DISEÑO DE MEZCLA DE UN CONCRETO CELULAR DE BAJA …

DISEÑO DE MEZCLA DE UN CONCRETO CELULAR DE BAJA DENSIDAD

UTILIZANDO RESIDUOS DE CANTERA

NARDY GISELA HUERTAS COBOS

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT- CUNDINAMARCA

2021

DISEÑO DE MEZCLA DE UN CONCRETO CELULAR DE BAJA DENSIDAD

UTILIZANDO RESIDUOS DE CANTERA

NARDY GISELA HUERTAS COBOS

Trabajo realizado para optar al título de Ingeniero Civil

Tutora

LILIANA CAROLINA HERNÁNDEZ GARCÍA

Ing. Civil, Ms. C. Infraestructura Vial

Esp. Diseño y Construcción de Vías y Aeropistas

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

Seccional del Alto Magdalena

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT- CUNDINAMARCA

2021

3

Nota de aceptación

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Jurado

Girardot, Marzo de 2021

4

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 9

1 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 10

1.1 PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN 10

1.2 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 11

1.3 JUSTIFICACIÓN 11

2 OBJETIVOS 13

2.1 OBJETIVO GENERAL 13

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 13

3 MARCO DE REFERENCIA 14

3.1 MARCO DE ANTECEDENTES 14

3.2 MARCO TEÓRICO 17

3.3 MARCO CONCEPTUAL 22

3.4 MARCO CONTEXTUAL 26

3.5 MARCO LEGAL 26

4 DISEÑO METODOLÓGICO 28

4.1 INSTRUMENTOS 28

4.2 PROCEDIMIENTO 29

4.3 CRONOGRAMA 30

5 DESARROLLO DEL PROYECTO 31

5.1 CARACTERIZACION DE LOS AGREGADOS 31

5.2 DISEÑO DE MEZCLAS 39

5.3 DESEMPEÑO MECÁNICO 44

6 CONCLUSIONES 68

7 BIBLIOGRAFÍA 70

5

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Composición y propiedades del concreto celular ..................................................... 21

Tabla 2 Requisitos que deben cumplir los agregados ........................................................... 22

Tabla 3 Normas técnicas utilizadas en el diseño de mezcla ................................................ 27

Tabla 4 Instrumentos empleados durante el proyecto.......................................................... 29

Tabla 5 Cronograma de actividades ........................................................................................ 30

Tabla 6 Distribución granulométrica proporción 50% Filler, 50% Grava de ¼’’ ............... 31

Tabla 7 Distribución granulométrica proporción 70% Grava ¼’’ 30% Filler ...................... 34

Tabla 8 Resultados humedad natural del agregado ............................................................. 36

Tabla 9 Resultados densidad y absorción de la grava 1/4'' (Pepitas) ................................. 37

Tabla 10 Densidad y absorción del Filler ................................................................................. 37

Tabla 11 Resultados ensayo masa unitaria ........................................................................... 38

Tabla 12 Dosificación de mezclas ............................................................................................ 40

Tabla 13 Resultados a compresión de las muestras ............................................................ 44

Tabla 14 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-03, 21 días de edad ..... 50

Tabla 15 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-04, 3 días de edad ........ 51

Tabla 16 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-04, 11 días de edad ...... 52

6

Tabla 17 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-04, 21 días de edad ......53

Tabla 18 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-05, 3 días de edad ....... 54

Tabla 19 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-05, 11 días de edad ......55


Tabla 21 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-06, 3 días de edad ........ 57



Tabla 24 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-07, 3 días de edad ....... 60

Tabla 25 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-07, 11 días de edad ...... 61


Tabla 39 Densidades de las muestras .................................................................................... 64

Tabla 40 Densidad con respecto a la relacion a/c ................................................................ 65

Tabla 41 Resultados del valor relativo de soporte ................................................................ 66

7

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Estructura de un pavimento........................................................................................ 17

Figura 2 Composición del concreto .......................................................................................... 18

Figura 3 Mina de agregados TS ingeniería Ltda .................................................................... 23

Figura 4 Residuo de cantera: Arena Filler .............................................................................. 24

Figura 5 Residuo de cantera: Pepitas (Grava 1/4") .............................................................. 24

Figura 6. Aditivo espumante ..................................................................................................... 25

Figura 7. Diseño experimental .................................................................................................. 29

Figura 8 Registro fotográfico ensayo granulometría .............................................................. 31

Figura 9 Curva Granulométrica proporción 50%50% ............................................................33

Figura 10 Granulometría proporción 50% Filler 50% grava ¼’’ ...........................................33

Figura 11 Curva granulométrica proporción 70%30% ...........................................................35

Figura 12 Granulometría proporción 70%30% .......................................................................35

Figura 13 Proceso ensayo absorción ...................................................................................... 36

Figura 14 Instrumentos a utilizar para el ensayo de masa unitaria .................................... 38

Figura 15 Determinación de materia orgánica del agregado .............................................. 39

Figura 16 Realización de especímenes .................................................................................. 40

8

Figura 17 Proceso de mezclado de muestra ........................................................................... 41

Figura 18 Burbujas de aire contenidas en la muestra .......................................................... 42

Figura 19 Encofrado muestras RC-01, RC-02 y RC-03 ....................................................... 42

Figura 20 Encofrado muestras RC-04, RC-05, RC-06 y RC-07 ......................................... 43

Figura 21 Muestras desencofradas ......................................................................................... 43

Figura 22 Líneas de Falla en cilindros..................................................................................... 46

Figura 23 Resistencia a la compresión muestras .................................................................. 47

Figura 24. Desarrollo de resistencias con la edad de madurez .......................................... 48

Figura 25. Resistencia a la compresión en función de la Relación Agua Cemento ........ 49

Figura 26 Desarrollo de CBR de concretos celulares con diferente relación

Agua/Cemento............................................................................................................................. 63

Figura 27 Muestra RC-04 con falla de penetración............................................................... 63

Figura 28. Curva de Resistencia CBR en función de la Relación Agua Cemento ........... 67

9

INTRODUCCIÓN

Una de las grandes problemáticas que acecha nuestro entorno es la saturación de los

sitios destinados para disposición de desechos generados por la construcción o también

llamados RCD (Residuos de construcción y demolición). Esto se debe a la falta de

iniciativas que generen la reutilización de dichos residuos y a su vez permita aprovechar

las propiedades que estos presentan para transformarlos en un producto nuevo. Según

el (Ministerio de Ambiente y desarrollo sostenible, 2017) en Colombia la generación de

RCD cada año aumenta, produciendo entre las capitales del país más de 22 millones de

toneladas de RCD.

A raíz de este problema se decide implementar los residuos de cantera en un concreto

celular, de baja densidad que pueda ser utilizado como relleno vial, para lo cual es

necesario caracterizar los residuos que serán el agregado del concreto, determinar la

densidad y el CBR de cada una de las muestras desarrolladas en el laboratorio gracias a

diversos ensayos que exige la norma para cumplir con el objetivo final.

El diseño de mezcla realizado tuvo como resultado un concreto celular de baja densidad

a comparación con el concreto convencional, que puede ser empleado como relleno

fluido en obras de infraestructura vial. Puede ser utilizado como subbase granular.

Este proyecto de grado hace parte de un macro proyecto del semillero SEUS, que

participo en el Boot Camp de investigación realizado por la Universidad Piloto de

Colombia, generando interés por parte de su jurado que lo selecciono entre los 3 mejores

proyectos de su categoría y estuvo entre uno de los 10 videos más votados en el canal

de YouTube del semillero de investigación.

10

1 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

El incremento de la generación de RCD en Colombia ha generado la búsqueda de

alternativas sostenibles en el sector de la construcción. Estos residuos han sido parte de

varias investigaciones para su incorporación en diferentes diseños de mezclas,

generalmente en piezas de mampostería.

El proyecto propone la utilización de los residuos de cantera que no son utilizados

comercialmente para formar un producto nuevo y así disminuir los impactos que día a día

se generan por el incremento de los RCD. El concreto celular tiene la ventaja de ser una

mezcla fluida, que no necesita maquinaria para su compactación, lo cual ayuda a

disminuir costos. La investigación se basa en el diseño de mezcla de un concreto celular

que permita incluir los agregados que se consideran como desechos y así formar un

concreto de baja densidad para implementarlo como relleno fluido en obras de

infraestructura vial.

Para realizar este diseño es necesario llevar a cabo pruebas de laboratorio para

caracterizar los agregados, determinar la densidad del concreto y el CBR de la mezcla,

cumpliendo con las especificaciones que exige la norma para los materiales que son

usados como rellenos viales. Estos procedimientos se realizaron en el laboratorio

experimental del semillero SEUS.

1.1 PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN

Este proyecto de investigación busca diseñar un concreto celular de baja densidad

utilizando residuos de cantera como agregados de la mezcla, para formar un relleno fluido

que pueda ser implementado en las obras de infraestructura vial, variando el contenido

de cemento en cada muestra, con el fin de identificar variables como la densidad del

concreto a través de pruebas experimentales como la absorción. Además de realizar la

caracterización correspondiente a los agregados a emplear en el diseño, se determinarán

pruebas de resistencia para cada muestra.

11

Este proyecto de investigación hace parte del semillero experimental SEUS. La idea es

emplear residuos de cantera para formar los agregados que componen el diseño de

mezcla del concreto celular para así mitigar el impacto generado por los RCD en el medio

ambiente y facilitar el aprovechamiento de dichos residuos en alternativas eco amigables.

Entre los residuos que se van a implementar en este diseño esta: La grava de ¼’’

(también denominada en laboratorio pepitas) y Arena filler (Material que resulta del lavado

de la arena).

1.2 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

Este proyecto de investigación a través de pruebas experimentales plantea un diseño de

mezcla para un concreto celular de baja densidad que pueda ser utilizado como una

alternativa a los rellenos viales del país utilizando residuos de cantera, lo anterior genera

la siguiente pregunta de investigación:

¿Es posible utilizar residuos de construcción y demolición como agregados en el diseño

de mezcla de un concreto celular de baja densidad para ser implementado como relleno

fluido en obras de infraestructura vial?

