UNIVERSIDAD SAN PEDRO
FACULTAD INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
PROYECTO
Resistencia a la compresión de un concreto f’c=350 kg/cm2
sustituyendo un porcentaje de agregado grueso por resina
Proyecto de Tesis para obtener el título profesional de
Ingeniero Civil
Autor:
Espinoza Aranda, Jhonatan David
Asesor:
Ing. Miguel Solar Jara
Huaraz-Perú
2019
Palabras clave:
Tema Resistencia a la compresión,
concreto, resina
Especialidad Estructuras.
Key Words
Topic Resistance to compression,
concrete, resin.
Specialization Structures.
Líneas de investigación:
Línea de Sub líneas o
Área Sub área Disciplina
investigación campos de acción
Gestión de la Ingeniería y Ingeniería de la Materiales de la
Ingeniería Civil
Construcción tecnología Construcción construcción
i
Resistencia a la compresión de un concreto f’c=350 kg/cm2
sustituyendo un porcentaje de agregado grueso por resina
ii
Resumen del Proyecto:
El proyecto tuvo como objetivos de investigación establecer la resistencia a la compresión
de un concreto f’c= 350kg/cm2 cuando se sustituye el agregado grueso por resina en 30%,
40% y 50%.
Fue una investigación aplicada y explicativa, fue de orientación cuantitativo y de diseño
experimental en bloque completo al azar. La muestra fue de 36 probetas: 9 para concreto
patrón, 9 para 30% ,9 para 40% y 9 para 50% de resina. El método utilizado fue la
observación y como instrumento de registro de datos se utilizó una guía de observación y
fichas técnicas del laboratorio de mecánica de suelos y ensayo de materiales. Los datos
fueron procesados con los programas Excel y SPSS. El procesamiento de datos se realizó
a través de tablas estadísticas, gráficos estadísticos, porcentajes, promedios, varianzas,
coeficiente de variación y una prueba de hipótesis ANOVA.
Se determinó que la sustitución del Agregado Grueso por Resina combinación al
30%,40% obtuvo resistencias superiores  en 3.00 %,1.09% con respecto al concreto
patrón, pero con respecto a la sustitución al 50% se obtuvo una resistencia inferior en
2.29% con respecto al concreto patrón, pero encontrándose dentro del rango permitido por
lo cual es aceptable los valores de los concretos experimentales, confirmando que la nueva
sustitución puede ser utilizada en proyectos de construcción civil, otorgándole a la
ciudadania obras civiles de elevada resistencia.
iii
Abstract:
The project's research objectives were to establish the compressive strength of a concrete
f’c = 350kg / cm2 when the coarse aggregate is replaced by resin at 30%, 40% and 50%.
It was an applied and explanatory investigation, it was of quantitative orientation and of
experimental design in a complete random block. The sample was 36 specimens: 9 for
standard concrete, 9 for 30%, 9 for 40% and 9 for 50% resin. The method used was
observation and as an instrument for data recording an observation guide and technical
sheets from the soil mechanics laboratory and materials testing were used. The data was
processed with the Excel and SPSS programs. Data processing was performed through
statistical tables, statistical graphs, percentages, averages, variances, coefficient of
variation and an ANOVA hypothesis test.
It was determined that the substitution of the Coarse Aggregate by Resin at 30%, 40%
obtained superior resistances in 3.00%, 1.09% with respect to the standard concrete, but
with respect to the 50% substitution, a lower resistance was obtained in 2.29% with with
respect to the standard concrete, but being within the allowed range, for which the values
of the experimental concrete are acceptable, confirming that the new substitution can be
used in civil construction projects, granting citizens high-resistance civil works.
iv
Índice General
Contenido
Título i
Palabras clave - key words – Línea de investigación ii
Resumen iii
Abstract iv
I). Introducción 1
II). Metodología 40
III). Resultados 44
IV). Análisis y discusión 73
V). Conclusiones 74
VI). Recomendaciones 74
VII). Agradecimientos 75
VIII). Referencias bibliográficas 76
IX). Anexos y apéndices 78
v
Lista de Tablas
Tabla 1. Requisitos de agua para mezcla 11
Tabla 2. Características de los compuestos de resina probados 24
Tabla 3. Resultado De Fluorescencia De Rayos X de la resina 43
Tabla 4. Ph del Agregado Grueso, Resina y sus combinaciones 43
Tabla 5. Contenido de humedad agregado grueso (ASTM D-2216) 44
Tabla 6. Gravedad Especifica Y Absorción Del Agregado Grueso (Según 44
Norma ASTM C-127)
Tabla 7. Peso Unitario Suelto Del Agregado Grueso (Según NTP 400.017) 44
Tabla 8. Peso Unitario Compactado Del Agregado Grueso (Según NTP 45
400.017)
Tabla 9. Granulometría Del Agregado Grueso (Según NTP 400.012) 45
Tabla 10. Contenido de humedad agregado fino (ASTM D-2216) 45
Tabla 11. Gravedad Especifica Y Absorción Agregado Fino (Según Norma 46
ASTM C-127)
Tabla 12. Peso Unitario Suelto Del Agregado Fino (Según NTP 400.017) 46
Tabla 13. Peso Unitario Compactado Del Agregado Fino (Según NTP 400.017) 46
Tabla 14. Granulometría Del Agregado Fino (Según NTP 400.012) 47
Tabla 15. Gravedad Especifica De La Resina (Método De Desplazamiento) 47
Tabla 16. Granulometría Del La Resina (Según NTP 400.012) 48
Tabla 17. Método de Prueba Normal para Resistencia al Desgaste de la Resina 48
por Abrasión e Impacto en la Máquina de los Ángeles (Según Norma ASTM C-
131)
Tabla 18. Resistencia a la Compresión Promedio 49
Tabla 19. Relación Agua/cemento 49
Tabla 20. Asentamiento (Slump) 49
Tabla 21. Volumen Unitario de Agua 50
vi
Tabla 22. Peso del agregado por volumen 50
Tabla 23. Dosificación de materiales utilizado para elaborar el concreto patrón 50
Tabla 24. Slump del concreto patrón y experimentales 51
Tabla 25. Dosificación de materiales utilizado para elaborar los concretos 51
experimentales al 30%,40% y 50% de sustitución.
