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ANÁLISIS DE AGREGADOS FINOS Y RESISTENCIA DE MEZCLAS DE MORTEROS
CON ARENAS OBTENIDAS DE LOS ALMACENES DE LA LOCALIDAD DE USME
EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.
JULIAN MAURICIO CASTAÑEDA ALARCON
Código: 20102079090
OSCAR SOLER CARO
Código: 20102079018
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
BOGOTÁ D.C
2015
ANÁLISIS DE AGREGADOS FINOS Y RESISTENCIA DE MEZCLAS DE MORTEROS
CON ARENAS OBTENIDAS DE LOS ALMACENES DE LA LOCALIDAD DE USME
EN LA CIUDAD DE BOGOTÁ.
JULIAN MAURICIO CASTAÑEDA ALARCON
Código: 20102079090
OSCAR SOLER CARO
Código: 20102079018
Trabajo de grado en modalidad de tesis para optar por el Titulo de Tecnólogo en
Construcciones Civiles
TUTOR: Ing. Sergio Giovanny Valbuena Porras
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES
BOGOTÁ D.C
2015
Nota de aceptación: ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________
____________________________ Firma del presidente del jurado...
____________________________ Firma del jurado……….
____________________________ Firma del jurado………
Bogotá D.C., ______ de ____________ de 2015.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ 7
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................................. 8
2. OBJETIVOS ........................................................................................................................................ 9
2.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 9
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................................................... 9
3. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................................................. 10
3.1. Antecedentes históricos: ............................................................................................................. 10
3.2. Conceptos básicos ....................................................................................................................... 11
3.2.1. Cemento ....................................................................................................................................... 11
3.2.2. Cal. .................................................................................................................................................. 11
3.2.3. Agregado fino. ............................................................................................................................... 12
3.2.4. Mortero. .......................................................................................................................................... 12
3.2.5. Clasificación granulométrica. ....................................................................................................... 13
3.2.6. Curado del cemento. ..................................................................................................................... 13
3.2.7. Relación A/C .................................................................................................................................. 14
3.2.8. Resistencia a la compresión ....................................................................................................... 14
3.3. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 14
3.3.1. Morteros de cal y cemento .......................................................................................................... 14
3.3.2. Morteros de cemento ................................................................................................................... 15
3.3.3. Propiedades del mortero en estado plástico ............................................................................ 16
3.3.4. Propiedades del mortero en estado endurecido .................................................................... 18
3.3.5 Normas técnicas colombianas implementadas para los laboratorios .................................... 20
3.3.5.1 Método para determinar la densidad y la absorción del agregado fino, NTC 237. ........... 20
3.3.5.2. Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos NTC 77 .......... 21
3.3.5.3. Resistencia a la compresión para mortero con cilindros según NTC (3546) ................... 22
4. METODOLOGIA EMPLEADA ........................................................................................................ 23
4.1. Investigación cuantitativa................................................................................................................. 23
4.1.1 Investigación experimental ............................................................... ¡Error! Marcador no definido.
4.1.2. Muestreo de agregado fino de la localidad de Usme de la ciudad de Bogotá D.C. .......... 24
4.1.2.1. Canteras de Ciudad Bolívar ...........................................................................................25
5. RESULTADOS ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN ......................................................................... 27
5.1 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE ENSAYOS DE AGREGADO FINO ....................................... 27
5.1.1 Resultados y análisis granulométrico de arenas de la localidad según NTC 77 ................. 27
5.1.1.3 Análisis de la granulometría. ..................................................................................................... 28
5.1.1.5 análisis de pesos específicos y adsorción de agregados finos. .......................................... 33
6.2 RESULTADOS Y ANALISIS DE ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A
COMPRESION DE CILINDROS DE MORTERO ELABORADOS CON AGREGADOS FINOS DE
LA LOCALIDAD DE USME ..................................................................................................................... 34
5.2.1 Resultados obtenido....................................................................................................................... 37
6. BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................................... 48
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Clasificación granulométrica de diversos materiales para la construcción. ..................... 13
Tabla 2 Clasificación de los morteros de pega para mampostería simple según resistencia a la
compresión a 28 días y según dosificación. ......................................................................................... 15
Tabla 3 Usos de los morteros de cemento .......................................................................................... 16
Tabla 4 Datos de las muestras obtenidas de la localidad Usme ...................................................... 25
Tabla 5 Granulometría de los agregados ............................................................................................. 29
Tabla 6 Análisis Granulométrico por tamizado de arena de Rio (UPZ La Flora, Danubio, Parque
Entre nubes). ............................................................................................................................................. 30
Tabla 7 Porcentajes granulométricos arena de rio. ............................................................................ 31
Tabla 8 Módulo de finura arena de peña UPZ Alfonso López .......................................................... 31
Tabla 9 Módulo de finura arena de peña UPZ Usme Pueblo ........................................................... 31
Tabla 10 Módulo de finura arena de Peña UPZ Comuneros ............................................................ 32
Tabla 11 Módulo de finura arena de Peña UPZ Yomasa .................................................................. 32
Tabla 12 Módulo de finura arena de Rio UPZ Parque Entre nubes ................................................ 32
Tabla 13 Módulo de finura arena de Rio Upz La Flora ...................................................................... 32
Tabla 14 Módulo de finura arena de rio UPZ Danubio ....................................................................... 33
Tabla 15 Pesos específicos y adsorción de las muestras de agregado fino. ................................. 33
Tabla 16 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 7 días ..................................... 37
Tabla 17 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 14 días ................................... 38
Tabla 18 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 28 días ................................... 39
INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Ubicación de muestras de arenas correspondientes a los depósitos de materiales
de la localidad de Usme .......................................................................................................................... 25
Ilustración 2 Colocación de muestra para eliminación de contenido de humedad. .................................. 27
Ilustración 3 Peso 500 gr arena de peña para análisis granulométrico .................................................... 27
Ilustración 4 Serie de tamices normalizados .............................................................................................. 28
Ilustración 5 Material granular retenido en fondo tamices. ....................................................................... 28
Ilustración 6 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm) ......................................................... 28
Ilustración 7 Análisis Granulométrico por tamizado de arena de peña (UPZ Yomasa, Alfonso López,
Comuneros, Usme Pueblo). ......................................................................................................................... 29
Ilustración 8 Porcentajes granulométricos arena de peña ......................................................................... 30
Ilustración 9 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm)......................................................... 34
Ilustración 10 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm) ....................................................... 34
Ilustración 11 Camisas de mortero 1:4 en volumen. .................................................................................. 35
Ilustración 12 Cilindros de mortero usados para fallar a los 28 días .......................................................... 35
Ilustración 13 Cilindros de mortero usados para fallar a los 28 días (peso) ............................................... 35
Ilustración 14 Máquina para fallar cilindro en concreto. ........................................................................... 35
Ilustración 15 Cilindro de mortero fallado a los 28 días. ............................................................................ 36
Ilustración 16 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 7 días ......................................... 37
Ilustración 17 Grafica de resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 14 días ....................... 38
Ilustración 18 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 28 días ....................................... 39
Ilustración 19 Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Danubio (Arena de Rio). .............................. 40
Ilustración 20 Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Parque Entre nubes (Arena de Rio). ............ 40
Ilustración 21 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió La Flora (Arena de Rio)............... 41
Ilustración 22 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Yomasa (Arena de Peña). ........... 41
Ilustración 23 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Comuneros (Arena de Peña). ..... 42
Ilustración 24 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Usme Pueblo (Arena de Peña). .. 42
Ilustración 25 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Alfonso López (Arena de Peña). . 43
Ilustración 26 Grafica de porcentajes de resistencias obtenidas en los morteros 1:4 a los 28 días, con las
arenas del sector ......................................................................................................................................... 43
INTRODUCCIÓN
Este proyecto de tesis nace de la necesidad de garantizar la comprobación de la norma
NSR 10 (que regula la construcción de vivienda de 1 y 2 pisos), buscando unir la parte
teórica que nos brinda esta norma junto con la práctica cotidiana en la construcción de
viviendas en sectores de pocos recursos económicos y con unas condiciones de suelos
especiales.
