tesis Anglis Diseño de mezcla de concreto
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO CELULAR CON DESECHOS DE CASCARA DE ARROZ Y MICRO SÍLICE. Propuesta de Trabajo Especial de Grado para obtener el Título de Ingeniero Civil. Autor: Anglis Herrera Tutor: Ing. Diego Zambrano Asesora Metodológica: Lcda. Gisela La Cruz
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO CELULAR CON DESECHOS DE
CASCARA DE ARROZ Y MICRO SÍLICE.
Propuesta de Trabajo Especial de Grado para obtener el Título de
Ingeniero Civil.
Autor: Anglis Herrera
Tutor: Ing. Diego Zambrano
Asesora Metodológica: Lcda. Gisela La Cruz
Puerto Ordaz, Enero 2.014
APROBACIÓN DEL PROFESOR
En mi carácter de Tutor del Trabajo Especial de Grado Titulado: Diseño de
Mezcla de Concreto Celular con Desechos de Cascara de Arroz y Micro Sílice,
presentado por la ciudadana Anglis Zaid Herrera Granadillo, Cedula de Identidad N°
19.363.701, para optar al Título de Ingeniería Civil; considero que este reúne los
requisitos y méritos suficientes para ser sometido a presentación pública y evaluación
por parte del Jurado Examinador que se designe.
En la Ciudad de Puerto Ordaz a los Diez días de Enero de 2014.
Ing. Diego Zambrano
CI.: 80.450.932
II
APROBACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA
En mi carácter de Asesora Metodológica del Trabajo Especial de Grado Titulado:
Diseño de Mezcla de Concreto Celular con Desechos de Cascara de Arroz y Micro
Sílice, presentado por la ciudadana Anglis Zaid Herrera Granadillo, Cedula de
Identidad N° 19.363.701, para optar por el Titulo de Ingeniería Civil, considero que
este reúne los requisitos y méritos suficiente para ser sometido a presentación pública
y evaluación por parte del Jurado Examinador que se designe.
En la Ciudad de Puerto Ordaz a los Diez días de Enero de 2014.
Lcda. Gisela La Cruz
CI.: 5.891.947
III
AGRADECIMIENTOS
Al finalizar este trabajo tan laborioso y lleno de dificultades, es inevitable no sentirme
orgullosa de tan increíble Azaña y al momento de escribir estas líneas empecé a
recodar por todos los sacrificios por los que tuve que pasar, por ejemplo estar
trabajando en la tesis hasta tarde cuando al día siguiente tenía que ir a trabajar, que el
computador no me guardara los cambios realizados y volver a empezar otra vez,
llamar a varias compañías arroceras para ver a cual podía ir a buscar las cascaras de
arroz, y así puedo contar mil de cosas que pasaron para poder realizar esta tesis.
Pero también en este momento empiezo a recordar que esto no lo hubiera podido
lograr sola, pues muchas veces me desanime por todo lo que tiende a pasar cuando las
cosas no salen bien, por eso le doy gracias a Dios por darme la fortaleza para
continuar cuando estaba a punto de caer; desde de mi corazón le doy mil gracias.
De igual forma le agradezco a mi madre que ha sabido fórmame de la mejor manera
con buenos sentimientos, hábitos y valores, lo cual me ayudo a salir adelante en los
momentos difíciles. A mi hermano que siempre ha estado junto a mí y brindándome
su apoyo, muchas veces poniéndose el papel de hermano mayor.
Debo agradecer de manera especial al Profesor Ing. Diego Zambrano por aceptarme
para realizar la tesis bajo su dirección. Su apoyo y confianza en mi trabajo y su
capacidad para guiarme ha sido un aporte invaluable. Las ideas propias, siempre
enmarcadas en su orientación y rigurosidad, han sido la clave del buen trabajo que
hemos realizados juntos, el cual no se puede concebir sin su siempre oportuna
participación. Muchas gracias profesor espero verlo pronto ahora como colega.
Quiero expresar también mis sinceros agradecimientos al Sr. Carlos Mujica y la
empresa de Premezclados de Sur, C.A., por su importante aporte y participación
activa en el desarrollo de esta tesis. Debo destacar, por encima de todo, su
disponibilidad y paciencia que hizo que nuestras pláticas fueran muy enriquecedoras.
No cabe duda que su participación ha enriquecido el trabajo realizado, y además, ha
significado el surgimiento de una sólida amistad. A usted también espero verlo como
futuro colega.
IV
También agradezco a la Universidad IUPSM y a todos los que fueron mis
compañeros de clases durante todos los semestres, a los profesores que en este andar
por la vida, influyeron con sus lecciones y experiencias en fórmame como una
persona profesional y afrontar los retos que estos traen, a todos y cada uno de ustedes
les agradezco.
Gracias a todas esas personas importantes en mi vida, que siempre estuvieron para
brindarme toda su ayuda, ahora me toca regresar un poquito de todo lo inmenso que
me han otorgado. Con todo mi cariño le agradezco familiares y amigos.
Y para finalizar le agradezco a una persona que siempre ha estado ahí dándome su
apoyo incondicional, su paciencia y compresión, donde prefirió sacrificar su tiempo
para que yo pudiera cumplir con el mío. Por su bondad y sacrificio me inspiraron a
ser mejor para ti, gracias por estar a mi lado, Ángel Solano.
V
ÍNDICE GENERAL
pp.
Resumen......................................................................................................................IX
LISTA DE CUADROS.................................................................................................X
LISTA DE FIGURAS.................................................................................................XI
INTRODUCCIÓN.........................................................................................................1
CAPÍTULO I.................................................................................................................3
EL PROBLEMA........................................................................................................3
Contextualización del Problema............................................................................3
Objetivos de la Investigación....................................................................................6
Objetivo General...................................................................................................6
Objetivos Específicos.............................................................................................6
Justificación de la Investigación................................................................................6
CAPÍTULO II................................................................................................................8
MARCO REFERENCIAL........................................................................................8
Antecedente de la Investigación................................................................................8
Bases Teóricas...........................................................................................................9
Materiales Puzolánicos........................................................................................11
El cemento...........................................................................................................11
Arena...................................................................................................................16
Limites Granulométricos.....................................................................................20
Agua.....................................................................................................................23
Aditivos...............................................................................................................24
Concreto Celular..................................................................................................31
La Cascara de Arroz............................................................................................41
Microsílice...........................................................................................................43
Propiedades Del Cemento Con Microsílice.........................................................44
Aplicaciones de Concreto con Microsílice..........................................................44
Bases Legales..........................................................................................................45
Sistema de Variables...............................................................................................47
Definición de Términos Básicos..............................................................................48
VI
CAPÍTULO III............................................................................................................53
MARCO METODOLÓGICO.................................................................................53
Modalidad de la Investigación.............................................................................53
Tipo de Investigación..........................................................................................53
Procedimientos....................................................................................................54
Operacionalización de las Variables....................................................................61
Población.............................................................................................................62
Muestra................................................................................................................62
Técnicas Empleadas E Instrumentos Para La Recolección De Datos.................62
Técnica de Análisis de Datos...............................................................................64
Limitaciones de la Investigación.........................................................................64
CAPÍTULO IV............................................................................................................65
RESULTADOS...........................................................................................................65
Estudiar que es un concreto celular con cascaras de arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados..................................65
Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un concreto celular de mezcla para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido..........................................................................67
ESTADÍSTICAS.................................................................................................69
Determinación el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación Agua – Cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire....................................................................72
Análisis del efecto de la ceniza de cascaras de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza...........78
Realización diseño de un Concreto Celular Ligero con Ceniza de Cascaras de Arroz que Presente los Tiempos de Fraguados y Resistencia Mecánica Aceptables...........................................................................................................79
CONCLUSIONES.......................................................................................................85
RECOMENDACIONES.............................................................................................87
REFERENCIAS..........................................................................................................88
ANEXOS.....................................................................................................................90
1. Sacos De Cascaras De Arroz Procedente De Del Estados Cojedes Hacienda Ubicada En El Cacao...........................................................................................91
VII
2. Arena Roja Utilizada Para La Construcción Del Horno..................................91
3. Bloques De Alives Utilizados Para La Construccion Del Horno....................92
4. Construccion Del Horno Para La Quema De La Cascara De Arroz...............93
5. Colocación De Malla Interna...........................................................................94
6. Friso Interno Del Horno..................................................................................95
7. Colocacion De Tapa Y Horno Realizado........................................................96
8. Incineracion de la cascara de arroz entre 400° c y 550° c...............................97
9. Aditivo Poliheed 755.......................................................................................97
10. Ceniza De Cascara De Arroz Y Agua...........................................................98
11. Microsilice Y Cemento..................................................................................98
12. Piedra.............................................................................................................99
13. Arena.............................................................................................................99
14. Mezclas De Los Agregados.........................................................................100
15. Asentamiento...............................................................................................100
16. Medidor De Aire Ocluido............................................................................101
17. Prueba De Resistencia A Compresión.........................................................102
18. Ficha Técnica Aditivo Polyheed 755...........................................................103
VIII
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ- CIUDAD GUAYANA
INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DE UNA MEZCLA DE CONCRETO CELULAR CON DESECHOS
DE CASCARAS DE ARROZ Y MICRO SÍLICE.
Propuesta de Trabajo Especial de Grado
Línea de Investigación: Desarrollo de Nuevas Tecnologías y Materiales
Autor: Anglis Herrera Tutor: Ing. Diego ZambranoAsesora Metodológica: Lcda. Gisela La Cruz
Mes, Año: Enero 2014
Resumen
Algunas industrias generan entes contaminantes para el medio ambiente. La cual implica la necesidad de crear alternativas para contrarrestar estas.se presenta como material base la cascarilla de arroz, argumentándose su calidad de desecho, así como su potencial para ser empleado como materia prima para la producción de materiales de construcción. Se ha comprobado que la cascara de arroz posee propiedades Puzolánicos si son quemada y/o molidas en forma conveniente; no obstante su naturaleza silícea puede dar lugar a expansiones o degradación del material. En este trabajo se analizara la posibilidad de utilizar la cascarilla de arroz con y sin pre-tratamientos, como una adición en la fabricación de concretos celulares. Se estudiaran diversos pre-tratamientos de la cascarilla, así como combinaciones y variaciones; se realizaran concretos con distintos contenidos de Cascara de Arroz Se determinara propiedades como la densidad, resistencia a flexión y compresión de los concretos a realizar. Esta cascarilla de arroz la utilizáramos en el concreto celular ya que poseen características propias, que mediante métodos en el proceso de su elaboración se habrá hecho más ligero que el concreto utilizado, el cual durante muchos años ha sido empleado como material principal en el área de la construcción. CÓDIGO UNESCO: Ciencias y Tecnología 33 Tecnología de la Construcción 3305 Tecnología del Hormigón 05
Descriptores: Cascarilla de Arroz, Concreto Celular, Tiempo de Fraguado, Agregado Granular, Conglomerados.
IX
LISTA DE CUADROS
CUADRO pp.
1 Componentes Mineralógicos del Cemento Portland....................................12
2 Tipos de Cemento Portland, según Norma COVENIN 28:1993 y ASTM C150.................................................................................................................15
3 Límites en la Granulometría.........................................................................18
4 Sustancias Nocivas.......................................................................................20
5 Límites Granulométricos Recomendados para Distintos Tamaños Máximos del Agregado. Porcentaje Pasantes..................................................................22
6 Tipos de Aditivos Químicos para Concretos, según Norma COVENIN 356:1994..........................................................................................................31
7 Resistencia a Compresión, Concreto Celular sin aditivos ni Agregados, Sacado del Horno.............................................................................................39
8 Concreto Celular Factor de Resistencia en Estado Plástico a Compresión 39
9 Composición Química de la Cascara de Arroz y de las Cenizas de la Cascarilla de Arroz..........................................................................................42
10 Característica Físicas de la Cascara de Arroz.............................................43
11 Análisis Química de Microsílice.................................................................43
X
LISTA DE FIGURAS
FIGURA pp.
1 Relación Básicas del Concreto.................................................................................26
2 Esquema de los Pasos del Diseño de Mezcla...........................................................56
XI
INTRODUCCIÓN
La preocupación por el medio ambiente ha sido la causa de la aparición de una
nueva generación de Ingenieros con nuevas visiones y estrategias enfocada a la
creación de edificaciones sostenibles, de manera que se establezca una relación más
estrecha y respetuosa entre el hombre y la naturaleza.
La acumulación y no empleo de los desperdicios orgánicos e inorgánicos no ayuda al
crecimiento de la economía y altera el ecosistema. Algunos de estos materiales,
mínimamente tratados, pueden ser aptos para la industria de la construcción. Tal es el
caso de la cascarilla de arroz, como desecho del procesamiento del grano.
Debido al inminente e imparable crecimiento de la construcción especialmente a los
elevados costos de los materiales, mano de obra y administración de obras civiles; así
como los Residuos de la Construcción y Demolición aumenta constantemente, siendo
su naturaleza cada vez más compleja a medida que se diversifican los materiales
utilizados, es importante buscar soluciones que permitan reducir costos, incrementar
la productividad, optimizar los procesos de construcción, a partir de la eficiencia y
eficacia a la hora de diseñar y desarrollar obras civiles.
El concreto como elemento primordial en la construcción, es el objetivo primordial de
esta investigación, cuyos resultados permitieron generar soluciones óptimas para
atenuar efectos contaminantes. Se buscó diseñar un concreto adicionado con la
cascara de arroz, que sea más resistente, liviano, económico, eco ambiental y de alta
calidad respecto del concreto tradicional. La utilización de la cascara de arroz en el
diseño de concretos, pretende obtener doble beneficio como es el reciclaje de residuo
del sector agrícola con el fin de aprovechar este material para obtener un concreto
más resistente y con generación de menos CO2.
La meta principal fue desarrollar un Concreto de Celular con cascarillas de arroz
como agregados granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos, de
buena trabajabilidad, y resistencia mecánica variable en función de la composición
1
del esqueleto granular, y para así poder obtener un ahorro considerable al momento
de utilizar cemento y bajar los costos de producción.
El trabajo está conformado por cuatros capítulos donde se desarrollaron los siguientes
puntos:
El Capítulo I el problema, donde se enmarco una contextualización del mismo,
objetivo general y justificación del problema con el fin de establecer la importancia
de la investigación.
El Capítulo II marco referencial, este contiene los antecedentes de la investigación,
bases teóricas, bases legales, sistema de variables y definición de términos básicos,
con el propósito de procurar al lector conocimientos teóricos sobre el tema.
El Capítulo III marco metodológico, contiene la modalidad de la investigación, tipo
de investigación y procedimientos para el desarrollo del tema, con el fin de exponer
de manera escrita la metodología que se utilizó para la elaboración de la
investigación.
El Capítulo IV resultados, contiene los resultados obtenidos para cada Objetivo
Especifico planteado anteriormente.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
La mitad de los materiales empleados en la industria de la construcción como lo
son los materiales contaminantes en edificios, como formaldehido, amianto, plomo,
CFCs, PVC (Policloruro de Vinilo), ocasionan un deterioro de la salud de sus
habitantes y del medio ambiente. La construcción, rehabilitación y demolición de
infraestructuras también genera enorme cantidades de residuos. En términos
estadísticos, se puede decir que el sector de la construcción es responsable del
cincuenta por ciento de los recursos naturales empleados, del cuarenta por ciento de
la energía consumida (incluyendo la energía en uso) y del cincuenta por ciento del
total de los residuos generados.
A lo anteriormente mencionado también se le suma el elevado costo que posee las
construcciones civiles, donde el concreto ocupa el lugar más importante a la hora de
invertir, planear e implementar los materiales de construcción, y por ende nace la
necesidad de buscar nuevas soluciones en áreas para obtener mayor desempeños
óptimos y mayor economía sin amenazar la calidad del producto y el medio ambiente.
El constituyente más caro del concreto es el cemento y es el material más utilizado en
la construcción del mundo y por lo tanto es necesario considerar estos aspectos,
buscando materiales alternativos que posibiliten disminuir costos, preservar recursos
naturales, disminuir la polución ambiental y no disponer residuos al medio ambiente,
agregando características positivas al concreto para mejorar su durabilidad y
resistencia.
3
Si bien es cierto que el procesado de materias primas y la fabricación de los
materiales generan un alto coste energético y medioambiental, no es menos cierto que
la experiencia ha puesto de relieve que no es fácil cambiar el actual sistema de
construcción y la utilización irracional de los recursos naturales, donde las
prioridades del reciclaje, reutilización y recuperación de materias, brillan por su
ausencia frente a la tendencia de la extracción de materias naturales. Por ello, se hace
necesario reconsiderar esta preocupante situación de crisis ambiental, buscando la
utilización racional de materiales que cumplan sus funciones sin menoscabar del
medio ambiente.
Indudablemente, esta situación puede mejorarse en gran medida. La composición
inorgánica de la ceniza de cascara de arroz difiere de las cenizas de otras fibras
orgánicas, ya que tiene un elevado contenido en sílice, encontrándose en la ceniza
resultante un porcentaje superior al noventa por ciento, lo que convierte en una fuente
potencial de sílice.
Las principales impurezas que contienen esta sílice son: calcio, potasio, magnesio y
manganeso, y como secundaria aluminio, hierro, boro y fosforo, generalmente en
forma de óxidos. Este elevado contenido de sílice amorfa que posee la ceniza de
cascara de Arroz y al ser molida adecuadamente hace que resulte interesante su
utilización como adición puzolanica en el concreto basado en cemento portland,
permitiendo un reemplazo parcial del cemento, y reduciendo la permeabilidad de los
concreto a tiempos medios y largos de curado.
El concreto celular es un material de alta eficiencia que hace que tenga un bajo
impacto en todas las fases de su ciclo de vida, desde la transformación de las materias
primas hasta la disposición de los residuos concreto celular.
El peso ligero del concreto celular también ahorra energía en el transporte. El hecho
de que el concreto celular es hasta cinco veces más ligero que el concreto tradicional
conlleva a reducciones significativas en las emisiones de CO2 durante el transporte.
4
A diferencia de otros materiales de construcción el concreto celular puede eliminar la
necesidad de ser utilizado en combinación con productos de aislamiento térmico, que
aumenta el impacto ambiental y el coste de la construcción de edificio.
Las principales propiedades físicas de estos materiales que los hacen interesantes
desde el punto de vista constructivo son: baja densidad, aislamiento acústico,
abundancia y precio reducido.
La incorporación del concreto celular en combinación con la cascara de arroz es de
gran conveniencia, ya que se puede proveer al mercado nacional de productos como
el concreto con adición de cascara de arroz. Las ventajas de incorporar adiciones
involucran aspectos importantes como el ahorro de energía no renovable, la
protección y conservación del medio ambiente, la mejora de las propiedades del
concreto y mejorar los costó de la construcción de las viviendas.
5
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar un Concreto Celular ligero con cascara de Arroz que presente los tiempos de
fraguado y resistencia mecánica aceptables.
Objetivos Específicos
1. Estudiar que es un Concreto Celular con cascaras de arroz como agregado
granular, para de obtener materiales conglomerados.
2. Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de
mezcla para obtener las diversas propiedades reológicas en un estado fresco y
mecánicas en estado endurecido.
3. Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de
obtener la relación agua – cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo
de los agregados y el contenido de aire
4. Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del
concreto, para comprobar su resistencia y su dureza.
5. Realizar el diseño de un concreto celular ligero con cascara de arroz que
presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptables.
Justificación de la Investigación
El Concreto Celular con Ceniza de Cascara de Arroz se considera que es un
aislante térmico y de la humedad, debido a que la partícula que forma la cascara de
arroz provoca la formación de burbujas de aire que rompe los capilares formados
durante el fraguado, y que son responsable de que el concreto absorba la humedad.
Este podrá ser usado de dos formas: viviendas de enconfrado – aptas para colocar un
techo liviano y de paneles prefabricados.
La cascarilla de arroz, sirve para la realización de Concreto celular, están formada de
un veinticinco por ciento a treinta por ciento de dióxido de silicio (Sio2), al ser
6
mezclado con una resina comercial para obtener un aglomerado duro, moldeable,
fácil de perforar y de clavar.
Una de las ventajas es que posee compatibilidad ambiental, esta compatibilidad con el
medio ambiente es solo superada por la madera. El coeficiente de compatibilidad
ambiental del concreto poroso es 2; el de la madera 1, el de los ladrillos es 10 y el de
los bloques de la arcilla expandida es 20.
También posee versatilidad, gracias a su fácil elaboración, se puede producir varias
formas de ángulos, arcos y pirámides que aumenta el valor estético de las
edificaciones. Gracias a esta exactitud geométrica de las dimensiones de los bloques
de concreto celular permite hacer más sutil el aplanado interno y externo. El concreto
celular pesa diez por ciento al ochenta y siete por ciento menos respecto al concreto
de peso normal. Esta fuerte reducción en el peso, supone un ahorro importante sobre
el costo de la estructura y los cimientos.
Este tipo de concreto es muy rentable económicamente ya que su inversión es menos
de la mitad de los que constaría invertir en un concreto común. Anteriormente se ha
descrito ventajas del concreto con ceniza de cascara de arroz, pero en general se
puede decir que sus ventajas son: Menor perjuicio para el medio ambiente, ya que su
fabricación genera menos residuos y se realiza con un material que se puede reciclar
y actualmente se solo un desecho como lo es la cascara de arroz. Son mejores aislante
del frio y del calor externo, con lo que gasta menos energía en el hogar. En algunos
casos son más económicos que los convencionales, pero cuando no es asi, al ser
mejor aislante, el ahorro de energía amortiza la diferencia. La combinación de estos
materiales hace que sean más ligeros y manejables para el trabajador agilizando el
tiempo de construcción y disminuyendo los gastos.
7
CAPÍTULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedente de la Investigación
Los primeros Concretos livianos utilizados para construir edificaciones surgieron
en el Imperio Romano en el siglo XX a.c. estos primeros concretos eran resultado de
la mezcla de materiales cementantes formados a partir de limos quemados con
materiales de baja densidad como lo es piedra pómez. Los primeros edificios
construidos con concretos estructurales livianos aparecieron luego de la Primera
Guerra Mundial. En el año 1922 se construyó la ampliación del Gimnasio de la
escuela de deportes acuáticos de la ciudad de Kansas y fue este el primer edificio
construido con hormigón liviano estructural en la historia. El suelo donde se cimento
este edificio tenía una capacidad portante muy baja, por esta razón se optó por utilizar
un hormigón liviano y poder así aligerar el peso que se descargaba en el suelo.
Para el año 1928 se realizó un estudio para incrementar el número de pisos del
edificio de oficinas de la compañía de teléfono Southwestern Bell en la ciudad de
Kansas. Originalmente el edificio contaba con 14 pisos, se realizaron un estudio en la
cimentación y se determinó que a la estructura se le podía adicionar 8 pisos más
utilizando hormigón convencional. Pero debido a que se utilizó hormigón liviano
fabricado con arcilla expandida se pudo aumentar la estructura hasta 14 pisos.
Chatveera, P. Lertwattanaruk, (2010), propone la creación “de un Molino de arroz de
Tailandia se tritura y se utilizan como reemplazo parcial del cemento, cuyos
porcentajes por BRHA fueron el veinte por ciento y cuarenta por ciento y tres
relaciones agua – cemento (a/c) diferentes (0,6 – 0,7 y 0,8). Se obtuvo que la mezcla
8
de mayor resistencia es 29.3 Mpa con la relación a/c=0.6 y el veinte por ciento de la
ceniza de cascara de arroz negro y la menor permeabilidad se obtuvo con cuarenta
por ciento de BRHA incrementando la profundidad de carbonatación”1.
R. Zerbino, G. Giaccio, G. C. Isaia (2010), Analiza el uso de “la ceniza de cascara de
arroz natural (NRHA) sin molerse y la ceniza de cascara de arroz natural (GRHA)
molida se utilizan como un parcial reemplazo del cemento, cuyo porcentaje por
NRHA y GRHA fueron del quince por ciento y veinticinco por ciento, y dos
relaciones a/c (0,45 – 0,55) y plastificante. Se obtuvo que la mezcla de mayor
resistencia es 58Mpa con la relación a/c=0,45 y el veinticinco por ciento (25%) de
GRHA” 2.
Tomas Serrano y otros (2012), “Obtuvieron en los primeros ensayos realizados con
cascara sin moler, demostraron que era inviable la incorporación de cantidades de
cascaras relativamente importantes, ya que se producían demandas de agua muy altas
y, consecuentemente, una segregación de la pasta de cemento. Así mismo otras
pruebas preliminares demostraron que para obtener materiales muy ligeros (con
densidad de 1.5g/cm3) se requerían volúmenes de cascaras muy altos, lo que
posteriormente imposibilitada el proceso de fraguado. Para compensar la reducción
de la cascara en los concretos, incluyendo burbujas de aire en los mismo”3.
Bases Teóricas
Concreto
El concreto, es el único material fabricado por el hombre que alcanza
características de solidez y dureza altas, por encima de materiales como el granito, la
bauxita, entre otras, y de la cual existen muchas clases. Uno de ellos es el cemento
portland, el cual es más asequible por facilidad de manejar, además es el único que
logra alcanzar las mismas propiedades físicas de la roca en cuanto a su resistencia a la
compresión, duración, impermeabilidad, peso unitario, dureza y apariencia, entre
otras.
9
El concreto como comúnmente se conoce en nuestro medio es un material de
construcción que se diseña bajo unas normas específicas dependiendo del proyecto
que se vaya a utilizar y con las características de economía, para un determinado fin.
Se produce con base en un diseño de mezclas, con trabajos de ingeniería y que por
esta condición están sujetos a cambios, modificaciones y a optimizar tal producto.
Para la elaboración de un buen concreto se debe tener en cuenta que en este proceso
implica el diseño, elaboración, colocación, curado y protección, de los cuales depende
si es un concreto bueno o malo.
Esto conlleva a investigar la elaboración de un concreto de alta resistencia que
cumpla con todas las especificaciones anteriormente mencionadas y que además
incorporen nuevos materiales, que aporten a mejorar dicho elemento. Los
componentes del concreto son: agua, cemento, agregado fino, agregado grueso y
aditivos.
Las características físicas del concreto convencional, donde se indican valores
aproximados:
Densidad: Aproximada de entre los 2200 y 2500 kg./m3.
Resistencia a la compresión: De 100 a 500 kg./cm2 para el concreto
ordinario. Existen concretos especiales de hasta 2000 kg./cm2.
Resistencia a la tracción: proporcionalmente baja, generalmente
despreciable en el cálculo global, del orden de un décimo de la resistencia a la
compresión.
Los concretos convencionales tienen una densidad alrededor de 2350 kg./m3. Esta alta
densidad o peso volumétrico es lo que ha sido un problema en el cotidiano uso del
concreto en la construcción de la edificación, donde la carga muerta es un factor
importante y el concreto de peso normal es muy pesado para ser práctico, sobre todo
en la construcción de losas de entrepiso y azoteas, ya que estas están diseñadas
esencialmente para soportar las cargas vivas (personas y mobiliario), dichas cargas se
transmiten a las trabes, estas a las columnas y finalmente a la cimentación y al
terreno.
10
Lo anterior redunda en construcciones pesadas, vigas de gran peralte, columnas
robustas y cimentaciones amplias o complejas, todo esto debido al excesivo peso
muerto de las losas de concreto convencional, lo cual se traduce en un elevado costo
de la obra.
Antiguamente las losas de entrepiso se realizaban por medio de vigas y tablas de
madera con muy bajo peso y con buen comportamiento a los esfuerzos tanto de
flexión, compresión y cortante. En algunos países de Europa y sobre todo en los
Estados Unidos de Norte América aún se sigue usando profusamente la madera para
la construcción de casas habitación, pero el problema de la combustión y fácil
propagación de fuego en la madera sigue siendo un gran problema.
Así mismo la baja resistencia a la tracción del concreto generalmente despreciable en
el cálculo global (del orden de un décimo de la resistencia a la compresión) es una
desventaja, comparado con la madera su antecesor en la construcción.
Para corregir estas insuficientes cualidades del concreto, se han realizado a través de
los años múltiples investigaciones con sorprendentes resultados (concreto: celular,
con fibras, ligero estructural, entre otras). Sin embargo, estas no han permeado como
deberían en el ámbito profesional de la industria de la construcción.
Materiales Puzolánicos
Las puzolanas son aquellos materiales de composición rica en silíceos a partir de
los cuales se produce el cemento, similares a las cenizas volcánicas que utilizaban los
romanos. Ejemplos de estos son la sílice condesada, algunos caolines, la cascara de
arroz y desechos geotermales. Todos estos materiales pueden ser empleados como
reemplazo parcial de cemento portland y algunos como reemplazo total. Son llamado
así por la interacción química con los productos de hidratación del cemento,
principalmente Ca (OH)2. Escalante, (2002)4.
El cemento
El cemento es un componente activo del concreto e influye en todas las
características de este material. Sin embargo, el cemento constituye aproximadamente
11
solo un diez por ciento a veinte por ciento del peso del concreto, siendo el ochenta
por ciento al noventa por ciento de materiales restantes el que condiciona la
posibilidad de que se desarrollen las propiedades del concreto.
De los componentes del concreto, el cemento es el más caro por unidad de peso. Sin
embargo, comparado con otros productos manufacturados, el cemento es un material
relativamente barato. En el valor de un kilogramo de este material se debe considerar
el costo de: la extracción de los minerales, de dos moliendas a un alto grano de finura;
una cocción a elevada temperatura (unos 1.450ºC), el control estricto de los procesos,
la homogeneización, los cuidados ambientales, etc.
Cuando se habla de cemento, implícitamente se alude al cemento Portland o cemento
sobre la base de Portland, ya que son los productos aglomerados que se usan casi
exclusivamente con fines estructurales. Para otros aglomerantes distintos, también
empleados en construcción.
El cemento Portland, es una especie de cal hidráulica perfeccionada. Se produce
haciendo que se combinen químicamente unas materias de carácter acido (sílice y
alúmina principalmente) provenientes de arcillas, con otras de carácter básico
(primordialmente cal) aportadas por caliza. Esta reacción tiene lugar entre las
materias primas, finalmente molidas, calentadas en hornos a temperaturas de
semifusion. El producto resultante no es una especie química o mineralógica única,
sino una mezcla compleja de minerales artificiales cuya denominación y formula,
según Manual del Concreto estructural conforme con la norma COVENIN 1753:03
son las siguientes:
Cuadro 1: Componentes Mineralógicos del Cemento Portland
Componente Formula Química Formula Abreviada
Silicato Tricálcico 3CaO – SiO2 C3SSilicato Dicálcico 2CaO – SiO2 C2S
Aluminato Tricálcico 3CaO – Al2O3 C4FAFerrito aluminato Tetracálcico 4CaO – Al2O – Fe2O3 C4FA
Yeso CaSo4 – 2H2O Y Álcalis Na20 + K2O N + k
12
Magnesia MgO MCal libre CaO + Ca (OH)2 C.L.
Residuo Insoluble SiO2 + R2O3 R.I.Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 92) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.
A los efectos prácticos, se puede considerar esta mezcla como formada por los
cuatros primeros componente de la tabla.
Este material que sale del horno de la fábrica de cemento y que se llama Klinker o
Clinker, son trozos redondos, de mayor o menor tamaño, formados por
conglomerados debidos a la semifusion a que estuvo sometido el polvo de las
materias primas iníciales.
Dentro de los límites generales de composición con los cuales se obtiene el Clinker,
se pueden establecer algunas variantes, las cuales dan lugar a productos de
características algo diferente entre sí, que constituye los diferentes tipos de cementos.
Dentro de los límites de composición indicados, y combinado las proporciones de las
materias primas de manera que el Clinker resultante tenga una composición alta o
baja de determinados componentes, en cada caso se obtendrá un cemento que gozara,
en alto o bajo grado, de las características que le puede comunicar ese componente.
Por este procedimiento y en combinación parcial con la finura de molienda, se puede
establecer cierta variedad de tipos de cementos. La Norma venezolana COVENIN 28
“Cemento Portland. Especificaciones” y la norteamericana ASTM C150, consideran
cinco tipos de Cemento Portland, cuyas características son las siguientes:
El cemento Portland tipo 1 es el destinado en obras de hormigón en general,
al que no se le exigen propiedades especiales.
El cemento Portland tipo 2 se rebaja la cantidad de silicato Tricálcico y
aluminato Tricálcico para mejorar sus cualidades notablemente.
El cemento Portland tipo 3 se aumenta apreciablemente la cantidad de
silicato Tricálcico ya que es el compuesto que contribuye en mayor
proporción a dicho fenómeno y al posterior endurecimiento de la pasta.
13
El cemento Portland tipo 4 se reducen aún más los porcentajes de silicato
Tricálcico y aluminato Tricálcico principales y responsables del calor de
hidratación del cemento. Naturalmente la reducción de silicato Tricálcico hace
que el cemento adquiera en forma lenta su resistencia mecánica.
El cemento Portland tipo 5 se hace una fuerte reducción del contenido de
aluminato Tricálcico, para evitar la formación de solfoaluminio de calcio,
cuando el concreto es atacado por sulfatos, sustancias que al formarse en el
concreto endurecido producen su destrucción.
Cuadro 2: Tipos de Cemento Portland, según Norma COVENIN 28:1993 y
ASTM C150.
Tipo Características Límites de la Composición Usual
Promedio %
C3S C2S C3A C4FA
I Uso general 40-55 25-30 8-15 5-10
II Resistencia a los sulfatos y bajo
calor de hidratación
40-50 25-35 8 10-15
III Alta resistencia iníciales 50-63 15-20 3-15 8-12
IV Muy bajo calor de hidratación 25-35 40-50 < 7 10-15
V Muy alta resistencia a los sulfatos 32-42 38-48 < 5 10
Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 96) por
Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.
Los cementos que desarrollan rápidamente sus resistencias se basan en una alta
proporción de silicato Tricálcico y aluminato Tricálcico; en definitiva, en
composiciones altas en cal. Para esta propiedad también se juega con la finura. Los
cementos de moderado calor de hidratación (usado para los grandes vaciados de
concreto) y moderada resistencia a los sulfatos (usados en caso de medios agresivos
sulfatados) se basan principalmente en la rebaja del contenido de aluminato
Tricálcico y en parte del silicato Tricálcico, es decir, composiciones bajas en alúmina
y cal. Para los cementos que deban tener esta resistencia a los sulfatos en más alto
grado, el contenido de alúmina se debe bajar aún más drásticamente. Como
14
contrapartida, los cementos con capacidad resistente a los sulfatos ofrecen escasa
defensa al paso de los iones cloruro y, por lo mismo, protegen menos el refuerzo
metálico.
El cemento de uso más extendido es el que corresponde al tipo I. en Venezuela la
mayor parte de la producción es de cemento Portland de ese tipo, siendo mucho
menor la producción del Tipo II, y solo ocasional la del tipo III.
La preparación de un buen concreto, es de la obtención de buenas propiedades y
buena durabilidad (por muchos años), lejos de ser trivial está ligada al dominio del
proceso. Durante los últimos 60años el estudio de la fabricación y utilización del
cemento Portland se ha atendido con enfoques cada vez menos empíricos y más
científicos. A raíz de esto, los procesos de producción se han mejorado; uno de los
más notables ha sido el cambio del proceso que maneja la materia prima en húmedo
(barbotinas) al manejo en seco; como resultado se obtuvieron ahorros de energía de
más del cuarenta por ciento, sin mencionar la reducción de emisiones de
contaminantes y del tamaño de los hornos. La producción de cemento es un proceso
de alta demanda energética de combustibles (4.000Kj/Kg cemento, veinticinco por
ciento de perdidas) y con alta emisión de contaminantes (0.85 – 1Kg CO2/Kg
cemento) por des-carbonatación de materia prima y uso de combustible.
Durt M. (2008), “Una producción de cemento necesita calentamiento de materia
prima en hornos que liberan aproximadamente 1 tonelada de gas carbónico (CO2)
para cada tonelada de cemento producido”5.
La composición química del cemento es Caliza + Arcilla + temperatura = Clinker
Caliza CaCo3 Arcilla Sílice, alúmina, hierro y otros CaCo3 + CaO (Tº) + CO2+
Arcilla. GONZÁLEZ I. (2001)6.
Arena
La arena es un agregado fino de origen natural, está formada por granos naturales
depositados por las aguas. Las llamadas arenas de mina provienen de yacimientos que
pueden encontrase hoy día lejos de cursos de agua, en estratos a mayor o menor
15
profundidad pero que, posiblemente, constituyeron ríos o lagunas en anteriores eras
geológicas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las arenas se extraen de lugares
próximos a los cursos actuales de agua: meandros y lechos de ríos, lagunas, entre
otras.
Sus características de formas favorecen la unión con el cemento y a su vez con los
agregados gruesos. Los áridos finos susceptibles de ser utilizados en la fabricación de
concreto de alta resistencia son, casi con carácter exclusivo, los obtenidos por
procedimientos naturales a partir de sus rocas de origen. Con dichos procedimientos
las partículas de agregado fino presenta forma regulares, las cuales, como en el caso
de la gravas, favorecen la unión con la pasta de cemento. Los granos de arenas
obtenidos por procedimientos de machaqueo presenta formas excesivamente
angulosas que lo hacen pocos recomendables en la fabricación de concretos de alta
resistencia. Debido fundamentalmente a la excesiva demanda de agua que su uso
implica para conseguir un hormigón de la trabajabilidad mínima necesaria. En
ocasiones puede adoptar soluciones intermedia, consiste en utilizar una mezcla
compuesta mayoritariamente por arena natural complementada en sus fracciones de
tamaño inferior por arena de machaqueo.
En cualquier caso, como en la mayoría de las cuestiones relacionadas con los
concretos de alta resistencia, la decisión más conveniente queda supeditada a ensayos
específicos realizados para establecer la mejor solución para cada caso de concreto.