Tabla 26. Valores de dispersión para el control de concreto. 51
Tabla 27. Medidas de dispersión del concreto patrón. 52
Tabla 28. Medidas de dispersión del concreto experimental en 30% de 52
sustitución
Tabla 29. Medidas de dispersión del concreto experimental en 40% de 53
sustitución
Tabla 30. Medidas de dispersión del concreto experimental en 50% de 53
sustitución
Tabla 31. Ensayos de Compresión Patrón 7 días 54
Tabla 32. Ensayos de Compresión Patrón 14 días 54
Tabla 33. Ensayos de Compresión Patrón 28 días 54
Tabla 34.  Ensayos de Compresión Experimental 30% de 7 días 55
Tabla 35. Ensayos de Compresión Experimental 30% de 14 días 55
Tabla 36. Ensayos de Compresión Experimental 30% de 28 días 55
Tabla 37. Ensayos de Compresión Experimental 40% de 7 días 56
Tabla 38. Ensayos de Compresión Experimental 40% de 14 días 56
Tabla 39. Ensayos de Compresión Experimental 40% de 28 días 56
Tabla 40. Ensayos de Compresión Experimental 50% de 7 días 57
Tabla 41. Ensayos de Compresión Experimental 50% de 14 días 57
Tabla 42. Ensayos de Compresión Experimental 50% de 28 días 57
Tabla 43. Resultados Finales de los Ensayos de Compresión 58
Tabla 44. Ensayos de Compresión Patrón en Porcentajes 58
Tabla 45. Ensayos de Compresión Experimentales en Porcentajes 59
Tabla 46. Cálculo de la prueba ANOVA para verificar las diferencias entre las 71
medias de las resistencias a la compresión de los especímenes de concreto
patrón y experimentales
vii
Lista de Figuras
Figura 1. Extracción de la Resina 12
Figura 2. Resina 13
Figura 3. Resina Triturada 17
Figura 4. Resistencia a la compresión 32
Figura 5. Slump (Pulg) Vs. Sustitución (%) 60
Figura 6. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%) 60
Figura 7. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%) 61
Figura 8. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%) 61
Figura 9. Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%) 62
Figura 10. Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%) 62
Figura 11. Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%) 63
Figura 12. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 63
Figura 13. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 64
Figura 14. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 64
Figura 15. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 65
Figura 16. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 65
Figura 17. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 66
Figura 18. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días) 66
Figura 19. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) 67
Figura 20. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) 68
Figura 21. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) 68
Figura 22. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) 70
viii
I. INTRODUCCION
1. Antecedentes y Fundamentación Científico:
Mora (2014) en su tesis titulada "Hormigones con agregados cerámicos”
realizada en Ecuador en la Universidad de Cuenca, tuvo como objetivo general
efectuar la caracterización físico - mecánica del concreto elaborado a base de
residuos cerámicos, principalmente del bizcocho o chamota, obtenidos de la
industrias de cerámica de cuenca, se estableció reemplazar al agregado grueso
por residuos cerámicos, para respaldar técnicamente las áreas de aplicación
optimas dentro de las construcciones mediante la comparación con el concreto
convencional de 210 kg/cm2.
Uno de los resultados de este proyecto dio a conocer que con la sustitución
del agregado grueso por residuos cerámicos en la elaboración del concreto no
se logra obtener buena calidad de concreto en cuanto a su característica de
compresión, esto se debe a que el comportamiento mecánico de los cerámicos
es poco optimo en comparación al del agregado grueso. El resultado obtenido
para el concreto elaborado con residuos de cerámico (chamota) que se
obtuvieron en la trituración, dieron resistencias a la compresión a los 28 días
de 63 kg/cm2, esta resistencia es el 30% de la resistencia del concreto patrón,
por otro lado, para el concreto elaborado con residuos de cerámica, pero esta
vez sin finos después de la trituración se obtuvo una resistencia a la
compresión de 88 kg/cm2 el cual representa el 58% de resistencia del concreto
patrón. De esto se concluye que es imprescindible una preselección de los
residuos triturados de cerámicos tratando de separar los finos. Otro resultado
fue que el valor de absorción hallado del cerámico es del 20% los cual nos
lleva a deducir que el concreto elaborado con residuos cerámicos no podría
ser considerado como concreto estructural, debido a que esto conllevaría a una
pésima seguridad ante los factores ambientales (agua primordialmente) para
el acero, el problema principal seria la corrosión de este.