En este sentido se desarrolló el presente trabajo buscando estudiar la resistencia de
los morteros de pega, utilizados en construcciones de uno y dos pisos, en condiciones
semejantes a las presentadas en obra.
Para lograr este objetivo se buscó el uso de diferentes tipos de arenas obtenidas de
diversos depósitos de la localidad de Usme en la ciudad de Bogotá, eligiéndose como
lugar de almacenamiento, diseño y análisis, la Universidad Distrital Francisco José de
Caldas facultad Tecnológica.
Para el desarrollo de este proyecto Lo fundamental a evaluar, es la resistencia a
compresión usando una dosificación en volumen de 1:4 (cemento, arena), estipulada en
la NSR10 Título E.3, con el fin de verificar si dicha dosificación alcanza una resistencia
de 7.5 Mpa a los 28 días.
En este proyecto se aplicaran varios de los conocimientos adquiridos, tales como pruebas
de laboratorios, interpretación y análisis de normas técnicas enfocadas en el área de la
construcción, lectura de textos. A diversas muestras representativas de los agregados
finos de la localidad de Usme, para la elaboración de mortero aplicado en mampostería
confinada.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El mortero en Colombia se utiliza en pañete y pega de mampostería, su
elaboración se realiza mediante la mezcla de agua, cemento y arena en
determinada dosificación teniendo así una propiedad conglomerante, de acuerdo
a su uso utilizando arenas que se consiguen en depósitos de materiales de
construcción.
La NSR-10 establece las características con las que debe contar los morteros de
pega utilizados en la construcción de uno y dos pisos; su resistencia mínima a la
compresión a los 28 días debe ser 7.5 mpa (75 kgf/cm2), medida en cilindros de
75 mm de diámetro por 150 mm de altura. Su dosificación entre material
cementante (cemento y cal) respecto a la arena cernida por malla no. 8, no puede
ser inferior a 1:4 en volumen, es posible que el mortero diseñado bajo estos
parámetros no cumpla totalmente con lo estipulado en la norma, por lo tanto se
realizara un análisis que ofrezca la información necesaria para un diseño de
mezcla de mortero optimo, utilizando arenas del sector.
Se estableció una investigación, donde se comprobó si es posible aplicar dicha
dosificación utilizando arenas de peña de un sector como lo es la localidad de
Usme, debido a que en esta zona se están realizando una cantidad significativa
de obras de urbanismo y construcción de vivienda informal. Demostrando así que
lo descrito en la norma aplica en cualquier zona.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar los ensayos necesarios a los agregados finos del sector, implementados en una
mezcla de mortero de pega con el fin de verificar su resistencia según los parámetros en
la NSR-10 Titulo E.3. Para el mortero de pega.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Verificar si la dosificación en volumen de 1:4, da la resistencia especificada en la NSR-10, título E3. Empleando para la mezcla arenas de la localidad de Usme.
Realizar los laboratorios necesarios y obtener los resultados para el análisis de los agregados finos y muestras de mortero.
3. MARCO DE REFERENCIA
3.1. Antecedentes históricos: Desde la antigüedad el mortero se ha elaborado con arena, yeso o cal. Por ejemplo,
durante el siglo III A.C, en Egipto se utilizaron morteros de yeso quemado y arena.
Posteriormente en Grecia y Roma, se fabricaron morteros a partir de diversos
materiales como cal quemada, toba volcánica y arena. Cuando aparecieron los
primeros inmigrantes en Norte América, todavía se fabricaba un producto
relativamente débil a partir de cal y arena. El uso común del cemento portland como
constituyente del mortero comenzó a partir de principios del siglo XX, lo cual llevó a
un mortero mucho más resistente. Hoy el mortero se hace con cemento portland y cal
hidratada, así como también, con cementos de mampostería1.
El uso de morteros en la construcción de viviendas formales e informales en Colombia
ha sido empleado de diversas maneras, como material de pañete o revoque, además es
empleado como pega de mampostería.
Usualmente en las construcciones de vivienda, el mortero es producido mezclando
cemento, arena y agua produciéndose así buena resistencia pero con deficiencias en
partes vitales como la adherencia, la retención del agua, la impermeabilidad,
manejabilidad entre otras. Estas deficiencias se pueden superar incorporando cal
(cuidando mucho de la resistencia del material).
En Colombia el uso de los morteros de cal y cemento empezó ya hace varias décadas
cuando se observó que la resistencia a la compresión de los ladrillos de arcilla con los
cuales se construyeron algunos edificios de cinco pisos con muros portantes era baja.
Sin embargo, el uso de estos morteros ha encontrado dificultades por la mala calidad
de las cales. Por lo tanto es importante tener la calidad de la cal utilizado el mortero
de mampostería2.
1SÁNCHEZ DE GUZMÁN (1997). Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto
Asocreto. p 153.
2 GUTIÉRREZ DE LÓPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales de construcción. Morteros. Manizales
Universidad Nacional de Colombia. p 117.
3.2. Conceptos básicos 3.2.1. Cemento. Para nuestro marco teórico entenderemos el cemento como un tipo
de material (polvo fino gris producto de la transformación de calizas y arcillas sometidas
a altas temperaturas) que se solidifica cuando reacciona químicamente con el agua. Es
un material muy empleado en el área de la construcción: de tipo horizontales (vías,
puentes, túneles, andenes etc.) Como verticales (edificios, torres de unidades
residenciales, centros comerciales, bodegas, casas etc.) y se definirá teóricamente como:
El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades de adherencia y
cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un
todo compacto. En la construcción, se ha generalizado la utilización de la palabra
cemento para designar un tipo de aglutinante específico que se denomina Cemento
Portland, debido a que es el más común.
El cemento portland es la mezcla de materiales calcáreos y arcillosos u otros
materiales que contiene sílice, Alúmina u óxidos de hierro, procesados a altas
temperaturas y mezclados con yeso. El nombre obedece a la similitud en el aspecto
del cemento endurecido con una piedra que abunda en Portland, Inglaterra. Fue
patentado en 1824 por Josep Aspdin con un proceso que fue perfeccionado algunos
años más tarde.
Este material tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia del agua,
presentándose un proceso de reacción química que se conoce como hidratación3.
3.2.2. Cal. La cal es un elemento blanco en estado puro, que proviene de la calcinación
de la piedra caliza. En la construcción y otras actividades humanas es muy común utilizar
la cal común o también llamada cal viva que es CaO (oxido de calcio) para estabilizar
suelos. En los productos comerciales normalmente contiene también óxido de magnesio,
óxido de silicio y pequeñas cantidades de óxidos de aluminio y hierro.
Es utilizada para la mezcla de morteros, ya que permite mejorar las propiedades de esta que se
obtiene de solamente el cemento con arena. Por un lado, un mortero de cemento portland y arena,
únicamente tiene una alta resistencia a la compresión y una baja retención de agua. Un muro
construido con dicho mortero tendrá buena resistencia, pero será vulnerable al agrietamiento y a
la penetración del agua. Por otro lado, un mortero con cal y arena tiene baja resistencia a la
compresión y alta retención de agua, de tal forma que un muro realizado con el tendrá menor
3 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1997). Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto
Asocreto.. p 31.
resistencia, especialmente a edades tempranas, pero tendrá mayor resistencia al
agrietamiento e impermeabilidad4.
3.2.3. Agregado fino. los agregados se considera un material inerte el cual se encuentra
disperso dentro de la pasta de cemento, el cual ocupa un espacio rodeado de material
cementante, que al mezclarse aporta ventajas técnicas al mortero, el cual da mayor
estabilidad de volumen y mejor durabilidad que la pasta de cemento sola.
Se puede establecer la calidad del agregado de acuerdo a su lugar de extracción,
densidad, granulometría, textura y forma; según lo anterior se puede definir dos tipos de
agregados, agregado fino cuyo tamaño no excede los 5 mm o tamiz No 4, que a menudo
son arenas y el agregado grueso el cual comprende material de no menos de 5 mm. Para
el caso de un mortero se considera utilizar arena de peña o arena de rio dependiendo de
la resistencia que se quiera obtener.