Las especificaciones normativas establecen límites para cada cierta característica de
los agregados que, si no se respetan, pueden producir graves problemas en la calidad
del concreto. Para mezclas de característica especiales pueden requerirse que algunos
límites de calidad de los agregados sean más estrictos que los normativos, por
ejemplo: El desgaste, el cociente de la forma, el contenido de ultras finos, entre otras.
Parece haber una tendencia a solicitar concretos con niveles de exigencias cada vez
más altos, lo cual plantea la necesidad de analizar la calidad de los agregados con
mayor detenimiento.
16
Los agregados suelen retener alguna cantidad de agua en forma de humedad. Esta
humedad se encuentra de dos maneras diferentes: Una de ellas es rellenando los poros
y micro poros internos de los granos, y la otra es como una película o capa
envolvente, más o menos gruesa.
El agua interna de los granos no pasa al concreto como agua de mezclado; al
contrario, cuando los granos se encuentran muy secos, pueden absorber parte del agua
de la mezcla. El agua externa de los granos si pasa a formar parte de la mezcla,
alterando sus proporciones. El punto de equilibrio entre el grano seco y húmedo se
conoce como el estado de agregado saturado con superficie seca. Esta condición no
suele ser natural, sino que se logra en los laboratorios con un procedimiento que si
bien no exige alta tecnología, no resulta fácil.
La humedad en exceso de este punto de equilibrio hace que, en un peso dado de
agregado, haya una cierta porción de material diferente al solido; esa cantidad de
agua se incorporara a la mezcla. Por el contrario, la absorción de agua por diferencia
entre el grano seco y el saturado con superficie seca, puede retirar importantes
cantidades de agua de la mezcla. Estos aportes o retiros alteran consecuentemente la
relación agua/cemento.
La granulometría determinada según la Norma Venezolana COVENIN 255 debe estar
comprendida entre los límites que se indican a continuación:
Cuadro 3: Límites en la Granulometría
Cedazos COVENIN Porcentaje que Pasa
9,51 mm (3/8”) 100
4,76 mm (#4) 85 – 100
2,38 mm (#8) 60 – 95
1, 19 mm (16) 40 – 80
595 µm (#30) 20 – 60
297 µm (#50) 8 – 30
149 µm (100) 2 – 10
75 µm (200) 0 - 5
17
Fuente de Norma venezolana COVENIN 277:2000 CONCRETOS. AGREGADOS. REQUISITOS (p
– 4) por Fondo Norma.
Puede ser necesario usar por motivos técnicos, materiales con desgastes distintos que
no estén dentro de los límites establecidos en la Tabla III (véase Nota 1). En estos
casos deben establecerse de acuerdo a las normas establecidas o por acuerdo entre las
partes involucradas, manteniéndose estable, con variaciones en el módulo de finura
menores de ± 0,20.
Nota1: Arenas y otros materiales con granulometrías especiales, pueden ser
necesarios en casos tales como:
Para combinar adecuadamente con otros agregados.
Para concretos con muy alto contenido de cemento.
Para concretos pobres y otros.
En estos casos se puede permitir el uso de arenas provenientes de la trituración de
rocas con contenidos de trece por ciento a quince por ciento de finos, pasante por el
cedazo COVENIN #200 (75μm).
Resulta generalmente aceptado que para obtener concretos de la máxima resistencia
es recomendable el empleo de áridos finos con un módulo de finura adecuado para
producir concreto dentro de una granulometría aceptable, debe estar entre 2,3 y 3,1
donde un valor menor de 2,0 indica una arena fina y 2,5 una arena media y más de 3,0
una arena gruesa. Cuando la granulometría de las arenas es excesivamente fina, exige
una mayor cantidad de cemento y agua, y como consecuencia se obtiene un concreto
de consistencia pegajosa inadecuada para hormigones de alta resistencia. La
granulometría consiste en distribuir las partículas que constituyen un grupo de
agregados y seleccionarlos en fracciones de igual tamaño.
El agregado fino debe estar libre de cantidades nocivas de impurezas orgánicas y al
ser ensayada según la Norma Venezolana COVENIN 256 no debe producir un color
más oscuro que el N° 3 del patrón Gardner. Un agregado fino que no pase este ensayo
puede ser utilizado:
18
Siempre y cuando la decoloración se deba principalmente a pequeñas
cantidades de carbón o lignito.
Cuando al ensayar un mortero elaborado a base del agregado no tratado, según
la Norma Venezolana.
COVENIN 275, desarrolle una resistencia media a la compresión, a los 7 días y 28
días, no menor que el noventa y cinco por ciento de la desarrollada por un mortero
similar hecho con otra porción de la misma muestra lavada en una solución al tres por
ciento de hidróxido de sodio, cada resistencia media debe obtenerse en un número no
menor de seis probetas.
Cuadro 4: Sustancias Nocivas.
Material Máximo % en Peso
de Muestra Total
Método de
Ensayo
Partículas desmenúzales 1,00 COVENIN 257
Material más fino que el cedazo
COVENIN #200 (75µm).
Concreto sujetos a la abrasión.*
Otros tipos de concretos*
3,00
5,00
COVENIN 258
Carbón y lignito:
Donde sea importante la apariencia de la
superficie del concreto.
Todos los demás concretos
0,50
1,00
COVENIN 260
Cloruros** 0,10 COVENIN 261
SULFATOS*** 1,00
Fuente de Norma venezolana COVENIN 277:2000 CONCRETOS. AGREGADOS. REQUISITOS (p
– 5) por Fondo Norma.
Nota 2: *Si el material más fino que el cedazo COVENIN #200 (75μm) se compone
de polvo de piedra que esté libre de arcilla o esquisto, estos límites se pueden
aumentar al trece por ciento al quince por ciento, véase Nota 1.
** Esta condición debe cumplirse estrictamente en concretos armados.
19
*** La máxima cantidad permisible de sulfatos en una arena expresada con SO4 y
referida al agregado se conocerá mayor de 1,00%. Se acepta como condición
equivalente, que la cantidad de sulfatos expresa dos como SO4 no sea mayor de 1,2
g/l de la muestra, sin que el volumen máximo de estas impurezas sobrepase de 0,5
cm3.
Limites Granulométricos
La mezcla está constituida por la combinación de cemento, aditivo, arena y
cascarilla de arroz (con su determinada granulometría conocida previamente para los
dos últimos). Dentro de la mezcla actúa el agregado combinado, es decir, el formado
por el conjunto de todas las fracciones que se hayan empleado, incluyendo desde la
partícula más gruesa hasta la más fina. Para que este agregado produzca mezcla de
calidad y economía su granulometría debe estar dentro de ciertos límites como se
muestra a continuación:
20
Cuadro 5: Límites Granulométricos Recomendados para Distintos Tamaños Máximos del Agregado. Porcentaje
Pasantes.
Cedazo Tamaños Máximos mm (Pulgadas)
Altura 88,9 76, 2 63,5 50,8 38,1 25,4 19,1 12,7 9,53 6,35
mm Pulg (31/2) (3) (21/2) (2) (11/2) (1) (3/4) (1/2) (3/8) (1/4)
88,9 31/2 100 – 90 -- - - - - - - - -
76,2 3 95 – 80 100 – 90 - - - - - - - -
63,5 21/2 92 – 60 92 – 70 100 - 90 - - - - - - -
50,8 2 85 – 50 87 – 55 87 - 65 100 - 90 - - - - - -
38,1 11/2 76 – 40 80 - 45 80 - 55 87 - 73 100 - 90 - - - - -
25,4 1 68 – 33 72 - 38 73 – 47 77 – 59 84 – 70 100 - 90 - - - -
19,1 ¾ 63 – 30 68 - 35 68 - 43 73 - 53 77 - 61 90 - 70 100 - 90 - - -
12,7 ½ 57 – 28 62 - 32 62 - 37 68 - 44 70 - 49 75 - 55 85 - 65 100 - 90 - -
9,53 3/8 53 – 25 58 - 30 60 - 35 65 - 40 65 - 43 68 - 45 75 - 55 98 - 90 100 - 90 -
6,35 ¼ 45 – 22 48 - 25 58 - 30 60 - 35 60 - 35 60 - 35 65 - 45 65 - 51 73 - 61 100 – 90
4,76 #4 45 – 22 48 - 25 50 - 28 55 - 30 55 - 30 55 - 30 68 - 38 58 - 42 62 - 48 65 – 52
2,38 #8 40 – 20 43 - 20 45 - 20 45 - 20 45 - 20 45- 20 45 - 20 43 - 37 40 - 26 38 – 26
1,19 #16 35 – 15 35 - 15 35 - 15 35 - 15 35 - 15 35 - 15 35 - 15 31 - 17 26 - 14 21 – 9
0,59 #30 25 – 10 25 – 10 25 - 10 25 - 10 25 - 10 25 - 10 25 - 10 20 -10 13 - 5 8 – 2
0,29 #50 16 – 7 16 - 7 16 - 7 16 - 7 16 - 7 16 - 5 16 - 5 11 - 5 7 - 3 5 – 1
0,14 #100 8 - 2 8 - 2 8 - 2 8 - 2 8 - 2 8 - 1 8 - 1 6 - 1 5 - 1 2 - 0
21
Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 126) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases,
Gilberto Velazco 2008, Caracas.
22
Agua
Es imprescindible en varias etapas de la elaboración del concreto: mezclado,
fraguado, y curado. El agua de mezclado ocupa normalmente entre el quince por
ciento y veinte por ciento del volumen de concreto fresco y conjuntamente con el
cemento, forman un producto coherente, pastoso y manejable, que lubrica y soporta
los agregados, acomodables en los moldes. Simultáneamente esta agua reacciona con
el cemento, hidratándolo y produciendo el fraguado en su acepción más amplia, desde
el estado plástico inicial, pasando por lo que llamamos endurecimiento, hasta el
desarrollo de la resistencia a largo plazo. Por otra parte, el agua de curado es
necesaria para reponer la humedad que se pierde por evaporación luego que el
concreto ha sido colocado, compactado y alisado en su superficie; de esta manera se
garantiza el normal desarrollo de las reacciones de hidratación del cemento.
En zonas urbanas, se suelen elaborar concretos utilizando agua potable, lo cual se
considera exenta de materia orgánica y solidas en suspensión, y cuyo contenido de
sales minerales totales es inferior al 0,25% (2.500ppm) en peso. En general, el agua
potable es adecuada para elaborar y curar concreto aun cuando la cloración puede
alterar el comportamiento de los aditivos y la evolución de la resistencia.
El agua de pozos, ríos y lagos, entes de su utilización, debe ser evaluado física y
químicamente en un laboratorio competente. Posteriormente debe ser verificada al
menos dos veces al año, durante la estación seca y la de lluvias, o cuando varié
sensiblemente el caudal o el aforo de la fuente, porque las concentraciones de sales,
azucares y otros contaminantes pueden variar. Además deben investigar el vertido de
aguas servidas y desechos aguas arriba del sitio de toma y conocer si son estacionales
para poder planificar el cronograma de ensayo.
El agua que ya ha sido utilizada anteriormente para elaborar y curar el concreto como
resultados satisfactorios, así como agua potable, puede ser usada con misma
finalidad, sin mayores ensayos previstos, teniendo en cuenta las posibles variaciones
estacionales indicadas anteriormente. La Norma COVENIN 2385, “Agua de
23
Mezclado para concretos y morteros especificaciones” establece los límites de calidad
exigidos para el agua.
Para concreto pretensado debe extremarse los cuidados. En caso de concreto
reforzado, se considera que no se requiere realizar ensayos adicionales cuando se
comprueban las tres siguientes condiciones:
PH entre 6 y 8.
Contenido total de sales minerales inferior a un por ciento (10.000 ppm).
Contenido de materia orgánica inferior a 20mg/l (20ppm).
Si no se cumple alguna de las tres condiciones anteriores, debe ordenarse la
realización de ensayos adicionales tale como: Análisis químicos, Evaluación de
morteros de pruebas. Las aguas contaminadas con efluentes industriales, desechos
humanos o animales, deben ser valuadas siempre.
Aditivos.
Reciben el nombre de aditivos aquellos productos químicos que se añaden en
pequeña proporción a los componentes principales de los morteros o de los concretos,
durante su mezclado, con el propósito de modificar algunas de las propiedades de las
mezclas en estado fresco o en estado endurecido. Las limitaciones y especificaciones
para el uso de aditivos se presentan en el artículo 3.5 de la Norma COVENIN 1753
“Proyecto y diseño de obras en concreto estructural”.
En Venezuela los aditivos llegan a finales de los años cuarenta. En la década de los
setenta se comienza su fabricación en el país, incorporando progresivamente mayor
proporción de materias primas nacionales. En la actual tecnología del concreto, los
aditivos han perdido su primitivo carácter misterioso y con ellos se pueden obtener
concretos de mayores exigencias. No resulta exagerado afirmar que, en muchos
casos, un aditivo permite el uso de procedimientos constructivos menos costosos.
La razón para el gran incremento del uso de aditivos es que son capaces de impactar
beneficios físicos y económicos considerables con respecto al concreto. Estos
beneficios incluyen el uso del concreto en circunstancia en las que previamente
24
existían dificultades considerables, o hasta insuperables. También hacen posible el
empleo de una variedad más amplia de ingredientes en la mezcla.
La de los aditivos sobre el tiempo de fraguado, consistencia y otras propiedades de la
pasta de cemento o del mortero, y la respectiva influencia sobre la consistencia, el
tiempo de fraguado y la trabajabilidad del concreto, siguen en general la misma
tendencia, sin embargo, la magnitud de los efectos para ambos cosos puede ser muy
diferente. Por eso el aditivo debe evaluarse y seleccionarse mediante pruebas hechas
en concreto directamente, de acuerdo a lo señalado en la Norma COVENIN 351,
“Aditivos químicos utilizados en el concreto. Método de ensayo”, ASTM C494 Y
ASTM C1017. La determinación del tiempo de fraguado debe realizarse en mortero
cernido del concreto, pero nunca en mortero o pasta de cemento especialmente
preparados.
El efecto de los aditivos sobre las propiedades del concreto depende, de manera muy
importante, de las características del cemento empleado. Con algunos cementos el
efecto puede ser el esperado, mientras que con otros su efectividad puede resultar
disminuida, e incluso puede llegar a dar el efecto contrario. Por tales razones, el uso
de determinado aditivo solo puede ser convenido una vez concluidas las pruebas que
demuestra su efectividad y economía para cada caso especifica.
La calidad de los aditivos químicos se evalúa con la Norma COVENIN 356,
“Aditivos utilizados en el concreto. Especificaciones”, la COVENIN 357, “Aditivos
incorporados de aire para concreto. Especificaciones”, y ASTM C494 y C260.
Los aditivos pueden ser orgánicos o inorgánicos en cuanto a la composición, pero su
carácter químico, que difiere del mineral, es su característica esencial. Esa
clasificación representa una cierta limitación, ya que algunos aditivos ejercen,
simultáneamente varios efectos sobre las mezclas y algunas de esas acciones no están
explícitamente consideradas en las clasificaciones normativas. Por ello, para analizar
el efecto de los distintos tipos aditivos sobre las propiedades del concreto, serán
agrupados de la siguiente manera:
25
LEY DE
ABRAMS
Zona Triangular
1. Modificadores de la Relación Triangular: Este grupo de aditivos comprende
fundamentalmente el tipo A (Reductores de Agua) y Tipo F (Reductores de Agua
de Alto Rango). Su empleo adecuado permite modificar beneficiosamente la
siguiente relación triangular:
Figura 1 Relación Básicas del Concreto; Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con
la Norma COVENIN 1753:03 (p – 169) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto
Velazco 2008, Caracas.
Y cuya expresión matemática es la siguiente:
C = k * Tn / αm.
Los aditivos Tipo A y Tipo F modifican una o varias de las constante k, m y n
según el efecto que predomine en su acción final, la cual puede clasificarse en:
1.1. Acción plastificante.
1.2. Ahorrador de cemento.
1.3. Reductor de agua.
1.4. Una combinación de cualquiera de ellas.
Evidentemente en cualquier acción que modifique la relación agua/cemento
afectara también, de manera indirecta, la resistencia del concreto. Los aditivos
agrupados en esta categoría están compuesto por: Ácidos lingnosulfónicos,
Hidróxidos carboxílicos, así como modificaciones y derivaciones de estos,
carbohidratos, sales de zinc, boratos, fosfatos y otros. Algunos de estos productos
26
Relacion: Agua / Cemento
Dosis de CementoTrabajabilidad
Resistencia
pueden causar, además, retardos en el tiempo de fraguado. En algunos casos se
utilizan expresamente aditivos que producen la acción combinada de reducción
de agua y retardo de fraguado o de reducción de agua y aceleración de fraguado
(Tipo D y Tipo E). La acción reductora de agua (efectividad) puede variar de un
cinco por ciento a doce por ciento en el Tipo A y de doce por ciento al treinta por
ciento en Tipo F. El valor de la efectividad debe ser suministrado por el
fabricante, en la hoja técnica del producto.
2. Mejorados de la Tixotropía o Superplastificantes: La propiedad que se conoce
como “tixotropía”, consiste en la capacidad del material en su estado fresco, de
atiesarse cuando está en reposo y de fluidificarse cuando está en movimiento; es
intensificada, en mayor o menor grado, por la acción de los aditivos reductores de
agua con acción plastificante. Dada la beneficiosa influencia de este efecto sobre
la acomodación de la mezcla en los encofrados, rellenándolos a cabalidad y
envolviendo los aceros de refuerzo y, dada la disminución del riesgo de
segregación de los granos de los agregados, así como la moderación a los efectos
nocivos de la exudación, el papel de estos aditivos es importante. Están
constituidos, fundamentalmente, por condesados sulfonados de naftalina o
melanina. Cumplen con los requisitos especificados en la Norma COVENIN 356
para los aditivos Tipo F (Reductores de Agua de alto rango) y Tipo G (Reductores
De Agua De Alto Rango Y Retardadores), y ASTM C1017 tipo I y II.
Los aditivos Superplastificantes son particularmente útiles en las siguientes
situaciones:
2.1. Por su facilidad de bombeo y las altas resistencias a edades tempranas, para
fabricación de elementos de concreto pretensado, concreto a la vista o de obra
limpia y sistemas de erección con encofrados deslizantes o sistema túnel.
2.2. Por su mayor resistencia a la abrasión, en pisos industriales.
2.3. Donde sea conveniente controlar el calor de hidratación y la retracción, así
como facilitar la colocación del concreto, como ocurre en concretos masivos,
con secciones mayores de 60 cm y en grandes vaciados.
27
3. Modificadores del Tiempo de fraguado: Tanto para acelerar los tiempos de
fraguado como para retárdalos, se dispone de aditivos efectivos y de uso
confiable. Para comprender estos efectos hay que recordar las diferencias entre el
fenómeno de fraguado y el desarrollo de resistencia, términos que a veces se usan
equivocadamente como sinónimos.