1
Rojas (2015) en su proyecto de investigación titulada "Estudio experimental
para incrementar la resistencia de un concreto de f’c=210 kg/cm2 adicionando
un porcentaje de vidrio sódico cálcico”, realizada en Perú en la Universidad
Privada Antenor, tuvo como objetivo general elaborar el estudio experimental
para conseguir una resistencia a la compresión de un concreto de f’c=210
kg/cm2 agregando un porcentaje de vidrio sódico cálcico. Se concluyó que la
resistencia a la compresión que se obtuvo fue de 318.75 Kg/cm2 a los 28 días,
usando en la cantidad de materiales una cantidad mínima de vidrio molido,
además de esto para poder obtener resultados óptimos, los ensayos de los
agregados tanto fino como grueso se hicieron en base a la Norma Técnica
Peruana 400.037.
Vanegas & Robles (2008) en su tesis titulada “Estudio experimental de las
propiedades mecánicas del concreto reciclado para su uso en edificaciones
convencionales” realizada en la Pontificia Universidad Javeriana-Bogotá,
Colombia, tuvo como objetivo general hallar varias características mecánicas
y físicas de 3 combinaciones en la elaboración del concreto convencional,
sustituyendo el agregado grueso por residuos de concreto ya inservibles, en
base a esto se comparó con un concreto convencional de 210 kg/cm2, esto sin
alterar en la cantidad de materiales el peso del agregado grueso por residuos
de concreto. Se concluyo que la manejabilidad se ve alterada, esto se debe a
sus características tales como el contenido de humedad y absorción. En tanto
que se eleva la cantidad de residuos de concreto en la elaboración del concreto
se merma la manejabilidad de esta. Por lo cual se sugiere usar un aditivo
plastificante siempre y cuando se sustituya gran cantidad de agregado grueso
por residuos de concreto. En tanto a la resistencia a la compresión se halló que
los concretos experimentales con residuos de concreto tuvieron una sutil
disminución con respecto al concreto convencional. Una hipotética conclusión
a esto sería la rugosidad del agregado grueso y los residuos de concreto. Por
último, se concluyó que para los valores del módulo de rotura no se tiene un
2
único valor, debido a que en esta investigación se encontró valores promedios
que varían entre 2.06 y 2.64
Meléndez (2016), en su tesis titulada “Utilización del concreto reciclado como
agregado (grueso y fino) para un diseño de mezcla f´c = 210 kg/cm2 en la
ciudad de Huaraz-2016” realizada en Perú en la Universidad San Pedro. Tuvo
como objetivo general sustituir los agregados tanto fino y grueso por residuos
de concreto en la elaboración de un concreto f´c=210 kg/cm2. Se realizó el
diseño con concreto patrón y concreto reciclado para una resistencia
f´c=210kg/cm2, y concluimos que el concreto de agregado reciclado tiene
menos resistencia que el concreto de agregado natural. Posteriormente, se
analizó las propiedades físicas de los agregados, para luego concluir que para
tener un buen resultado en los estudios del agregado tenemos que lavar las
muestra para que no exista ninguna impureza, para luego realizar los estudios
y dar a conocer que el módulo de fineza menor a 3.2 cumple con las
especificaciones dadas por la ACI y se tiene mejores propiedades para lograr
un buen concreto. Se concluyó que la relación a/c utilizada fue de 0.59 para
ambos diseños, con este diseño se pudo lograr superar la resistencia propuesta
en el concreto del agregado patrón, no sucedió lo mismo con el diseño de
concreto reciclado por razones de que para este diseño se tuvo que adicionar
agua 0.24lt por probeta que corresponde a un porcentaje de 18%, esto ocurre
porque la absorción de los residuos de concreto es mayor a la de concreto
patrón y esto justifica la adición de agua en el concreto reciclado.
Asencio (2014), en su tesis titulada “Efecto de los agregados de concreto
reciclado en la resistencia a la comprensión sobre el concreto f'c=210 kg/cm2”
realizada en Perú en la Universidad Nacional de Cajamarca, tuvo como
objetivo general investigar las características físicas y mecánicas de un
concreto elaborado en base a la sustitución de los agregados tanto fino y
grueso por residuos de concreto, además de esto también se quiso obtener el
3
valor de la resistencia a la compresión de este concreto experimental y
compararlo con la resistencia con la de un concreto de f'c=210 kg/cm2. Uno
de los resultados fue que el concreto elaborado con residuos de concreto de un
pavimento rígido de f'c=210 kg/cm2 disminuye su resistencia en un 15.49%
en comparación al concreto patrón esto a los 28 días. Otro de los resultados
fue que para obtener una resistencia de 210kg/cm2 en base a la sustitución de
residuos de concreto, se tendría que adicionar una 1bolsa/m3 de cemento, lo
cual encarece en un 2.8% más los proyectos que si se elaborarían con
agregados fino y gruesos.
Tecnología del concreto
El concreto, posee un comportamiento viscoso, por otro lado, los agregados
poseen un comportamiento aproximadamente elástico.
Encontrándose el agregado grueso y fino ceñido y apartados entre sí por el
cemento.
De esto nace el concepto de un elemento heterogéneo, cuya composición
particular brinda un comportamiento sin elasticidad; de tal manera que las
deformaciones de la etapa viscosa se ven fáciles de ser cambiadas en el tiempo
y las circunstancias de curado, provocando tracciones internas elevadas.
