación de la temperatura. Tal como lo indica
López Jimeno24 en su investigación: “Tanto el coeficiente de expansión térmica
como el calor específico, la conductividad térmica y la difusión de calor en el
hormigón están notablemente influenciados por las propiedades de los áridos.
Se ha demostrado que cada uno de los componentes del hormigón contribuye a
la conductividad térmica y al calor específico del mismo”.
Basándome en textos científicos sobre las propiedades de los agregados se puede
indicar que el coeficiente de expansión térmica de los agregados utilizados
habitualmente en la fabricación del concreto está relacionada con la composición
22 Fernández Canovas, Manuel (1996), “Hormigón (cuarta edición)”, Madrid, Colegio de Ingenieros Caminos Canales y Puertos, Servicio de Publicaciones.23 Ídem 19.24 López Jimeno, C. (1994), “Áridos. Manual de Prospección, Explotación y Aplicaciones”, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, Madrid.
19
mineralógica y con el contenido de cuarzo de la roca, de modo que un aumento en la
cantidad de este mineral eleva el valor del coeficiente térmico de expansión.
Por otra parte, hay que indicar que la conductividad térmica varía con el peso
específico del hormigón, de modo que en general, una mayor cantidad de árido
provoca el aumento en el valor de la conductividad térmica.
Asimismo Vaquero25 recomienda lo siguiente para la utilización de los agregados
teniendo en cuentas sus propiedades térmicas: “Es recomendable utilizar áridos con
menor coeficiente de dilatación térmica para limitar la fisuración por gradientes
térmicos, ya que este valor determinará el valor final de la dilatación térmica del
hormigón”.
3.2.5.- CONDICIONES PARA DISEÑAR CONCRETO RESISTENTE A ALTAS
TEMPERATURAS
Para el diseño o dosificación, las proporciones de los distintos componentes en la
mezcla del concreto se debe obtener como resultado de estudios de laboratorio, de
manera que bajo las condiciones de colocación previstas (condiciones ambientales,
formas y tiempos de transporte, sistemas de compactación, sistemas de curado, etc.)
se alcancen las características especificadas para el concreto. En su trabajo Vaquero26
plantea las reglas básicas para una correcta dosificación en climas cálidos las cuales
se sintetizan a continuación:
El contenido de cemento debe mantenerse tan bajo como sea posible para
alcanzar los requisitos de resistencia mecánica y durabilidad exigidos al
elemento estructural.
Debe considerarse la posibilidad de utilizar adiciones al hormigón, como
cenizas volantes, con el fin de ralentizar la elevación de la temperatura del
hormigón durante su fraguado.
Debe tenerse en cuenta que la utilización de elevadas proporciones de
aditivos plastificantes y/o súper plastificantes puede causar retrasos en el
fraguado del hormigón.
25 Ídem 12.26 Ídem 12.
20
En caso de que vayan a producirse retrasos inevitables o que las
distancias de transporte sean considerables, los aditivos utilizados
deberán mantener su efecto durante el mayor tiempo posible.
Dentro de los áridos disponibles desde una consideración económica,
deben seleccionarse aquellos que produzcan una menor demanda de agua
en el hormigón, y que presenten unas propiedades térmicas más
adecuadas.
3.2.6.- TEMPERATURA ÓPTIMA DE COLOCADO DEL CONCRETO
Los estudios y experimentos teóricos – prácticos de Carril Carvajal27 indican la
temperatura ideal a la cual se debe colocar el concreto para garantizar que su
resistencia sea la adecuada, de acuerdo con lo anterior mencionó lo siguiente: “La
temperatura a que se debe mantenerse el hormigón fresco antes de iniciarse el
fraguado, debe estar comprendida entre 4 y 50º C. Una temperatura superior a
50ºC. Perjudica la resistencia del hormigón segundo hemos visto en los ensayos
del Bureau of Reclamation, confirma A.G. Sand en el número de enero de 1952 de
la Construccional Reviwe, y hemos podido constatar en nuestros propios
ensayos”.