3.1. Aditivos Aceleradores: están formados en dos grupos:
3.1.1. Alta Velocidad de Reacción: El fraguado o atiesamiento puede
producirse a los pocos segundos de la aplicación. Suelen generar una
elevada temperatura en la masa del concreto que obligar manejar con
guantes. Su empleo más frecuente está en las reparaciones de vías de
agua para producir taponamientos o en la cobertura de superficies con
morteros, aplicando o disparado, tratando de evitar si desprendimiento.
3.1.2. Ganancia más Moderada en la Aceleración de la Reacción: Tienen
su principal campo de aplicación en los climas fríos. El acelerador por
excelencia es el cloruró de calcio (CaCl2). No es aconsejable colocar
concreto por debajo de 10°C. sin el uso de aditivos acelerados solo
quedaría el recurso de calentar la masa de concreto.
3.2. Retardadores: Son utilizados en climas cálidos, tienen una amplia de
oportunidades de empleo. Cuando el tiempo requerido para las operaciones de
transporte, colocación y vibrado del concreto es mayor que el lapso estimada
para el fraguado inicial de la mezcla, es necesario retardar esa reacción. Los
retardadores de fraguado son pocos menos imprescindibles para fabricar
concretos en localidades de clima cálido aunque debe llevarse un buen control
en obra ya que puedan favorecer el fenómeno de retracción.
Retardos de hasta de dos o tres horas no suelen acarrear inconvenientes;
pueden lograrse tiempo más largos pero requieren pruebas previas y muy
buenos controles sobre la mezcla ya que puede producir o surgir efectos
secundarios. En las obras usuales no se justifican retardos superiores de 6
horas.
28
4. Impermeabilizantes: El concreto tiene una relativa facilidad para absorber agua
en sus capas superficiales debido a su estructura perimetral de poros; esta no suele
estar interconectada con la red interna de poros, por el cual el concreto ofrece una
alta resistencia a ser atravesado percolado por el agua, al menos que exista un
elevado gradiente e presiones entre ambas caras de la pieza. Si el concreto
muestra filtraciones en condiciones normales de uso, seguramente se debe a
defectos en su diseño o elaboración. Estos defectos pueden ser:
4.1. El uso de una muy alta relación agua/cemento.
4.2. Granulometría propensa a dejar abundantes poros internos.
4.3. Compactación defectuosa.
4.4. La presencia de juntas mal realizadas.
4.5. Agrietamiento excesivo por falta de curado.
4.6. Retracción.
La absorción de agua es un fenómeno lento y su importancia radica en la
incidencia que tiene sobre la durabilidad del material. Los concretos de baja
relación agua/cemento, suficiente dosis de cemento, granulometría adecuadas, bien
compactados y bien curados, no presentan problemas de durabilidad aunque están
expuestos a ambientes agresivos naturales.
5. Incorporadores de Aire: La vibración y compactación de la mezcla en estado
fresco produce el desalojo del aire atrapado durante el proceso de colocación. Ese
volumen de aire llamado “atrapado”, no puede ser extraído totalmente; siempre
queda alguna presencia dentro del material en forma de burbuja planas de cierto
volumen, relativamente pequeño, y en pequeños canales.
Diferente es la situación cuando se desea incluir intencionalmente un volumen
adicional y diferente de aire, denominado “incorporado”; este efecto se consigue
mediante la adición de ciertos aditivos específicos que generan un conjunto de
vacíos, los cuales usualmente ocupa un volumen entre el tres por ciento y el siete
por ciento de la pieza de concreto.
29
La presencia de esas abundantes y bien distribuidas esferas de aire brinda una
notable capacidad de defensa al concreto contra el fenómeno de congelación y
descongelación de agua atrapada en su interior; cuando este fenómeno se produce
de manera sucesiva y repetitiva, destruye el material, que no puede resistir la
presión del agua congelada, la cual aumenta su volumen cuando para del estado
líquido al solido o hielo.
Cuadro 6: Tipos de Aditivos Químicos para Concretos, según Norma COVENIN
356:1994.
Tipo Efectos Sobre la Mezclas
A Reductores de agua
B Retardadores de Fraguado
C Aceleradores de Fraguado
D Reductores de Agua y Retardadores
E Reductores de agua y Aceleradores
F Reductores de Agua del Alto Rango
Fuente de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p – 168) por
Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.
Concreto Celular
Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a
principios del siglo antepasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de
caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta
que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el
antecedente directo de nuestro cemento tipo Portland y de su producto resultante el
concreto.
El usuario prefiere el tabique, luego el block y después al concreto. El tabique es de
tradición. Sin embargo, en la vivienda residencial las clases más altas entienden
mejor el concreto, porque lo han vivido más, lo piden mucho. Por ejemplo, en muros,
y por otra parte, son las nuevas generaciones quienes entienden mucho mejor el
concreto.
30
Pedro Morales Ramírez, gerente de Practicasa México nos dice, los materiales
considerados innovadores, en su mayoría prefabricados, (sobre todo con concretos
ligeros) en realidad no son materiales nuevos, sin embargo, sí parece ser ahora el
momento ideal para sacarlos de su letargo y comenzar a abrir nuevas oportunidades
de negocio7.
El concreto celular también conocido como concreto aireado, se crea incluyendo una
multitud de micro burbujas en una mezcla a base de cemento arena y otros materiales
sílices. Esto se logra mezclando el Agente Químico Espumador con agua, y
generando espuma con la dilución, generalmente utilizando aire comprimido.
Para lograr resultados óptimos, se requiere de un aireador. La espuma se mezcla
entonces con la lechada de arena/cemento/agua. Se comporta igual que el concreto
denso pesado ordinario en la mayoría de los aspectos, tales como el curado.
La cantidad de aire que se puede incluir en los concretos aireados prefabricados o
colados en sitio varía de veinte por ciento a cincuenta por ciento en volumen cuando
se los utiliza estructuralmente, pero puede llegar a ocupar de cincuenta y un por
ciento a ochenta por ciento en concretos colados en sitio destinados sólo para
aislamiento térmico, de empaque o relleno.
El ACI define el concreto ligero celular como “aquel en el cual todo o parte del
agregado grueso es sustituido por burbujas de gas o aire”.
Los materiales empleados para fabricar el concreto celular son básicamente los
mismos que se utilizan para el concreto tradicional, excepto los agregados de cuarzo
y los agentes químicos que producen las células de aire. El concreto aireado es una
modificación del concreto normal y la diferencia entre ambos está en su densidad y
no en su calidad.
Las células se distribuyen en los elementos ya fraguados y varían entre 0.05 y 1.5
mm. de diámetro, siendo su forma casi esférica. Están cubiertas por una película que
debe ser resistente para soporta el vigor del mezclado y colocado, y durante todo el
31
tiempo deben permanecer separadas y revestidas con la pasta de cemento (resistir la
coalescencia).
Las propiedades de este concreto son las siguientes:
Aislamiento Térmico. Puede considerarse como el coeficiente de resistencia a la
transmisión de calor. Una de las características más especiales que posee el concreto
celular es el valor relativamente alto del aislamiento térmico que se hace mayor o
menor en razón inversa a la densidad del material. Las oquedades llenas de aire no
aumentan el peso del concreto, mientras que la conductividad total de un concreto
poroso es la resultante de la conductividad térmica de la estructura de silicatos más la
del aire contenido en ellos. Por esta razón, la conductividad térmica se relaciona con
la densidad aparente. La trasmitancia térmica o valor “u” tiene una gran importancia
práctica, pues proporciona las bases para comparar los valores efectivos de
aislamiento de distintos sistemas de techos y muros utilizando diferentes materiales,
así, como también para calcular las pérdidas de calor en los edificios.
Absorción. Las pruebas realizadas han demostrado que el espumante produce un
concreto celular con una absorción de agua muy baja. Cuanto mayor sea el contenido
de aire, menor será la absorción de agua.
Resistencia al fuego. Es extremadamente resistente al fuego y es apto para los
trabajos con riesgo de incendio. Las pruebas han demostrado que, además de la
protección prolongada contra el fuego, la aplicación de un calor intenso, como una
llama a alta energía mantenida cercana a la superficie, no provoca ni la rotura ni la
explosión, contrariamente al comportamiento del concreto con densidad normal.
Durabilidad. Es un material de larga duración que no está sometido al efecto del
tiempo. No se descompone y es duradero como una roca. Su alta resistencia a la
compresión permite que se pueda utilizar un menor peso/volumen en la construcción.
Calor. Gracias a la alta variación térmica, las construcciones con concreto celular
logran acumular calor, lo que permite reducir los gastos de calefacción del veinte por
ciento al treinta por ciento.
32
Microclima. Evita la pérdida de calor en invierno; es resistente a la humedad,
permite evitar las temperaturas muy altas en verano y controlar la humedad en el aire
absorbiéndola y favorece la creación de un microclima (como una casa de madera).
Montaje rápido. La baja densidad y, por tanto, la ligereza del concreto celular, junto
al mayor tamaño de los bloques respecto a los ladrillos, permite aumentar
sensiblemente la velocidad de colocación. El concreto celular se puede trabajar y
cortar fácilmente para ranurar canales y pasos para cables eléctricos y tubos. La
facilidad de montaje es debido a la alta precisión de sus dimensiones, con una
tolerancia de ±1 mm.
Aislamiento acústico. Tiene una absorción acústica alta. Los edificios construidos
con concreto celular cumplen las normas en materia de aislamiento acústico.
Compatibilidad ambiental. Su respeto medioambiental es sólo superado por la
madera. El coeficiente de compatibilidad ambiental del concreto poroso es 2; el de la
madera 1, el de los ladrillos 10 y el de los bloques de arcilla expandida 20.
Versatilidad. Gracias a su facilidad de elaboración, se pueden producir varias formas
de ángulos, arcos y pirámides que aumentan el valor estético de los edificios.
Economía. La exactitud geométrica de las dimensiones de los bloques de concreto
celular permite hacer más sutil el aplanado interno y externo.
Protección. El concreto celular protege de la propagación del fuego, y corresponde al
primer grado de resistencia, como se ha demostrado en las pruebas. Se puede usar,
por lo tanto, para construcciones anti-incendio.
Si la superficie de concreto celular está expuesta a un calor intenso, como a una
lámpara de soldadura, no se rompe ni estalla como sucede, con el concreto pesado.
Como consecuencia, el acero encofrado está protegido del calor durante un periodo
más largo. Las pruebas demuestran que la superficie de concreto celular de 10 mm.
de espesor puede resistir al fuego durante 4 horas. En las pruebas realizadas en
Australia, la parte exterior de un panel de concreto celular de 150 mm. de espesor ha
sido expuesta a temperaturas de hasta 1200° C.
33
Transporte. La combinación favorable de peso, volumen facilita el transporte de este
material para las construcciones, tanto de material premezclado como elementos
prefabricados.
Así, atendiendo a sus características vitales, podemos decir que el concreto aireado
es:
Aislante térmico y acústico por su bajo peso y densidad variable.
Bombeable y auto-nivelante por su consistencia que varía de plástica a fluida.
Resistente al tránsito peatonal.
Incombustible y no degradable.
Pigmentable en diversos colores.
Hay que recordar que toda vivienda es un sistema en continuo contacto con el medio
ambiente, y en consecuencia, es atravesada por numerosos flujos de aire, vapor de
agua, sustancias orgánicas, minerales y primordialmente, por energía que proviene
del sol. La permeabilidad o impermeabilidad de azoteas y muros, es decir, de las
barreras físicas del sistema, regulan la magnitud y dirección de los intercambios de
calor mediante procesos de radiación y conducción, determinando así las condiciones
internas del confort térmico.
Existen aditivos como: generador espumante, fibra dispersante, retardante, expansor,
escoria, ceniza volante, entre otras, que ayudan a cubrir algunas de las deficiencias
que van aparejadas a la baja densidad del concreto celular.
Existen varios tipos de concreto celular:
1. Concreto celular arenado: Contiene cemento, arena con un diámetro
máximo de 4 mm. con finos de 0.2 mm., para lograr resistencias más
elevadas, agua y el agente escogido para desarrollar las células; el rango de su
densidad es de 850 a 1,900 kg. /m3. Agregados minerales tales como arena de
sílice se utilizan con éxito para evitar la contracción del concreto celular.
2. Concreto celular con agregados ligeros: Se realizan con tezontle, piedra
pómez, etcétera, para lo cual se reemplaza parte de la arena. Estos agregados
34
deben contar con una resistencia mayor para aumentar su resistencia a la
compresión (se logran mezclas de 1,600 kg. /m3).
3. Concreto celular con agregados expansivos: La adición de vermiculita y
perlita en el concreto ha demostrado que ayuda en climas cálidos a retener el
agua del curado. Estos son ideales cuando el concreto celular se use como
protección a las estructuras metálicas contra el fuego. Estos agregados se
utilizan en la fabricación de prefabricados ya que logran su expansión a altas
temperaturas.
4. Concreto celular modificado: Se considera concreto celular modificado a
cualquiera de los tipos antes mencionados al que se le añade un aditivo.
4.1. Concreto celular con aditivo dispersante. Ayuda a exponer mayor
superficie de las partículas del cemento a la hidratación. Su acción
dispersante aumenta la fluidez e incrementa la resistencia a la
compresión debido a la reducción de la proporción agua/cemento en la
mezcla, logrando un incremento de resistencia hasta de diez por ciento
(10%) en densidades de 1,400 kg. /m3, y de cuarenta por ciento (40%)
en densidades de 1,750 kg. /m3.
4.2. Concreto celular con aditivo expansor: La utilización de aditivo
expansor en el concreto aireado refuerza a los componentes de éste, ya
que la expansión puede ser de la misma magnitud que la contracción y
la retracción del concreto; esta expansión compensa parcialmente los
efectos de compresión en el secado característicos del concreto
aireado. La tendencia a expandirse se controla por el acero de refuerzo,
por lo cual éste debe ser colocado lo más cercano posible al centro de
la sección para evitar empuje y por consiguiente, una deformación del
elemento.
5. Concreto celular con escoria y ceniza volante: La arena puede ser
reemplazada por las cenizas de combustible pulverizado o escoria de alto
horno molidas. Estos funcionan en parte como relleno y en parte como
reactivo químico con el cemento. La ceniza volante y la arena de cuarzo se
35
emplean para reemplazar parcialmente la cantidad de cemento, lo cual ayuda a
reducir tiempo de mezclado y, por consiguiente, la segregación; además,
aumenta la resistencia del concreto celular.
6. Concreto celular con otros aditivos: Este concreto es compatible también
con los agentes humectantes, dosificadores, retardantes, estabilizadores de
poros. También se utilizan los álcalis solubles (soda cáustica) para acelerar la
reacción de adiciones metálicas.
La arena y otros componentes sílico se muelen en molino de bolas hasta llegar
un grado de finura comparable a la finura del cemento ordinario.
Las mezclas del concreto aireado se pueden hacer con cemento Portland tipo
I, normal, y con cemento Portland tipo III, resistencia rápida.
La prefabricación. El concreto celular prefabricado puede ser producido en bloques
para muros y unidades reforzadas para muros y losas. Su densidad varía de 400 a 800
kg. /m3.
Los bloques son de gran utilidad en la industria de la construcción porque reducen
enormemente el peso muerto de las estructuras y representan ahorros considerables en
las cargas, así como por la gran área que se puede cubrir con cada uno de ellos.
Además, aporta beneficios a la edificación ya que es posible fabricar paneles
reforzados de gran tamaño, pudiendo estos ser elementos de carga estructuralmente
hablando.
Para elaborar prefabricados con concreto celular se debe contar con un espacio para
colar el material en moldes, cortar y curar. Se requiere mantener una temperatura
ambiente constante para poder fabricar elementos de alta calidad.
Primero se coloca con precisión el acero de refuerzo de manera que cuando se corten
las piezas no se dañe éste. El concreto es vertido en moldes que son llenados
parcialmente y a los 20 minutos la mezcla se expande cubriendo totalmente el molde.
Después de cuatro a seis horas, el colado habrá fraguado lo necesario para poder ser
cortado.
36
De acuerdo con la norma del ACI 523.2 R-68 hay varios sistemas que se pueden
utilizar para el curado del concreto celular:
Curado por lo menos a 21°C o más, como mínimo por siete días si es cemento
Portland normal tipo I y por tres días si se utiliza cemento Portland tipo III de
resistencia rápida.
Curado en autoclave, lugar donde permanecerá de 14 a 28 horas. Bajo una
presión aproximada de 10.5 kg. /cm2 y a una temperatura de 185° C. El curado
en vapor es necesario para obtener “concreto gas” de primera calidad.
Cualquier sistema de curado podrá ser utilizado mientras se conserve el
contenido de agua del concreto y se proporcione la máxima calidad de
resistencia a los elementos.
El acero de refuerzo utilizado en el concreto curado en autoclave debe ser protegido
para evitar la corrosión, en un baño de una mezcla de recubrimiento que puede ser:
Protegerlo con concreto celular de mayor espesor.
Solución bituminosa oxidada que se endurece al aire.
Capa de lechada de cemento con o sin látex de hule y un material coloidal
como la caseína.
Resinas Epoxicas.
Ahogado en concreto normal.
Propiedades físicas del concreto celular.
La característica más sobresaliente del concreto aireado es su densidad, Sin
embargo sus propiedades térmicas, acústicas, su trabajabilidad, etc., generan grandes
ventajas en la industria de la construcción. Su factibilidad de diseño permite gran
confort a quienes lo utilizan y disfrutan de él.
La resistencia a la compresión va a variar en el concreto celular en un amplio rango
que es determinado por su densidad, siendo esta de 320 a 1,920 Kg. /m3.
37
Cuando el concreto aireado es elaborado sin aditivos y con arena, su rango varía de
800 a 1,920 Kg. /m3; las mezclas que están adicionadas con agentes dispersantes y
arena tienen una densidad aproximada de 1,360 Kg. /m3.
Las combinaciones que tienen una densidad en estado plástico por arriba de 800
Kg. /m3tienen una cantidad aproximada de 390 Kg. /m3de cemento.
De acuerdo con las consideraciones anteriores y pruebas del ACI 523.1R-92 y ACI
523.3R-93, la resistencia a la compresión del concreto aireado sin aditivos ni
agregados y secado en horno es:
Cuadro 7: Resistencia a Compresión, Concreto Celular sin aditivos ni
Agregados, Sacado del Horno.
Densidad Kg/m3 Resistencia a la Compresión Kg/cm2
320 4,93
400 8,80
480 15,83
560 24,63
600 29,95
700 40,13
800 57,78
Fuente de Nuevas tecnologías de concretos, concreto celular, concreto reforzado con fibra – concreto
ligero estructural (p – 13) por Mtro. Alejandro Cervantes Abarca. Memorias 2008, congreso nacional
de administración y tecnología para la arquitectura, ingeniería y diseño.
Con relación a mezclas de concreto aireado arenado con densidades mayores y sin
aditivos, también de acuerdo con al ACI, tenemos:
Cuadro 8: Concreto Celular Factor de Resistencia en Estado Plástico a la
Compresión.