Aparte de las dificultades de diseño y elaboración del concreto, se suma el
problema de los agregados, tanto en la selección de los tamaños nominales,
resistencia al desgaste, que son de índole mecánica, a aparte de lo ya
mencionado hay otros demasiados factores que deben ser distinguidos y
apreciados por el Profesional de Campo, el cual es el principal presente desde
el inicio de la elaboración del concreto. Por ende, el Ingeniero debe de
examinar la forma y calidad de los agregados, los inconvenientes de fraguado
y dureza del cemento, la cantidad de materiales para la elaboración del
concreto, su fabricación y el traslado hasta obra, su comportamiento cuando
es sometido a fuerzas de compresión y tracción, así como también de los
factores ambientales. (Gonzales. M, 1962).
4
Indica que, una novedad científica de elevada calidad experimental, puede
resolver estas preguntas. La cual es la Reología, la cual se encargar de
investigar y estudiar la composición física del cemento, su deformación y sus
propiedades que se demande en los diferentes tipos de construcción. Para un
concreto convencional sabemos que, si es utilizado en pavimentos, su
principal característica tendrá que ser la resistencia a la tensiona la fricción y
la intemperie, además de esto se tendrá que tener estudiar los tipos de
agregados a utilizar, la compacidad. Si se diera la situación que amerite usar
concreto en grandes cantidades será necesario tener en cuenta la disminución
y extensión debido al clima de fraguado, también se debe tener en cuenta la
calidad del cemente, agregados, curado y forma de trasporte hasta obra.
En construcciones de concreto cerca al mar, se debe tener en cuenta la acción
de los constantes impactos, así como del salitre, el cual interviene en la calidad
y compacidad de los agregados, el porcentaje de agua presente en el concreto.
(Gonzales. M, 1962).
Indica que, ´para el concreto armado se tendrá que elevar la resistencia a la
tensión y aumentar la cantidad de los materiales para la elaboración del
concreto los cuales son las principales dificultades que tendrá que enfrentar el
Ingeniero. En absoluto las elevadas resistencias a compresión. No son
prioridad en el concreto armado, debido a que la resistencia a la tensión no
aumenta proporcionalmente a la de compresión. De otro lado, si aumentamos
el módulo de elasticidad trae como consecuencia una disminución de una parte
que aporta en la resistencia, debido a que se retira una parte necesaria a
tensión.
5
La plasticidad genera hechos de acondicionar que optimizan 13.9 los
rendimientos de trabajo de los elementos. Que fueran usados de forma faltante
en un periodo netamente elástico (Gonzales. M, 1962).
CONCRETO:
El concreto es un pseudo sólido, asido en el tiempo a cambios físicos-
mecánicos ubicados en la pasta de cemento, debido a la presteza del mismo,
como por estabilidad termodinámico con el ambiente. El concreto tiene un
concepto, como un régimen de 2 fases, una de ellas es la pasta de cemento
(Gonzales, M. 1962).
 Componentes
a) Cemento:
El cemento es un elemento triturado que contiene oxido de calcio como
principal componente, además de esto contiene sílice, alúmina, cales
hidráulicas, cales aéreas, yesoso y óxido de hierro que si se le añade una
proporción de agua forma una pasta conglomerante, por lo cual el cemento
puede endurecer en el agua y en el aire.
a.1) Variedades de cemento portland
Dependiendo de la variación de las cantidades de C2S, C3S, C3A, CAF, se
alterarán las propiedades del cemento Portland, por lo cual se pueden
obtener diversos tipos de cementos con el objetivo de satisfacer algunas
propiedades físicas y químicas en casos que ameriten (Rivera, L. 2010).
 Cemento portland tipo i:
Es aquel que se utiliza con mayor frecuencia en obras civiles, a este no se
le requiere propiedades particulares.
6
b) Agregados:
Campos (2009) define, que en el pasado el agregado fino y grueso no
tenían incidencia en el concreto ya que no participaban directamente en las
reacciones químicas, la ciencia actual da cuenta que los agregados es el
material que más tiene incidencia de participación tiene dentro de la mezcla
de concreto sus propiedades y características diversas intervienen en todas
las propiedades del concreto
 Agregado Fino:
El agregado fino con corpúsculos de estructuras redondas y
constitución lisa ha confirmado que necesidad poca agua para ser
mezclado.
Una relevante granulometría del agregado fino es concluyente por
su demanda de agua más que por el acomodamiento físico.
El conocimiento demuestra que el agregado fino con módulo de
finura de 3.00 han demostrado óptimos resultados para lo que
compete la trabajabilidad y resistencia a compresión.
 Agregado Grueso:
Varias investigaciones demostraron que para obtener una
resistencia a compresión elevado con mucha cantidad de cemento y
poca relación agua-cemento el tamaño máximo de la grava de
encontrarse en el mínimo posible.
La adherencia del agregado grueso con los demás elementos que
componen el concreto dependen de la rugosidad de este, de la
reacción química del cemento y los agregados.
7
Se pudo verificar que el agregado grueso anguloso tiene mayor
resistencia que la de canto rodado.
Funciones en el Concreto de los agregados:
 Como soporte adecuado para la mezcla de agua y cemento
disminuyendo la cantidad de pasta por metro cubico.