Además Carril Carvajal28 indica cual es la temperatura a la cual debe de iniciar el
curado del concreto antes que este inicie el proceso de endurecimiento: “El curado a
vapor del hormigón no debe alcanzar por consiguiente, los 50ºC hasta el
momento en que se haya iniciado el fraguado”.
3.2.7.- MÉTODOS PARA MINIMIZAR LOS EFECTOS ADVERSOS DE LA
TEMPERATURA EN LA PREPARACIÓN DEL CONCRETO
Para minimizar los efectos desfavorables del clima cálido y las elevadas temperaturas
en el proceso de fabricación y colocación del concreto, existen una variedad de
métodos y acciones ideadas por autores e instituciones que estudian los
comportamientos del concreto. La comúnmente aplicada fue formulada por la
Instrucción Española de Hormigón Estructural29 que en su artículo 73 establece
27 Carril Carvajal, Carlos; “Curado a vapor del Hormigón”; Diciembre 1995; 6pp; Pág. 128 Ídem 27.29 Instrucción de Hormigón Estructural EHE (1998), Real Decreto 2661/1998 del 11 de diciembre, Madrid.
21
que: “Cuando el hormigonado se efectúe en tiempo caluroso, se adoptarán las
medidas oportunas para evitar la evaporación del agua de amasado, en particular
durante el transporte del hormigón y para reducir la temperatura de la masa. Para
ello los materiales constituyentes del hormigón y los encofrados o moldes
destinados a recibirlo deberán estar protegidos del soleamiento. Una vez
efectuada la colocación del hormigón se protegerá éste del sol y especialmente
del viento, para evitar que se deseque. Si la temperatura ambiente es superior a
40ºC o hay un viento excesivo, se suspenderá el hormigonado, salvo que, previa
autorización expresa de la Dirección de Obra, se adopten medidas especiales”.
En cuanto a esas medidas especiales, los estudios y nuevas ideas han ido
formulándolas, a tal punto que se utilizan nuevas tecnologías para lograr el cometido de
minimizar el efecto de la temperatura en el concreto, tal como se muestran algunas a
continuación:
3.2.7.1.- ENFRIAMIENTO DE LOS MATERIALES CONSTITUYENTES DEL
CONCRETO
Este proceso consisten en realizar un enfriamiento, previo a la elaboración de la
mezcla, de los constituyentes del concreto centrándose mayormente en los
agregados, utilizando métodos que varían en su complejidad, este proceso se basa
en el hecho de que los concretos colocados a temperaturas más bajas desarrollan
mayores resistencias a largas edades y poseen una mayor durabilidad. Este
proceso, según varios autores, no es del todo eficaz, así como lo indica Beaver30en
su investigación de las propiedades del nitrógeno líquido en la mezcla de concreto:
“Sea el proceso que se utilice, el enfriamiento del hormigón no es nunca un
proceso fácil. Los áridos, que representan del 60 al 80% del volumen en el
hormigón, absorben el calor muy fácil y rápidamente debido a su bajo calor
específico”. Además de efectuar acciones previas al mezclado del concreto,
también se realizan ciertas adiciones de materiales reguladores de temperatura
durante el mezclado, estos materiales adicionales a los considerados para una
fabricación normal de concreto incrementan el costo de producción del mismo, lo
cual significa un factor adverso en el empleo de este método; así lo manifiesta
30 Beaver, W. (2004), “Liquid Nitrogen for Concrete Cooling”, Concrete International Vol. 26, No. 9, pp. 93-95.
22
Beaver31 en su libro: “Haciendo referencia a los métodos tradicionales de
enfriamiento, hasta hace poco los productores de hormigón elegían el agua
helada o hielo machacado para enfriar el hormigón. Estos métodos sin
embargo, tienen muchas limitaciones y su implementación puede ser algo
costosa, aparte de que el nivel de enfriamiento logrado no es muy alto y en
ocasiones la consistencia obtenida no es uniforme”.
Es así como este método no es muy empleado para los productores de concreto,
por su poca credibilidad y alto costo.