3.2.4. Mortero. El mortero es un material de construcción compuesto básicamente de
cemento, cal y arena. El cemento puede ser el utilizado comúnmente en las diferentes
obras de construcción (cemento Portland tipo I), pero con la incorporación a la mezcla de
cal hidratada, la cual ayuda a mejorar muchas de las propiedades deseables como lo son
la estabilidad volumétrica, la plasticidad y la retención de agua. Adicionalmente se le
incorpora un elemento importante a la mezcla, como lo son agregados finos; junto con la
cantidad necesaria de agua. No solamente es estricto el uso de cemento Portland junto
con la cal, ya que se puede utilizar simplemente mortero para mampostería (fabricado
por las concreteras, diseñado especialmente para la elaboración de mortero).
Es indispensable el uso de la cal en la mezcla de mortero, ya sea para pañete, pega u
otra función. Pues “el mortero con cemento Portland generalmente carece de plasticidad,
tiene baja retención de agua, es más duro y menos trabajable que el mortero con cemento
de mampostería o con cemento portland adicionado con cal”5. Para el caso del mortero
de pega, debe tener cualidades especiales, diferentes a los moteros usados para otros
fines porque está sometido a las condiciones especiales del sistema constructivo, y una
resistencia adecuada ya que debe adsorber esfuerzos de tensión y compresión.
4 SÁNCHEZ DE GUZMÁN (1997). Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto
Asocreto. p 155. 5 SÁNCHEZ DE GUZMÁN (1997), Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto
Asocreto. p 155.
3.2.5. Clasificación granulométrica. la granulometría está definida como la
distribución de los tamaños de las partículas que constituyen una masa de
agregados. Se determina mediante el análisis granulométrico que consiste en
dividir una muestra de agregado en fracciones de igual tamaño. La medida de la
cuantía de cada una de estas fracciones es lo que se conoce como granulometría.
De la granulometría se parte para crear el análisis granulométrico (que busca
obtener la distribución por tamaño de las partículas presentes en una muestra de
suelo). Para obtener esta distribución se emplean tamices normalizados y
numerados ubicados de forma decreciente6.
Tabla 1 Clasificación granulométrica de diversos materiales para la construcción.
Nota Fuente: Unilibressoc. (2013).Clasificación granulométrica de los suelos. [Tabla]. Recuperado de
http://www.unilibressoc.edu.co
3.2.6. Curado del cemento. el curado es el nombre que se le da a los procesos para
promover la hidratación del cemento y consiste en controlar la temperatura y los
movimientos de humedad dentro y fuera del concreto. Pero más específicamente, el objeto
del curado es mantener el concreto saturado o tan saturado como sea posible para terminar
de hidratar el cemento. Finalmente, el curado del cemento busca evitar la contracción de
fragua hasta que el concreto logre una consistencia con la cual logre soportar los
esfuerzos.
Consecuencias del no curado del cemento:
Disminución de la resistencia
Poca saturación del concreto
Falta de hidratación del cemento
Contracción
6 Pasual Urbán Brotóns (2009). Construcción de estructuras de concreto armado, , Editorial Club Universitario, San
Vicente. p. 486
3.2.7. Relación A/C O Relación Agua y Cemento:
Es una medida de la composición del mortero. Participa sobre la resistencia, la
adherencia y la retracción del mortero (es el valor más importante en la tecnología de
este) y de esta relación depende la resistencia, la durabilidad y la estructura interna de
la pasta de cemento endurecida (algo de vital importancia en la construcción de viviendas
y más en un suelo poco apto para la construcción como es el caso de la localidad de
Usme). Esta relación se calcula dividiendo la masa del agua por la del cemento
contenidas en un volumen dado de hormigón.
3.2.8. Resistencia a la compresión
Es una propiedad del mortero de vital importancia en el uso de morteros para la pega de
mampuestos.
Diego Sánchez de Guzmán lo define:
Es una medida para medir la capacidad que tiene el mortero de soportar una fuerza
impuesta. Como la resistencia a la compresión está influenciada por la hidratación del
cemento y esta a su vez determina las propiedades físicas del mortero endurecido, es
posible mediante los resultados de resistencia inferir otras propiedades. La resistencia a la
compresión del mortero es superior que la resistencia a la adherencia, entre el mortero y
la unidad de mampostería7.
3.3. MARCO TEÓRICO
3.3.1. Morteros de cal y cemento Se utilizan en búsqueda de gran trabajabilidad, buena retención de agua y alta
resistencias iniciales. Son morteros que utilizan o contienen cemento, cal y arena.
Las relaciones de mezcla más usadas varían entre l:2:6 y l:2:10 de cemento, cal y
arena, y el agua necesaria varía de acuerdo a la composición del mortero y a la
consistencia deseada.
7 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (1987). Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá:
Instituto del Concreto Asocreto.. p 166.
Si el contenido de cemento es alto, el mortero será de alta resistencia y de poco tiempo
entre amasado y colocación, será más o menos trabajable y tiene una contracción del 3%
si el mortero es seco; en cambio si el contenido de cal es alto tendrá menor resistencia,
será mayor el tiempo entre amasado y colocación, será más plástico y permeable, pero
tendrá mayor retracción. Si el contenido de arena es alto, la resistencia disminuirá y será
poco trabajable, pero tendrá poca retracción. Por lo anterior debe buscarse una
combinación adecuada a las condiciones de obra.
En cada país la clasificación de los morteros obedece a propiedades específicas de
resistencia a la compresión. La norma más difundida es la ASTM-270, la cual clasifica los
morteros de pega por propiedades mecánicas y por dosificación. En esta norma se aceptan
5 tipos de mortero en orden decreciente de resistencia8.
Estos morteros deben buscar combinaciones que aprovechen las propiedades adhesivas
(de la cal) y las propiedades cohesivas (del cemento).
Nota Fuente: GUTIÉRREZ DE LÓPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales de construcción. Morteros. Manizales
Universidad Nacional de Colombia. p 116.
3.3.2. Morteros de cemento
Son los morteros más empleados en Colombia, y están compuestos de arena y cemento
Portland.
Una de sus principales características es que tiene altas resistencias y sus condiciones de
trabajabilidad son variables. Es hidráulico y debe prepararse teniendo en cuenta que haya
8 GUTIÉRREZ DE LÓPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales de construcción. Morteros. Manizales
Universidad Nacional de Colombia. p 116.
Tabla 2 Clasificación de los morteros de pega para mampostería simple según resistencia a la compresión a 28 días y según dosificación.
el menor tiempo posible entre el amasado y la colocación; se acostumbra mezclarlo en
obra, revolviendo primero el cemento y la arena y después adicionando el agua.
En este mortero las características de la arena (como la granulometría, módulo de finura,
forma y textura de las partículas, además como contenido de materia orgánica), Logran
que su calidad sea adecuada para la construcción de viviendas, vías y otras obras civiles.
Si el mortero tiene muy poco cemento la mezcla se hace áspera y poco trabajable debido
a que las partículas de arena se rozan entre sí, pues no existe suficiente pasta de cemento
que actúe como lubricante.
Por otro lado si el mortero es muy rico, es decir, con alto contenido de cemento, es muy
resistente pero con alta retracción en el secado, o sea muy susceptible de agrietarse; estos
morteros muy ricos solo se usan en obras de ingeniería que exijan altas resistencias, tales
como muros de contención o cimientos.
En Colombia el uso del mortero de cemento es ampliamente difundido, y se dosifica de
acuerdo a la proporción en peso de cemento y arena9.
Nota Fuente: GUTIÉRREZ DE LÓPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales de construcción. Morteros. Manizales
Universidad Nacional de Colombia. p 118.
3.3.3. Propiedades del mortero en estado plástico
Manejabilidad: se considera como aquella propiedad del concreto mediante la
cual se determina su capacidad para ser colocado y consolidado apropiadamente
y para ser terminado sin segregación dañina alguna10.