Este proyecto tiene como finalidad promover la reutilización de los desechos o residuos

generados por la construcción para crear productos nuevos que logren mitigar el impacto

ambiental generado por la industria de la construcción. En este caso utilizar el concreto

celular como relleno fluido para la infraestructura vial.

1.3 JUSTIFICACIÓN

El proyecto de investigación tiene como finalidad crear una alternativa sostenible al

utilizar residuos de cantera, realizando el diseño de mezcla de un concreto celular, lo cual

incentivara a la búsqueda de nuevos prototipos que puedan implementar los RCD como

parte de los agregados en otros tipos de mezclas. A pesar de que el concreto celular en

el país es poco utilizado, apostarle a un relleno ligero es un avance importante para las

investigaciones futuras. Las pruebas de laboratorio serán un factor importante ya que

estas demostrarán la viabilidad de utilizar residuos como agregados en mezclas nuevas.

12

La idea del proyecto es que este concreto sea utilizado como relleno fluido en la

infraestructura vial, ya que en el país son muy pocas las investigaciones o proyectos que

permitan mostrar la utilidad de los rellenos y las ventajas que estos presentan al ser el

reemplazo del material de relleno convencional. Teniendo en cuenta las ventajas que

este tipo de rellenos generan como la disminución de costos, ya que es un material

autocompactante, es decir, no requiere maquinaria para su compactación.

Es de resaltar que esta investigación beneficia y contribuye al desarrollo de ideas

innovadoras y que mejor que hacerlo utilizando aquellos residuos que generan

contaminación alrededor del mundo.

13

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar una mezcla de concreto celular utilizando agregados reciclados de cantera, con

densidad baja para validarlo como nuevo producto de relleno para vías, a partir de la

reutilización de residuos contaminantes del entorno ambiental de la región.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realizar la caracterización de los agregados que van a ser utilizados en el diseño

de mezcla, para conocer las propiedades de los mismos.

• Plantear el diseño de mezcla que se ajuste a las características que requiera la

norma, teniendo en cuenta variables como la relación agua cemento, la densidad

de la muestra y su resistencia a la compresión.

• Elegir el diseño más óptimo para que este pueda ser empleado como una

alternativa a los rellenos convencionales que conocemos.

14

3 MARCO DE REFERENCIA

3.1 MARCO DE ANTECEDENTES

El concreto celular también llamado en algunas partes como hormigón celular, concreto

poroso, hormigón aireado o relleno fluido. Es un material que tiene varias aplicaciones en

la construcción y que se ajusta con facilidad como relleno. La implementación del relleno

fluido ha sido poco explorada, tanto así que son pocos los antecedentes históricos que

se pueden encontrar. A pesar de que se implementación se limitó a viviendas y

edificaciones, fue en Inglaterra cuando por primera vez se utilizó este material en el

museo británico terminado en 1907. (Sanabria, 2002)

En el Reino Unido, antes de la última guerra mundial el concreto base de espuma se

utilizó en la fabricación de muros que no fueran de carga. Hoy en día la aplicación del

concreto celular se utiliza en la fabricación de elementos pretensados. La primera vez

que se produjo el concreto aireado con una bomba generadora de espuma fue en Suecia

en el año 1929 y fue empleado en la fabricación de bloques. (Sanabria, 2002)

En Alemania a raíz de la segunda guerra mundial se provocó un agotamiento de

agregado como la piedra pómez a las industrias productoras de bloques, por el uso

acrecentado del concreto colado in-situ como la industria (Schüttbeton) que se ha hecho

en la Alemania occidental y en otros países, sufrió una gran crisis debido al

abastecimiento del material de cantera, por lo tanto, tuvo una gran acogida la iniciación

de agregados a base de espuma. Una cantidad limitada de arcilla expandida también se

está fabricando por un proceso de espuma cerca de Hamburgo, basándose en un

proceso Danés (Sanabria, 2002).

El registro del primer estudio de rellenos fluidos fue en el año 1964 por el “U.S Bureau of

Reclamation”. Tiempo después una compañía de nombre K-krete Inc. Presento 4

patentes en 1977, proponiendo un reemplazo al relleno convencional. La falta de

información recopilada acerca del uso de este relleno generó confusión hacia el uso de

estos materiales, lo cual género que el comité 229 del ACI estableciera una respuesta en

1984 con el nombre “Controlled Low Strenght Materials” referenciando ampliamente el

15

uso del material. Pero fue en el año 1999 donde se publicó una revisión editada. (Salgado

Ale & Peralta Baluarte, 2016)

Las normas locales sobre las construcciones y adecuaciones en concreto celular en

algunos países no están totalmente definidas, según el ingeniero Javier Sanabria se debe

tener cuidado a la hora de fijar manuales y códigos muy rígidos, ya que, no permiten la

aplicación del concreto ligero o celular en estructuras que aparentemente sean impropias

y así mismo no deben ser lo suficientemente flexibles, ya que esto ocasiona el deterioro

de las estructuras y por ende la no aceptación del producto. Es por esto, que para los

diversos ensayos realizados a los agregados a implementar en el concreto celular y al

producto final, se tuvo en cuenta la normatividad vigente.

La aplicación del concreto celular como rellenos fluidos de resistencia controlada ha sido

analizada en diferentes países del mundo, verificando la viabilidad de estos rellenos como

reemplazo de los rellenos granulares que se emplean actualmente en diferentes obras

civiles. Esto se ha dado gracias a múltiples investigaciones experimentales, que han

optado por la búsqueda de alternativas al aprovechamiento de los residuos que se

generan por la industria de la construcción.

En España, se han realizado pruebas experimentales para obtener mezclas de concreto

celular o relleno fluido a partir de granulometrías inclasificadas provenientes de los

procesos de machaqueo de los áridos. Según un artículo de la Revista Técnica

CEMENTO HORMIGON, “En las plantas de producción de áridos, uno de los objetivos

que se persigue es el aprovechamiento integral del producto” (Revuelta Crespo,

Fernandez Luco, Alvarez Fernandez, & Carballosa, 2010). Como resultado, el articulo

concluye que es posible la utilización de las fracciones de árido, que contienen un alto

contenido de finos para mezclas de rellenos fluidos de baja resistencia controlada.

Por otro lado, existen otro tipo de investigaciones que consisten en la fabricación de

relleno fluido utilizando áridos reciclados mixtos, con el fin de “evaluar su aplicabilidad en

la producción de este material, atendiendo a criterios de sostenibilidad, puesto que éstos

no son reutilizables en hormigones” (Gonzalez Rodriguez, 2012). Esta investigación da

como resultado un análisis a cerca de las repercusiones que se puede generar en las

16

propiedades en estado fresco y endurecido del relleno, si se llegara a modificar las

cantidades de los componentes de la mezcla o si se altera alguna variable. Una

observación importante al momento de realizar la dosificación de las muestras.

En Tacna-Perú, los ingenieros Oscar Salgado y Renato Peralta realizaron un análisis

técnico-económico del concreto fluido como reemplazo del relleno estructural

compactado, en la construcción del proyecto minero las Bambas. En este proyecto se

pudo evidenciar que el concreto fluido además de cumplir con los requisitos técnicos de

un relleno compactado, genera una reducción de tiempo al no requerir maquinaria para

su compactación, lo cual disminuye en gran medida los costos. Cabe aclarar que según

los autores: “Se debe estudiar y analizar cada proyecto a detalle, antes de optar por un

relleno con concreto fluido, ya que la reducción de tiempo en rellenos genera a su vez

aceleración total de la Obra, sin embargo, en obras pequeñas que no existan tales

necesidades, podría conllevar a gastos excesivos sin mayores beneficios” (Salgado Ale

& Peralta Baluarte, 2016)

Las investigaciones que se han realizado son generalmente en otros países, por lo cual

se toma la iniciativa de crear un producto que además de generar ventajas al momento

de su colocación, también se contribuya a la disminución de la contaminación por parte

de las actividades del sector de la construcción.

Este tipo de relleno está siendo analizado por diferentes empresas encargadas de la

producción de concreto. A través de los años las empresas concreteras han desarrollado

relleno fluido, basados en las ventajas que este tipo de relleno posee. Cemex, por

ejemplo, viene desarrollando este producto desde el año 1997 y su utilización ha sido tan

exitosa que incluso, las ventas han incrementado un 450 por ciento desde el año 1997

(Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, 2000).

En América Latina, empresas europeas han producido y comercializado este producto

hasta hace no más de 10 años. Su implementación ha sido en relleno de pisos,

construcciones con niveles de aislación térmica, construcción de cubiertas, protección

acústica. El ingeniero Javier Sanabria afirma que: “en Latinoamérica aún existe un muro

invisible para el desarrollo del concreto celular, ya que, la idiosincrasia del consumidor

17

opta por los sistemas tradicionales pesados” (Sanabria, 2002). Por eso la necesidad de

divulgar las propiedades físicas y ventajas económicas que genera el concreto celular.

3.2 MARCO TEÓRICO

Los pavimentos tienen como función proveer una superficie de rodamiento al tránsito y

así lograr distribuir las cargas aplicadas por el mismo, sin que se sobrepasen las cargas

admisibles de las distintas capas del pavimento. (Vise, 2016)

La estructura del pavimento está formada por capas de resistencia decreciente con la

profundidad, estas se componen de una capa de rodadura, una base y subbase apoyados

sobre la subrasante.

Figura 1 Estructura de un pavimento

Fuente: (Vise, 2016)

Las capas de relleno es una capa compactada de materiales con procedencia natural o

que son sometidos a modificaciones, generalmente posee mejores propiedades que la

subrasantes con el propósito de alejar las cargas del tráfico de la subrasante mediante

un costo menor que las capas de base y subbase. (Vise, 2016)

La subbase por su lado está en función de reducir el costo del pavimento disminuyendo

el espesor de la base, protegiéndola para así evitar que la base sufra cambios

Carpeta de rodadura

Base

Subbase

Subrasante

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volumétricos al cambiar las condiciones de humedad generando la disminución de la

resistencia de la base. La base en cambio está en función de tener la resistencia

estructural para soportar las presiones que se transmiten por el paso de los vehículos.