3.2.7.2.- POST-ENFRIAMIENTO Y ENFRIAMIENTO ARTIFICIAL
Este método es utilizado mayormente en la fabricación de estructuras de concreto
en masa, es decir donde los volúmenes de concreto a utilizar son enormes teniendo
en cuenta la magnitud del proyecto, su aplicación se basa en dirigir el agente que
regula la temperatura (agua o aire) por el interior de la estructura, enfriándola desde
el interior; para este tipo de estructuras que utilizan concreto en forma masiva, la
utilización de este método es bastante factible siempre y cuando se optimice su uso
así como lo mencionan Gajda y Vangeem32 en su publicación: “Este método
puede ser costoso pero podría ser viable si se optimiza adecuadamente el
sistema. Algunas veces, si el sistema no ha sido bien diseñado, podrían
generarse tensiones térmicas que podrían fisurar interna o superficialmente al
hormigón”.
3.2.7.3.- HORMIGONADO NOCTURNO
El hormigonado en período nocturno es una medida preventiva indirecta de
actuación sobre la temperatura ambiente. Este método es considerado pasivo y de
efecto limitado por las pocas horas de duración, pudiendo emplearse en obras cuya
moderada envergadura y uso masivo del concreto, no justifique otros métodos más
directos. En su investigación, el científico Turton33 muestra su posición a esta
31 Ídem 27.32 Gajda, J. y Vangeem, M. (2002), “Controlling Temperatures in Mass Concrete”, Concrete International Vol. 24, No. 1, pp. 58-62.33 Turton, C.D. (1995), “How Hot and Cold Weather affect Plastic Concrete”, Concrete Vol. 29, No. 3, pp. 24-25.
23
medida de colocado del concreto: “Si el elemento es muy masivo o extenso,
puede ser mejor hormigonar por la tarde, haciendo que el hormigón esté
sujeto al frío de la tarde y noche. No obstante en este caso tenemos la
desventaja de que los materiales constituyentes y los encofrados están
calientes, lo que hará que el hormigón tenga una temperatura inicial alta”.
3.3.- MARCO CONCEPTUAL (DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS):
HORMIGÓN:
El hormigón es un material compuesto empleado en construcción formado
esencialmente por un aglomerante al que se añade: partículas o fragmentos de
un agregado, agua y aditivos específicos. Comúnmente también es llamado como
concreto. El término hormigón además se emplea para definir al conjunto o a la mezcla
de agregado fino y grueso
RADIACIÓN SOLAR:
Radiación solar es el conjunto de radiaciones electro magnéticas emitidas por el Sol
que se manifiestan en la tierra en forma de calor.
DUCTILIDAD:
Ductilidad es la habilidad de una estructura, de sus componentes o de sus materiales
de sostener, sin fallar, deformaciones que excedan el límite elástico, o que excedan el
punto a partir del cual las relaciones Esfuerzo vs. Deformación ya no son lineales.
ÁRIDOS:
El árido se diferencia de otros materiales por su estabilidad química y su resistencia
mecánica, y se caracteriza por su tamaño. No se consideran como áridos aquellas
sustancias minerales utilizadas como materias primas en procesos industriales debido
a su composición química. Son también llamados como agregados
EXUDACIÓN DEL CONCRETO:
24
Sangrado (exudación) es el desarrollo de una camada de agua en el tope o en la
superficie del concreto recién colocado. Es causada por la sedimentación
(asentamiento) de las partículas sólidas (cemento y agregados) y simultáneamente la
subida del agua hacia la superficie.
REVENIMIENTO DEL CONCRETO:
Descenso que experimenta la mezcla de concreto después de ser mezclado y
colocado. También llamado asentamiento del concreto.
3.4.- HIPÓTESIS:
Col el desarrollo del proyecto y teniendo en cuenta la información recolectada sobre el
problema, se pretende establecer que:
EL CLIMA CÁLIDO Y LAS ALTAS TEMPERATURAS DE LA REGIÓN SAN MARTÍN
AFECTA NEGATIVAMENTE A LA RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL
CONCRETO, A TAL PUNTO QUE ACTÚA DISMINUYENDOLA.