9 GUTIERREZ DE LOPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales para la construcción. Manizales: Universidad
Nacional de Colombia. p 118 10 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (2001). Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá: Instituto
del Concreto Asocreto. p 111.
Tabla 3 Usos de los morteros de cemento
Es una propiedad la cual se refiere a la facilidad del mortero para ser: manejado,
mezclado, colocado, transportado y compactado sin pérdida alguna de su
homogeneidad (sin segregación); para alcanzar una manejabilidad optima
dependerá del tamaño, forma del elemento que se vaya a construir, ubicación,
tamaño del refuerzo y de los diferentes métodos de compactación y colocación; por
ejemplo un elemento delgado necesitara una mezcla con mayor manejabilidad que
un elemento grueso.
Para determinar la manejabilidad del mortero se deberá emplear el ensayo de
fluidez explicado en la norma NTC 111, en la tabla No. 3 se recomienda la
manejabilidad de diferentes morteros y adicionalmente se tendrá en cuenta los
diversos tipos de estructura y condiciones de colocación.
Consistencia: La consistencia se refiere a su estado de fluidez, es decir, que tan
dura (seca) o blanda (fluida) es una mezcla de concreto cuando se encuentra en
estado plástico, por lo cual se dice que es el grado de humedad de la mezcla11.
La consistencia adecuada se logra mediante la adición de cantidad de agua, la
cual varía según la granulometría del mortero, absorción, cantidad de finos, empleo
de aditivos entre otros factores; es importante conocer que la trabajabilidad mejora
con las adiciones de cal.
Plasticidad: Se define como plasticidad a la manejabilidad o consistencia del
mortero el cual pueda ser moldeado fácilmente; dicha propiedad es definida por
medio de la granulometría de la arena empleada, la cantidad de agregados finos,
consistencia de la mezcla, proporción de arena y cemento entre otras propiedades.
Solo se puede considerar mezclas de consistencia plástica cuando no son muy
secas ni muy fluidas.
Retención de agua: Esta propiedad se refiere a la capacidad de mantener la
plasticidad del mortero fresco al momento de ser colocado en el área de trabajo
(por ejemplo un bloque); además depende su trabajabilidad, la retención de agua
se encuentra relacionada con la superficie especifica de los agregados empleados
lo cual también influirá el ritmo de endurecimiento y la resistencia final del mortero.
11 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego (2001). Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá: Instituto
del Concreto Asocreto. p 112.
“Un mortero bien dosificado y amasado puede llegar a desprenderse y no
adquirir resistencia ni adherencia por falta de hidratación del cemento, si no se
consideran estos factores.”12
Velocidad de endurecimiento: los tiempos de fraguado inicial y final de la mezcla
deben estar entre límites adecuados, se aceptan valores entre 2 y 24 horas,
respectivamente. Estos dependen de diversos factores tales como las condiciones
del clima o la composición de la mezcla y hoy en día son fácilmente controlables
con el uso de aditivos.13
3.3.4. Propiedades del mortero en estado endurecido
Retracción: la retracción corresponde principalmente a las reacciones químicas
ocasionadas por la hidratación de la pasta de cemento, la cual es más notoria
cuando la relación agua-cemento es muy alta, una forma de solucionar dicho
problema es empleando arenas de textura rugosa las cuales ayudan a evitar los
cambios volumétricos además de agrietamientos.
El clima caliente y los vientos son factores que influyen en los cambios
volumétricos, el agua tiende a evaporarse produciendo así tensiones, que se
expresan en forma de grietas.
La retracción es proporcional al espesor de la capa de mortero y a la riqueza del
cemento; se recomienda utilizar cementos con baja retracción al secado
conjuntamente con arenas de buena granulometría (con pocos finos).
Adherencia: es la capacidad de un mortero para absorber tensiones tangenciales
y normales la cual une el mortero a la estructura haciendo que trabajen
monolíticamente dándole resistencia a la estructura (resistir pandeo, cargas
excéntricas y transversales).
Para obtener una adherencia adecuada es necesario que la superficie sobre la cual
se pondrá el mortero tenga un nivel de absorción adecuado, su superficie sea
12 AFAM Asociación Nacional de Fabricantes de Mortero “Características de los Morteros “ (en línea). (18 de
enero de 2014) disponible en: http://www.construmatica.com/construpedia/Caracter%C3%ADsticas_de_los_Morteros. 13 GUTIERREZ DE LOPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales para la construcción. Manizales: Universidad
Nacional de Colombia. p 120
rugosa, permita la unión mecánica del mortero y sea compatible con la mezcla
del mortero.
Resistencia: El mortero de pega empleado debe proporcionar una unión resistente; deberá proveer una alta resistencia a la compresión cuando el mortero deba soportar cargas altas y sucesivas. Siendo esta un indicio de las resistencias a tensiones de corte y a tensiones de tracción. Para obtener un mortero con resistencia optima del mismo cemento pero con diferentes proporciones y tamaños de arena, se deberá tener en cuenta diversos criterios. Si se desea tener un mortero más resistente e impermeable con un mismo agregado se debe aumentar el porcentaje de cemento en un volumen dado de mortero y con el mismo porcentaje de cemento empleado en un volumen de mortero, será el más resistente e impermeable aquel, que tenga mayor densidad (mayor porcentaje de materiales sólidos en un determinado volumen).14 Las diferentes propiedades de un mortero de pega (durabilidad, permeabilidad y porosidad) no dependen únicamente de la calidad del cemento sino también de la composición granular del mortero (posiciones y dimensiones relativas de cada uno de sus elementos que lo componen). El agua tiene un papel importante sobre la resistencia del mortero resultante debido a que depende básicamente de la densidad. Cuando un mortero es seco da mayores resistencias que un mortero húmedo, porque pueden ser más compactados (un mortero plástico dará como resultado un mortero más uniforme). Durabilidad : la durabilidad del mortero es la resistencia a los agentes externos tales como las bajas temperaturas , la penetración de agua , desgastes por abrasión , retracción al secado , eflorescencia , agentes corrosivos ,o choques térmicos , entre otros , sin deterioro de sus condiciones físico – químicas con el tiempo . En general, se cree que morteros de alta resistencia a la compresión tienen buena durabilidad. 15 Apariencia: el aspecto del mortero es de vital importancia en mampostería de ladrillo a la vista, donde la plasticidad de la mezcla, la selección y dosificación adecuada de sus componentes es importante, la colocación y el acabado de superficies. El color y la textura pueden mejorarse mediante el uso de colorantes inorgánicos o con aditivos especiales.
14 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá: Instituto del
Concreto Asocreto., 2001. p 309. 15 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá: Instituto del
Concreto Asocreto., 2001. p 310
3.3.5 Normas técnicas colombianas implementadas para los laboratorios
En seguida se realizara un breve resumen de las normas empleadas para la realización
de los ensayos realizados.
3.3.5.1 Método para determinar la densidad y la absorción del agregado fino, NTC 237.
La densidad o peso específico se define como la cantidad de masa por unidad de
volumen, de acuerdo a la forma en que se tome el volumen del cuerpo se
clasificara como nominal o aparente (debido a que las partículas de los agregados
para el mortero tienen porosidad, la cual puede ser no saturable o saturable).
Densidad nominal: se define como el material solido formado por las partículas
constituyentes, incluyendo los poros no saturables. Se puede definir como:
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 =𝑃𝑆
𝑉𝑚 − 𝑉𝑃𝑆
Dónde: Ps =peso seco de la masa (m)
Vm= volumen ocupado por la masa (m)
VPS=volumen de los poros saturables
Densidad absoluta: se caracteriza por la relación que hay entre el peso de la
masa del material y el volumen que ocupa la masa solida; exceptuando todos los
poros.
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑠
𝑉𝑚 − 𝑉𝑝
Dónde: Ps =peso seco de la masa (m)
Vm= volumen ocupado por la masa (m)
Vp=volumen de los poros (saturables y no saturables)
Densidad aparente: determinada por el peso de la masa del material y el volumen
que ocupan las partículas de ese material, incluyendo todos los poros.
𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑃𝑠
𝑉𝑚
Dónde: Ps =peso seco de la masa (m)
Vm= volumen ocupado por la masa (m)
Nota: “la densidad aparente se puede determinar en estado seco o en estado
húmedo dependiendo del grado de saturación de sus poros” 16
N: es posible determinar la capacidad de adsorción de los agregados, mediante la
diferencia de pesos (peso saturado, superficialmente seco y el peso seco).
% 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑃𝑠𝑠𝑠 − 𝑃𝑠
𝑝𝑠∗ 100
Dónde: Psss=peso de la masa saturada y superficialmente seca
Ps= peso seco de la muestra.
3.3.5.2. Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos NTC 77
Cálculos: para realizar una respectiva granulometría se calculó los porcentajes de
material que pasa cada tamiz, los porcentajes totales de material retenido en los
mismos, o los porcentajes en varias fracciones con una aproximación del 0.1 %
con base en la masa total de la muestra seca. Si la misma muestra se ha ensayado
inicialmente bajo los requisitos del a NTC 78, se incluye la masa del material fino
menor del tamiz No 200 obtenido por lavado en el análisis de los cálculos del
tamizado; se debe usar la masa total de la muestra seca antes del lavado, en la
NTC 78 como la base para el cálculo de todos los porcentajes.
Se calcula el módulo de finura, si se requiere, como la suma de los porcentajes
acumulados en la serie normalizada de tamices desde el No 100 en adelante y
divididos por 100. Los tamices de la serie normalizada son No 100, No 50, No 30,
No 16, No 8, No 4, 9.5 mm, 19 mm y 37.5 mm17.
16 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá: Instituto del
Concreto Asocreto., 2001. p 96 17 NTC 77. Concretos. Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos. Normas
Incontec. 2007. p 7 - 8.
3.3.5.3. Resistencia a la compresión para mortero con cilindros normalizados según NTC (3546) Este método establece los procedimientos de ensayo, en laboratorio o en obra, para
determinar la resistencia a la compresión de los morteros. No se requiere, ni se espera
que los valores de resistencia del mortero obtenido a través de este procedimiento de
ensayo cumplan con los requisitos de resistencia de las especificaciones de laboratorio
para mortero NTC 3329. Los valores obtenidos de los ensayos de laboratorio deben
ser correlacionados con los de mortero de la obra, hechos con los mismos materiales,
en la misma proporción y mezclado para lograr la misma consistencia18.
El ensayo de la resistencia a la compresión del mortero, que describe la norma NTC
3546 usando, ya sea los cubos de 50 mm o cilindros normalizados de 75 mm o 50 mm,
es relativamente simple y proporciona resultados consistentes y reproducibles. La
forma de los especímenes (cilindros o cubos), hace que los resultados de resistencia
obtenida mediante para ellos para un mismo mortero puedan variar y no ser iguales.
Cuando se ensayan cubos y cilindros de la misma mezcla para ser comparados, la
resistencia a la compresión del cilindro puede considerarse igual al 85% de la
resistencia a la compresión del cubo.
El ensayo de resistencia a la compresión de cilindros y cubos permite establecer las
características de desarrollo de la resistencia del mortero. Las medidas dependen
tanto del contenido de agua en el mortero en el momento del muestreo, como de otros
factores y refleja la resistencia general que podría ser obtenida por el mortero en la
mampostería.
Por último es importante anotar que la resistencia a la compresión obtenida en cilindros
y cubos, refleja la resistencia aproximada del mortero, ya que es más probable que la
relación agua/cemento de este sea menor en el muro, que la de los especímenes
almacenados en condiciones controladas de laboratorio19.
Para el cálculo de la resistencia a compresión del espécimen, se realiza dividiendo
la carga máxima soportada por este durante el ensayo por el área de la sección
transversal promedio, y luego se expresa el resultado con una aproximación de
0.07 Mpa.
18 NORMA TECNICA COLOMBIANA 3546. Concretos. Métodos de ensayo para determinar la evaluación en
laboratorio y en obra, de morteros para unidades de mampostería simple y reforzada. Bogotá: INCONTEC. 2003. p 26. 19 SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto
Asocreto., 1997. p 166 - 167.
4. METODOLOGIA EMPLEADA
4.1. Investigación cuantitativa Para esta proyecto se realizó recolección de muestras de arena (con las cuales se
desarrollaron análisis granulométricos) de las diferentes UPZ, acompañadas de ensayos
de laboratorio; todo esto con el adecuado almacenamiento debido a que de esto
depende la fiabilidad y confiabilidad de los resultados, para utilizarlos posteriormente en
la mezcla de mortero y así, comprobar su resistencia a la compresión. Para, este proceso
se midió esta propiedad, mediante el uso de cilindros de 75 mm de diámetro por 150
mm de altura, y la aplicación de una carga axial sobre ellos.
A modo de investigación se realizaron mezclas con arenas de rio, para la verificación de
resistencias a la compresión, obtenidas con este tipo de agregado fino.
En cuanto a la mezcla de mortero se comprobó la resistencia a la compresión, conforme
a la NTC 3546. Su dosificación entre material cementante (cemento y cal) respecto a la
arena cernida por malla No. 8, no puede ser inferior a 1:4 en volumen, el cual se verifico
mediante la implementación de un recipiente para medidas de peso unitario (0,0028 m3),
que permitió una medida exacta en volumen para la dosificación de la mezcla.
La mezcla de mortero estuvo compuesta por cemento convencional Portland tipo I, arena
de peña o arena de rio dependiendo de la upz del sector de Usme y agua. Logrando así
una mezcla semejante a la empleada en viviendas informales comunes en este sector.
Así mismo se realizaron pruebas a los cilindros de mortero cumplidos los 28 días de
fundidos.
Para registrar los datos que se obtuvieron, se diseñaron gráficas para visualizar la
resistencia de la mezcla de mortero de las diferentes UPZ y así poder comparar y
analizar.
4.1.2. Muestreo de agregado fino de la localidad de Usme de la ciudad de Bogotá
D.C.
Los morteros diseñados para su posterior análisis, estuvieron compuestos por agregado
fino obtenido de diversos almacenes del sector, originarios de las canteras de la localidad
de Ciudad Bolívar. Por lo tanto se tomaron siete muestras representativas de barrios
diferentes de la localidad. Tomando las normar NTC 77 y NTC 237 de las arenas
recolectadas se realizaron análisis de tipo granulométricos buscando sus módulos de
finura y densidades secas aparente.
La principal dificultad en esta parte fue el transporte del material desde los depósitos
hasta la vivienda donde se realizó la mezcla. Fue dificultoso debido a su peso
transportarla en un medio de transporte público y no se encontraron recursos o facilidades
para transportarla en un medio distinto.
A continuación se anexa una tabla con los datos del origen de las muestras de arenas
obtenidas de la localidad de Usme y además se anexa una muestra de una de las
gráficas que se realizaron para registrar y clasificar los datos. Las demás graficas se
encontraran en el capítulo de análisis de resultados.
Tabla 4 Datos de las muestras obtenidas de la localidad Usme
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian. (2014). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Ilustración 1 Ubicación de muestras de arenas correspondientes a los depósitos de materiales de la localidad de Usme
Fuente: Mapa de referencia de Bogotá D.C. Año 2015. Google maps
4.1.2.1. Canteras de Ciudad Bolívar:
Están ubicadas al sur de la ciudad, nacieron en los años noventa como modo de
subsistencia (aprovechando el espacio para la extracción sin parámetros), y de ellas se
extraen a cielo abierto, de forma artesanal y desorganizada en la mayoría de los casos
los principales materiales para la construcción en la ciudad; la mayoría de estas no tienen
título minero y están ubicadas en terrenos no autorizados para la extracción.
Estas canteras tienen grandes deficiencias ya que no tienen un plan de manejo y
recuperación del suelo, y afectan con sus sedimentos a las quebradas cercanas (como
la quebrada lima) produciendo esto erosión y procesos de inestabilidad. También con
esta extracción se pierde cobertura vegetal, cambia la morfología generando procesos
de erosión, deslizamientos y remoción en masa.