Densidad (Kg/m3)
% Arena % Agua Cemento (Kg/m3)
F`c = (Kg/cm2)
960 0,65 0,50 446 35,191.20 1,06 0,45 446 42,221.280 1,42 0,45 446 52,78
38
1.440 1,78 0,45 446 91,481.600 2,14 0,45 446 126,671.760 2,44 0,50 446 175,931.920 2.80 0,50 446 247,70
Fuente de Nuevas tecnologías de concretos, concreto celular, concreto reforzado con fibra – concreto
ligero estructural (pp. – 13,14) por Mtro. Alejandro Cervantes Abarca. Memorias 2008, congreso
nacional de administración y tecnología para la arquitectura, ingeniería y diseño.
Reducción de Peso (Carga Muerta) Las condiciones de suelo inestable
generalmente limitan el uso de concreto simple o armado; al aplicar concreto celular,
que es liviano, permite tener más niveles de construcción en este tipo de suelo. Los
que han utilizado este tipo de concreto recomiendan que en la construcción de más de
tres pisos en concreto celular se combine la estructura en concreto armado en aquellas
partes donde requieran esfuerzos y los componentes no estructurales fabricarlos en
concreto celular, ya sean: antepechos de balcón, bloques, fachadas, divisiones no
portantes de carga, reglas de piso, paneles, etc., esto debido que al aplicar concreto
celular en zonas de soporte estructural la adición de espuma seria mínima, pues al
adicionar más espuma la densidad del concreto baja y por lo tanto su resistencia.
Al aplicar el sistema de concreto celular en cualquier estructura se aprecian cargas
muertas lo más livianas posibles, importante en áreas de alto riesgo sísmico. Además,
a la hora de una solicitación de la estructura o en un sismo, los muros que sufrieren
daño y se precipitaran sobre las personas no causarían daños físicos. Otro ejemplo
práctico es en la construcción de un edificio de gran altura, pues si los muros no
portantes se fabrican en concreto celular, ya fueran estos paneles o bloques, podemos
reducir la carga muerta de la edificación y en consecuencia, también el acero de
refuerzo de los elementos estructurales y cimentación.
La baja densidad del concreto celular determina el peso del material, por lo que la
manejabilidad en transporte de material, acarreos, organización y colocación de
paneles de mampostería determinan el tiempo de ejecución de las obras; un camión
convencional puede mover unidades de bloques de arcilla o de concreto hasta cierto
punto, ya que se ve limitado por el peso y no por el volumen del material a
transportar. Con el concreto celular, en bloques convencionales de 400 a 800 kg/m3,
39
se aplica la tercera parte el peso, por lo que el camión convencional que antes
transportaba cierta cantidad de unidades, en concreto celular, transportará muchas
más unidades; al apilar el material se ejecuta en forma más rápida, como el material
de concreto celular es de poco peso la fabricación se realiza en placas o bloquetones,
los cuales son mucho más grandes, por lo tanto la mano de obra se ejecuta mucho
más rápido la construcción.
Velocidad de Construcción. La ausencia de agregado grueso y el efecto de
rodamiento producido por la espuma proporcionan una buena consistencia al concreto
celular. No es necesaria la vibración, pues se vacía, y el sistema de concreto celular se
distribuye uniformemente y llena todos los espacios por completo con la misma
densidad en el elemento colado, permitiendo que cualquier pared de una construcción
pueda ser vaciada en sitio, en molde vertical y en una sola etapa, lo cual acelera
considerablemente la velocidad de construcción. Podemos afirmar que los paneles,
baldosas, adoquines o cualquier estructura que sea de mampostería fabricada en
concreto celular tienen mayores rendimientos que la del concreto normal. Por
ejemplo, un obrero en la construcción de un muro de block de concreto normal
demora tres veces más que si lo construyera en concreto celular, además las unidades
de concreto celular a colocar serán de mayor tamaño.
La Cascara de Arroz
La combustión de los residuos agrícolas elimina la materia orgánica y en la
mayoría de los casos, producen una ceniza rica en sílice. De los residuos agrícolas
comunes, la cascara de arroz produce una ceniza de mayor cantidad, que también
contiene el mayor contenido de sílice (alrededor de noventa y tres por ciento del
peso). Es su gran contenido de sílice lo que le da a la cascara propiedades
Puzolánicos. Sin embargo, solo la sílice amorfa (no cristalina) posee estas
propiedades, es por esta razón que la temperatura y duración de la combustión son
importantes en su producción.
La cascara de arroz posee una superficie áspera y abrasiva, es muy resistente a la
degradación natural y debido a su bajo contenido de proteínas no es apropiada para
40
forraje de animales, hecho que dificultan su aprovechamiento económico. La
composición química promedio de la cascara de arroz es la siguiente:
41
Cuadro 9: Composición Química de la Cascara de Arroz y de las Cenizas de la
Cascarilla de Arroz.
CASCARILLA DE ARROZ CENIZA DE CASCARILLA DE ARROZ
Componente % Componente %
Carbono 39,1 Ceniza de Sílice (Sio2) 94,1
Hidrogeno 5,2 Oxido de Calcio (Cao) 0,55
Nitrógeno 0,6 Oxido de Magnesio (MgO) 0,95
Oxigeno 37,2 Oxido de Potasio (K2O) 2,10
Azufre 0,1 Oxido de Sodio (Na2O) 0,11
Cenizas 17,8 Sulfato 0,06
Cloro 0,05
Oxido de Titanio (TiO2) 0,05
Oxido de Aluminio (Al2O3) 0,12
Otros Componentes (P2O5,
F2O3)
1,82
Total 100,0 Total 100,0
Fuente de la descomposición térmica d la cascarilla de arroz: una alternativa de aprovechamiento integral (p – 02) por Abelardo Prada, Caroll E. Cortes, grupo de investigación: gestión ambiental sostenible – GIGAS. Universidad de los llanos. Villavicencio, Meta. Colombia.La cascarilla de arroz es de consistencia quebradiza, abrasiva. Su densidad es baja,
por lo cual al apilarse ocupa grandes espacios. El peso específico es de 125 Kg/M3, es
decir, 1 tonelada ocupa un espacio de 8 m3 granel. Varón (2005).
El poder calorífico de la cascarilla es de 3.281,6 Kcal/Kg. Debido a la estructura
cerrada, la combustión se dificulta y, por el alto contenido de sílice (el 20%), es de
muy baja biodegradabilidad en condiciones del ambiente natural. La cascara de arroz
al ser quemarse genera 17,8% de ceniza rica en Sílice (94,5%). Varón (2005).
Valverde (2007)
Según la Dra. Rosaura comenta “se cree que la sílice en la cascara de arroz existe en
forma opalina (una forma amorfa e hidratada de sílice). Aparentemente la sílice es
tomada del suelo y transportada a la planta de arroz como ácido mono silícico, el cual
42
llega a concentrarse en las cascaras por evaporación y finalmente polimeriza a la
forma de membrana sílico-celulosa”.
Cuadro 10: Característica Físicas de la Cascara de Arroz
Características g/cm3
Densidad real 0,780
Densidad global sin compactar 0,108
Densidad global compactada 0,143
Fuente de las cenizas de cascara de arroz, adición Puzolánicos en cemento y concreto (p – 04) por Dra.
Rosaura Vásquez, Cementos Pacasmayo S.A.A Universidad de Piura.
Microsílice
La Microsílice (o humo de sílice) suele definirse como una súper puzolana por las
propiedades que proporcionan al cemento. Según Norma ACI 116R el humo de sílice
se define como un “muy fino y no cristalino sílice produciendo en hornos de arco
eléctrico como un subproducto de la producción de silicio de aleaciones elementales
que contiene silicio. Es un mineral compuesto de Dióxido de silicio amorfo y ultra
fino que resulta del proceso de obtención de ferrosilicio o silicatos, involucrando la
reducción en hornos de arco eléctrico a temperaturas superiores a 2000°C.
Se puede obtener valores de densidad específica de 2,2 pero también está sujeto a
variaciones dependiendo de los componentes, por ejemplo será menos densa a mayor
contenido de carbón.
A continuación, se muestra de manera informativa un análisis de la composición
química de la Microsílice:
Cuadro 11 Análisis Química de Microsílice
SiO2 >85%
CaO <1,0%
Al2O3 <1,0%
C <4,0%
Fuente uso de la sílice en hormigones de alto desempeño (p – 19) por Luis Allauca, Hugo Amen,
Jessica Lung, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil-Ecuador.
43
Propiedades Del Cemento Con Microsílice
La Microsílice, debido a su extrema finura además de su contenido de sílice, tiene
un importante papel en las reacciones internas en el concreto. Su uso se incrementó
en la producción de concreto de alto desempeño en la década de los 80’s y 90’s.
Al ser tan pequeñas las partículas, estas actúan como un filler llenando los espacios
vacíos en la pasta haciendo que el concreto tenga mayores propiedades adherentes,
creando mayor compacidad a la vez que brinda más fluidez a la mezcla. Además
ayuda a reducir la exudación de agua en la superficie y proporciona reducciones
significativas en la permeabilidad del concreto y, al ser menos permeable, incrementa
también la durabilidad del mismo.
En cuanto a la resistencia del hormigón, se han determinado aumentos significativos
desde veinte por ciento al cincuenta por ciento, obteniendo mayores beneficios con el
uso de súper plastificantes. Al hacer uso de éstos los contenidos normales de
Microsílice varían entre el cinco por ciento y el quince por ciento del peso del
cemento.
Si bien es cierto se necesita de aditivos súper plastificantes para que la Microsílice
reaccione mejor con el cemento, el uso de éstos puede aumentar la tendencia de
fisuras por contracción plástica, siendo necesario cubrir la superficie expuesta del
hormigón para evitar perdida de agua por evaporación.
Otra de las propiedades que brinda el uso de Microsílice como adición es el
incremento de la resistencia al ataque de sulfatos y cloruros, reduce casi hasta
eliminar una probable reacción álcali sílice. Todo esto se traduce en mayor
durabilidad en los elementos en los cuales se emplee esta adicción y que estén
sometidos a climas extremos tales como hielo-deshielo, entre otras.
Aplicaciones de Concreto con Microsílice.
El hecho de construir cada vez más estructuras acortando tiempos y optimizando
costos es básicamente el impulso de los investigadores y diseñadores de desarrollar
varias investigaciones sobre adiciones, aditivos y tipos de agregados y la dosificación
44
precisa para obtener los resultados deseados de resistencia y durabilidad en el
hormigón.
Puentes, altos edificios (rascacielos) o túneles, son las estructuras que por su
ubicación, solicitud de carga y/o altas ataques de agentes ambientales se construyen
con los “súper hormigones”.
En el caso de puentes, este tipo de concreto se lo prefiere por su durabilidad en caso
de climas extremos y ataques abrasivos. En caso de edificios lo que más llama la
atención es la posibilidad de conseguir miembros más esbeltos, conexiones fáciles y
simplicidad constructiva. En ambos casos se aplica además el requerimiento de
esteticidad, es decir una estructura estéticamente agradable sin dejar de ser funcional.
Bases Legales
1. Normas Venezolanas COVENIN
1.1. 0338 – 2002 Método para la elaboración, curado y ensayo a
compresión de cilindros de concretos.
1.2. 0271 – 1978 Método de ensayo para determinar la disgregabilidad de
agregados por medios del sulfatos de sodio o sulfato de magnesio.
1.3. 0277 – 2000 Concretos. Agregados. Requisitos.
1.4. 0275 – 1978 Determinación de efectos impurezas orgánicas en
agregados finos en resistencia de mortero.
1.5. 0338 – 1979 Método para la elaboración. Curado y ensayo a
compresión de cilindros de concreto.
1.6. 0344 – 2002 Concreto fresco. Toma de muestra.
1.7. 0349 – 1979 Método de ensayo gravimétrico para determinar el peso
por metro cubico, rendimiento y contenido de aire en el concreto.
1.8. 0351 – 1994 Aditivos químicos utilizados en el concreto. Método de
ensayo.
1.9. 0354 – 2001 Concreto. Método para mezclado en el laboratorio.
1.10. 0356 – 1994 Aditivos Químicos utilizados en el concreto.
Especificaciones.
45
1.11. 484 – 1993 Cemento Portland. Determinación de la resistencia a la
compresión de morteros en probetas 50,8mm de lado.
1.12. 0633 – 2033 Concreto premezclados. Requisitos.
1.13. 1124 – 1998 Determinación del porcentaje de caras producidas por
fracturas.
1.14. 1609 – 2005 concreto endurecido. Determinación de la dureza
esclerometrica.
1.15. 2385 – 2000 Concreto – mortero. Agua de mezclados. Requisitos.
1.16. 3549 – 1999 Tecnología del concreto. Manual de elementos de
estadística y diseño de experimentos.
2. Actividad Puzolánicos
2.1. Índice de actividad puzolanica por método de cal (NTP
330.055:1999).
2.2. Índice de actividad puzolanica utilizado cemento portland (NTP
334.066:1999).
2.3. Índice de actividad puzolanica utilizados cementos portland (ASTM
C311:1999).
2.4. Índice de actividad puzolanica acelerada con cemento portland (NTP
334.087:1999).
3. Microsílice
3.1. Microsílice ACI 116R
46
Sistema de Variables
Objetivos Específicos Dimensión Conceptual Variable
Estudiar que es un Concreto Celular con Cascara de Arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos
Investigar todo lo relacionado con el Concreto Celular con Cascara de Arroz, características de la reacción química como mecánicas en con concretos y morteros celulares.
Identificación de un Concreto Celular con Cascara de Arroz con materiales conglomerados.
Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de mezcla para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido.
Identificar las distintas dosificaciones a utilizar y realizar el diseño de Concreto Celular para obtener las Propiedades Reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido.
Dosificación a utilizar para realizar el diseño.
Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación agua-cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire.
Realizar las mezclas para determinar su estado y saber cuál va hacer la relación agua-cemento, el revenimiento, el tamaño máximo del agregado grueso, la cantidad máxima y m mínima del agregado fino (Cascara de Arroz) y el contenido de aire.
Elaborar las mezclas para identificar cada uno de sus propiedades.
Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza.
Estudiar el efecto de la Cascara de Arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto y comprobar tanto su resistencia como su dureza.
Reacciones de la Cascara de Arroz con el Concreto Celular.
Realizar el diseño de un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánicas aceptables.
Diseñar un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz que posea los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptable.
Diseñar un Concreto Celular con Cascara de arroz.
Fuente: Anglis Herrera.
47
Definición de Términos Básicos
Absorción: Es la capacidad de retener agua debida a las oclusiones o poros
contenidos en el material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de
las partículas (agregado saturado y de superficie seca, SSS),expresado como un
porcentaje de la masa seca. La muestra de agregado se considera seca, cuando se ha
mantenido a una temperatura de (110 ± 5) °C por suficiente tiempo para remover todo
el agua no combinada.
Acabado; Terminado: Es el aspecto final que se le da a la superficie de un concreto
o mortero por medio de un tratamiento adecuado.
Adición: Productos tales como puzolanas, escoria y otros que se mezclan con el
cemento para modificar algunas de sus propiedades.
Aditivo: Sustancia distinta del agua, de los agregados y del cemento hidráulico, que
se emplea como ingrediente del concreto y se agrega al conjunto antes o durante el
proceso de mezclado, para modificar alguna o algunas de sus propiedades.
Aglomerante: Es el material capaz de unir partículas de material inerte por efectos
físicos y/o transformaciones químicas.
Agregado Con Base Saturada Y De Superficie Seca – Sss: Es aquel que tiene los
poros permeables saturados de agua, manteniendo la superficie sin agua libre.
Agregado Fino: Es aquel que pasa en un 100% el cedazo COVENIN 9,51 mm (⅜ in)
(véase Norma Venezolana 254) y es retenido en el cedazo COVENIN 75μm (#200)
de acuerdo a lo especificado en la Norma Venezolana 277.
Agregado Grueso: Es el que queda retenido como mínimo 95% en el cedazo
COVENIN 9,51 mm (⅜ in).
Agregado Liviano: Es el agregado constituido por trozos de lava, piedra pómez,
arcilla calcinada, ceniza, o cualquier otro material natural o artificial de características
similares, que posea una densidad menor de 2 g/cm3.
Agregado: Es el material pétreo, natural o artificialmente dividido en trozos o
partículas resistentes de forma y tamaño estable, cuya función específica es actuar
como componente inerte en morteros y concreto.
48
Agua: Es el agua apta para la preparación de morteros y concretos, véase Norma
Venezolana 2385.
Aire Atrapado: Es la cantidad de aire propio de una mezcla después de su
compactación.
Aire Incorporado: Es la cantidad de aire contenido en una mezcla, cuya inclusión se
debe a un aditivo.
Análisis Granulométrico: Es el conjunto de operaciones necesarias destinadas a
conocer la distribución de tamaños de un agregado. Véase Norma Venezolana 255.
Arena: Es el agregado fino que resulta de la disgregación natural o trituración de las
rocas.
Asentamiento: Es la diferencia entre la altura del recipiente que sirvió de molde de
una probeta de concreto fresco y la de la probeta fuera del molde. Se mide en el eje y
se expresa en centímetros. Se refiere usualmente al asentamiento medido en el Cono
de Abrams.
Cemento Pórtland: Es el producto obtenido por la pulverización de clinker Pórtland,
el cual consiste esencialmente en silicatos de calcio hidráulico, con la adición de
sulfato de calcio. De requerirse, puede utilizarse agua como medio de enfriamiento.
(La presente definición ha sido transcrita de la Norma Venezolana 28).
Compactación: Es el proceso manual o mecánico que tiende a reducir el volumen
total de vacíos de una masa de mortero o de concreto fresco.
Composición Granulométrica: Es la distribución de tamaños de un agregado,
expresado gráficamente o en forma de tabla.
Concreto Celular: Es el concreto liviano constituido por un aglomerante, agua, con
o sin agregado fino y un aditivo que provoca la formación de alvéolos.
Concreto Fresco: Es el concreto en el estado previo al comienzo del fraguado.
Concreto Premezclado: Es el concreto que se dosifica en una planta y se transporta
a la obra en camiones mezcladores o agitadores.
Concreto: Es la mezcla constituida por aglomerantes, agregados finos y gruesos y
agua en proporciones adecuadas para obtener resistencias prefijadas (puede o no
contener aditivos).
49
Condición De Saturado Y Superficie Seca: Es aquella donde cada partícula de
agregado tiene sus poros llenos de agua, pero la superficie no presenta agua libre.
Contenido De Aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el que
resulta de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.
Densidad Aparente: Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de
agregado, incluyendo los poros saturables y no saturables, (sin incluir los vacíos entre
partículas) y la masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una
temperatura establecida.
Densidad Nominal: Es la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de
agregado, sin incluir los espacios de los poros saturables, pero sí los de no saturables;
y la masa de un volumen de agua igual de agua destilada libre de gas a una
temperatura establecida.
Densidad Real: Es la masa promedio de la unidad de volumen de las partículas del
agregado excluyendo sus poros saturables y no saturables.
Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos elementos que
integran una mezcla.
Fraguado: Es el proceso de hidratación de los distintos componentes de un
aglomerante hidráulico por el cual esta adquiere mayor consistencia que se pone en
evidencia por los ensayos tipificados.
Granulometría: Distribución de los tamaños (diámetros) de los granos que
constituyen un agregado.
Humedad: Es el cociente entre la masa de agua evaporada por secado hasta masa
constante de una muestra de agregado y la masa de la muestra de agregado seco, se
expresa porcentualmente (%).
Módulo De Finura: Es la suma de los porcentajes retenidos acumulados en el
conjunto de cedazos COVENIN empleados al efectuar un análisis granulométrico de
una muestra de agregado, dividida entre 100. Los cedazos que se utilizarán para
determinar el módulo de finura en los agregados son los COVENIN: 149μm (#100);
297μm (#50); 595 μm (#30); 1,19 mm (#16); 2,38 mm (#8); 4,76 mm (#4); 9,51 mm
50
(⅜ in); 19,00 (¾ in); 38,10 mm (1½ in); 76,1 mm (3 in) y los cedazos subsiguientes
cuya abertura esté en relación 2 a 1.
El módulo de finura es un número que indica el cedazo teórico a través del cual pasa
el 50% del material. Materiales de granulometría diferentes pueden tener el mismo
módulo de finura. Dicho módulo sirve para detectar los cambios granulométricos
dentro de un mismo material.
Muestra: Es una porción representativa de un material que se le toma a una unidad
de producción.
Probeta: Parte de una porción de lo que se va a analizar o ensayar, que puede tener
forma de un prisma, un cilindro, un cubo, etc.
Relación Agua-Cemento: Es la relación entre la masa de agua (excluyendo el agua
absorbida por los agregados), y la de cemento en una mezcla de concreto.
Tamaño Máximo: Es la abertura del cedazo de malla menor a través del cual pasa un
mínimo del 95% del agregado.
Tamaño Nominal: Es la designación que corresponde a un agregado expresada por
la abertura de los cedazos COVENIN, límites por los cuales pasa y queda retenido en
su totalidad.
Tiempo De Fraguado Final: Es el tiempo que transcurre desde el contacto inicial del
cemento y el agua, hasta que el mortero alcanza una resistencia a la penetración de
280 kgf/cm2 (4000 psi).
Tiempo De Fraguado Inicial: Es el tiempo que transcurre desde el contacto inicial
del cemento y el agua, hasta que el mortero cernido del concreto alcanza una
resistencia a la penetración de 35 kgf/cm2 (500 psi).
Tiempo De Fraguado: Es el tiempo que requiere una pasta fresca de cemento y
agua, de cierta consistencia, para que pase de un grado arbitrario de rigidez a otro,
determinado por un ensayo específico.
Trabajabilidad: Es la mayor o menor facilidad que presenta un concreto o mortero
para mezclarse, transportarse y colocarse.
Ultra fino: Todas aquellas partículas de dimensiones menores a 74 micras (cedazo
N° 200); entre otros, los ultra finos están compuestos por materiales silíceos, calizos,
51
arcillosos y coloides; que en cantidades moderadas (en especial polvos silíceos y
calizos) pudieran resultar beneficiosas para las mezclas de concreto; sin embargo, es
necesario restringir su contenido en los agregados debido a los efectos perjudiciales
que generan cuando se desconoce su origen y no se controla correctamente su
presencia.
Vaciado: Es la operación de llenar los moldes con concreto.
52
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Modalidad de la Investigación.
Es preciso tener en cuenta el tipo de investigación que se realizó ya que existen
muchas estrategias para su procedimiento metodológico. Esto se refiere al tipo de
estudio que se llevó a cabo con la finalidad de recoger los fundamentos necesarios de
la investigación. Por tal razón, la actual investigación, se enfocó dentro de la
modalidad de Investigación Campo.
“La investigación de Campo, según Tamayo (2001), es aquella que se realiza con la
presencia del investigador o científico en el lugar de ocurrencia del fenómeno”
(P.130).
En consecuencia, este trabajo estuvo apoyado en una investigación de campo tipo
descriptivo y documental.
Tipo de Investigación.
Es necesario definir el tipo de investigación o de estudio realizado, ya que cada
uno sugiere la aplicación de estrategias diferentes para el desarrollo de la
investigación.
Campo.
“Es el análisis sistemático de problemas de la realidad, con el propósito bien sea
de describirlos, interpretarlos entender su naturaleza y factores constituyentes.”
(Manual UPEL P.18).
53
En el Manual de la UPEL (2005, P.7) se señala que los estudios de campo son: el
análisis sistemático del problemas en la realidad, con el propósito bien sea de
describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores constituyentes, explicar
sus causas y efectos, o predecir su ocurrencia, haciendo uso de métodos
característicos de cualquiera de los paradigmas o enfoques de investigación
conocidos en el desarrollo. Los datos de interés son recogidos en forma directa de la
realidad en este sentido se trata de investigaciones a partir de datos originales o
primarios. Sin embargo se aceptan también estudios sobre datos censales o muéstrales
no recogidos por el estudiante, siempre y cuando se utilicen los registros originales
con los datos no agregados.
Según el autor Santa Palella y Feliberto Martins (2010, P.88), “La investigación de
campo consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren
los hechos, sin manipular o controlar las variables. Estudia los fenómenos sociables
en su ambiente natural. El investigador no manipula variable debido a que esto hace
perder el ambiente de naturalidad en la cual se manifiesta.”
Documental.
“La investigación documental es una variación de la investigación científica, cuyo
objeto es analizar los diferentes fenómenos que se presenta en la realidad utilizando
como recurso principal los diferentes tipos de documentos que producen la sociedad y
a los cuales tiene acceso el investigador.” Elizabeth Plaza (2008).
Según el autor Santa Fidias G. Arias (2012 P.27), “La investigación documental es un
proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis, critica e interpretación de
datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por otros investigadores en
fuentes documentales como impresas, audiovisuales o electrónicas. Como toda
investigación, el propósito de este diseño es el aporte de nuevos conocimientos.”
Proyecto Factible.
54
Se concreta en el estudio que permite la solución de un problema de carácter
práctico, que pueden conceder beneficios en diferentes áreas o esferas del acontecer
diario.
Procedimientos.
El concreto debe tener ciertas propiedades mínimas especificadas y que debe
producirse tan económicamente como sea posible. El costo de hacer concreto, se
compone del costo de los materiales, del equipo y de la mano de obra. La variación
en el costo del material surge del hecho de que el cemento es varias veces más caro
que el agregado, de manera que, al seleccionar las proporciones de la mezcla es
deseable evitar un alto contenido de cemento.
Los materiales utilizados son esencialmente variables y muchos de sus propiedades
no se pueden estimar cuantitativamente con exactitud. Por ejemplo, la granulometría,
la forma y textura del agregado no se pueden definir de una manera plenamente
satisfactoria. En consecuencia, lo que posible es hacer una suposición inteligente en
la combinaciones optimas de los ingredientes sobre la base de las relaciones de cada
uno de ellos. Se verifico las propiedades de la mezcla y se hicieron ajustes en las
proporciones; se hizo la mezcla de pruebas en el laboratorio hasta que se obtuvo una
mezcla satisfactoria.
El método presentado es el descrito por el Manual del Concreto Estructural conforme
con la Norma COVENIN 1753:03, ya que ha sido probado en laboratorio y en planta
de preparación comercial de concretos, con excelentes resultados, y ha sido
concebido especialmente para el caso de empleo de agregados poco controlados y de
profesionales con relativa poca experiencia. De allí lo organizado y sistemático del
procedimiento.
El método considera, en primer término un grupo de variables que constituyen su
esqueleto fundamentalmente: dosis de cemento, trabajabilidad, relación agua/cemento
y resistencia. Esta vinculación a través de dos leyes básicas Relación Triangular y la
Ley de Abrams.
55
Una ventaja del método es que no impone limitaciones a la granulometría ni a las
proporciones de combinación de agregados. A diferencia de otros métodos la
combinación granulométrica puede ser variada a voluntad a fin de alcanzar el
objetivo propuesto que es máxima compacidad y economía.
Esquema de Diseño: a continuación en la Figura 2 se indica, a modo de resumen un
diagrama de flujo de los pasos requeridos.
Figura 2 Esquema de los Pasos del Diseño de Mezcla.
Fuente: Tomado de Manual del Concreto Estructural conforme con la Norma COVENIN 1753:03 (p –
146) por Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases, Gilberto Velazco 2008, Caracas.
56
Humedad: El grado de humedad de los agregados se puedo encontrar en la condición
ideal de saturados con superficie seca, en la cual el material no cede ni toma agua de
la mezcla. Para mantener las proporciones reales del diseño, se debió tomar en cuenta
el peso de los agregados y la cantidad de agua de mezcla a utilizar.
La capacidad de absorción de agua (Ab) del agregado, desde su estado de seco al
horno hasta el de saturado con superficie seca (Gsss), se expresa como un porcentaje
referido al material seco. En igual forma con el agregado húmedo (Gw). Por ellos
puede establecerse la siguiente relación:
Gsss = Gw . (100 + Ab) / (100 + w)
Donde:
Gsss: peso del agregado saturado con superficie seca (Kgf).
Gw: peso del material húmedo (Kgf).
w: humedad del agregado.
Se podrá despejar cualquiera de los dos pesos y se podrá calcular uno en función del
otro, de la humedad y la absorción del material. La cantidad de agua que será añadido
deberá corregirse en consecuencia:
aM= aD + Asss – Aw + Gsss – Gw
Donde:
aM: cantidad de agua a usar en la mezcla.
aD: dosis de agua calculada en el diseño de mezcla.
Asss; Gsss: dosis de agregado supuestos saturados con superficie seca (Kgf).
Aw; Gw: peso de los agregados en cualquier condición de humedad (w%).
Relación triangular: Al terminar la primera mezcla, el diseño se tuvo que ajustar
con base en la relación triangular, pero se requiere que la mezcla haya sido realizada
con precisión y control, que los materiales componentes sean representativos de los
57
que se emplearan en las mezclas sucesivas. La trabajabilidad debe ser controlada
mediante la medida de asentamiento en el Cono de Abrams.
Las cantidades de agua y cemento que fueron realmente añadidas, son cuantificadas
al ser la mezcla; por lo tanto se conocerá el valor de α. El valor de θ podrá calcularse
de la siguiente manera:
Θ = C . α1, 3
Donde:
m: 1,3 constante de la relación triangular.
Θ: ajuste de variación del contenido de cemento C.
C: contenido de cemento (Kgf/m3)
Este valor θ será específico de los materiales, diseño y asentamiento particulares;
cualquier ajuste de C podrá ser hecho directamente sin necesidad de utilizar factores
de corrección de ningún tipo, siempre que no se cambien los materiales ni el valor del
asentamiento utilizado.
Selección del Revenimiento: Se debió especificar no solo un valor sino también un
valor máximo para el revenimiento. Es necesario para evitar la segregación cuando la
mezcla, que no se ha seleccionado para tener un revenimiento más alto, llegue a estar
repentinamente mojado.
Selección del Tamaño Máximo de Agregado: Esto también debe decidirse,
recordando los requisitos geométricos del tamaño de los miembros y el espaciamiento
del acero de refuerzo o alternativamente, según razones de disponibilidad.
Estimación del Contenido de Agua y del Contenido de Aire: El contenido de agua
requerido para el revenimiento dado depende de varios factores: el tamaño máximo
del agregado, su forma, textura y granulometría; el contenido de aire incluido; el uso
de aditivos con propiedades fluidificantes o reductores de agua; y la temperatura del
concreto.
58
Selección de la relación agua/cemento: Existe dos criterios para la selección de la
relación agua/cemento: resistencia y durabilidad. En lo que corresponde a la
resistencia a la compresión, el valor promedio que se busca debe exceder la
resistencia mínima.
Dosis de Cemento: El contenido de cemento (Cv) se expresó en sacos, sabiendo que
un saco de pesa 42,4Kgf. La única fracción permitida es de medio (1/2) saco.
Cv = C/ 42,5
Dosis de agregados: El volumen de cada agregado se calculó dividiendo su peso
entre el correspondiente peso unitario. El valor así calculado corresponde al volumen
que el agregado ocupa en el aire, en un camión o una pila de acopio.
Gv = Gp / PU
Donde:
Gv: volumen aparente del agregado.
Gp: peso del agregado.
PU: peso unitario del agregado.
Se experimentó la cascara de arroz con el método descrito por Milena Sosa Griffin y
Adalberto Águila Arbolaez, Profesores e Investigadores del Instituto de Desarrollo
Experimental de la Construcción, Universidad Central de Venezuela; de la siguiente
manera:
Para transforma la cascarilla de arroz en puzolana se requirió de dos procesos
esenciales: la combustión de la cascara de arroz hasta convertirla en ceniza; y la
molienda de la cascara hasta alcanzar una finura predeterminada.
Para la combustión de la cascarilla se definieron los siguientes términos:
Mantener la temperatura entre 400° y 600°C, para que ocurra la combustión
de toda la materia orgánica, desprendiendo la mayor cantidad de carbono
59
posible; pero que a su vez la sílice, presente en la cascarilla, no cristalice,
manteniendo su estado amorfo.
La ceniza de la cascara debe quedar lo más blanca posible, como índice del
bajo contenido de carbono, para esto debe garantizarse la oxigenación
suficiente de la cascarilla durante la combustión y el enfriamiento.
Para garantizar esto, se construyó un horno a partir de materiales tradicionales
y abundantes en el país tales como: bloques de arcilla o aliven, lámina
metálica, cabillas de acero, cementos y agregados.
Molienda de la Ceniza: La finura de la ceniza es un elemento esencial en su calidad,
pues al incrementar la finura aumenta la capacidad de reacción de la sílice. Para esta
investigación se procuró moler el material hasta que pase por el tamiz #200 más del
95% del total, el tiempo de molienda fue de 60 min.
Para realizar las evaluaciones se definieron distintas proporciones de combinaciones
de ceniza con cemento portland, a los cuales se realizaron los siguientes ensayos:
Asentamiento para cada una de las pruebas.
Medidor de Aire Ocluido para cada una de las mezclas.
Ensayo de resistencia a la compresión de probetas cubicas de concreto a base de
ceniza, combinada, en diferentes proporciones con cemento portland.
Se determinó para el ensayo, tres combinaciones las cuales son las siguientes:
noventa por ciento (90%) de cemento y diez por ciento (10%) de ceniza, una segunda
combinación de ochenta por ciento (80%) de cemento y veinte por ciento (20%) de
ceniza y por ultimo setenta por ciento (70%) de cemento y treinta por ciento (30%) de
ceniza, donde este porcentaje representa el máximo valor de sustitución de cemento
sin que se produzca afectaciones apreciables en la resistencia a la compresión.
Los componentes a mezclar son los componentes del concreto: arena, micro sílice del
cinco por ciento (5%) al diez por ciento (10%) del peso del cemento, cemento, agua y
la cascarilla de arroz.
60
Operacionalización de las Variables
Nominal Real Indicadores
Diseñar un concreto celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánica aceptables.
Diagnosticar que es un Concreto Celular con Cascara de Arroz como agregado granular, con el fin de obtener materiales conglomerados livianos (Mortero y Concreto Celular).
Identificación del Concreto Celular y Cascara de Arroz.
Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un Concreto Celular de mezcla para obtener las diversas propiedades reológicas en un estado fresco y mecánicas en estado endurecido.
Adquirir muestra de dosificación.
Determinar el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de obtener la relación agua-cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de los agregados y el contenido de aire.
Materiales para diseñar el Concreto Celular con Cascara de Arroz. Determinar su estado.
Analizar el efecto de la cascara de arroz en el fraguado y endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza.
Efecto de la Cascara de Arroz con Concreto.
Realizar el diseño de un Concreto Celular ligero con Cascara de Arroz que presente los tiempos de fraguado y resistencia mecánicas aceptables.
Equipos Necesarios. Diseño del Concreto Celular con Cascara de Arroz.
Fuente: Anglis Herrera
61
Población.
La población según Balestrini (2006), se define como “Conjunto finito o infinito
de personas, cosas o elementos, que presentan características comunes.” (P. 137).
De Barrera (2008), define la población como “Un conjunto de seres que posee la
característica o evento a estudiar y que se enmarca dentro de los criterios de
inclusión” (P.141).
La población estudiada, son aquellos cilindros con los cuales se experimentaron
donde se estudiaron todo aquellos que sea fueron necesario para verificar y garantizar
la resistencia, durabilidad y trabajabilidad de los mismo.
Muestra
La muestra según Balestrini (2006), señala que “Una muestra es una parte
representativa de una población, cuya características deben producirse en ella, lo más
exactamente posible” (P.141).
De Barrera (2008), señala que la muestra se realiza cuando: “La población es tan
grande o inaccesible que no se puede estudiar toda, entonces el investigador tendrá la
posibilidad seleccionar una muestra. La muestra no es un requisito indispensable de
toda investigación, eso depende de los propósito del investigador, el contexto, y las
características de sus unidades de estudio.” (P.141)
Esta represento o no en buena forma a la población y su tamaño dependerá del tipo de
estudio que se decidió a realizar y de acuerdo a la profundidad del mismo, donde se
consideró varios factores entre ellos el tipo de distribución y el nivel de significación
estadístico, para poder seleccionarla, lo cual forma parte de la estadística inferencia.
Técnicas Empleadas E Instrumentos Para La Recolección De Datos
Para la recolección de datos necesarios para el diseño de Mezcla de Concreto
Celular con desechos de Cascara de Arroz y Micro Sílice fue necesario la utilización
de las siguientes técnicas de recolección de datos:
62
Observación no Estructurada
Por medio de la observación se reconocen y anotan los hechos a partir de
categorías o guías de observación poco estructuradas para poder realizar el diseño de
mezcla; Ezequiel Ander-Egg define la observación como “la observación se intentan
captar aquellos aspectos que son más significativos de cara al fenómeno o hecho a
investigar para recopilar los datos que se estiman pertinentes. La observación también
abarca todo el ambiente donde las personas desarrollan su vida”. (P.197).
Consultas Bibliográficas
Ezequiel Ander-Egg define este tipo de investigación como “Es una técnica de
investigación cuya finalidad es obtener datos e información a partir de documentos
escritos y no escritos, susceptibles a ser utilizados dentro de los propósitos de una
investigación en concreto”. (P.213). Específicamente se trata de la revisión de libros,
normas, páginas webs, entre otras, necesarios para establecer las bases teóricas y los
procedimientos a utilizar en el diseño de la Mezcla del Concreto Celular con Desecho
de Cascara de Arroz y Micro Sílice.