4.- SISTEMA DE VARIABLES:
Se empleara un sistema de variables definidos de la siguiente manera; para la variable
independiente se idealizara con la letra “X”, para la variable dependiente se idealizara
con la letra “Y” y la letra “Z” para otras variables que puedan aparecer en la
investigación.
4.1.- VARIABLE INDEPENDIENTE.
La variable independiente está dada por:
X: Influencia del clima cálido de la región San Martín.
4.2.- VARIABLE DEPENDIENTE.
La variable dependiente está dada por:
Y: Perdida de resistencia a la compresión del concreto en obra.
4.3.- OTRAS VARIABLES.
Esta variable tendrá relación directa con la variable independiente.
25
Z1: Perdida de la trabajabilidad del concreto.
Z2: Demanda de agua en la preparación del concreto.
Z3: Temperatura de los agregados.
Z4: Temperatura de colocación del concreto.
Z5: Tiempo de fraguado del concreto
5.- METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN:
5.1.- TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN:
La metodología a utilizar en la investigación es la EXPERIMENTAL – EXPLICATIVA,
pues se realizará determinadas pruebas para establecer los efectos del clima cálido en
la resistencia a la compresión del concreto preparado y colocado en obra, generando
datos y resultados que serán explicados en una memoria que se presentará al
terminada la ejecución del proyecto de tesis.
La razón por la cual se formuló este problema es para alcanzar resultados reales que
no están científicamente explicados ni probados y dotar a la región de conocimientos
sobre un tema tan común pero tan ignorado.
5.2.- COBERTURA DE ESTUDIO:
5.2.1.- UNIVERSO
El universo está regido por todas las obras en las cuales se prepare y coloque concreto
bajo el clima cálido de la región de San Martín.
5.2.2.- MUESTRA
La muestra está regida por un conjunto de 3 obras en las cuales se prepare y coloque
concreto en las localidades de Tarapoto, Picota, Bellavista y Juanjui sometidas bajo el
clima cálido de la región de San Martín.
5.2.3.- ÁMBITO GEOGRÁFICO
26
La razón por la cual se toma a la región de San Martín como escenario del proyecto es
porque la región, en los últimos años viene siendo partícipe de un crecimiento en el
desarrollo de las actividades constructivas, empleando el concreto como principal
material de construcción, además porque en la región se evidencia un claro
comportamiento climático cálido a lo largo de todo el año y es posible que este
comportamiento afecte a la resistencia del concreto que se prepara y coloca, siendo
este el objetivo de la investigación y experimentación, ampliando así los conocimientos
que se tiene con respecto al tema, con la posibilidad de formular una metodología que
regule este efecto desfavorable.
5.3.- DISEÑO Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN:
Para el desarrollo de la investigación se diseñó la metodología experimental expuesta
en el siguiente esquema, en el cual se detalla las variables y las acciones que se deben
efectuar para lograr los objetivos indicados.
GRÁFICO: Metodología de la investigaciónFuente: Propia del Investigador.
X: BÚSQUEDA DE LA INFLUENCIA DEL CLIMA CÁLIDO EN LAS PRESTACIONES
DEL CONCRETO
A: DIANGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN DEL PROBLEMA; para determinar la situación
del conocimiento.
B: ESTUDIOS TÉCNICOS DE INGENIERÍA, para obtener la información requerida.
C: ESTUDIO DE PARÁMETROS MEDIO AMBIENTALES, para complementar la
información.
27
D: PROCESAMIENTO, COMPARACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS, para validar la
hipótesis.
Y: DETERMINACIÓN DE LA PÉRDIDA DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL
CONCRETO.
5.4.- FUENTES TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE SELECCIÓN DE DATOS:
5.4.1.- FUENTES TÉCNICAS:
Las fuentes técnicas a utilizar serán: Fuentes primarias y secundarias, mediante el cual
obtendremos información de documentos y otros estudios ya realizados sobre este
problema.
Entre las fuentes secundarias a revisar están presentes tres tesis que se hace
referencia en el marco teórico y que se mencionan en la bibliografía, además de ello se
presentan las bibliografías consultadas para la elaboración del marco teórico, y para la
definición de términos básicos referidos a la investigación. Así también textos, libros,
revistas y publicaciones de la Biblioteca Especializada de la FIC-UNSM.