 Suministra una cantidad de partículas suficientes de aguantar el
desgaste o de intemperie que actúan sobre el concreto
 Disminuye las variaciones de volumen obtenidas de los transcursos de
fraguado y endurecimiento, de humedecimiento y secado o de
calentamiento de la pasta.
El agrado fino y grueso de categoría tendrán que satisfacer algunas normas
para poder ser utilizadas en obras civiles, debe de ser partículas durables,
resistente a la abrasión, libre de productos químicos u otros elementos finos
que afectarían la hidratación y adherencia con el cemento. Las partículas
que se desquebrajan deberán ser prescindibles.
Granulometría de los agregados:
La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un
agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma ASTM C
136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de
tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices
estándar ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde
la malla No. 100(150 micras) hasta 9.52 mm.
Se define como la reparticion de los diferentes tamaños de particulas de los
agregados esto se logra obtener realizando una descomposcion con tamices
seguna la norma ASTM C 136. Los tamaños de las diferente particulas del
agregado se hallaran haciendo pasar al agregado por diferentes tamices de
8
selección. Se utilizarán 7 tamices de diferentes tamaños de aberturas. Para
el agregado fino se utilizarán mallas desde la No.100 hasta 9.52 mm según
lo establecido en ASTM C 33.
Para poder clasificar el agregado grueso según el diámetro de sus partículas
estas llevadas en peso se utilizarán diferentes tipos de mallas con aberturas
de diferente tamaño de diámetro. Para la creación de carreteras la
granulometría del agregado grueso se realizará en base a la norma ASTM
D 448, el cual hace referencia que se tiene que usar las 13 mallas que hace
referencia la norma ASTM C 33, a esto se añadirán seis mallas más.
Los datos obtenidos del ensayo granulométrico tales como el tamaño
máximo nominal y el módulo de finura influyen relativamente en el
concreto ya que de estos datos dependerán las cantidades de agua, la
manejabilidad, la exudación, el costo, el fraguado.
Propiedades Físicas:
Densidad
Se define como la relación entre el peso específico entre el volumen
que este ocupa, el peso dependerá de sus elementos que lo componen
así como de la porosidad de los agregados. Esta propiedad es muy
imprescindible cuando se trata de buscar diseños de concretos de
elevada o bajo peso unitario.
9
Una mínima densidad define el tipo de agregado en cuanto a su
porosidad y absorción.
Porosidad
Se define como porosidad al vacío que existe dentro de una partícula
de los agregados, esta propiedad es imprescindible debido a la
intervención que este tiene en la estabilidad, resistencia al desgaste, a
la elasticidad, al peso específico, permeabilidad, manejabilidad del
concreto.
Peso Unitario
EL peso unitario resulta de la relación que existe entre el peso de sus
partículas y el volumen total de este incluido los vacíos. Al integra los
lugares vacíos estos ayudan en el acomodo de las partículas. El proceso
para hallar este valor se realiza en base a lo establecido en el ASTM
C29 y NTP 400.017.
El valor hallado será necesario para realizar las conversiones de peso a
volumen y viceversa.
Porcentaje de Vacíos
Es el valor del volumen llevado en porcentajes de los lugares de las
partículas de los agregados, estará condicionado de cómo se encuentren
acomodadas las partículas, por lo cual su valor ira cambiando tal como
el del peso unitario. Para hallar este valor se tendrá en cuenta la norma
ASTM C 29.
10
% = − 100
Donde:
P = Peso específico de masa
D = Densidad del agua
PUC = Peso Unitario Compactado seco del agregado
Catalizador (Peróxido de Metil Etil Cetona):
El Catalizador de resina Peroxido Metil Etil Cetona permite a la resina
endurecer. La temperatura ideal de utilización de 20 grados.
c) Agua de mezcla:
Indica que, en la elaboración del concreto el agua realiza dos funciones
esenciales, la primera logra que el cemento se hidrate y el segundo logra gran
manejabilidad del concreto. Del total del agua usada en la elaboración del
concreto o mortero, un porcentaje se vaporiza, al vaporizarse deja espacios
vacíos en el concreto por lo cual esto baja la resistencia y durabilidad de este.
El porcentaje de agua que necesita el cemento para hidratarse se oscila entre
el 25% y 30% de la masa del cemento, no obstante este con este porcentaje
la mezcla es tiene poca manejabilidad, por lo cual para que la mezcla sea
trabajable, se necesita como mínimo una cantidad del 40% de la masa del
cemento, por lo cual se deduce que se debe utilizar poca cantidad de agua al
momento de elaborar el concreto, pero siempre recordando que el mortero o
concreto tengan manejabilidad (Rivera, L. 2010).
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Tabla N°1
Requisitos para el uso del agua en el concreto
DESCRIPCIÓN LIMITE PERMISIBLE
Cloruros 300 ppm
Sulfatos 300 ppm
Sales de magnesio 150 ppm
Sales solubles totales 1500 ppm
pH Mayor de 7
Sólidos en suspensión 1500 ppm
Materia Orgánica 10 ppm
Fuente: Norma Técnica Peruana 339.088
Resina
Definición de la resina
Se define como resina a la composición compleja de terpenos. ácidos
resínicos, ácidos grasos y otros componentes complejos: alcoholes, ésteres.
La cantidad de cada constituyente de la resina depende de la especie
arboriforme y la procedencia geográfica. Los valores típicos son:
 60-75 % de ácidos resínicos.
 10-15 % de terpenos.
 5-10 % de sustancias varias y agua.