Materiales Empleados
Para la realización del presente trabajo fue necesario la utilización de distintos
materiales entre los cuales figuran: Lápiz y papel utilizados para documentar las
distintas actividades realizadas en el Laboratorio, los distintos implementos de
seguridad necesarios para poder realizar las pruebas de laboratorio, computador
personal necesario para la documentación de las distintas actividades necesarias para
la realización del diseño de mezcla y la transcripción de los informes y Pen Driver
para el respaldo de la información generada durante todo el proceso, localización del
laboratorio para realizar las pruebas y los ensayos necesarios, localización de la
planta de arroz para obtener la cascarilla de arroz necesaria para realizar el diseño de
concreto, traslado de la Cascara de Arroz desde donde se encuentra hasta el
laboratorio de Premezclado del Sur, C.A..
63
Técnica de Análisis de Datos
“El análisis de datos representa quizás la fase de una investigación social en la que
resulta más visible la diferencia entre el enfoque cuantitativo y el cualitativo”
(Cobetta 2003 P.53).
Arias (2006), asegura que las técnicas de recolección de datos son “El procedimiento
o forma particular de obtener datos o información.” (P.67).
Las técnicas utilizadas en esta investigación son de Análisis Cuantitativo definido por
Cobertta 2003 “aquel que se efectúa con toda información numérica resultante, la
cual se representa como conjunto de datos reflejados en cuadros y/o tablas, haciendo
a demás cálculos porcentuales”.
La otra técnica es el análisis Cualitativo, el cual también define como. “el análisis
cualitativo se centra en los sujetos, en el sentido de que el individuo es observador y
estudiado en su integridad. Los resultados se presentan en una perspectiva de tipo
narrativo. La síntesis y la generalizaciones toma la forma y las de clasificaciones y
tipologías”.
Según el concepto expresado en el proceso de la investigación científica de Tamayo
M. (1997) aclara que “cuando los datos se recogen directamente de la realidad, por lo
cual los denominamos primarios, su valor radica en que permite cerciorarse de las
verdaderas condiciones en que se ha obtenido los datos” (p-57).
Limitaciones de la Investigación.
Al momento de realizar el diseño se encontraron pocas limitaciones una de ellas
fue la cantidad de cascaras de arroz que la planta arrocera envió desde el estado
Cojedes, la poco informada suministrada acerca del diseño de la mezcla, por la cual
se optó utilizar el diseño de la empresa Premezclados del Sur, C.A. como referencia.
64
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
Estudiar que es un concreto celular con cascaras de arroz como agregado
granular, con el fin de obtener materiales conglomerados.
La Ceniza de la Cascara de Arroz se considera como una puzolana artificial que
puede ser utilizada como una adición mineral en el concreto. El empleo de puzolanas
artificiales en el concreto es prácticamente común y se viene desarrollando en gran
parte del mundo, en razón de las regulaciones ambientales y la evolución del mercado
y la normativa internacional.
Según Idalberto Arbolaez y Milena Griffin profesores de la UCV comenta en la
“Tecnología Productiva de Cemento Puzolanica a Partir de la Ceniza de Cascarilla de
Arroz”, La ceniza de la cascara de arroz obtenida bajo condiciones determinadas,
constituye un sustituto potencial del cemento portland, cuyas posibilidades máximas
aún están por demostrar y están siendo objeto de estudio en muchos países. Siendo
Venezuela un productor de arroz y no teniendo mucho uso la cascara de arroz como
desecho de la producción arrocera se vislumbra un área de desarrollo potencial que
merece ser explotado8.
El concreto celular con Ceniza de Cascaras de Arroz es recomendado para
cerramientos en forma de bloques o de paneles. A veces, en edificaciones muy
livianas, se puede usar como tabiquería, portante. Su estructura interna porosa lo hace
excelente aislante termino y acústico. Sirve como una alternativa de salida para
ciertos desechos agrícolas como la ceniza de la cascara de arroz.
Dado que hoy en día se busca mejorar los costó en la construcciones de viviendas la
ceniza de la cascara de arroz puede sustituir parcialmente al cemento Portland y por
65
ende disminuir los mismo. Donde la materia prima es de uso residual agrícola, la
Cascara de Arroz ya que está compuesto con noventa y tres por ciento de sílice de
Sio2 por lo cual es especialmente apto para ser utilizado como materia prima para la
elaboración de materiales de construcción no tradicionales.
Los resultados demuestran como la adición de ceniza provoca un incremento de la
resistencia a la compresión de las muestras a los 28 días. Ello se explica por la
capacidad de la puzolana (SiO2). Los fenómenos que se verifican al añadir puzolanas
en el cemento son muchos más complejos y aun no se conoce con precisión todo lo
que ocurre, pero sí está claro que la presencia de ese aditivo llena de potenciales
espacios vacíos dentro de la masa del contero.
Asimismo, se puedo notar que cuando se sustituyó un diez por ciento de ceniza y
noventa por ciento de cemento se obtiene un incremento de la resistencia, al utilizar el
veinte por ciento de ceniza y ochenta por ciento de cemento se obtuvo una resistencia
adecuada aunque disminuye con respecto al anterior, y por último se sustituyó un
treinta por ciento de ceniza y setenta por ciento de cemento sin que se afecte
prácticamente la resistencia a los 28 días, aun teniendo que emplearse para este caso
una relación a/c bastante mayor. Estos resultados reflejan la posibilidad de emplear el
material en la elaboración de elementos estructurales con un ahorro apreciable de
cemento.
La actividad puzolanica de la ceniza de la cascara de arroz depende de la temperatura
de quemado y del periodo de retención del horno por el cual se quemó a una
temperatura entre 400°C y 550°C por un tiempo de tres (3) horas.
Es de conveniencia poder proveer al mercado nacional de productos como el concreto
de adición de cenizas de cascaras de arroz. Las ventajas de incorporar adiciones
involucran aspectos importantes como el ahorro de energía no renovable, la
protección y conservación del medio ambiente y mejora las propiedades del concreto.
Un estudio realizado por la Dra. Rosaura Vásquez y documentado en “LAS
CENIZAS DE CASCARAS DE ARROZ, ADICIÓN PUZOLANICA EN
66
CEMENTO Y CONCRETO”, comenta que el máximo porcentaje de sílice reactiva
obtenida de 43,05% corresponde a la ceniza obtenida a 400°C , en razón los
resultados obtenidos se puede afirmar que la ceniza más reactiva y amorfa es aquella
obtenida a dicha temperatura. Por lo tanto se puede considerar la temperatura de
400°C como la temperatura optima de calcinación9.
Conocer las distintas dosificaciones o diseño de un concreto celular de mezcla
para obtener las diversas propiedades Reológicas en un estado fresco y
mecánicas en estado endurecido.
Las dosificaciones obtenidas para realizar el diseño fueron adquiridas a través de
una estadística realizada por el departamento de Control y Aseguramiento de la
Calidad de la empresa PREMEZCLADOS DEL SUR C.A.
Estos resultados fueron de ensayos realizados con los diseños de 210 a pruebas a
compresión de 28 días. Por ende se tomaron las dosificaciones de una mezcla de
concreto típica, y luego a la cantidad de agregado fino, por porcentaje se hizo la
cantidad de ceniza de cascaras de arroz a utilizar. Donde la dosificación para 1 m3 es
la siguiente:
Dosificación Para 1m3 Diseño 210N5
Dosificación al 0% de Humedad:Cemento 320 Kg/m3
Piedra 3/4" 910 Kg/m3
Arena 1023 Kg/m3
Agua 176 lts/m3
Aditivo 3.2 lts/m3
0.5M3 1.0M3 1.5M3 2.0M3 2.5M3 3.0M3 3.M3
ADITIVO Lt. 1.60 3.20 4.80 6.40 8.00 9.60 11.20HUMEDAD CEMENTO KG. 160 320 480 640 800 960 1120
1%ARENA KG. 517 1.033 1.55 2.067 2.583 3.100 3.617PIEDRA KG. 972 1.943 2.915 3.887 4.858 5.830 6.802AGUA Lt. 82,8 165,7 248,5 331,3 414,2 497,0 579,8
67
2%ARENA KG. 522 1.044 1.566 2.088 2.61 3.132 3.654PIEDRA KG. 977 1.954 2.931 3.908 4.885 5.862 6.839AGUA Lt. 77,6 155,1 232,7 310,2 387,8 465,4 542,9
3%ARENA KG. 527 1.055 1.582 2.109 2.637 3.164 3.691PIEDRA KG. 982 1.965 2.947 3.929 4.912 5.894 6.876AGUA Lt. 72,2 144,4 216,5 288,7 360,9 433,1 505,3
4%ARENA KG. 533 1.066 1.589 2.131 2.664 3.197 3.73PIEDRA KG. 988 1.976 2.63 3.951 4.939 5.927 6.915AGUA Lt. 66,7 133,4 200,1 266,8 333,4 400,1 466,8
5%ARENA KG. 538 1.077 1.615 2.154 2.692 3.231 3.769PIEDRA KG. 993 1.987 2.980 3.974 4.967 5.961 6.954AGUA Lt. 61,1 122,2 183,2 244,3 305,4 366,5 427,6
6%ARENA KG. 544 1.088 1.632 2.177 2.721 3.265 3.809PIEDRA KG. 999 1.998 2.997 3.997 4.996 5.995 6.994AGUA Lt. 55,4 110,7 166,1 221,4 276,8 332,1 387,5
7%ARENA KG. 550 1.100 1.650 2.200 2.750 3.300 3.850PIEDRA KG. 1.005 2.010 3.015 4.020 5.025 6.030 7.035AGUA Lt. 49,5 99,0 148,5 198,0 247,5 297,0 346,5
68
Asimismo, se tomaron los últimos 30 ensayos realizados para una resistencia 210:
PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A.J-31612962-4
ESTADÍSTICAS
Fecha: 18-11-2013Diseño: R'c 210 Kgf/cm2Tipo: Normal
Resistencias (Kg/cm2) Asent: 5"3 7 28 % 3 7 28
119,30 170,7 217,25 1,03 Media 180 223 300200,30 294,1 373,85 1,78 Mediana 184 216 164
288,00 294 308,70 1,47Desviación Estándar 48,37 58,73 0,28
197,60 248,9 267,05 1,27 Mínimo 81 98 1142,40 203,9 246,20 1,17 Máximo 288 322 413226,40 293,5 412,60 1,96 Moda #N/A 213,80 #N/A199,70 217,9 305,45 1,45 Cuenta 30 30 30
161,40 176,4 272,00 1,30 Nota: Últimos 30 ensayos hasta el 31 de Octubre 2.013.190,40 210,1 319,30 1,52171,40 209,7 328,05 1,56125,80 321,8 378,75 1,80222,90 264,3 371,15 1,77160,70 213,8 282,45 1,35254,20 281,8 384,35 1,83187,50 289,4 358,50 1,71186,70 164,6 257,90 1,23159,50 169,3 214,40 1,02252,40 289,2 337,10 1,61163,50 224,9 310,25 1,48177,6 217,6 272,15 1,30236,9 185,6 367,95 1,75110,2 159,9 234,60 1,1281,2 98,2 245,70 1,17
203,9 286,9 321,05 1,53190,2 237,8 305,90 1,46143 180,2 282,40 1,34
235,1 213,8 341,45 1,63112,3 120 165,95 0,79
124,70 153,5 217,35 1,04181,00 299,8 301,30 1,43
69
1 2 30
50100150200250300350
180223
300
Resistencia vs Edad
Edad
Resi
tenc
ia (K
g/cm
2)
Resistencias a los 28 Días de los Últimos 30 Ensayos Tomados
FECHA Diseño 28 D1 28D2 R`c 28 días01/10/2013 210 219,80 214,70 217,2502/10/2013 210 380,50 367,20 373,8502/10/2013 210 383,60 233,80 308,7003/10/2013 210 258,90 275,20 267,0504/10/2013 210 206,80 285,60 246,2008/10/2013 210 419,70 405,50 412,6008/10/2013 210 318,80 292,10 305,4508/10/2013 210 265,70 278,30 272,0008/10/2013 210 337,20 301,40 319,3008/10/2013 210 318,40 337,70 328,0508/10/2013 210 361,80 395,70 378,7508/10/2013 210 355,70 386,60 371,1508/10/2013 210 297,60 267,30 282,4509/10/2013 210 395,90 372,80 384,3509/10/2013 210 363,40 353,60 358,5009/10/2013 210 215,80 300,00 257,9010/10/2013 210 213,30 215,50 214,4010/10/2013 210 346,10 328,10 337,1010/10/2013 210 302,70 317,80 310,2510/10/2013 210 266,10 278,20 272,1514/10/2013 210 347,10 388,80 367,9515/10/2013 210 229,90 239,30 234,6015/10/2013 210 225,90 265,50 245,7015/10/2013 210 288,40 353,70 321,0515/10/2013 210 291,00 320,80 305,9015/10/2013 210 271,40 293,40 282,4023/10/2013 210 354,50 328,40 341,4525/10/2013 210 173,20 158,70 165,9529/10/2013 210 211,50 223,20 217,3529/10/2013 210 311,50 291,10 301,30
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 300
50
100
150
200
250
300
350
400
450
210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210 210217.25
373.85
308.70
267.05246.20
412.60
305.45
272.00
319.30328.05
378.75371.15
282.45
384.35358.50
257.90
214.40
337.10310.25
272.15
367.95
234.60245.70
321.05305.90
282.40
341.45
165.95
217.35
301.30
Concreto R'c 210 kg/cm2
Resultados a 28 días
71
Determinación el estado de las mezclas hechas en el concreto, con el fin de
obtener la relación Agua – Cemento (a/c), el revenimiento, el tamaño máximo de
los agregados y el contenido de aire.
Relación Agua Cemento (a/c)
La relación agua- cemento (a/c), es considerado como uno de los parámetros más
importantes en el concreto, pues influye grandemente en la resistencia final de
mismo, en la durabilidad y en la retracción.
La relación agua cemento es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento
existente en el concreto fresco. Por lo tanto, se calcula dividiendo la masa del agua
por la del cemento contenidas en el volumen dado en el concreto.
R= AC
R= Relación Agua / Cemento.
A= Masa del Agua del concreto Fresco.
C= Masa del Cemento del Concreto.
La relación a/c crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta
la cantidad de cemento. En todos los casos, cuanto es bajo la relación a/c tanto más
favorable son las propiedades de la pasta de cemento endurecida.
Para obtener la relación agua/cemento en este diseño se obtendrán la relación
agua/cementante el cual consiste la suma de la cantidad de cemento multiplicado la
Microsílice por el factor K y se le suma la cantidad de ceniza
R= AC+( M∗K )+CCA
R= Relación Agua/Cementante.
A= Agua.
C= Cemento.
72
M= Microsílice.
K= Factor K Constante 2.
CCA= Ceniza de Cascara de Arroz.
Uno de los aspectos más importantes en la dosificación del concreto fue
determinación de la cantidad de agua necesaria. Para la preparación del concreto de
Ceniza de la Cascara de Arroz, se estimó el nivel óptimo de contenido en agua,
considerando los requerimientos de agua absorbida por la cascara y correlación entre
la resistencia de los concretos y variable agua/cemento.
La relación a/c que se obtuvo para las distintas dosificaciones fueron las siguientes
estas dosificaciones se encuentra modificada de su diseño original ya que se le está
agregando la cantidad de agua añadida al momento de la muestra:
Diseño de Mezcla con un 10% de Ceniza de Cascaras de Arroz.
Material Cantidad UniCemento 4,47 kgAgua 3,32 ltsArena (menos % hum) 20,40 kgPiedra 1/2" 18,48 kgMicrosílice 0,48 kgCeniza 10% 0,60 kgPoliheed 755 36,24 ml
R= 3,324,47+(0,48∗2 )+0,60
=0,55
Diseño de Mezcla con un 20% de Ceniza de Cascaras de Arroz.
Material Cantidad UniCemento 4,09 kgAgua 3,51 ltsArena (menos % hum) 21,37 kgPiedra 1/2" 19,36 kgMicrosílice 0,51 kgCeniza 20% 1,28 kgPoliheed 755 37,30 ml
R= 3,514,09+(0,51∗2 )+1,28
=0,55
Diseño de Mezcla con un 30% de Ceniza de Cascaras de Arroz.
73
Material Cantidad UniCemento 3,40 kgAgua 3,47 ltsArena (menos % hum) 21,48 kgPiedra 1/2" 19,46 kgMicrosílice 0,50 kgCeniza 30% 1,89 kgPoliheed 755 37,80 ml
R= 3,473,40+ (0,50∗2 )+1,89
=0,55
Sin embargo hay que señalar que la relación agua/cemento empleada para cada
dosificación es la requerida para la muestra con adición de ceniza.
No obstante, el valor alcanzado por la muestra con adición de ceniza supera la
resistencia teórica esperada para una dosificación con una relación agua/cemento de
0,55 que era 200Kg/cm2. Este valor es excelente si se analiza que se utilizó 222Kg de
cemento portland por m3de concreto se llegó a 221.70Kg/cm2.
Un aspecto negativo fue que se determinó que la adición de ceniza al concreto
provoca una demanda mayor de agua para el amasado de la mezcla. Lo cual tiene
productividad de cemento puzolanica tiende a disminuir su resistencia mecánica, pero
aun así se lograron obtener la resistencia esperada.
Revenimiento.
La metodología utilizada para la obtención de este concreto fue que inicialmente
fueron mezclados los agregado, fueron hidratados con el 50% del agua de diseño
durante 1½ minuto, seguidamente se añadió el cemento a la mezcla con el agua
restante del diseño para ser mezclado por un tiempo de 3 minutos y por último se
añadió a la mezcla el aditivo con la posterior medición del revenimiento de la mezcla.
Tamaño Máximo de los Agregados.
Para que el concreto cumpliera con su función, el agregado que se utilizó poseía
las propiedades como la de ser compatible con el cemento, ser resistente al deterioro
causada por las cargas aplicadas, ser resistente al deterioro provocado por el clima y
agentes químicos, ser permanentes en sus propiedades durante el proceso de
74
construcción para sostener las otras funciones del concreto, tener resistencia interna
adecuada y estabilidad para asimilar presiones superficiales con pocas deformaciones
y ser resistente a los efectos de fuerzas internas, como expiación y contracción.
El cemento que se utilizo fue de Tipo 1 Granel con una finezas de 45um (tamiz
Nº325) 20,24%, una superficie específica BLAINE 381,8 m2/Kg., con una resistencia
a compresión según Norma COVENIN 484-89 de 1 día 132 Kg/cm2.
La arena que se utilizo fue arena de rio silíceo con un módulo de finura de 2.32,
ensayo colorimétrico es de Nº 1 y una granulometría de:
PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A.