Debe tener un espesor adecuado para que pueda resistir las presiones transmitidas a la

subbase. (Vise, 2016)

El concreto, puede definirse como la mezcla de un material aglutinante (Cemento),

agregados finos y gruesos, agua y aditivos, que forman una piedra artificial. En la

actualidad el concreto es el material que más se usa en la industria de la construcción, la

alta densidad de los concretos convencionales, resulta ser un problema ya que la carga

muerta es un factor importante. (Cervantes Abarca , 2008)

Figura 2 Composición del concreto

Fuente: (Valarezo, 2011)

A raíz de lo anterior, a través de los años se han realizado pruebas experimentales con

el fin de corregir las insuficientes cualidades del concreto. Como resultado están los

concretos celulares o aireados y los concretos ligeros estructurales.

El concreto celular o concreto aireado se crea incluyendo una cantidad de burbujas de

aire que se incorporan en una mezcla a base de cemento, agregados y agua. Este

19

procedimiento se logra con la ayuda de la espuma que se activa mezclando el químico

espumante con agua. El ACI define que: “el concreto celular es como aquel en el que

todo o parte del agregado grueso es sustituido por burbujas de gas o aire”.

Los materiales que se utilizan para la fabricación de concreto celular son los mismos que

se emplean en el concreto convencional. Sin embargo, existen investigaciones que han

logrado generar concreto celular utilizando áridos reciclados o triturados. Este tipo de

concretos se caracterizan por ser concretos con densidades entre 300 kg/m3 hasta 2000

Kg/m3 a comparación de los concretos convencionales los cuales poseen densidades

alrededor de 2300 kg/m3. Según la ACI213R-14 el concreto ligero se clasifica de la

siguiente manera:

• Concreto de baja densidad, presenta una densidad entre 300 kg/m3 hasta 1000

kg/m3. La resistencia la compresión es menor a 7MPa.

• Concreto de densidad media, esta varia de 1000 Kg/m3 hasta 1600 Kg/m3. La

resistencia mínima es alrededor de 17 MPa.

• Concreto de densidad media alta, su densidad va desde 1600 Kg/m3 hasta

2200 Kg/m3.

Además, los concretos celulares también se clasifican de la siguiente manera:

• Cemento celular puro, aquel que emplea solo cemento portland, agua, gas o

espuma preparada, no contienen agregados sólidos y presentan densidades

entre 200 a 700 Kg/m3.

• Concreto celular arenado, que contiene cemento, arena, agua y un agente

escogido para desarrollar células. Tiene una densidad entre 850 a 1900 kg/m3.

• Concreto celular con agregados ligeros, reemplazan parte de la arena con

tezontle o piedra pomes. Logran densidades de 1600 Kg/m3.

20

• Concreto celular con agregados expansivos, se realizan con adición de

vermiculita y perlita. Son perfectos cuando se usan como protección a las

estructuras metálicas contra el fuego.

Es importante resaltar las características que posee el concreto celular a comparación

del concreto convencional, por ejemplo, la densidad, además de las propiedades térmicas

y acústicas, que generan ventajas en la construcción. Claro está que depende el uso que

se le vaya a dar al concreto celular. S

Según la guía del ACI 523 3R-14 menciona la densidad, la relación agua cemento (a/c),

propiedades y contenidos de agregados que afectan las características mecánicas del

concreto celular como lo es la resistencia a la compresión. Cabe destacar que la densidad

es un parámetro necesario para controlar la resistencia a la compresión, por lo cual la

siguiente tabla presenta la resistencia a la compresión que se podría obtener basados en

el valor de la densidad.

21

Tabla 1 Composición y propiedades del concreto celular

Densidad (Kg/m3)

Arena: Cemento Agua: Cemento Factor

cemento (Kg/m3)

Resistencia a compresión estimada

PSI MPa

800 0,79 0,6 335 250 1,7

800 0,55 0,5 390 300 2,1

800 0,29 0,5 446 400 2,8

960 1,27 0,6 335 350 2,4

960 0,96 0,5 390 400 2,8

960 0,65 0,5 446 500 3,5

1120 1,75 0,6 335 450 3,1

1120 1,37 0,5 390 500 3,5

1120 1,06 0,45 446 600 4,1

1280 2,22 0,6 335 600 4,1

1280 1,78 0,5 390 650 4,5

1280 1,42 0,45 446 750 4,8

1440 2,85 0,45 335 1100 7,6

1440 2,19 0,5 390 1100 7,6

1440 1,78 0,45 446 1300 9

1600 3,18 0,6 335 1250 8,6

1600 2,65 0,45 390 1700 11,7

1600 2,14 0,45 446 1800 12,4

1760 3,66 0,6 335 2000 13,8

1760 3,06 0,45 390 2600 17,9

1760 2,44 0,5 446 2500 17,2

Fuente: ACI 523 3R-14

Las propiedades del concreto celular se asemejan a las de los rellenos fluidos. Es un

material ligero de baja resistencia controlada que es capaz de soportar cargas sin

deformarse y se tiene la posibilidad de realizar excavaciones, ya que la resistencia del

mismo se controla para evitar que un futuro la resistencia siga subiendo y genere más

costos en temas de excavación. Su uso más común es como relleno de zanjas,

reemplazo del suelo procedente de la misma excavación. Se coloca directamente del

camión a la zanja y no necesita ser compactado o vibrado. Este logra alcanzar una

resistencia de 0.35 a 0.7 MPa similar a la capacidad de soporte del suelo, lo que permite

que este relleno pueda ser excavado. (Santaella Valencia & Salamanca Correa, 2002)

22

También puede ser utilizado como relleno de baja resistencia para subbase y base de

pavimentos de trafico ligero en vías urbanas, protección de taludes o cuencos

amortiguadores de presas, control de erosión en taludes, canales y zonas costeras.

(Santaella Valencia & Salamanca Correa, 2002)

Los requisitos que deben cumplir los agregados del relleno fluido son los siguientes:

Tabla 2 Requisitos que deben cumplir los agregados

Requisitos Valor Maximo permitido

Modulo de finura 1,7

Absorción (%) 2,5

Material que pasa T200 (%) 7

Materia orgánica Escala de color 3

Fuente: (Santaella Valencia & Salamanca Correa, 2002)

Aunque no existe un método específico para diseñar hormigones celulares, este debe ser

tratado como un hormigón elaborado con materiales pétreos según la norma del ACI

523.3R ya que algunas de sus características estructurales son las mismas, recordando

que el hormigón celular es un material nuevo y se sigue experimentando (Mairongo

Sanchez, 2018).

Según (Zamorra Terrones, 2015) “el Concreto Celular exhibe una excelente absorción

acústica, debido a su estructura celular, debido a su densidad reducida, el Concreto

Celular también mejora la atenuación del sonido”. Para esta ventaja, se utilizan bloques

de concreto.

Este concreto tiene como ventaja la reducción de la carga muerta, ya que es un material

de baja densidad. Ahorra tiempo al no necesitar maquinaria para su compactación. Y por

otro lado en el ámbito ambiental, va a ser producido con materiales reciclados de cantera.

3.3 MARCO CONCEPTUAL

El concreto celular es una mezcla de cemento, agregados, agua y un aditivo espumante.

Este concreto contiene aire incorporado que se generan gracias a la espuma introducida

por el aditivo. Este concreto se produce de manera mecánica, mezclando los agregados,

23

el cemento y el agua. Luego, se activa el aditivo espumante con agua y se mezcla

uniformemente hasta formar la espuma que contiene el aire que se va a incorporar a la

muestra. Una vez formada la espuma, se agrega a los demás agregados hasta formar

una mezcla homogénea, en la cual se pueden observar los poros incluidos por el aditivo.

Este tipo de mezcla se asemeja a las características del relleno fluido, un tipo de relleno

que se emplea diferentes tipos de estructuras y se caracteriza por ser menos denso que

los rellenos granulares convencionales.

Los agregados que se van a emplear en el diseño de mezcla de este proyecto de

investigación, fueron obtenidos de la mina de agregados T.S ingeniería Ltda.

Figura 3 Mina de agregados TS ingeniería Ltda

Fuente: El autor

Los residuos de cantera que se utilizaron como agregados de la muestra fueron la arena

filler, que es el residuo de la arena triturada, lavada y seleccionada que queda en las

piscinas de lodos. Este es el residuo fino que será empleado como parte de los

agregados. El otro residuo es el denominado pepitas en la cantera que es la grava de ¼”

que pasa por el tamiz 3/8” en el momento de clasificación de la piedra triturada, lavada y

seleccionada. Este sería el otro agregado que se utilizara en el diseño de mezcla.

24

Figura 4 Residuo de cantera: Arena Filler

Fuente: El autor

Figura 5 Residuo de cantera: Pepitas (Grava 1/4")

Fuente: El autor

El agente espumante para el concreto celular que se va a utilizar es “CONCRECELL 33”

de la empresa DAR QUÍMICOS S.A.S. Se utilizó este aditivo en una proporción del 4%

25

con respecto a la cantidad de agua empleado. Esto teniendo en cuenta la especificación

del fabricante.

Figura 6. Aditivo espumante

Fuente: El autor

Existen dos maneras de formar el concreto celular, la primera es agregando espuma

preformada por medio de un generador de espuma, de esta manera se debe preparar el

mortero aparte de la espuma. Y la otra manera de realizarlo es por medio de la adición

de un aditivo espumante el cual se va integrar a la mezcla de concreto, este al mezclarse

con el concreto genera los poros en la mezcla.

El área de aplicación de este concreto es muy variada, se ha utilizado en la fabricación

de bloques alivianados, rellenos de suelos, taludes, rellenos en muros de contención,

relleno para tanques y tuberías subterráneas.