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Extracción
Al comienzo de la época de verano durante el año, es donde se empieza con
la extirpación de la resina. Primero se inicia en separar la parte externa gruesa
del árbol, esto se realiza a una distancia vertical de 50cm
El segundo paso para la extracción se usa el cepillo de carpintero para separar
las diferentes capas de los obtenido en el primer paso. Las capas son en forma
de V de aproximadamente de 1 cm de ancho. Del lugar donde se realizó la
extirpación, empezara a brotar el pez, por lo cual este se tendrá que almacenar.
El corte deberá ser realizado dentro de 4 a 5 días posteriores.
Figura N°1. Extracción de la Resina
Características:
La resina es un plástico que necesita de un patógeno acelerante para tener
dureza. Además de esto tiene muchos aspectos beneficios tales como su alta
resistencia térmica que van desde los 45°C hasta los 70°C
(https://es.wikipedia.org/wiki/Resina)
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Figura N°2. Resina
Clasificación:
Resinas naturales
Resina verdadera
Es un tipo de resina de alta dureza, vidriosa, externamente similar al
pegamento, además de esto no se puede disolver en agua y tampoco se
debilita al entrar en contacto con esta. La original resina más usual es la
colofonia, esta es una resina artificial debido que se consigue después de la
evaporación de la oleorresina del Pino
Gomorresina
Es el resultado de la exudación vegetal preventiva la cual es la mezcla de
un pegamento y resina que se suspende al combinarse con agua. Talvez
posea o no un aceite esencial volátil.
Este tipo de resina es blanco y viscoso, de origen lechoso que proviene de
diferentes vegetales naturales o tras realizar varios cortes a estas. Esta se
endurece al entrar en contacto en el aire por prolongado tiempo,
dependiendo del vegetal.
Su uso es como un pegamento natural.
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Oleorresina
Este tipo de resina resulta de la combinación fluida de resina y aceite natural,
por ejemplo, de la Trementina de Pino.
También se podrá obtener de las diferentes tipas de vegetales, como por
ejemplo el pimentón, la oleorresina cada vez es usada con más frecuencia en
las industrias alimentarias como pigmento. Su uso se debe a que posee
características surfactantes.
Bálsamo
Resulta de la exudación de los vegetales que tiene como componente a la
resina. Ácidos perfumantes, Alcoles y esteres, por ejemplo, el Incienso. El
bálsamo es usado en los ambientadores y purificadores, en algunas
oportunidades se usaraon en las momias y asi quedaban cubiertas de bálsamo
este procedimiento se llamó momificación.
Tiene como característica principal que son duros y espesos en algunos casos
podrán ser fluyentes esto dependerá de la sobre ponencia de sus
componentes. EL color que posee es un oscuro fuerte, pero varía desde el
amarillo -moreno hasta el moreno negruzco Su olor en gran parte se debe a
que uno de sus componentes es el aceite volátil el cual contiene el ácido
benzoico, exhibido por mucho tiempo al aire libre logran endurecerse y toma
forma vidriosa disipando su olor como resultado de separación de su aceite
volátil al entrar en contacto con el aire.
Mayormente se combinan en todas las cantidades con el alcohol, éter, los
aceites grasos y volátiles y no se pueden disolver en agua. Siempre y cuando
se vaporice se podrá separar una poca porción del aceite volátil que posee.
Para conseguir la separación total es necesario mezclarlo con agua, este
proceso se realiza frecuentemente con la trementina para apartar el aceite
15
esencial. Para obtener los diferentes tipos de bálsamos será necesario
obtenerlos de los vegetales inicialmente.
Lactorresinas
Se obtienen del látex coagulado. Poseen esencialmente, productos
provenientes de la polimerización del isopreno.
Resinas Sintéticas
Poliéster
El C10H8O4 es un tipo de plástico que posee en como componente principal
al ester. El poliéster que existe en el mundo se conoció a partir del año de
1830, el termino poliéster hace referencia principalmente al plástico que se
obtiene de proporciones pesadas del petróleo. El PET es el poliéster más
común que existe.
Principalmente el PET está compuesto de etilenglicol más tereftalato de
dimetilo, de esta manera dan origen al polímero o poltericoletano. Producto
de la fase de polimerización, resulta los hilos textiles que en la actualidad se
le puede dar muchos usos, uno de ellos es la elaboración de los envases de
plásticos, anteriormente estos se elaboraban con PVC.
Otro uso que tienen las resinas de poliéster es en la fabricación de equipos,
tuberías anticorrosivas y la elaboración de pinturas. Para aumentar su
resistencia mecánica se les combinara con acelerantes o catalizadores.
Poliuretano
El Poliuretano es el resultado de la condensación de di-bases hidroxílicas
mezcladas con disocianatos. Los PUR se dividen en 2 grupos, el primero es
por su composición química y el segundo por su comportamiento cuando se
expone a elevadas temperaturas. Por lo tanto, se les llamaran termoestables
16
si se descomponen antes de llegar a ser fluidos o termoplásticos si logran ser
fluidos antes de descomponerse
Los PUR termoestables más usuales son espumosos, son utilizados como
almacenador térmico, por otro lado, los PUR termoplásticos
más usuales son usados en elastómeros, adhesivos selladores de alto
rendimiento, pinturas, fibras textiles, sellantes, embalajes, juntas,
preservativos, componentes de automóvil, tienen además usos en muchos
campos.