Una de las principales canteras de la localidad de Ciudad Bolívar está ubicada en Sierra
morena (Las canteras de peña colorado), cuyos suelos están conformados por estratos
arenosos y pendientes entre 15° a 40°.
Ilustración 2: Cantera de la Localidad de Ciudad Bolívar
Fuente: Mapa de referencia de Bogotá D.C. Año 2015. Google maps
5. RESULTADOS ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN
De los ensayos realizados a los materiales, se realizó un detenido análisis de los resultados obtenidos; que serán detallados en los siguientes ítems.
5.1 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE ENSAYOS DE AGREGADO FINO
5.1.1 Resultados y análisis granulométrico de arenas de la localidad según NTC 77
6.1.1.1 Objetivo esta norma tiene por objeto la determinación y distribución, de los tamaños que componen los agregados finos.
6.1.1.2 Descripción Para comenzar con el ensayo se debe garantizar que el
material se seque en un horno a una temperatura de 110 °c ± 5 °c. El tamizado se
realiza en tamices ubicados de mayor a menor abertura; ejerciendo un movimiento manual, haciendo que el tamiz lleve un movimiento vertical y lateral, garantizando que las partículas tengan diferentes direcciones con respecto a la base del tamiz. Repitiendo este procedimiento desde el tamiz 4,75 mm (No. 4) hasta el tamiz 75 μm (N° 200).
Este método permite la determinación de la masa unitaria de un agregado en la
condición compacta (por apisonado externo o por vibración) o en la condición
suelta (como viene de una pala o cucharon), después de que el agregado ha sido
secado a una temperatura constante hasta obtener una masa estable. El método
involucra la determinación de una muestra de agregado en recipiente (medida) de
volumen conocido, y entonces se resta la masa del recipiente.
Ilustración 3 Colocación de muestra para eliminación de contenido de humedad.
Fuente: Autor (2014)
Ilustración 4 Peso 500 gr arena de peña para análisis granulométrico
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Ilustración 5 Serie de tamices normalizados Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de
Caldas.
Ilustración 6 Material granular retenido en fondo tamices. Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de
Caldas.
Ilustración 7 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm)
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
5.1.1.3 Análisis de la granulometría. De los ensayos realizados a los se encontró,
una distribución uniforme de las partículas de agregado, un bajo contenido de
arcillas y limos, aportando a las propiedades de la mezcla, además, la relación A\C
será menor, y la resistencia a la compresión tendrá mejores resultados.
Además de esto, se verifico según NTC 2240 (AGREGADOS USADOS EN
MORTEROS DE MAMPOSTERIA) y NTC 4020 (AGREGADOS PARA MORTERO
DE RELLENO UTILIZADO EN MAMPOSTERIA), que la granulometría de los
agregados sean idóneos según los límites de la tabla 5, dependiendo si se va a
usar una arena natural o una arena triturada.
Tabla 5 Granulometría de los agregados
Nota Fuente: ICONTEC (1994). NTC 2240 Agregados usados en morteros de mampostería. Colombia. p 2.
Los resultados de las granulometrías que se realizaron a las muestras de arena
de peña se visualizan en las siguientes gráficas y tablas:
Ilustración 8 Análisis Granulométrico por tamizado de arena de peña (UPZ Yomasa, Alfonso López, Comuneros, Usme Pueblo).
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian. (2014). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,00,11,010,0100,0
% P
AS
A
TAMIZ
YOMASA
COMUNEROS
USME PUEBLO
ALFONSOLOPEZ
Ilustración 9 Porcentajes granulométricos arena de peña
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2014). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Los resultados de las granulometrías que se realizaron a las muestras de arena
de rio se visualizan en las siguientes gráficas y tablas:
Tabla 6 Análisis Granulométrico por tamizado de arena de Rio (UPZ La Flora, Danubio, Parque Entre nubes).
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00,11,010,0100,0
% P
AS
A
TAMIZ
DANUBIO
PARQUE ENTRENUBES
LA FLORA
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian. (2014). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
Tabla 7 Porcentajes granulométricos arena de rio.
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
5.1.1.4 Análisis módulo de finura. Entre las diferentes muestras de arena se
encontraron arenas con módulo de finura entre 1.2 a 2.2 para arenas finas, 2.3-
3.1 para arenas medianas. Para el caso de las arenas finas, implica que tiene una
superficie específica mayor con lo cual se requiere mayor cantidad de agua para
hidratarse.
Tabla 8 Módulo de finura arena de peña UPZ Alfonso López
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Tabla 9 Módulo de finura arena de peña UPZ Usme Pueblo
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0 0 0.00 100
1-1/2" 0 0 0.00 100
1" 0 0 0.00 100
3/4" 0 0 0.00 100
1/2" 0 0 0.00 100
3/8" 0 0 0.00 100
No. 4 0 0 0.00 100
No. 8 11.2 2.24 2.24 97.76
No. 16 47.8 9.56 11.80 88.2
No. 20 122.4 24.48 36.28 63.72
No. 30 90.1 18.02 54.30 45.7
No. 50 56.7 11.34 65.64 34.36
No. 100 115.1 23.02 88.66 11.34
2.59
Modulo de Finura
Modulo de Finura:
Es una Arena mediana
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0 0 0.00 100
1-1/2" 0 0 0.00 100
1" 0 0 0.00 100
3/4" 0 0 0.00 100
1/2" 0 0 0.00 100
3/8" 0 0 0.00 100
No. 4 0 0 0.00 100
No. 8 23.9 4.78 4.78 95.22
No. 16 53.9 10.78 15.56 84.44
No. 20 30.4 6.08 21.64 78.36
No. 30 37.5 7.5 29.14 70.86
No. 50 179.98 35.996 65.14 34.864
No. 100 120 24 89.14 10.864
2.25Modulo de Finura:
Es una Arena mediana
Modulo de Finura
Tabla 10 Módulo de finura arena de Peña UPZ Comuneros
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
Tabla 11 Módulo de finura arena de Peña UPZ Yomasa
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Tabla 12 Módulo de finura arena de Rio UPZ Parque Entre nubes
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Tabla 13 Módulo de finura arena de Rio Upz La Flora
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015).
Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0 0 0.00 100
1-1/2" 0 0 0.00 100
1" 0 0 0.00 100
3/4" 0 0 0.00 100
1/2" 0 0 0.00 100
3/8" 0 0 0.00 100
No. 4 0 0 0.00 100
No. 8 20.9 4.18 4.18 95.82
No. 16 64.2 12.84 17.02 82.98
No. 20 45.6 9.12 26.14 73.86
No. 30 51.4 10.28 36.42 63.58
No. 50 144 28.8 65.22 34.78
No. 100 120 24 89.22 10.78
2.38
Modulo de Finura
Modulo de Finura:
Es una Arena mediana
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0 0 0.00 100
1-1/2" 0 0 0.00 100
1" 0 0 0.00 100
3/4" 0 0 0.00 100
1/2" 0 0 0.00 100
3/8" 0 0 0.00 100
No. 4 0 0 0.00 100
No. 8 18.6 3.72 3.72 96.28
No. 16 59.3 11.86 15.58 84.42
No. 20 45.8 9.16 24.74 75.26
No. 30 46.3 9.26 34.00 66
No. 50 196 39.2 73.20 26.8
No. 100 80 16 89.20 10.8
2.40
Es una Arena mediana
Modulo de Finura
Modulo de Finura:
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0 0 0.00 100
1-1/2" 0 0 0.00 100
1" 0 0 0.00 100
3/4" 0 0 0.00 100
1/2" 0 0 0.00 100
3/8" 0 0 0.00 100
No. 4 0 0 0.00 100
No. 8 24.3 4.86 4.86 95.14
No. 16 99.98 19.996 24.86 75.144
No. 20 40.1 8.02 32.88 67.124
No. 30 21.18 4.236 37.11 62.888
No. 50 135.48 27.096 64.21 35.792
No. 100 75.1 15.02 79.23 20.772
2.43
Modulo de Finura
Modulo de Finura:
Es una Arena mediana
No.Malla % Retenido % Acumulado %ret. Acumulado % Pasa
2" 0.0 0.0 0.00 100
1-1/2" 0.0 0.0 0.00 100
1" 0.0 0.0 0.00 100
3/4" 0.0 0.0 0.00 100
1/2" 0.0 0.0 0.00 100
3/8" 0.0 0.0 0.00 100
No. 4 0.0 0 0.00 100
No. 8 15.5 3.094 3.09 96.906
No. 16 49.1 9.826 12.92 87.08
No. 20 40.8 8.162 21.08 78.918
No. 30 51.8 10.368 31.45 68.55
No. 50 171.3 34.25 65.70 34.3
No. 100 92.7 18.534 84.23 15.766
2.18
Es una Arena fina
Modulo de Finura:
Modulo de Finura
Tabla 14 Módulo de finura arena de rio UPZ Danubio
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
5.1.1.5 análisis de pesos específicos y adsorción de agregados finos. Las
densidades obtenidas de las muestras de agregados estuvieron entre un orden de
magnitud de 2.4 a 2.7, correspondiente a una arena fina, que posee una superficie
especifica considerablemente grande lo que representa una alta capacidad de
adsorción.