La técnica de recolección de datos es la experimentación mediante pruebas de
resistencia a la compresión del concreto, para su posterior análisis estadístico, además
de ello la observación y el fichaje de datos para los procedimientos prácticos de campo,
estas son las fuentes primarias de las que se tomará resultados directos.
5.4.2.- INSTRUMENTOS DE SELECCIÓN DE DATOS:
Para la obtención de los datos de resistencia a la compresión del concreto se utilizará
una Prensa Hidráulica que arrojará las resistencias últimas a las cuales los testigos o
probetas de control logran soportar, la prensa hidráulica a utilizar será la que se
dispone en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería Civil y
Arquitectura de la Universidad Nacional de San Martín, de suceder lo contrario se
dispondrá a adquirir de una prensa hidráulica nueva con los fondos de la investigación,
tal como se presenta en el presupuesto realizado para el proyecto.
Los resultados serán comparados con los lineamientos del Reglamento Nacional de
Edificaciones del Perú, con la norma E.060 correspondiente a las estructuras de
concreto armado y con el libro del ICG (Instituto de Construcción y Gerencia) titulado
28
“Control de concreto en obra” cuyo autor es el Ing. Enrique Rivva López presente
también en las referencias bibliográficas del proyecto de investigación.
5.5.- PROCESAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE DATOS:
5.5.1.- PROCESAMIENTO DE DATOS
Los datos serán obtenidos y procesados en el laboratorio y el gabinete, donde se
efectuarán los procesos estadísticos correspondiente para obtener los resultados y
conclusiones representativas por cada prueba realizada en la parte experimental de la
investigación.
5.5.2.- PRESENTACIÓN DE DATOS
La presentación de los datos se realizará mediante las memorias de cálculo de los
resultados extraídos del laboratorio y de los procesos estadísticos realizados para
encontrar los resultados significativos. Las conclusiones obtenidas mediante el análisis
de estos resultados serán debidamente ordenados y publicados permitiendo que la
investigación sea observada y comentada por la comunidad científica para que de esta
manera poder revalidar la hipótesis.
6.- ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS:
Los análisis y presentación de datos serán de acuerdo a lo obtenido en la investigación
manteniendo su valor verdadero para garantizar que la investigación sea real.
7.- ASPECTOS ADMINISTRATIVOS:
7.1.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Las actividades realizadas para la elaboración del proyecto de investigación se
muestran en la Tabla X, en el cuadro se evidencia las actividades que se realizó con su
correspondiente semana de realización.
7.2.- ASIGNACIÓN DE RECURSOS
La asignación de los recursos para cada actividad programada se aprecia en la Tabla
X1 de la página siguiente.
RECURSOS HUMANOS
29
- INVESTIGADOR DEL PROYECTO
- ASESRO DEL PROYECTO
RECURSOS MATERIALES
- EQUIPO DE COMPUTO
- LAPICEROS
- LÁPICES
- PLUMONES
- PIZARRA
- PAPEL BOND A4
- BORRADORES
- IMPRESORA
- CALCULADORA
- CÁMARA FOTOGRÁFICA
- CUADERNO DE APUNTES
- CEMENTO
- AGREGADO FINO
- AGREGADO GRUESO
- PROBETAS DE CONCRETO
- PRENSA HIDRÁULICA
- TERMÓMETRO AMBIENTAL
SERVICIOS
- MOVILIDAD
- VIÁTICOS
- FOTOCOPIAS
- ENCUADERNACIONES
- TELÉFONO
- INTERNET
- TRANSPORTE MATERIAL
- LABORATORIO M. SUELOS
- PRUEBA DE RESISTENCIA
- PRUEBAS A AGREGADOS
30
Tabla X: Cronograma de Actividades.