26

3.4 MARCO CONTEXTUAL

El concreto celular es un producto poco usual en las construcciones, sin embargo, a

través de los años gracias a múltiples investigaciones se ha ido incorporando en varios

usos y su aplicación en obras civiles cada vez se expande más. En la región del alto

magdalena se ha visto el incremento de obras civiles en todos los campos, de allí la

necesidad de obtener materia prima en lugares cercanos. Por tal razón alrededor de la

zona de los municipios de Girardot, Ricaurte y Nilo se aprecian numerosas canteras que

son las encargadas de distribuir los agregados a las obras dentro y fuera de la zona local.

En estas canteras no todo el material que se extrae sirve como materia prima para el

concreto convencional. Es por esto que los residuos que quedan en las canteras

representando grandes volúmenes, no siempre son aprovechables.

Este proyecto de investigación tiene como efecto final en la zona del alto magdalena,

mitigar los impactos ambientales que se generan por las obras civiles de la construcción,

aprovechando toda la materia prima que se extrae de las canteras, mostrando una

alternativa sostenible a la reutilización de los residuos o desechos que se generan en las

minas, ya que estos no son muy comerciales en el mercado. Por tal motivo esta

investigación sirve como avance en la investigación de nuevas tecnologías en la industria

de la construcción.

3.5 MARCO LEGAL

La normatividad vigente en temas de infraestructura vial tiene ciertos parámetros de

diseño en la estructura de los pavimentos. Para la caracterización de agregados y los

ensayos al concreto endurecido, se utilizaron estas normas:

27

Tabla 3 Normas técnicas utilizadas en el diseño de mezcla

Normas Técnicas Utilizadas en la caracterización de agregados

Ensayo Norma

Empleada

Tamizado de agregados NTC 77

Masa Unitaria de los agregados NTC 92

Impurezas organicas NTC 127

Densidad, absorción de la grava NTC 176

Densidad, absorción de la arena NTC 237

Contenido de Humedad NTC 1776

Normas Técnicas utilizadas en el concreto celular endurecido

Resistencia a la compresión de cilindros de concreto

NTC 673

Fuente: El autor

28

4 DISEÑO METODOLÓGICO

El tipo de investigación que se aplicó para lograr el objetivo planteado es de tipo mixto

(Descriptivo y experimental) ya que fue necesario realizar ensayos de laboratorio y

búsqueda de información para relacionar los conceptos, los resultados y poder sacar

conclusiones basados en información científica y experimental. El desarrollo de la

investigación se realizará bajo las condiciones espaciales medio ambientales de Girardot

Ciudad Región, en la sede de la Unidad de Ensayos e investigación del semillero de

Investigación SEUS.

4.1 INSTRUMENTOS

Este proyecto de investigación nace en el semillero SEUS, forma parte del macro

proyecto llamado “Prefabricados de nueva generación para obras de infraestructura vial”

dirigido por la Ingeniera Carolina Hernández. Los instrumentos que fueron utilizados en

esta investigación forman parte del convenio interinstitucional con la universidad Piloto:

“Unidad de ensayos e investigación” y el laboratorio PC Diseños y Construcción SAS.

Además, durante el desarrollo del proyecto se utilizó como patrón de medida, las

unidades prescritas en la norma técnica colombiana (NTC), homologadas de las normas

internacionales ASTM. También se tuvieron en cuenta la norma INVIAS ya que se

realizaron ensayos para este material que va a conformar parte de la estructura de la vía.

29

Tabla 4 Instrumentos empleados durante el proyecto

Instrumento Muestra Procedimiento

Juego de tamices y balanza 0,1 gr y horno

Granulometría por tamizado NTC 77

Molde y varilla apisonamiento

Masa unitaria NTC 92

Equipo de concretos: Mezcladora, balanzas,

cuchara. Toma muestras de concreto NTC 454

Formaleta para cilindros Elaboración muestras de

concreto INVE 410

Equipo de compresión Compresión de especímenes

cilíndricos NTC 673

Fuente: El autor

4.2 PROCEDIMIENTO

Este proyecto de investigación comienza con la caracterización de los agregados que

conforman la mezcla, dentro de estos agregados están el filler y las pepitas (Grava de

¼’’). Luego se realizó el diseño de mezcla utilizando un agente espumante para generar

la inclusión de aire del concreto. Una vez determinado el diseño, se armaron los

especímenes de muestra para realizar los respectivos ensayos y así determinar las

propiedades del concreto endurecido.

Figura 7. Diseño experimental

Fuente: El autor

Caracterización de agregados

Diseño de Mezclas

Ensayos de resistencia

30

4.3 CRONOGRAMA

El cronograma de actividades de este proyecto de investigación se compone de las

siguientes fases:

• Revisión bibliográfica

• Diseño Metodológico

• Pruebas experimentales

• Memoria de cálculos

• Informe final

El horario de trabajo se realizará; los días martes y viernes de 9:00 am a 1:00 pm, en la

sede de la Unidad de ensayos e investigaciones del semillero SEUS. Para el desarrollo

de los objetivos de este proyecto se programa el siguiente cronograma de trabajo:

Tabla 5 Cronograma de actividades

Actividades Fechas de ejecución Responsable Recursos a utilizar

Formulación y revisión bibliográfica

Diciembre 2019 - Mayo 2020

Gisela Huertas Biblioteca

Caracterización de agregados

Agosto - Septiembre 2020

Gisela Huertas Unidad de ensayos

e investigación

Diseño de mezcla (Bloques de Prueba y Cilindros)

Octubre 2020. Gisela Huertas Unidad de ensayos

e investigación

Ensayos concretos endurecido

Octubre 2020. Gisela Huertas Unidad de ensayos

e investigación

Elaboración memorias de cálculos

Noviembre 2020. Gisela Huertas Computador

Elaboración de documento

Diciembre 2020. Gisela Huertas Computador

Fuente: El autor

31

5 DESARROLLO DEL PROYECTO

En este proyecto de investigación se va a realizar una serie de ensayos para determinar

un diseño de mezcla de un concreto celular de baja densidad, que pueda ser empleado

como relleno fluido en las diferentes obras de infraestructura vial. En los siguientes

capítulos se evidenciará el proceso realizado.

5.1 CARACTERIZACION DE LOS AGREGADOS

Se realizó la caracterización de la arena filler y la grava empleada para esta investigación,

aplicando la metodología NTC 77. Para determinar la proporción adecuada de agregados

se realizaron dos granulometrías, una en proporción 30 % Filler y 70% Grava, y la otra

50 % Filler y 50 % Grava. Para la granulometría se analizó los agregados como un solo

conjunto y no cada agregado por aparte.

Figura 8 Registro fotográfico ensayo granulometría

Fuente: El autor

A continuación, se muestran los resultados obtenidos:

Tabla 6 Distribución granulométrica proporción 50% Filler, 50% Grava de ¼’’

32

GRANULOMETRIA Proporción Agregado

50%50%

Peso inicial 5000 gr Peso Lavado 4223 gr

Abertura (mm)

Tamiz Peso

retenido (gr)

Retenido acumulado

(gr)

% Retenido acumulado

% Que pasa

50,800 2'' 0 0 0% 100,0%

38,100 1 1/2 '' 0 0 0% 100,0%

25,400 1'' 0 0 0% 100,0%

19,050 3/4 0 0 0% 100,0%

12,700 1/2 8,2 8,2 0,2% 99,8%

9,525 3/8 10,1 18,3 0,4% 99,6%

4,750 4 1123,8 1142,1 27,0% 73,0%

2,360 8 1218,5 2360,6 55,9% 44,1%

2,000 10 69,7 2430,3 57,5% 42,5%

1,180 16 65,4 2495,7 59,1% 40,9%

0,600 30 104,1 2599,8 61,6% 38,4%

0,425 40 121,2 2721 64,4% 35,6%

0,297 50 18,7 2739,7 64,9% 35,1%

0,180 80 748,5 3488,2 82,6% 17,4%

0,150 100 294,3 3782,5 89,6% 10,4%

0,075 200 431,7 4214,2 99,8% 0,2%

0,010 FONDO 8,8 4223 100,0% 0,0%

∑ 4223

Fuente: El autor

33

Figura 9 Curva Granulométrica proporción 50%50%

Fuente: El autor

Figura 10 Granulometría proporción 50% Filler 50% grava ¼’’

Fuente: El autor

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0.0100.1001.00010.000100.000

% q

ue

pas

a

Diametro (mm)

Curva Granulometrica

34

Tabla 7 Distribución granulométrica proporción 70% Grava ¼’’ 30% Filler

Granulometría Proporción Agregado

70%30%

Peso inicial 5000 gr Peso Lavada 4465 gr

Abertura (mm)

Tamiz Peso

retenido (gr)

Retenido acumulado

(gr)

% Retenido acumulado

% Que pasa

50,80 2'' 0 0 0% 100,0%

38,10 1 1/2 '' 0 0 0% 100,0%

25,40 1'' 0 0 0% 100,0%

19,05 3/4 0 0 0% 100,0%

12,70 1/2 11,9 11,9 0,3% 99,7%

9,53 3/8 14 25,9 0,6% 99,4%

4,75 4 1417 1442,9 32,3% 67,7%

2,36 8 1735,2 3178,1 71,2% 28,8%

2,00 10 103,4 3281,5 73,5% 26,5%

1,18 16 81,4 3362,9 75,3% 24,7%

0,60 30 93,6 3456,5 77,4% 22,6%

0,43 40 63,2 3519,7 78,8% 21,2%

0,30 50 13,8 3533,5 79,1% 20,9%

0,18 80 434,1 3967,6 88,9% 11,1%

0,15 100 245,7 4213,3 94,4% 5,6%

0,08 200 242,8 4456,1 99,8% 0,2%

0,01 Fondo 8,9 4465 100,0% 0,0%

∑ 4465

Fuente: El autor

35

Figura 11 Curva granulométrica proporción 70%30%

Fuente: El autor

Figura 12 Granulometría proporción 70%30%

Fuente: El autor

De la misma manera, se determinó la humedad natural del agregado aplicando la

metodología INV E-122. Teniendo en cuenta las dos proporciones. Los resultados fueron

los siguientes:

0.0%

20.0%

40.0%

60.0%

80.0%

100.0%

0.010.101.0010.00100.00

% Q

ue

pas

a

Diametro (mm)

Curva Granulometrica

36

Tabla 8 Resultados humedad natural del agregado

Agregado Masa del recipiente

(Wc)

Recipiente + Muestra húmeda

(W1)

Recipiente + Muestra

seca (W2)

% Humedad (W)

50%50% 59,1 gr 319,1 gr 311,3 gr 3,09%

70%30% 64,1 gr 344,1 gr 334,5 gr 3,55%

Fuente: El autor

El ensayo de densidad y absorción del material se realizó basados en la norma NTC

176. Este ensayo se realizó para cada agregado.

Figura 13 Proceso ensayo absorción

Fuente: El autor

Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

37

Tabla 9 Resultados densidad y absorción de la grava 1/4'' (Pepitas)

Densidad y Absorción Pepitas

Peso inicial 3000,0 gr

Peso SSS (B) 3125,0 gr

Peso Sumergido (C) 1795,5 gr

Peso seco (A) 2863,0 gr

Dd (Densidad aparente) 2,148 gr/cm³

Ds (Densidad SSS) 2,345 gr/cm³

Da (Densidad nominal) 2,675 gr/cm³

Absorción 9,2%

Fuente: El autor

Tabla 10 Densidad y absorción del Filler

Densidad y Absorción Filler

M1 M2

Peso SSS (S) 550,0 gr 550,0 gr

Recipiente + Agua (B) 719,3 gr 719,3 gr

Recipiente + Agua + Muestra (C) 1026,7 gr 1037,0 gr

Peso seco (A) 517,9 gr 518,0 gr

Dd (Densidad aparente) 2,129 gr/cm³ 2,224 gr/cm³

Ds (Densidad SSS) 2,261 gr/cm³ 2,362 gr/cm³

Da (Densidad nominal) 2,454 gr/cm³ 2,580 gr/cm³

Absorción 6,2% 6,2%

Fuente: El autor

Basados en las tablas anteriores del ensayo de absorción, se pudo evidenciar que la

grava de ¼’’ es capaz de absorber más agua por los poros saturables a comparación del

filler, una diferencia del 3%. Un factor importante al momento de realizar la dosificación

de la mezcla.

En el ensayo para determinar la masa unitaria teniendo en cuenta la norma NTC 92, se

analizó solo para el agregado en proporción 70%30%.

38

Figura 14 Instrumentos a utilizar para el ensayo de masa unitaria

Fuente: El autor

Los resultados se muestran a continuación:

Tabla 11 Resultados ensayo masa unitaria

Masa unitaria Agregado proporción 70 % 30 %

Peso Molde 7,352 kg

Volumen del Molde 0,003530 m³

Apisonado Sin Apisonar

Masa Agregado + molde (Kg)

Masa neta del agregado (Kg)

Masa Agregado + molde (Kg)

Masa neta del agregado (Kg)

13,667 6,315 kg 13,231 kg 5,879 kg

13,573 6,221 kg 13,308 kg 5,956 kg

13,691 6,339 kg 13,079 kg 5,727 kg

Masa neta prom. 6,292 kg Masa neta prom. 5,854 kg

Masa unitaria 1782,28 kg/m³ Masa unitaria 1658,30 kg/m³

Fuente: El autor

La diferencia entre la masa unitaria de los agregados apisonada (compactada) y sin

apisonar (suelta) es de 123,98 Kg/m³. Es importante conocer la masa unitaria del

agregado para seleccionar las proporciones adecuadas para el diseño de la mezcla.

39

El último ensayo de caracterización de los agregados es la determinación de la materia

orgánica del agregado, basados en los parámetros designados en la norma INVE 212, a

través de una carta de colorimetría.

Figura 15 Determinación de materia orgánica del agregado

Fuente: El autor

Según la norma el color estándar es el número 3, por lo que color que genera el agregado

en el ensayo, se encuentra dentro de los parámetros permitidos por la norma.

5.2 DISEÑO DE MEZCLAS

Para la dosificación de agregados se eligió la proporción 70% Grava y 30% filler, con el

fin de que la muestra no tuviera mayor cantidad de finos que implicara mayor cantidad de

agua que a su vez, generaría una disminución en la resistencia del concreto final. Se

realizó el cálculo de la relación agua cemento para la mezcla. En la siguiente tabla se

muestran las dosificaciones empleadas para cada muestra. Asi como la relación agua

cemento para cada una.

40

Tabla 12 Dosificación de mezclas

Muestra Pepitas Filler Cemento Agua Aditivo RA/C

RC-1 6000,0 gr 6000,0 gr 2000,0 gr 2200,0 gr 24,0 gr 1,1

RC-2 8400,0 gr 3600,0 gr 1200,0 gr 1960,0 gr 38,4 gr 1,6

RC-3 22400,0 gr 9600,0 gr 6250,0 gr 5000,0 gr 200,0 gr 0,8

RC-4 58800,0 gr 25200,0 gr 8400,0 gr 14280,0 gr 571,2 gr 1,7

RC-5 58800,0 gr 25200,0 gr 7000,0 gr 14280,0 gr 571,2 gr 2,04

RC-6 58800,0 gr 25200,0 gr 5600,0 gr 14280,0 gr 571,2 gr 2,55

RC-7 58800,0 gr 25200,0 gr 4200,0 gr 14280,0 gr 571,2 gr 3,4

Fuente: El autor

Una vez seleccionada la dosificación, se prosiguió a la elaboración de especímenes

cilíndricos y otros de forma irregular. Con el fin de realizar ensayos de resistencia a la

compresión, CBR, densidad y absorción.

Una vez realizada la mezcla se procedió a realizar los especímenes cilíndricos y otros

especímenes irregulares para la obtención de resultados.

Figura 16 Realización de especímenes

Fuente: El autor

41

Durante la ejecución de la mezcla, se realizó un ajuste en las demás muestras ya que el

concreto no estaba quedando lo suficientemente fluido, como es una de sus

características. En las primeras muestras que fueron las RC-01 y RC-02, se trató de

activar el aditivo espumante en la mezcladora convencional, lo cual no ayudo a generar

la suficiente espuma para formar los poros de aire dentro de la mezcla. En la muestra

RC-03 se empleó una batidora industrial para la activación del aditivo, sin embargo, la

consistencia de la mezcla no fue la esperada.

Para la activación del aditivo en las muestras RC-04, RC-05, RC-06 y RC-07, fue

necesario utilizar una batidora manual, ya que en la mezcladora convencional para

concretos no se estaba generando la espuma que incorpora el aire a la mezcla.

Figura 17 Proceso de mezclado de muestra

Fuente: EL autor

42

Figura 18 Burbujas de aire contenidas en la muestra

Fuente: El autor

Durante la ejecución de mezclado se pudo observar que a mayor contenido de cemento

en la muestra menor era la cantidad de poros o aire en la mezcla. Se realizaron

especímenes cilíndricos para ser fallados a compresión y especímenes para ser fallados

como CBR.

Figura 19 Encofrado muestras RC-01, RC-02 y RC-03

43

Fuente: El autor

Figura 20 Encofrado muestras RC-04, RC-05, RC-06 y RC-07

Fuente: El autor

Al cabo de 2 días las muestras fueron desencofradas para realizar los demás ensayos

en estado endurecido del concreto.

Figura 21 Muestras desencofradas

Fuente: El autor

44

5.3 DESEMPEÑO MECÁNICO

Para este proyecto de investigación se le realizaron ensayos de resistencia a la

compresión, valor relativo de soporte, densidad y absorción. Los cuales sirven para

establecer si las diferentes mezclas de concreto celular están dentro de los parámetros

para ser empleados como relleno vial.

La resistencia a la compresión de las mezclas se analizó a la edad de 3, 11 y 21 dias.

Los resultados fueron los siguientes:

Tabla 13 Resultados a compresión de las muestras

Cilindros 4” Relleno Celular

Muestra Edad Fuerza Resistencia a la compresión f'c

RC-1 14 dias 152,9 KN 19,07 MPa 2766,71 psi 2766,71 psi


RC-3 21 dias 52,5 KN 6,55 MPa 949,98 psi

999,74 psi 58,0 KN 7,23 MPa 1049,50 psi

RC-4 3 dias

10,5 KN 1,31 MPa 190,00 psi

202,06 psi 12,3 KN 1,53 MPa 222,57 psi

10,7 KN 1,33 MPa 193,62 psi

RC-5 3 dias

8,9 KN 1,11 MPa 161,04 psi

168,28 psi 9,7 KN 1,21 MPa 175,52 psi

9,3 KN 1,16 MPa 168,28 psi

RC-6 3 dias

7,2 KN 0,90 MPa 130,28 psi

128,47 psi 6,5 KN 0,81 MPa 117,62 psi

7,6 KN 0,95 MPa 137,52 psi

RC-7 3 dias

5,7 KN 0,71 MPa 103,14 psi

100,88 psi 5,8 KN 0,72 MPa 104,95 psi

4,9 KN 0,61 MPa 88,66 psi

5,9 KN 0,74 MPa 106,76 psi

45

RC-4 7 dias

15,9 KN 1,98 MPa 287,71 psi

289,52 psi 16,2 KN 2,02 MPa 293,14 psi

15,9 KN 1,98 MPa 287,71 psi

RC-5 7 dias

10,8 KN 1,35 MPa 195,42 psi

200,25 psi 11,4 KN 1,42 MPa 206,28 psi

11,0 KN 1,37 MPa 199,04 psi

RC-6 7 dias

7,3 KN 0,91 MPa 132,09 psi

132,70 psi 7,4 KN 0,92 MPa 133,90 psi

7,3 KN 0,91 MPa 132,09 psi

RC-7 7 dias

6,7 KN 0,84 MPa 121,24 psi

114,90 psi 6,2 KN 0,77 MPa 112,19 psi

6,4 KN 0,80 MPa 115,81 psi

6,1 KN 0,76 MPa 110,38 psi


RC-5 21 dias 11.4 KN 1.42 MPa 206.28 psi 206.28 psi



Fuente: El autor

46

Figura 22 Líneas de Falla en cilindros

47

Fuente: El autor

Figura 23 Resistencia a la compresión muestras

Fuente: El autor

Como se puede observar en la figura anterior, las muestras RC-1 y RC-02 solo se falló

un espécimen cilíndrico a los 14 días, ya que fueron las primeras muestras y en estas la

inclusión de aire fue muy baja al no activar el aditivo por medio de la mezcladora, estas

0 psi

500 psi

1000 psi

1500 psi

2000 psi

2500 psi

3000 psi

M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7

Axi

s Ti

tle

Axis Title

3 dias

7 dias

14 dias

21 dias

48

dos mezclas obtuvieron más resistencia a la compresión que las demás muestras. La

muestra RC-03 Se falló a los 21 días, a pesar de no activar por completo el aditivo, obtuvo

buena resistencia.