Por otro lado la adsorción de las muestras de arena varía acorde al contenido de
arcillas y del tamaño del grano haciendo que la superficie específica aumente o
disminuye dependiendo la muestra, tal como se muestra los resultados en la tabla
15:
Tabla 15 Pesos específicos y adsorción de las muestras de agregado fino.
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
No.Malla Masa Retenida (gr) % Retenido %ret. Acumulado % pasa
2" 0.0 0.00 0.00 100.00
1-1/2" 0.0 0.00 0.00 100.00
1" 0.0 0.00 0.00 100.00
3/4" 0.0 0.00 0.00 100.00
1/2" 0.0 0.00 0.00 100.00
3/8" 0.0 0.00 0.00 100.00
No. 4 0.0 0.00 0.00 100.00
No. 8 14.1 2.82 2.82 97.18
No. 16 50.4 10.08 12.90 87.10
No. 20 42.1 8.42 21.32 78.68
No. 30 44.2 8.84 30.16 69.84
No. 50 184.0 36.80 66.96 33.04
No. 100 82.0 16.40 83.36 16.64
2.18Modulo de Finura:
Modulo de Finura
Es una Arena Fina
Ilustración 10 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm)
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Ilustración 11 Material granular retenido tamiz No. 200 (0.075 mm)
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Calda
6.2 RESULTADOS Y ANALISIS DE ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A COMPRESION DE CILINDROS DE MORTERO ELABORADOS CON AGREGADOS FINOS DE LA LOCALIDAD DE USME
Resultado y análisis de resistencia a compresión a los 28 días de los cilindros de
mortero según NTC 3546
Objetivo: establecer el método para la determinación de las resistencias de morteros,
bien sea en estado plástico y endurecido .tomando muestras en cilindros de mortero de
75 mm de diámetro por 150 mm de altura aplicándole una carga axial y uniforme en el
área del cilindro.
Procedimiento: mediante la utilización de tubería en PVC, se elaboraron camisas para
los cilindros de mortero con un diámetro de 7,5 cm y una longitud de 15 cm
aproximadamente, verificando que en la parte inferior no hubiese ninguna segregación
de material.
Se realizó una mezcla de mortero con una dosificación en volumen de 1:4 fundidos en
30 cilindros por 7 UPZ para un total de 210 cilindros, en cada uno utilizando agregados
finos obtenidos de los depósitos de cada una de las UPZ, a los cuales se le realizaron
sus respectivos ensayos de laboratorio para poder calcular la relación A/C (Agua
/Cemento), en cada una de las muestras obtenidas en las diferentes UPZ garantizando
una condición optima del mortero , manteniéndolo en un punto deseable para la pega de
mampuestos así como se ve en la construcción de vivienda informal.
Ilustración 12 Camisas de mortero 1:4 en volumen.
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Ilustración 13 Cilindros de mortero usados para fallar a los 28 días
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Ilustración 14 Cilindros de mortero usados para fallar a los 28 días (peso)
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Ilustración 15 Máquina para fallar cilindro en concreto.
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Para la elaboracion de la mezcla de mortero se utilizo el molde de peso unitario haciendo
una medicion precisa en volumen de los agregados del cemento y del agua para
finalmente garantizar una dosificacion en volumen de 1:4 , luego de obtener una mezcla
homogenea se vierte en las camisas en capaz de igual tamaño aproximadamente ,
utilizando una varilla para una distribucion uniforme hasta llenar por completo el molde .
luego de esto con un maso de caucho se golpeo el molde para un vibrado a la mezcla
que garantizara la liberacion de burbujas atrapadas.
Los cilindros despues de ser desencofrados se dejaron a la interperie a una temperatura
no menor a 14 ºC y no mayor a 22 ºC, Sin ser sumergidas para de este modo garantizar
las condiciones a las que esta expuesto una muestra en obra.
Ilustración 16 Cilindro de mortero fallado a los 28 días.
Fuente: Autor (2014). Universidad Distrital Francisco José de Caldas
5.2.1 Resultados obtenido. A continuación se presentan los resultados obtenidos a los
7 días de fraguado.
Tabla 16 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 7 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
Ilustración 17 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 7 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Análisis. A los siete días de fallado las resistencias no cumplen con el 65% de lo
esperado a los 28 días, esto se puede presentar debido a varios factores como los son:
el ambiente al que se encuentra expuesto, las propiedades de los agregados y la falta de
curado del elemento.
UPZ
Resistencia
Promedio (MPA)
UPZ Danubio ( Arena de Rio) 3,30
UPZ Parque Entrenubes ( Arena de Rio) 3,62
UPZ La Flora ( Arena de Rio) 3,65
UPZ Yomasa ( Arena de Peña) 1,49
UPZ Comuneros ( Arena de Peña ) 2,06
UPZ Usme Pueblo ( Arena de Peña) 1,77
UPZ Alfonso Lopez ( Arena de Peña) 1,43
Promedio 7 Dias: 2,47
RESISTENCIAS OBTENIDAS A LOS 7 DIAS
5.2.2 Resultados obtenido. A continuación se presentan los resultados obtenidos a los
14 días de fraguado.
Tabla 17 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 14 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Ilustración 18 Grafica de resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 14 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
ANALISIS. A los catorce días de fundido las muestras con arena de peña presentan,
resistencias bajas en comparación a los cilindros fundidos con arena de rio. Esto se
ocasiona debido a la composición y tamaño de las partículas de los agregados
UPZ
Resistencia
Promedio (MPA)
UPZ Danubio ( Arena de Rio) 3,32
UPZ Parque Entrenubes ( Arena de Rio) 5,20
UPZ La Flora ( Arena de Rio) 4,49
UPZ Yomasa ( Arena de Peña) 2,35
UPZ Comuneros ( Arena de Peña ) 2,13
UPZ Usme Pueblo ( Arena de Peña) 2,24
UPZ Alfonso Lopez ( Arena de Peña) 2,31
Promedio 14 Dias: 3,15
RESISTENCIAS OBTENIDAS A LOS 14 DIAS
5.2.3 Resultados obtenido. A continuación se presentan los resultados obtenidos a los
28 días de fraguado.
Tabla 18 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 28 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
Ilustración 19 Resistencias obtenidas de cilindros de mortero 1:4 a los 28 días
Nota Fuente: SOLER CARO, Oscar (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá.
UPZ
Resistencia
Promedio (MPA)
UPZ Danubio ( Arena de Rio) 13,47
UPZ Parque Entrenubes ( Arena de Rio) 11,35
UPZ La Flora ( Arena de Rio) 12,18
UPZ Yomasa ( Arena de Peña) 6,14
UPZ Comuneros ( Arena de Peña ) 6,48
UPZ Usme Pueblo ( Arena de Peña) 6,31
UPZ Alfonso Lopez ( Arena de Peña) 5,87
Promedio 28 Dias: 8,83
RESISTENCIAS OBTENIDAS A LOS 28 DIAS
Análisis. La resistencia esperada en las muestras con arena de peña no se logró, pero
por otro lado con las arenas de rio se obtuvieron mayores resistencias que la esperada.