CRONOGRAMA
TIEMPO DE ACTIVIDADES
MESES
1 2 3 4 5
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Selección del Problema x xPlanificación x x
Rev. de Bibliografía x x xElaboración del perfil de Tesis. x x x x
Aprobación de Proyecto de Tesis
x x
Recolección de información teórica
x x x
Recolección de datos de campo x x x xProcesamiento de datos y
experimentación.x x x x x x x
Análisis e interpretación de datos y resultados.
x x X x
Redacción preliminar del informe.
x X x
Revisión del informe preliminar. xRedacción e impresión
definitiva.x x
Tabla X1: Asignación de Recursos por actividades.
ACTIVIDAD RESPONSABLE MATERIALES
Selección del Problema InvestigadorLapiceros, Plumones, Pizarra, Cuaderno de
apuntes.
Planificación Investigador, AsesorLápices, Plumones, Pizarra, Borradores,
Cuaderno de apuntes.
Rev. de Bibliografía Investigador
Lápices, Cuaderno de apuntes, Equipo de cómputo, Internet,
Impresora.
Elaboración del perfil de Tesis.
Investigador, AsesorEquipo de cómputo,
Cuaderno de Apuntes, Impresora.
Aprobación de Proyecto de Tesis
AsesorLápices, Cuaderno de
Apuntes.
Recolección de información teórica
Investigador, Asesor.
Lápices, Borradores, Cuaderno de Apuntes, Impresora, Equipo de
Cómputo, Internet.Recolección de datos de
campoInvestigador, Asesor. Termómetro ambiental,
Lápices, Cuaderno de
31
apuntes, Borradores, Probetas de concreto.
Procesamiento de datos y experimentación.
Investigador
Prensa Hidráulica, Cuaderno de Apuntes, Lápices, Calculadora, Cámara Fotográfica,
Borradores, Agregado Fino, Agregado Grueso,
Cemento.
Análisis e interpretación de datos y resultados.
Investigador
Calculadora, Cuaderno de apunte, Equipo de cómputo, Internet,
Lapiceros, Lápices, Borradores, Plumones,
Pizarra.
Redacción preliminar del informe.
Investigador, Asesor.
Equipo de Cómputo, Cuaderno de apuntes, Lápices, Borradores, Plumones, Pizarra,
Impresora.
Revisión del informe preliminar.
Asesor.
Equipo de Cómputo, Cuaderno de Apuntes,
Impresora, Lápices, Borradores, Internet.
Redacción e impresión definitiva.
Investigador, Asesor.
Equipo de Cómputo, Cuaderno de Apuntes,
Impresora, Lápices, Borradores, Internet,
Encuadernado.
7.3.- PRESUPUESTO O COSTO DEL PROYECTO
El costo total de la ejecución del proyecto se refleja en la siguiente tabla (Tabla X2) en
la cual se indica el recurso que se utilizará, y el costo de acuerdo a la cantidad que se
necesitará para el correcto desarrollo del proyecto.
COSTO TOTAL DEL PROYECTO: 22,563.00 NUEVOS SOLES
7.4.- FINANCIAMIENTO
Todo el financiamiento estará a cargo del responsable de la investigación.
Tabla X2: Presupuesto o Costo del Proyecto.
ITEM DESCRIPCION UND. CANTIDADCOSTO
UNITARIO (S/.)
COSTO TOTAL (S/.)