RIF: J- 31612962-4
LABORATORIO DE CONTROL Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDADAgregado: Arena Lavada Peso Muestra (g): 490.6
Fecha Ensayo: 12/10/2013 Origen: SILICIO
Tamiz Tamaño (mm)
Peso Retenido (grs) % Retenido Peso Retenido
AcumuladoPeso
Pasante % Pasante COVENIN 277:2000
3/8" 9.520 490.6 100.00% 100.00%
#4 4.760 2.90 0.59 2.9 487.7 99.41% 85-100%
# 8 2.380 8.90 1.81 11.8 478.8 97.59% 60-95%
# 16 1.190 40.40 8.23 52.2 438.4 89.36% 40-80%
#30 0.59 131.80 26.87 184 306.6 62.49% 20-60%
#50 0.297 237.40 48.39 421.4 69.2 14.11% 8-30%
#100 0.149 42.90 8.74 464.3 26.3 5.36% 2-10%
#200 0.074 7.40 1.51 471.7 18.9 3.85% 0-5%
Fondo 1.60 0.33 473.30 17.3 3.53%
Módulo de Finura 2.32
75
Pasante Tamiz 200 Covenin-258
(A) Peso seco original de muestra (g) : 490.6
(B) Peso seco muestra después de lavado (g): 477.4
F= [ (A) - (B) ] / (A) *100 (%) : 2.69
La piedra utilizada arrojo la siguiente granulometría:
PREMEZCLADOS DEL SUR, C.A.
RIF: J- 31612962-4
LABORATORIO DE CONTROL Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
Agregado: Piedra Picada 1/2" Peso Muestra (g): 1,978.10
Fecha Ensayo: 12/10/2013 Origen:
76
0.00.11.010.0100.0
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
PO
RC
EN
TA
JE P
AS
AN
TE
3/8"3/8" #100#30#16#4 #8 #50 #200
Tamiz Retenidos % Retenido Retenido Acumulado
Peso que pasa
% que pasa Limites
1" 7.30 0.37 7.30 1,970.80 99.63 100 100
3/4" 0.00 0.00 7.30 1,970.80 99.63 100 100
1/2" 40.90 2.07 48.20 1,929.90 97.56 100 90
3/8" 1,000.00 50.55 1,048.20 929.90 47.01 70 40
#4 420.00 21.23 1,468.20 509.90 25.78 15 0
#8 400.00 20.22 1,868.20 109.90 5.56 5 0
Fondo 78.70 3.98 1,946.90 31.20 1.58 0 0
98.42 6,394.30
77
1"
3/4
"
1/2
"
3/8
"
#4
#8
Fo
nd
o0
20
40
60
80
100
120Piedra 1/2"
Límite Superior Límite Inferior Granulometría
Tamices
% q
ue
Pa
sa
Análisis del efecto de la ceniza de cascaras de arroz en el fraguado y
endurecimiento del concreto, para comprobar su resistencia y su dureza.
La experiencia internacional demuestra que el uso de adiciones puzolanica pueden
mejorar la resistencia mecánica del concreto (Mejía et. Al. 2007; Águila, 2001), la
adición de la ceniza al cemento provoco variaciones en la resistencia a compresión de
las mezclas elaboradas con él. Este comportamiento se nota asociado a la cantidad de
sílice presente en la ceniza. Así, en la ceniza de la cascaras de arroz, donde la
cantidad de sílice es mayor, se aprecian incrementos en la resistencia. La ceniza de
cascarillas de arroz muestra valores muy interesantes, destacando el hecho de que
para sustituciones del diez por ciento, veinte por ciento y treinta por ciento de
cemento por ceniza se logra un incremento de resistencia a compresión a los 28 días.
Se elaboraron y ensayaron cilindros de concreto de 15 cm de diámetro y 30 cm de
altura según Norma COVENIN 338-79 “Método para la elaboración, curado y ensayo
a compresión de cilindros de concretos”, con la combinación de cemento y ceniza
recomendada.
Se determinó para el ensayo, la combinación de diez por ciento de ceniza y noventa
por ciento de cemento, veinte por ciento de ceniza y ochenta por ciento de cemento y
treinta por ciento de ceniza y setenta por ciento de cemento. Estos porcentajes
representan un valor máximo de sustitución de cemento sin que se produzcan
afectaciones en la resistencia a la compresión.
78
Realización diseño de un Concreto Celular Ligero con Ceniza de Cascaras de Arroz que Presente los Tiempos de
Fraguados y Resistencia Mecánica Aceptables
Diseño de Concreto Celular210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 10%
Diseños de Mezcla
Pruebas de Laboratorio
Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2"
Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (20lts)
0,02
Material Cantidad Uni Material Cantidad Uni
Cemento 222 kg Cemento 4,44 kg
Agua 165 lts 728,39 Agua 3,30 lts
Arena 1023 kg 378,76 Arena (menos % hum) 20,45 kg
Piedra 1/2" 927 kg 349,63 Piedra 1/2" 18,53 kg
Microsílice 24 kg Microsílice 0,48 kg
Ceniza 10% 30 kg Ceniza 10% 0,60 kg
Polyheed 755 1800 ml Polyheed 755 36,00 ml
79
% Humedad 2,80
Relación Alfa 0,55 Observaciones:
Relación Beta 0,52 Se le agrego 800ml más de agua, posee un color gris, solo la mezcla
dio para sacar 4 muestras de 3 días, 7dias y 2 de28dias
Resultados Obtenidos
Fraguado: 10:15am Horas 100 Psi
Hora de Mezclado 8:15am 12:15pm Horas 600 Psi
Temperatura Ambiente 28.5º 2:15pm Horas 700 Psi
Temperatura Concreto 25.6º
Asentamiento (pulg) 2" Probetas Peso (kg) Diámetro (cm) Área Alt R'c kg/cm2
Peso Envase Kg 2,94 3 días 12,00 15,00 176,7230,0
0 118,02
Volumen del Envase 0,007257 7 días 12,08 15,00 176,7230,0
0 148,02
Peso Mezcla + Envase Kg 19,12 28 días 12,16 15,00 176,7230,0
0 248,6
Peso Mezcla 16,18 28 días 12,20 15,00 176,7230,0
0 231,8% de Aire 2
Apariencia Gris
80
Densidad Teórica 2390,16
Densidad Real 2229,57
Rendimiento 0,94
Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra:
Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (20lts)
0.02Material Cantidad Uni Material Cantidad UniCemento 223 Kg Cemento 4.47 KgAgua 166 lts 726.58 Agua 3.32 ltsArena 1020 Kg 377.82 Arena (menos % hum) 20.40 KgPiedra 1/2" 924 Kg 348.76 Piedra 1/2" 18.48 KgMicrosílice 24 Kg Microsílice 0.48 KgCeniza 10% 30 Kg Ceniza 10% 0.60 KgPolyheed 755 1812 ml Polyheed 755 36.24 ml
Densidad Teórica 2390,16
Densidad Real 2229,57
Rendimiento 0,94
81
Diseño de Concreto Celular210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 20%
Diseños de MezclaPruebas de Laboratorio
Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2" Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (21lts)
0,02Material Cantidad Uni Material Cantidad Uni
Cemento 192 kg Cemento 4,03 kgAgua 165 lts 728,39 Agua 3,47 ltsArena 1023 kg 378,76 Arena (menos % hum) 21,48 kgPiedra 1/2" 927 kg 349,63 Piedra 1/2" 19,46 kgMicrosílice 24 kg Microsílice 0,50 kgCeniza 20% 60 kg Ceniza 20% 1,26 kgPolyheed 755 1800 ml Polyheed 755 37,80 ml
% Humedad 2,80
Relación Alfa 0,55 Observaciones:Relación Beta 0,52 Se le agregaron 2.200ml de agua tiene un color gris claro, la mezcla dio
Para sacar 4 muestra de 3días, 7 días y 2 de 28 días Resultados Obtenidos
Fraguado: 9:30am Horas 100 PsiHora de Mezclado 7:30am 11:30am Horas 600 PsiTemperatura Ambiente 28º 1:30pm Horas 700 PsiTemperatura Concreto 25.5º
Asentamiento (pulg) 7" Probetas Peso (kg) Diámetro (cm) Área Alt R'c kg/cm2
82
Peso Envase 2,94 3 días 12,02 15,00 176,72 30,00 110,1Volumen del Envase 0,007257 7 días 12,00 15,00 176,72 30,00 125,09Peso Mezcla + Envase 19,04 28 días 11,98 15,00 176,72 30,00 226,4Peso Mezcla 16,1 28 días 11,94 15,00 176,72 30,00 222,2% de Aire 2
Apariencia Gris
Densidad Teórica 2330,16Densidad Real 2218,55
Rendimiento 0,95
Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra:
Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (21lts)0.0
2
Material Cantidad Uni MaterialCantida
d UniCemento 195 Kg Cemento 4.09 KgAgua 167 lts 724.77 Agua 3.51 ltsArena 1018 Kg 376.88 Arena (menos % hum) 21.37 KgPiedra 1/2" 922 Kg 347.89 Piedra 1/2" 19.36 KgMicrosílice 24 Kg Microsílice 0.51 KgCeniza 20% 61 Kg Ceniza 20% 1.28 KgPolyheed 755 1824 ml Polyheed 755 38.30 ml
Densidad Teórica 2325.55
Densidad Real 2218.55
Rendimiento 0.95
83
Diseño de Concreto Celular 210 Con Ceniza de Cascaras de Arroz al 30%
Diseños de Mezcla
Pruebas de Laboratorio
Diseño: R'c 210 kg/cm2- TM 1/2"
Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (21 lts)
0,02
Material Cantidad Uni Material Cantidad Uni
Cemento 162 kg Cemento 3,40 kg
Agua 165 lts 728,39 Agua 3,47 lts
Arena 1023 kg 378,76 Arena (menos % hum) 21,48 kg
Piedra 1/2" 927 kg 349,63 Piedra 1/2" 19,46 kg
Microsílice 24 kg Microsílice 0,50 kg
Ceniza 30% 90 kg Ceniza 30% 1,89 kg
Polyheed 755 1800 ml Polyheed 755 37,80 ml
% Humedad 2,80
84
Relación Alfa 0,55 Observaciones:
Relación Beta 0,52 Se le agregaron 3000ml de agua, posee un color gris claro, la muestra dio para sacar 4
muestras de 3 días, 7 días y 2 de 28 días
Resultados Obtenidos
Fraguado: 10:30am Horas 100 Psi
Hora de Mezclado 8:30am 12:30pm Horas 600 Psi
Temperatura Ambiente 29º 2:30pm Horas 700 Psi
Temperatura Concreto 26.4º
Asentamiento (pulg) 7" Probetas Peso (kg) Diámetro (cm) Área R'c kg/cm2
Peso Envase 2,94 3 días 11,96 15,00 176,72 76,9
Volumen del Envase 0,007257 7 días 11,97 15,00 176,72 135,10
Peso Mezcla + Envase 19,06 28 días 12,00 15,00 176,72 210,9
Peso Mezcla 16,12 28 días 12,02 15,00 176,72 211,1% de Aire 2
Apariencia Gris
85
Densidad Teórica 2300,16
Densidad Real 2221,30
Rendimiento 0,97
Realizando la Modificaciones Agregándole la cantidad de agua añadida al momento de la muestra:
Receta Original (para 1000 lts) Receta para Mezcla de Prueba (21 lts)
0.02Material Cantidad Uni Material Cantidad UniCemento 165 Kg Cemento 3.47 KgAgua 168 lts 722.96 Agua 3.53 ltsArena 1015 Kg 375.94 Arena (menos % hum) 21.32 KgPiedra 1/2" 920 Kg 347.02 Piedra 1/2" 19.31 KgMicrosílice 24 Kg Microsílice 0.51 KgCeniza 30% 92 Kg Ceniza 30% 1.93 KgPolyheed 755 1836 ml Polyheed 755 38.56 ml
Densidad Teórica 2292.65
Densidad Real 2221.30
Rendimiento 0.97
86
CONCLUSIONES
La ceniza de cascara de arroz es considerada como un material puzolanico, una de
las ventajas que este posee es que su costo es mucho más bajo que la del cemento
portland ya que se consigue de manera gratuita, lo cual constituye una principal
bondad, a esto se le puede sumar de que la cascara al ser quemada produce una ceniza
que ofrece una solución más efectiva de utilización de residuo importante de la
producción agrícola que la mayoría de los casos solo sirve para afectar al medio
ambiente.
Al estudiar la combinación del concreto celular con la ceniza de la cascara de arroz y
Microsílice demostró que estos dos últimos actúan como un sustituto potencial del
cemento portland, esto es debido al alto contenido de sílice que estos poseen y
producen una relación cementante.
La cascara de arroz adquiere esta propiedad al ser quemada a una temperatura entre
400°C y 500°C por un periodo de 3 horas, se crea una ceniza y esta se puede
considerar como una puzolana artificial ya que está compuesta con noventa y tres por
ciento (93%) de sílice (SiO2).
Para conocer las dosificaciones apropiadas para realizar el diseño se acudió a la
empresa Premezclados del Sur, C.A. y se solicitó el modelo de dosificación para un
1m3 de diseño 210, donde se realizó una estadísticas con las últimas 30 muestras
tomadas por el laboratorio en el mes de octubre, donde los resultados de los ensayos
de resistencia a compresión de cilindros de concretos, según Norma COVENIN 338-
79 se encuentran dentro los limites solicitados.
Estos resultados serán tomados como muestra patrón, debido a que no se posee
suficiente cascara de arroz para poder realizar la misma.
La utilización de la ceniza de cascara de arroz y Microsílice ayuda con la reacción
cementante, permitiendo usar menos cantidad de cemento y un ajuste en la relación
agua/cementante, donde es posible reemplazar una parte del cemento con una
87
cantidad de ceniza de cascara de arroz y Microsílice ayudando a reducir costo y
obteniendo propiedades mecánicas aceptables.
Esta relación agua/cementante para cada uno de los diseños realizados, dio como
resultado 0,55 donde el valor se encuentra de los limites esperados considerando que
se utilizó 222Kg, 192Kg y 162Kg para cada uno de los diseños respectivamente.
Uno de los aspectos negativos de esta relación es la mayor demanda de agua que se
obtuvo al incrementar el porcentaje de ceniza, por lo cual dio como resultado una
disminución en la resistencia, pero aun así se lograron obtener los resultados
esperados.
Los agregados utilizados también influyeron en los resultados, considerando que
estos compatibles con el cemento, los cuales tienen las siguientes características:
Cemento Tipo I Granel, cumpliendo con la Norma COVENIN 484-89.
Arena de origen silíceo con un módulo de finura de 2.3y un ensayo
colorimétrico N° 1.
Piedra picada de ½ origen de mina.
Al momento de realizar el diseño se elaboró cilindros de 15cm de diámetro y 30cm de
altura según Norma COVENIN 338-79, y se notó que su fraguado es relativamente
un poco más rápido en comparación para una muestra que no se posee ceniza.
La meta principal fue poder combinar la ceniza con el cementó, hasta lograr sustituir
y obtener una resistencia con treinta por ciento (30%) de ceniza de Cascara de Arroz
y setenta por ciento (70%) de Cemento sin que produjera afectaciones notables en sus
resistencia a compresión a los 28 días.
88
RECOMENDACIONES
Implementar en Universidades sobre cómo aprovechar los residuos agrícolas
en la construcción.
Incentivar a los estudiantes sobre para realizar concretos y/o estructuras
ecológicas para la conservación del medio ambiente.
Al momento de utilizar la Cascara de arroz como parte de sustitución del
cemento se debe tener control sobre la cantidad de agua.
Comprobar la durabilidad, resistencia y trabajabilidad del uso de la cascara de
arroz como material de la construcción.
Realizar una investigación para implementar un valor para el uso de la
Microsílice.
Tener a disposición un Laboratorio donde se puedan realizar las evoluciones
necesarias.
Realizar un estudio económico tomando en cuenta la disponibilidad de
cascara presente en nuestro país.
89
REFERENCIAS
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con cascarilla de arroz natural y tratada como agregado granular [Documento en
línea]. Disponible: [email protected][Consulta 2013, Mayo]
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la reacción álcali sílice. [Documento en línea]. Disponible:
www.edutecne.utn.edu.ar/cinpar_2010/Topico%203/CINPAR%20020.pdf[Consulta
2013, Junio]
Ing. Héctor Jiménez e Ing. Hugo Eguez Alava, (2009). Obtención de Concreto de Alta
Resistencia Mediante Adición en el Diseño de un Superplastificante y Ceniza de
Cascara de Arroz. [Disponible en línea]. Disponible:
www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/2497 [Consulta 2013, Agosto].
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conforme con la Norma COVENIN 1753 – 03 (2ed.). Caracas: Venezuela: Sidetur.
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Alto Desempeño. [Documento en línea]. Disponible:
www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_Pdf/D-39840.pd [Consultado 2013, Junio].
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[Disponible en línea]. Disponible: www.icpa.org.ar/publico/files/hormliv2.pdf
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Puzolánicos a Partir de la Ceniza de la Cascarilla de Arroz Revista: Tribuna del
90
Investigador. [Revista en Línea] Disponible:
www.tribunadelinvestigador.com/ediciones/2000/2/?¡=art3 [Consulta 2013, Junio].
Milena, Sosa G., Idalberto, Águila A. (2008). Evaluación Físico Químico de Ceniza
de Cascarilla de Arroz, Bagasa de Caña y Hoja de Maíz y su Influencia en Mezclas de
Morteros, como Materiales Puzolánicos. [Documento en línea]. Disponible:
www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=SO798-
40652008000400006&script.pt=sci_arttext. [Consultado 2013, Septiembre].
Serguei Solarte, Michel Ospina y otros. (2007). Efecto del Modo de Obtención de la
Sílice Amorfa a Partir de la Cascarilla de Arroz en las Propiedades de durabilidad del
Concreto. [Documento en línea] Disponible:
www.cenm.org/productos/articulos/articulos/009.pdf [Consulta 2013, Mayo].
Dra. Rosaura, Vásquez. (s.f.). Las cenizas de cascara de arroz, adición Puzolánicos en
cemento y concreto. [Documento en línea]. Disponible:
www.asocem.org.pe/bivi/re/IC/ADI/cenizas_cascara.pdf.
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con cascarilla de arroz: diseño de mezclas y evaluación de propiedades. [Documento
en línea]. Disponible:
www.asocem.org.pe/scmroot/bva/f_doc/.../MGC30_morteros_arroz.pdf.
91
ANEXOS
92
Anexo 1. Sacos De Cascaras De Arroz Procedente De Del Estados Cojedes
Hacienda Ubicada En El Cacao.
Anexo 2. Arena Roja Utilizada Para La Construcción Del Horno
93
Anexo 3. Bloques De Alives Utilizados Para La Construccion Del Horno
94
Anexo 4. Construccion Del Horno Para La Quema De La Cascara De Arroz
95
Anexo 5. Colocación De Malla Interna
96
Anexo 6. Friso Interno Del Horno
97
Anexo 7. Colocacion De Tapa Y Horno Realizado
98
Anexo 8. Incineracion de la cascara de arroz entre 400° c y 550° c.
Anexo 9. Aditivo Poliheed 755
99
Anexo 10. Ceniza De Cascara De Arroz Y Agua
Anexo 11. Microsilice Y Cemento
100
Anexo 12. Piedra
Anexo 13. Arena
101
Anexo 14. Mezclas De Los Agregados
Anexo 15. Asentamiento
102
Anexo 16. Medidor De Aire Ocluido
103
Anexo 17. Prueba De Resistencia A Compresión
104
Anexo 18. Ficha Técnica Aditivo Polyheed 755
105