En cuanto a las muestras RC-04 fue la que mayor resistencia a la compresión tuvo a

comparación con las muestras RC-05, RC-06 y RC-07. Esto debido a que la muestra RC-

04 tenía mayor contenido de cemento lo cual producía menor cantidad de poros en la

muestra. La muestra RC-07 presenta menos resistencia a la compresión, lo que se asocia

a menos cantidad de cemento en la mezcla, pero más cantidad de poros.

Figura 24. Desarrollo de resistencias con la edad de madurez

Fuente: El autor

Como se muestra en la anterior figura la resistencia y su desarrollo con la edad depende

del contenido de cemento en la mezcla, por esto, se realizó el diagrama que relaciona la

resistencia a la compresión, con la relación agua cemento como se muestra en la

siguiente figura:

0 psi

50 psi

100 psi

150 psi

200 psi

250 psi

300 psi

350 psi

0 dias 5 dias 10 dias 15 dias 20 dias 25 dias

Re

sist

en

cia

a la

Co

mp

resi

ón

Edad

Madurez del Relleno Celular

M-4

M-5

M-6

M-7

49

Figura 25. Resistencia a la compresión en función de la Relación Agua Cemento

Fuente: propia

Para determinar la Capacidad de Soporte del relleno en concreto celular, se emplearon

moldes metálicos desarmables, con el fin de que el concreto no se adhiriera a las paredes

y se pudiera evaluar el desarrollo de CBR en el tiempo. De los cuales se registró los

siguientes resultados.

y = 677.97x-1.557

0 psi

200 psi

400 psi

600 psi

800 psi

1000 psi

1200 psi

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

ón

Relación A/C

Resistencia Vs. Relación A/C

50

Tabla 14 Resultados Capacidad de Soporte CBR Muestra RC-03, 21 días de edad

RC-03

Dimensiones del molde

a 25.1 cm 25.3 cm 25.3 cm

b 3.2 cm 3.2 cm 3.3 cm

c 4.0 cm 4.0 cm 4.2 cm

d 4.0 cm 4.0 cm 3.5 cm

e 4.2 cm 4.0 cm 4.2 cm

f 3.0 cm 3.2 cm 3.3 cm

g 25.2 cm 25.3 cm 25.1 cm

Altura de la muestra 15.2 cm 15.3 cm 15.1 cm

Area Sección Transversal

382.1 cm² 384.6 cm² 383.4 cm²

Area (Promedio) 383.3 cm²

Volumen de la muestra 5807.5 cm² 5883.8 cm² 5789.2 cm²

Peso 10804.0 gr 10648.0 gr 10823.0 gr

Densidad de la muestra 1.846 Ton/m³

Edad 21 días

Fecha Toma 7-oct-20 7-oct-20 7-oct-20

Fecha Rotura 28-oct-20 28-oct-20 28-oct-20

R A/C 0.8 0.8 0.8

Penetración (CBR de Laboratorio)

Pulgada Carga (Kgf) Promedio

Carga Psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 1467.1 1378.3 1433.09 1426.2 1008.01

0.050 2391.6 2619.2 2404.3 2471.7 1746.99

0.075 3096.9 3711.2 2913.3 3240.5 2290.35

0.100 3644.7 3750.4 3876.4 3757.2 2655.55

0.125 2724.6 3670.1 2568.1 2987.6 2111.62

0.150 2626.5 3031.4 2538.6 2732.2 1931.08

0.175 2189.3 2291.7 2390.3 2290.4 1618.87

0.200 2055.4 1962.3 2376.4 2131.4 1506.44

0.250 1696.3 854.2 1133.6 1228.0 867.97

0.300 1347.8 529.2 380.9 752.6 531.96

CBR 0.100 265.6% CBR 0.200 100.4%

Fuente: El autor

A continuación, se muestran los resultados obtenidos para las muestras RC-04, RC-05,

RC-06 y RC-07.

51


RC-04


a 25.0 cm 25.0 cm 25.1 cm

b 3.2 cm 3.2 cm 3.3 cm

c 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

d 3.9 cm 4.0 cm 3.6 cm

e 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

f 3.1 cm 3.2 cm 3.2 cm

g 25.0 cm 25.0 cm 25.1 cm


Área Sección Transversal

380.0 cm² 380.0 cm² 381.5 cm²

Área (Promedio) 380.5 cm²


Peso 10841.0 gr 11102.0 gr 11179.0 gr

Densidad de la muestra

1.934 Ton/m³

Edad 3 días



R A/C 1.7 1.7 1.7



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 229.8 320.9 165.3 238.7 168.69

0.050 377.3 496.9 592.5 488.9 345.55

0.075 468.2 703.5 845.9 672.5 475.34

0.100 577.1 751.3 924.3 750.9 530.73

0.125 668 582.5 942.3 730.9 516.62

0.150 727.5 509.2 903.5 713.4 504.23

0.175 848.5 443 870.1 720.5 509.27

0.200 911.3 407.2 794.2 704.2 497.75

0.250 784.2 358 476.8 539.7 381.43

0.300 681 345.7 225.3 417.3 294.97

CBR 0.100 53.1% CBR 0.200 33.2%

Fuente: El autor

52


RC-04


a 25.2 cm 25.5 cm 25.1 cm

b 3.2 cm 3.2 cm 3.3 cm

c 4.0 cm 3.9 cm 4.1 cm

d 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

e 4.0 cm 4.0 cm 4.2 cm

f 3.2 cm 3.2 cm 3.0 cm

g 25.1 cm 25.5 cm 25.0 cm



382.5 cm² 387.6 cm² 381.0 cm²



Peso 10588.0 gr 10802.0 gr 10758.0 gr


Edad 11 días



R A/C 1.7 1.7 1.7



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 967.6 881.6 769.5 872.9 616.96

0.050 1451.2 1292.3 1519.5 1421.0 1004.36

0.075 1456.3 1334.1 1516.6 1435.7 1014.72

0.100 1423.6 1392.1 1606.8 1474.2 1041.93

0.125 1289.4 1301.2 1476.9 1355.8 958.30

0.150 1278.5 1107.9 1312.7 1233.0 871.50

0.175 1148.3 1031.6 1223.4 1134.4 801.81

0.200 1039.4 840.7 1003.2 961.1 679.30

0.250 857.7 453.2 652.8 654.6 462.64

0.300 554.3 243.4 467.3 421.7 298.03

CBR 0.100 104.2% CBR 0.200 45.3%

Fuente: El autor

53


RC-04


a 25.1 cm

b 3.3 cm

c 4.0 cm

d 3.7 cm

e 4.0 cm

f 3.2 cm

g 25.1 cm

Altura de la muestra 15.1 cm

Área Sección Transversal 381.5 cm²


Volumen de la muestra 5761.0 cm²

Peso 10552.0 gr

Densidad de la muestra 1.832

Ton/m³

Edad 21 días

Fecha Toma 9-oct-20

Fecha Rotura 30-oct-20

R A/C 0.8


Pulgada Carga (Kgf)

Promedio Carga

psi

0.000 0 0.0 0.00

0.025 627.9 627.9 443.80

0.050 1041.7 1041.7 736.27

0.075 1338.5 1338.5 946.05

0.100 1324.6 1324.6 936.22

0.125 1267.3 1267.3 895.72

0.150 1211.4 1211.4 856.21

0.175 1254.7 1254.7 886.82

0.200 1149 1149.0 812.11

0.250 932.1 932.1 658.80

0.300 700.3 700.3 494.97

CBR 93.6% 54.1%

Fuente: El autor

54


RC-05


a 25.0 cm 25.0 cm 25.1 cm

b 3.2 cm 3.3 cm 3.2 cm

c 3.9 cm 4.0 cm 4.0 cm

d 3.9 cm 3.9 cm 3.9 cm

e 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

f 3.1 cm 3.2 cm 3.1 cm

g 25.0 cm 25.0 cm 25.1 cm



380.0 cm² 380.0 cm² 381.5 cm²



Peso 10971.0 gr 10947.0 gr 10981.0 gr


1.913 Ton/m³

Edad 3 días



R A/C 2.04 2.04 2.04


Pulgada Carga (Kgf)

Promedio Carga

psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 394.1 381.5 373 382.9 270.61

0.050 555.1 532.1 506.4 531.2 375.45

0.075 739.5 708.4 628.4 692.1 489.17

0.100 724.3 733.9 740.8 733.0 518.08

0.125 550.3 600.1 616.3 588.9 416.23

0.150 514.4 554.7 588.1 552.4 390.43

0.175 479.1 488.5 529.6 499.1 352.74

0.200 448.5 425.6 434.2 436.1 308.23

0.250 307.6 298.8 253.1 286.5 202.50

0.300 135.6 149.9 159.4 148.3 104.82

CBR 0.100 51.8% CBR 0.200 20.5%

Fuente: El autor

55


RC-05


a 25.0 cm 25.4 cm 25.3 cm

b 3.2 cm 3.1 cm 3.3 cm

c 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

d 4.0 cm 4.0 cm 3.2 cm

e 4.1 cm 4.0 cm 4.0 cm

f 3.2 cm 3.3 cm 3.2 cm

g 25.0 cm 25.3 cm 25.2 cm



380.0 cm² 385.5 cm² 384.0 cm²



Peso 10176.0 gr 10626.0 gr 10507.0 gr


Edad 11 días



R A/C 2.04 2.04 2.04



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 613.5 717.8 796.4 709.2 501.28