Ilustración 20 Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Danubio (Arena de Rio).
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
Ilustración 21 Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Parque Entre nubes (Arena de Rio).
Nota Fuente: CASTANEDA ALARCON, Julian (2015). Universidad distrital francisco José de caldas, Bogotá
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Danubio ( Arena de Rio)
3,304 3,325
13,46573436
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Resistencia 7 dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZDanubio ( Arena de Rio)
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Parque Entrenubes ( Arena de
Rio)
3,62
5,20
11,35
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ Parque Entrenubes ( Arena de Rio)
Ilustración 22 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió La Flora (Arena de Rio).
Fuente: Autor
Ilustración 23 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Yomasa (Arena de Peña).
Fuente: Autor
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ La Flora ( Arena de Rio)
3,654,49
12,18
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ La Flora (Arena de Rio)
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Yomasa ( Arena de Peña)
1,486
2,347
6,143
0
1
2
3
4
5
6
7
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RE
SIS
TE
NC
IA A
LA
CO
MP
RE
SIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ Yomasa ( Arena de Peña)
Ilustración 24 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Comuneros (Arena de Peña).
Fuente: Autor
Ilustración 25 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Usme Pueblo (Arena de Peña).
Fuente: Autor
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Comuneros ( Arena de Peña)
2,055 2,132
6,479
0
1
2
3
4
5
6
7
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ Comuneros ( Arena de Peña)
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Usme Pueblo ( Arena de Peña)
1,7682,236
6,308
0
1
2
3
4
5
6
7
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ Usme Pueblo (Arena de Peña)
Ilustración 26 Grafica de Resistencia a compresión mortero 1:4 barrió Alfonso López (Arena de Peña).
Fuente: Autor
Ilustración 27 Grafica de porcentajes de resistencias obtenidas en los morteros 1:4 a los 28 días, con las arenas del sector
Fuente: Autor
Grafica de Resistencia a Compresion Mortero 1:4 UPZ Alfonso Lopez ( Arena de Peña)
1,428
2,31
5,873
0
1
2
3
4
5
6
7
Resistencia 7 Dias Resistencia 14 dias Resistencia 28 dias
RES
ISTE
NCI
A A
LA
CO
MPR
ESIO
N
Resistencia a la Compresion UPZ Alfonso Lopez (Arena de Peña)
6. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados que se obtuvieron en los ensayos de compresión de cilindros de mortero a los 28 días con implementación de arenas de peña y arenas de rio se evidencio lo siguiente; Los cilindros fundidos con arena de peña manteniendo una dosificación de 1:4 alcanzaron un porcentaje respecto a la resistencia deseada de un 82%, el cual equivale a una resistencia de 6.2 Mpa, lo cual indica que con este material extraído de esta localidad no cumple la resistencia deseada de 7.5 Mpa indica en la NSR -10. Por otro lado la resistencia obtenida en los cilindros fundidos con arenas de rio, alcanzaron un porcentaje de 65% mayor al esperado, equivalente a una resistencia en promedio de 12.3 Mpa, lo cual nos indica que es un material idónea para la implementación de morteros de pega de mampostería.
La implementación de arenas de rio en morteros de pega de mampostería, deben ser más implementados en la construcción de viviendas informales ya que de acuerdo a los resultados obtenidos en el presente proyecto se van a obtener mayores beneficios como lo son: resistencia a la compresión (el cual ayudara a soportar mayores cargas), mayor adherencia (debido a su superficie corrugada, lo cual ayuda a responder monolíticamente ante una carga). Aunque un punto no tan a favor son los costos de la implementación de dichas arenas, que aumentan sus costos en 50%, respecto a la arena de peña.
Se debe tener en cuenta que para un mismo cemento y un mismo agregado fino
el mortero más resistente y probablemente más impermeable, es aquel que en la unidad de volumen contenga mayor cantidad de materiales sólidos. Es por ello que el mortero con arenas de rio es un material idóneo para la pega de mampuestos.
La pérdida de resistencia en el mortero de pega con arena de peña, es posible que
se halla ocasionado por el contenido de partículas altamente finas que no generan mayor trabazón entre ellas, haciendo que su resistencia disminuya.
ACTIVIDADES
Actividad Descripción de actividad Duración Act. Predecesora
1
Adquisición de la información para realizar el ensayo.
1 semana ---
2 Compra la arena obtenida de los almacenes del sector.
2 semanas ---
3 Compra de cemento portland obtenido del sector.
2 semanas ----
4 Adecuación del lugar donde se almacenarán las muestras.
2 semanas Actividad 2,3
5 Granulometría del agregado
2 semanas Actividad 2
6 Análisis granulométrico de los agregados finos. (NTC 77)
2 semanas Actividad 5
7 Preparación de especímenes (ntc3546)
1 semana Actividad 2, 3,6
8 Almacenamiento y curado de especímenes según (NTC 3546)
5 semanas Actividad 7
9 Prueba resistencia a los especímenes de acuerdo a (NTC 3546)
1 semana Actividad 8
10 Calculo de los datos obtenidos
2 semanas Actividad 9
11 Análisis de los resultados obtenidos en las pruebas
3 semanas Actividad 10
12 Evaluación final de resultados
2 semanas Actividad 11
13 Realización de los ajustes a la metodología preliminar
1 semana Actividad 12
14 Diseño y entrega final del proyecto.
1 semana Actividad 13
15 Sustentación publica de la guía en las instalaciones de la Universidad Distrital
1 semana Actividad 14
RECURSOS Y PRESUPUESTOS
INSTITUCIONALES
El primer recurso con el que se cuenta es el laboratorio de suelos, concretos y
pavimentos, de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica.
Donde se realizara las pruebas de los respectivos laboratorios.
PERSONAS QUE PARTICIPARON EN EL PROCESO
Ingeniero Sergio Valbuena
Ingeniero civil
Es el tutor del proyecto, y proporcionará la colaboración en su desarrollo. Siendo la
persona clave para la correcta realización en cada aspecto relacionado a la
investigación.
MATERIALES Y FINANCIEROS
PRESUPUESTO
DETALLE JUSTIFICACIÓN CANT UNID VALOR UNITARIO
VALOR TOTAL
Papelería Material de papelería empleado en la elaboración del proyecto
unidad 50000 50000
Laboratorio Recurso indispensable para la correcta elaboración de este proyecto
0 0
Transporte Se requerirá transportar los materiales
140000 140000
Cemento material principal y de estudio, necesarios para hacer los laboratorios
3
unidad 78000
78000
Agregado fino
necesarios para hacer los laboratorios, pues con ellos se pueden obtener las muestras de mortero
2 m3 130000 130000
Agua necesaria para la mezcla del mortero
0 0
Otros gastos
gastos inesperados que se pueden generar (imprevistos)
40000 40000
TOTAL $ 438000
6. BIBLIOGRAFIA
SÁNCHEZ DE GUZMÁN (1997). Diego. Cemento Portland. Tecnología del concreto. Bogotá: Instituto del Concreto Asocreto.
GUTIÉRREZ DE LÓPEZ, Libia (2003). El concreto y otros materiales de construcción. Morteros. Manizales Universidad Nacional de Colombia.
Pasual Urbán Brotóns (2009). Construcción de estructuras de concreto armado, Editorial Club Universitario, San Vicente.
AFAM Asociación Nacional de Fabricantes de Mortero “Características de los Morteros “(en línea). (18 de enero de 2014) disponible en: http://www.construmatica.com/construpedia/Caracter%C3%ADsticas_de_los_ Morteros.
NTC 77. Concretos. Método de ensayo para el análisis por tamizado de los agregados finos y gruesos. Normas Incontec. 2007.
NORMA TECNICA COLOMBIANA 3546. Concretos. Métodos de ensayo para determinar la evaluación en laboratorio y en obra, de morteros para unidades de mampostería simple y reforzada. Bogotá: INCONTEC. 2003.