1.00 PERSONAL 9700,00
32
1.01 Investigador mes 5 1800,00 7200,001.02 Asesor glb 1 2500,00 2500,002.00 BIENES 6323,002.01 Equipo de computo glb. 1 800,00 800,002.02 Lapiceros glb. 5 2,00 10,002.03 Lápices glb. 10 1,00 10,002.04 Plumones und 5 1,00 5,002.05 Pizarra und 1 80,00 80,002.06 Papel bond A4 millar 2 25,00 50,002.07 Borradores millar 2 3,00 6,002.08 Impresora glb. 1 120,00 120,002.09 Calculadora glb. 1 50,00 50,002.10 Cámara fotográfica glb. 1 200,00 200,002.11 Cuaderno de apuntes glb. 3 5,00 15,002.12 Cemento und 1 22,00 22,002.13 Agregado fino und 1 20,00 20,002.14 Agregado grueso und 1 20,00 20,002.15 Probetas de concreto und 40 10,00 400,002.16 Prensa Hidráulica und 1 4500,00 4500,002.17 Termómetro Ambie. und 1 15,00 15,003.00 SERVICIOS 5040,003.01 Movilidad glb. 1 500,00 500,003.02 Viáticos glb. 1 800,00 800,003.03 Fotocopias glb. 1 100 1003.04 Encuadernaciones glb. 1 50 503.05 Teléfono mes 5 50 250,003.06 Internet mes 5 120,00 600,003.07 Transporte Material glb 1 300,00 300,003.08 Laboratorio M. Suelos mes 2 800,00 16 00,003.09 Prueba de Resistencia und 40 20 800,003.10 Pruebas a agregados und 2 20 40,004.00 OTROS 1500,004.01 Imprevistos glb. 1 1500,00 15 00,00
GASTO TOTAL 22563,008.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1.- BIBLIOGRAFÍA:
- ACI Committee 207 (1996), “207-1996: Mass Concrete”, Technical Documents,
ACI Manual of Concrete Practice, Farmington Hills, Michigan, American
Concrete Institute.
33
- ACI Committee 305 (1991), “305R-1991: How Weather Concreting”, Technical
Documents, ACI Manual of Concrete Practice, Farmington Hills, Michigan,
American Concrete Institute.
- Beaver, W. (2004), “Liquid Nitrogen for Concrete Cooling”, Concrete International
Vol. 26, No. 9, pp. 93-95.
- Calmon, J.L. (1995), “Estudio Térmico y Tensional en Estructuras Masivas de
Hormigón. Aplicación a las Presas Durante la Etapa de Construcción”, Tesis
Doctoral ETSECCPB, UPC
- Carril Carvajal Carlos; “Curado a vapor del Hormigón”; Diciembre 1995; 6pp;
Pág.1
- Cervera, M., Faria, R., Oliver, J. y Prato, T. (2002), “Numerical Modelling of
Concrete Curing, Regarding Hydration and Temperature Phenomena”,
Computers and Structures Vol. 80, No. 18-19, pp. 1511-1521.
- Comella, J., Picó, S. y Taure, E. (2002), “Las Pérdidas de Resistencia del
Hormigón durante el Verano”, Anales de Construcciones y Materiales Avanzados
Vol. 1, pp. 49-58, Ed. UPC, Barcelona.
- Comella, J., Picó, S. y Taure, E. (2002), “Las Pérdidas de Resistencia del
Hormigón durante el Verano”, Anales de Construcciones y Materiales Avanzados
Vol. 1, pp. 49-58, Ed. UPC, Barcelona.
- Fernández Canovas, Manuel (1996), “Hormigón (cuarta edición)”, Madrid,
Colegio de Ingenieros Caminos Canales y Puertos, Servicio de Publicaciones.
- Gajda, J. y Vangeem, M. (2002), “Controlling Temperatures in Mass Concrete”,
Concrete International Vol. 24, No. 1, pp. 58-62.
- Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, “CONCRETO EN LA OBRA,
Problemas, Causas y Soluciones – Pruebas de resistencia a la compresión del
concreto”, Quinta entrega, Junio 2006, 6pp.
- Instrucción de Hormigón Estructural EHE (1998), Real Decreto 2661/1998 del 11
de diciembre, Madrid.
- López Jimeno, C. (1994), “Áridos. Manual de Prospección, Explotación y
Aplicaciones”, E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid, Madrid.
- Neville, A.M. (1999), “Properties of Concrete (fourth edition)”, Pearson Education
Limited, London.
34
- Palomo, A., Blanco-Varela, M.T., Vazquez, T., Puertas, F. y Puig, J. (2000),
“Modificaciones Microestructurales del Cemento Hidratado por curado del
Hormigón en Períodos Estivales”, Cemento-Hormigón No. 814, pp. 1004-1018.
- S. Amziane y A. Loukili, Materials and Structures, vol. 32, junio de 1999, 6 pp.
- Soroka, I. (1993), “Concrete in Hot Environments”, Ed. E & FN Spon, London
- Turton, C.D. (1995), “How Hot and Cold Weather affect Plastic Concrete”,
Concrete Vol. 29, No. 3, pp. 24-25.