Viniléster
Esta resina es muy consistente ante ala corrosión, además también a los
ácidos. Resiste elevadas temperaturas externar y la fatiga.
Por otro lado, posee características elevadas para el aislamiento térmico
como ante la electricidad.
Propiedades Físicas y Químicas
Físicas
 Poca capacidad absorbente ante el agua, en el rango de 0.4 a 0.6 %
se logra evaporar rápidamente.
 Su alta consistencia a la atracción es muy elevada
 Su consistencia ante la humedad es equivalente a su consistencia en
seco
 Posee un peso específico y densidad que oscila entre 1.22 y 1.33
gr/cm3
 Se recupera sencillamente a las arrugas
·
17
Químicas
 Consistencia ante los ácidos minerales y orgánicos.
 Consistencia ante los insectos y microorganismos.
 Su valor de fusión lo alcanza a los 260ºC
 Son poco resistente a los álcalis fuertes, ácidos concentrados y
fuertes.
 Consistencia a la luz solar y la intemperie.
 No se puede disolver en acetona o acido fórmico
Figura N°3. Resina Triturada
Resinas compuestas
Combinación de diferente materiales orgánicos e inorgánicos de distinta
composición química pero enlazados por generadores que dan como resultado
una nueva resina que posee características similares a los iniciales.
Principalmente la industria dental ha optado por usar resinas compuestas las
cuales tienen 3 componentes diferentes la matriz orgánica, la matriz inorgánica
18
y un elemento de enlace entre estas dos a un extremo el Sio2 y al otro la unión
covalente con la resina
Catalogación de las resinas compuestas
Las resinas podrán ser catalogadas en base a la dimensión de sus moléculas de
relleno, se catalogarán en grande, pequeñas y medianas partículas.
A nivel de grandes partículas en las resinas aparecen como sustituyentes de las
resinas acrílicas, las cuales poseían elementos de sílice amorfa o cuarzo con
dimensiones de 8 a 12 µm, motivo por el cual se catalogaron como grandes
partículas
La cantidad de partículas que representa al 60 o 65% en volumen de un
material, tenían características mecánicas mayores a las resinas acrílicas, sin
embargo, las partículas se resquebrajaban debido a las fuerzas que se producían
al masticar, a esto se le suma la radio lucidez parecido a los tejidos maxilares
los cuales no dejaban la penetración de las caries dentarias. El efecto de
abrasión en la resina daba como resultado superficies ásperas las cuales eran
estupendas para la dilación de colores que alteraban el color inicial.
Resinas compuestas microparticuladas (microrelleno): El valor del tamaño de
las partículas de este tipo de resina oscila entre los 0.04- 0.4µm, esto se le
vincula con la poca solidez y también a un producto terminado más liso en sus
partes externas. Aparte de esto los componentes de la sílice necesitan una
mayor cantidad de material orgánico, no obstante, al tener un valor mínimo
poseen una mayor adherencia y debido a esto su trabajabilidad resulta más
compleja.
La poca cantidad de relleno que se poseen algunas resinas, son utilizadas en
lugares de elevada impresión de belleza por tener ser muy liso no obstante a
19
ello esto implica varias complicaciones: intermedia dureza al desgaste, poco
valor de elasticidad y mucha permeabilidad de agua.
Resinas Compuestas Híbridas: Fueron creadas principalmente para poder ser
muy rugosas, no obstante, deberían conservar sus cualidades mecánicas las
cuales heredaron de las resinas de diminutas partículas. El concepto de hibrido
da la idea de 2 o más partículas: sílice coloidal de 0,04µm y vidrio en tamaños
de 1- 5µm; obteniendo así un total en volumen de 60-66%. Durante los años
90 este tipo de resinas tienen una variación, como consecuencia de esto a las
resinas compuestas hibridas modernas, este resultado tenía una combinación
de sílice (0,04µm) con partículas de vidrio de bario, litio o zirconio (menores
a 1µm). EL valor en tanto a las fuerzas que actúan sobre ellas no cambia mucho
en tanto a las hibridas.
Resinas Compuestas supra nanorelleno: La industria Tokuyama Dental logro
elaborar diferentes tipos de resinas que tenían como componente a los
fotopolimerizables que son aplicables en el campo dental, otros de los
componentes de estas resinas vendrían a ser las moléculas de relleno de supra-
nano esféricas. Los productos que elaboro esta industria poseen excelentes
características físicas y químicas los cuales le han ayudado a obtener una gran
categoría dentro del mercado de la belleza y estética.
Propiedades de la resina compuesta
Características Físicas
 Disminución de la polimerización: Debido al aproximamiento de las partículas
en el transcurso de la modificación de características de monómeros a
polímeros, muestra la disminución del volumen en la resina.
 Porosidad y solubilidad: en un entorno húmedo los monómeros usados en los
fabricados de resinas tienden a disolverse.
20
 Radiopacidad: componentes químicos tales como el bario, zirconio, lantano e
iterbio los cuales son elementos importantes para evaluar la magnitud de la
caries en los dientes, también para evaluar la demasía o falta del relleno,
también para diagnosticas inserciones de aire u otras evaluaciones.
 Unión de colores: Las resinas estéticas poseen distintos colores.