0.050 720.1 1171.4 746.3 879.3 621.46

0.075 720.8 1243.6 792.8 919.1 649.59

0.100 705.6 1251.3 857.7 938.2 663.12

0.125 670.7 1259.1 809.7 913.2 645.42

0.150 600.9 1186.9 758.1 848.6 599.81

0.175 548.6 1045.4 668.3 754.1 532.99

0.200 460.3 877.3 575.4 637.7 450.70

0.250 326.7 612.1 335.6 424.8 300.25

0.300 268.8 346.8 186 267.2 188.86

CBR 0.100 66.3% CBR 0.200 30.0%

Fuente: El autor

56


RC-05


a 25.1 cm

b 3.2 cm

c 4.0 cm

d 3.9 cm

e 4.0 cm

f 3.1 cm

g 25.1 cm





Peso 9620.0 gr


Edad 21 días

Fecha Toma 9-oct-20


R A/C 2.04


Pulgada Carga (Kgf)

Promedio Carga

psi

0.000 0 0.0 0.00

0.025 116.6 116.6 82.41

0.050 271.1 271.1 191.61

0.075 369.3 369.3 261.02

0.100 411.7 411.7 290.99

0.125 495.6 495.6 350.29

0.150 546.5 546.5 386.26

0.175 550.7 550.7 389.23

0.200 321.7 321.7 227.38

0.250 368.9 368.9 260.74

0.300 339.1 339.1 239.67

CBR 29.1% 15.2%

Fuente: El autor

57


RC-06


a 25.0 cm 25.3 cm 25.0 cm

b 3.2 cm 3.2 cm 3.2 cm

c 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

d 3.6 cm 3.5 cm 3.9 cm

e 4.0 cm 4.0 cm 4.0 cm

f 3.1 cm 3.2 cm 3.2 cm

g 25.0 cm 25.0 cm 25.0 cm



380.0 cm² 382.8 cm² 380.0 cm²



Peso 10952.0 gr 11145.0 gr 11141.0 gr


1.930 Ton/m³

Edad 3 días



R A/C 2.55 2.55 2.55



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 186.8 200.9 151.1 179.6 126.94

0.050 234.8 294.3 234 254.4 179.79

0.075 329.1 303.2 292.4 308.2 217.86

0.100 397.6 302.2 274.4 324.7 229.52

0.125 388.3 310.4 295.4 331.4 234.21

0.150 378.4 307.2 271.1 318.9 225.40

0.175 364.8 288.5 276.8 310.0 219.13

0.200 365.5 250.6 272.4 296.2 209.33

0.250 361.7 193.5 210.6 255.3 180.42

0.300 338.3 129.1 172.8 213.4 150.83

CBR 0.100 23.0% CBR 0.200 14.0%

Fuente: El autor

58


RC-06


a 25.0 cm 25.1 cm 25.1 cm

b 3.3 cm 3.2 cm 3.1 cm

c 4.0 cm 4.0 cm 4.2 cm

d 3.7 cm 3.5 cm 4.0 cm

e 4.0 cm 4.2 cm 4.3 cm

f 3.3 cm 3.2 cm 3.1 cm

g 25.0 cm 25.1 cm 25.2 cm



380.0 cm² 381.5 cm² 382.1 cm²



Peso 10176.0 gr 10626.0 gr 10507.0 gr


1.789 Ton/m³

Edad 11 días



R A/C 2.55 2.55 2.55



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 513.4 358.4 492.6 454.8 321.45

0.050 562.4 348.9 547.3 486.2 343.64

0.075 598 311.5 566.8 492.1 347.81

0.100 619.6 326.8 603.5 516.6 365.15

0.125 558.2 330.9 597.8 495.6 350.31

0.150 482.8 339.1 498.3 440.1 311.04

0.175 416.6 301.4 390.7 369.6 261.21

0.200 325.3 248.5 326.2 300.0 212.04

0.250 183.3 148.7 213 181.7 128.40

0.300 122.5 39.4 162.3 108.1 76.38

CBR 0.100 36.5% CBR 0.200 14.1%

Fuente: El autor

59


RC-06


a 25.1 cm

b 3.2 cm

c 4.0 cm

d 3.9 cm

e 4.0 cm

f 3.1 cm

g 25.1 cm





Peso 9620.0 gr

Densidad de la muestra 1.659

Ton/m³

Edad 21 días

Fecha Toma 9-oct-20


R A/C 2.55


Pulgada Carga (Kgf)

Promedio Carga

psi

0.000 0 0.0 0.00

0.025 199.7 199.7 141.15

0.050 299.3 299.3 211.54

0.075 305.2 305.2 215.71

0.100 335 335.0 236.78

0.125 380 380.0 268.58

0.150 374.7 374.7 264.84

0.175 340.8 340.8 240.88

0.200 339.2 339.2 239.74

0.250 305.7 305.7 216.07

0.300 270.5 270.5 191.19

CBR 23.7% 16.0%

Fuente: El autor

60


RC-07


a 15.2 cm 15.4 cm 15.6 cm

b 15.2 cm 15.4 cm 15.4 cm

c 15.2 cm 15.4 cm 15.4 cm

d 15.2 cm 15.4 cm 15.5 cm

e 17.2 cm 17.1 cm 16.8 cm

f 17.2 cm 16.9 cm 16.7 cm

g 17.1 cm 17.0 cm 16.8 cm



181.5 cm² 186.3 cm² 187.9 cm²


Volumen de la muestra

3115.0 cm² 3166.5 cm² 3150.1 cm²

Peso 10952.0 gr 11145.0 gr 11141.0 gr


3.524 Ton/m³

Edad 3 días



R A/C 3.04 3.04 3.04



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 54.2 43.5 59.3 52.3 36.99

0.050 82.2 70.3 88.6 80.4 56.80

0.075 104 84.2 120.2 102.8 72.66

0.100 135 123.4 157.8 138.7 98.06

0.125 124.4 163.5 78 122.0 86.21

0.150 98.8 110.4 76.4 95.2 67.29

0.175 91.4 80.1 84 85.2 60.20

0.200 87.4 66.3 90.9 81.5 57.63

0.250 81.3 56.1 94.4 77.3 54.61

0.300 65.1 52.1 89.6 68.9 48.72

CBR 0.100 9.8% CBR 0.200 3.8%

Fuente: El autor

61


RC-07


a 15.4 cm 15.3 cm 25.1 cm

b 15.4 cm 15.3 cm 3.2 cm

c 15.4 cm 15.3 cm 4.0 cm

d 15.4 cm 15.3 cm 3.9 cm

e 16.8 cm 17.3 cm 4.0 cm

f 16.8 cm 17.3 cm 3.1 cm

g 16.8 cm 17.3 cm 25.1 cm


Area Sección Transversal

186.3 cm² 183.9 cm² 381.5 cm²

Area (Promedio) 250.5 cm²


Peso 10176.0 gr 10626.0 gr 9656.0 gr


2.515 Ton/m³

Edad 11 días



R A/C 3.04 3.04 3.04



Carga psi

0.000 0 0 0 0.0 0.00

0.025 31.1 56.1 133.6 73.6 52.02

0.050 56.3 126.7 239.6 140.9 99.56

0.075 99.3 207.6 185.1 164.0 115.91

0.100 174 203.4 160.4 179.3 126.70

0.125 242.2 181.5 156.1 193.3 136.60

0.150 149.8 174.6 154.8 159.7 112.90

0.175 129.6 111.6 147.9 129.7 91.67

0.200 121.8 68.9 144.6 111.8 79.00

0.250 113.1 28.4 124 88.5 62.55

0.300 102.6 19.6 98.7 73.6 52.04

CBR 0.100 12.7% CBR 0.200 5.3%

Fuente: El autor

62


RC-07


a 25.1 cm

b 3.2 cm

c 4.0 cm

d 3.9 cm

e 4.0 cm

f 3.1 cm

g 25.1 cm





Peso 9138.0 gr


Edad 21 dias

Fecha Toma 9-oct-20


R A/C 3.04


Pulgada Carga (Kgf)

Promedio Carga

psi

0.000 0 0.0 0.00

0.025 52.4 52.4 37.04

0.050 83 83.0 58.66

0.075 105.3 105.3 74.43

0.100 96.6 96.6 68.28

0.125 88.4 88.4 62.48

0.150 87.2 87.2 61.63

0.175 86.8 86.8 61.35

0.200 90.3 90.3 63.82

0.250 82.3 82.3 58.17

0.300 58.5 58.5 41.35

CBR 6.8% 4.3%

Fuente: El autor

63

Como resultado de las tablas anteriores se muestra el desarrollo de resistencia medida

como CBR en el tiempo, para cada una de las mezclas con diferentes contenidos de

cemento, que se resumen en la siguiente figura:

Figura 26 Desarrollo de CBR de concretos celulares con diferente relación Agua/Cemento

Fuente: El autor

Figura 27 Muestra RC-04 con falla de penetración

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0 dias 5 dias 10 dias 15 dias 20 dias 25 dias

CB

R

Edad

1.7 2.04 2.55 3.04

64

Fuente: El autor

A pesar de que el valor máximo de carga soportada fue a los 11 días, a los 3 días hubo

un punto cercano lo cual no vario mucho la resistencia, a diferencia de la muestra del día

21, que si bajo considerablemente con respecto a las muestras anteriores.

A medida que las muestras aumentan el contenido de cemento en las muestras, estas

van disminuyendo la capacidad máxima de soporte de una carga. Se pudo evidenciar

con los valores presentados en las tablas y graficas anteriores.