- Vaquero, J.J. (2003), “Hormigonado en Tiempo Caluroso”, Cemento-Hormigón
No.853, pp. 36-51.
8.1.- LINKOGRAFÍA:
- http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico#cite_note-Krane2002-1;
Noviembre 22 / 2013
- http://es.wikipedia.org/wiki/Fraguado; Noviembre 22 / 2013
- http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_termodin%C3%A1mico; Noviembre 22 /
2013
- http://www.arqcon.com.ar/pprof/Lnegra/ppfisuras.htm; Noviembre 22 / 2013
35
36
9.- ANEXOS
37
9.1.- ANEXO #1UBICACIÓN DE LA ZONA DE
ESTUDIO
IMAGEN N°1
IMAGEN N°2
38
39
9.2.- ANEXO #2ESQUEMA DE PRESENTACIÓN DEL
INFORME FINAL DE TESIS
ESQUEMA DE PRESENTACIÓN DEL INFORME FINAL DE TESIS
Concordado con el Art. 26º del Reglamento de Titulación por Tesis y el Art. 1º de la
Resolución Nº 008-2004-UNSM/FIC del 08.01.2004.
I N D I C E
Pág.
- Carátula
- Contra carátula i
- Aprobación de Textos ii
- Dedicatoria iii
- Agradecimientos iv
- Índice v
- Resumen en Castellano la que corresponda
I. INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
1.2 Exploración preliminar orientando la investigación
1.3 Aspectos Generales del Estudio
II. MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes, planteamiento, delimitación y formulación del problema a resolver
2.2 Objetivos: General y Específicos
2.3 Justificación de la Investigación
2.4 Delimitación de la Investigación
2.5 Marco Teórico:
2.5.1 Antecedentes de la Investigación
2.5.2 Marco Teórico o Fundamentación Teórica de la Investigación
2.5.3 Marco Conceptual: terminología básica
2.5.4 Marco Histórico
2.6 Hipótesis a demostrar
Las citas bibliográficas del Marco Teórico se colocarán en pie de página (o nota al pié),
indicando Autor, Título del texto, pág., en concordancia con la Bibliografía presentada.
40
III. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Materiales
3.1.1 Recursos Humanos
3.1.2 Recursos Materiales
3.1.3 Recursos de equipos
3.1.4 Otros recursos
3.2 Metodología:
3.2.1 Universo, Muestra, Población
3.2.2 Sistema de Variables
3.2.3 Diseño Experimental de la Investigación
3.2.4 Diseño de Instrumentos
3.2.5 Procesamiento de la Información
3.2.6 Otros
IV. RESULTADOS
4.1 ………
4.2 ………..
Los resultados se presentan en forma fría sin comentarios, preferentemente en
Cuadros, que luego serán analizados y discutidos en el capítulo V.
V. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
5.1 ………………
5.2 ……………….
5.3 Selección de alternativas
5.2 Contrastación de Hipótesis
Permitirá justificar la razón por la cual se toma tales o cuales decisiones que van a
validar o negar su hipótesis. La contrastación de su hipótesis prácticamente orienta sus
conclusiones.
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
41
Las conclusiones deberán ser coherentes con sus objetivos, hipótesis, resultados y
discusión de los mismos; y, se formulan las recomendaciones para mejorar el
desarrollo de futuras investigaciones.
VII. BIBLIOGRAFÍA
Se presentarán en forma alfabética por apellido del Autor, agregando Título del Texto,
Editorial, edición, país, año.
VIII. ANEXOS
Anexo Nº 1:
Anexo Nº 2:
…..
…..
Aquí se puede incorporar información complementaria de procesamiento de datos,
especificaciones técnicas, costos, nomogramas, panel fotográfico, planos, etc.
Nota.- En el Índice incorporar: Índice de Tablas, Índice de Cuadros, Índice de Figuras,
Índice de Gráficos, Índice de Planos, etc., después del detalle de los anexos. El
paginado en números arábigos comienza en la Introducción.
42