Por otro lado, se determinó la densidad de las muestras anteriores para determinar la

densidad que es el factor más importante en este diseño de mezcla. Los resultados son

los siguientes:

Tabla 27 Densidades de las muestras

Densidad y Absorción del concreto endurecido

Muestra RC-04 RC-05 RC-06 RC-07 RC-01 RC-02 RC-03

Peso inicial 1314,9

gr 1253,1

gr 1803,5

gr 721,4 gr 710,7 gr 655,5 gr

2067,8 gr

Peso SSS (B) 1359,0

gr 1303,0

gr 1854,0

gr 752,7 gr 732,4 gr 668,7 gr

2099,6 gr

Peso Sumergido (C)

634,5 gr 615,1 gr 876,3 gr 342,1 gr 354,2 gr 320,0 gr 961,8 gr

Peso seco (A) 1225,4

gr 1188,7

gr 1669,1

gr 686,6 gr 628,1 gr 579,2 gr

1869,1 gr

Dd (Densidad aparente)

1,687 gr/cm³

1,724 gr/cm³

1,703 gr/cm³

1,668 gr/cm³

1,657 gr/cm³

1,657 gr/cm³

1,639 gr/cm³

Ds (Densidad SSS)

1,871 gr/cm³

1,889 gr/cm³

1,892 gr/cm³

1,829 gr/cm³

1,932 gr/cm³

1,913 gr/cm³

1,841 gr/cm³

Da (Densidad nominal )

2,069 gr/cm³

2,067 gr/cm³

2,100 gr/cm³

1,988 gr/cm³

2,287 gr/cm³

2,229 gr/cm³

2,055 gr/cm³

Absorción 10,9% 9,6% 11,1% 9,6% 16,6% 15,5% 12,3%

Fuente: El autor

65

Tabla 28 Densidad con respecto a la relacion a/c

Muestra Densidad Aparente

RA/C

RC-03 1638,6 Kg/m³ 0,8

RC-01 1656,6 Kg/m³ 1,1

RC-02 1656,9 Kg/m³ 1,6

RC-04 1687,1 Kg/m³ 1,7

RC-05 1723,7 Kg/m³ 2,04

RC-06 1702,9 Kg/m³ 2,55

RC-07 1668,0 Kg/m³ 3,4

Fuente: El autor

En estas tablas podemos observar que las densidades obtenidas están entre 1600 Kg/m3

y 1800 Kg/m3, lo cual son densidades bajas con respecto a las densidades del concreto

convencional.

Se presenta a continuación los resultados obtenidos del valor relativo de soporte se

presentan a continuación:

66

Tabla 29 Resultados del valor relativo de soporte

Muestra Edad Carga PSI Carga

Kg/cm2 VRS %

RC-1 14 dias 2766,71

psi 194,52 492,62

RC-2 14 dias 919,22 psi 64,63 183,87

RC-3 21 dias 999,74 psi 70,29 197,32

RC-4 3 dias 202,06 psi 14,21 64,02

RC-5 3 dias 168,28 psi 11,83 58,37

RC-6 3 dias 128,47 psi 9,03 51,72

RC-7 3 dias 100,88 psi 7,09 47,11

RC-4 7 dias 289,52 psi 20,35 78,63

RC-5 7 dias 200,25 psi 14,08 63,72

RC-6 7 dias 132,70 psi 9,33 52,43

RC-7 7 dias 114,90 psi 8,08 49,45

RC-4 21 dias 307,61 psi 21,63 81,66

RC-5 21 dias 170,09 psi 11,96 58,68

RC-6 21 dias 130,28 psi 9,16 52,02

RC-7 21 dias 110,38 psi 7,76 48,70

Fuente: El autor

Del mismo modo, se encontró la ecuación de diseño de mezclas de la resistencia medida

como CBR a 0.2, en función de la relación Agua Cemento, como se muestra en la

siguiente figura:

67

Figura 28. Curva de Resistencia CBR en función de la Relación Agua Cemento

Fuente: El autor

y = 3.6002e-1.371x

R² = 0.9045

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

CB

R

Relación Agua Cemento R: A/C

CBR vs R:A/C

68

6 CONCLUSIONES

• La caracterización de los materiales fue de gran importancia para el diseño de

mezcla, ya que permitió elegir la proporción de los agregados adecuada, en este

caso fue 70% grava de ¼’’ y el 30% restante de la arena filler. A pesar de que la

grava o también llamadas pepitas en laboratorio tuvo un porcentaje de absorción

de 9.2 % a comparación de la arena que fue solo del 6.2 %, la proporción elegida

funciono de manera satisfactoria para los ensayos.

• El diseño de mezcla realizado tuvo como resultado un concreto celular de baja

densidad a comparación con el concreto convencional, que puede ser empleado

como relleno en obras de infraestructura vial, soportado de las figuras 25 y 28, con

la Relación Agua Cemento como variable principal en el diseño de mezcla. Las

densidades obtenidas en los cálculos de esta investigación dan como resultado la

categorización de este diseño como un concreto celular de baja resistencia

controlada. Además, se puede observar que los resultados de las resistencias

obtenidas de la mezcla, presentes en la tabla 16, no aumentaron de manera

considerable, una característica importante para este relleno ya que no genera

sobrecostos en caso de que se requiera una excavación.

• Teniendo en cuenta la dosificación de la mezcla se pudo observar que la muestra

que mejor comportamiento tuvo durante los ensayos realizados fue la muestra RC-

04. Por lo cual esta fue elegida como el diseño más óptimo para ser empleado

como relleno reemplazando el relleno convencional.

69

RECOMENDACIONES

• Teniendo en cuenta el proceso de mezclado que se realizó en la unidad de

ensayos e investigación, se recomienda activar el aditivo espumante con agua y

luego con ayuda de una mezcladora convencional obtener la espuma deseada

para así adicionar los agregados que componen la muestra.

• La cantidad de mezcla que se realice para las respectivas muestras deben ser de

una sola mezcla, puesto que, si se realizan muestras de la misma dosificación,

pero en diferentes tiempos, las propiedades del concreto pueden cambiar con

respecto a los días.

• Las muestras que se empleen para los ensayos, se deben evitar mover del lugar

de ensayo ya que las propiedades pueden cambiar.

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7 BIBLIOGRAFÍA

ACI Commitee 308 R. (2001). Guide to Curing Concrete. Detroit: American Concrete

Institute.

Cervantes Abarca , A. (2008). Nuevas tecnologias en concreto. Mexico. Recuperado el

15 de Octubre de 2020, de

https://administracionytecnologiaparaeldiseno.azc.uam.mx/publicaciones/memori

as_cong2008/10.pdf

Gonzalez Rodriguez, A. R. (2012). Analisis y fabricacion de materiales de baja resistencia

Controlada. Barcelona. Obtenido de

https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/17186/AN%C3%81LISIS%2

0Y%20FABRICACI%C3%93N%20DE%20MATERIALES%20DE%20BAJA%20R

ESISTENCIA%20CON.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. (Agosto de 2000). Relleno Fluido.

Recuperado el 2020, de

http://www.imcyc.com/revista/2000/agosto2000/rellenofluido2.htm

Mairongo Sanchez, Y. (Enero de 2018). Analisis de las propiedades mecanicas del

hormigon celular como base o subbase en la construccion de calles urbanas.

Guayaquil. Obtenido de

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/35925/1/BMAT-V084-2018-

Ing.%20CIVIL-%20MAIRONGO%20SANCHEZ%20YESENIA%20KARINA.pdf

Ministerio de Ambiente y desarrollo sostenible. (28 de Febrero de 2017). Resolucion

0472.

Ocampo, F. J. (2012). Modelación con elementos finitos de muros de mampostería

estructural ortogonales. Universidad Nacional de Colombia, Ingeniería Civil.

Bogotá Colombia: Universidad Nacional De Colombia.

71

PIARC. (2019). Metodologías y estrategias de adaptación para aumentar la Resiliencia

de las carreteras ante el cambio climático. (C. E.1, Ed.) Francia: Asociación

Mundial de la Carretera.

Reguera, Y. (2013). Técnicas de mejoramiento de suelos. Aplicaciones en Viet Nam.

Revuelta Crespo, D., Fernandez Luco, L., Alvarez Fernandez, L., & Carballosa, P. (2010).

Obtencion de mezclas de relleno fluido a partir de granulometrias inclasificadas.

España. Recuperado el 2020, de http://hdl.handle.net/10261/42503

Salgado Ale, O. A., & Peralta Baluarte, R. O. (2016). Analisis Tecnico-economico del

concreto fluido como reemplazo del relleno estructural compactado en la

construccion de la planta concentradora del proyecto minero las bambas. Tacna,

Peru. Recuperado el 2020, de

http://repositorio.upt.edu.pe/bitstream/UPT/91/1/salgado-ale-oscar.pdf

Sanabria, J. (2002). ANTECEDENTES DEL CONCRETO CELULAR Y EL CONCRETO

LIGERO (Europa, Estados Unidos y América Latina). Colombia. Recuperado el

2021, de http://concretoscelulares.blogspot.com/p/que-es-concreto-celular.html

Santaella Valencia, L. E., & Salamanca Correa, R. (2002). Estado del arte del relleno

fluido para subbases y bases granulares (primera parte). (R. C. Neogranadina,

Ed.) Recuperado el 2020, de

https://revistas.unimilitar.edu.co/index.php/rcin/article/view/1340/1069

SIKA. (2009). Curado del concreto. Sika Informaciones Técnicas, 16.

Valarezo, M. (23 de Junio de 2011). Fundamentos del hormigon. Ecuador. Recuperado

el 14 de Octubre de 2020, de https://es.slideshare.net/mfvalarezo/fundamentos-

del-hormign

Vise, B. (2016). Funciones de las capas de un pavimento. Mexico. Recuperado el 2020,

de https://blog.vise.com.mx/funciones-de-las-capas-de-un-pavimento

72

Zamorra Terrones, L. (2015). Diseño de un bloque de concreto celular y su aplicacion

como unidad de albañileria no estructural. Cajamarca, Peru. Obtenido de

https://core.ac.uk/download/pdf/250104314.pdf

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