Propiedades Mecánicas
 Resistencia a la compresión
 Esfuerzo a la flexión y módulo de elasticidad: el esfuerzo a flexión abarca los
esfuerzos de tracción, aplastamiento y corte, estos podrían traer como
consecuencias roturas en la resina, por tal motivo, estas características
permitirás dar un diagnostica de la calidad de la resina. En tanto al valor de la
elasticidad, mientras se aplique poca carga la deformación será mínima y no
habrá destrucción, pero en tanto aumenten las cargas esto producirá elevadas
tracciones en consecuencia habrá una rotura en la superficie.
Componentes de las resinas compuestas
Los elementos estructurales básicos de las resinas compuestas son:
a) Matriz: es la composición de los diferentes monómeros. El principal
monómero usado en las últimas décadas es el Bis-GMA el cual tiene elevado
peso molecular esto traer como consecuencia que su acortamiento en la fase
de polimerización sea mínimo, por otro lado, tendrá poca volatilidad y poca
efectividad en los tejidos. En consecuencia, su elevado peso molecular es una
cualidad de poca intensidad, debido a esto eleva su viscosidad y es un buen
aglomerante. A parte de esto en fases generales de polimerización, la
intensidad de transformación del Bis-GMA es mínima. Esto se podrá mejorar
siempre y cuando se aumenten monómeros de poca viscosidad como por
21
ejemplos el TEGDMA. En la actualidad el Bis-GMA/TEGDMA, se utiliza
con mayor frecuencia en las resinas compuestas. Los componentes del Bis-
GMA está dividido en 2 grupos hidroxilos estos componentes desarrollan la
propiedad de sorción. Un monómero constantemente usado combinado o no
con el Bis-GMA, es el UDMA (dimetacrilato de uretano). Una de sus aportes
positivos es que tiene poca viscosidad y elevada resistente a la flexión lo cual
hace que la resina eleva su dureza. Las resinas que poseen componentes como
el UDMA poseen mayor trabajabilidad que las que poseen componentes como
el Bis-GMA.
b) Relleno: son las Es la que brinda seguridad dimensional a las resinas y
aumentan sus características, esto dependerá cuan pegadas estén las partículas
a la resina. El aumento de estas moléculas a la resina disminuye el
acortamiento de polimerización, la permeabilidad acuosa, la variable de
dilatación térmica, elevando de esta manera la resistencia a la tensión y a la
compresión y al desgaste, también se eleva la el valor de la rigidez. El objetivo
general de las moléculas de relleno consiste en aumentar la resistencia al
desgaste de la resina y a la vez aminorar la cantidad de masa de la resina.
Varias de las características de las resinas que son usadas en la odontología
han aumentado sus características debido a que se elevó su capacidad de
resistencia al esfuerzo del relleno, por lo que por consecuencia refuerza la
resina compuesta lo que genera:
 Elevada resistencia al desgaste, solidez y consistencia.
 Disminución del acortamiento de polimerización.
 Disminución del alargamiento y acortamiento térmico. Se eleva la viscosidad
en consecuencia aumenta su trabajabilidad
 Reducción en la porosidad de la resina, poco reblandecimiento.
 Eleva la radio capacidad debido a que se encuentran presentes elementos
químicos tales como el barrio y el estroncio y otro metales pesados que inhiben
los rayos x.
22
c) Elemento enlazador: debido a que posee como componente al Silano ayuda a
enlazar el relleno con la resina
d) Método activador:
 Resinas que se obtienen con un método químico: En la fase de método
químico, la que da inicio al método es una amina terciaria la cual al reaccionar
con el peróxido de benzoilo dan con resultado un componente que se
combinará con el monómero al inicio de la fase esto deberá de los factores
ambientales
 Resinas compuestas de Activación física: Esto comprende al método que inicia
cuando se eleva la temperatura al material anteriormente seleccionado por este
motivo son usados como material para la elaboración de estructuras indirectas.
 Matriz Resinosa. Está constituida por monómeros alifáticos y aromáticos. En
los últimos años el Bis-GMA en comparación con el metilmetacrilato, el
primero posee elevado peso molecular por lo cual supone su acortamiento en
la fase de polimerización es mínimo, aparte de esto posee poca volatilidad y
poca difusividad.
 Hoy en día el componente más utilizado para la elaboración de resina
compuesta es el Bis-MA/TEGDMA. Debido a que este componente presenta
productos favorables, sin embargo, todavía posee características que se buscan
mejorar como por ejemplo la resistencia al desgaste. Las resinas que están
conformadas por Bis-GMA polimerizan más lentas que las UDMA, por otro
lado, la magnitud a reparar era mínimo en algunas resinas compuestas
conformadas por UDMA esto se debe a la variación de refracción de la luz
entre el relleno y el monómero
 Moléculas de relleno: estas brindan seguridad de tamaño a la matriz resinosa
y ayudan a elevar sus propiedades. El aumento de estas moléculas a la resina
disminuye el acortamiento de la polimerización, la variable de expansión
térmica, brindando una elevación del esfuerzo a tensión, compresión y al
desgaste, además eleva la variable de rigidez. Entre las moléculas más usadas
23
se encuentran el cuarzo o vidrio de bario las cuales son productos de diversos
tamaños debido a diferentes fases de producción (molienda, pulverizado,
triturado). El cuarzo posee moléculas más resistentes al desgaste, incluso son
doblemente más resistentes que las moléculas de vidrio, además de esto poseen
poca susceptibilidad y poseen mayor adherencia con los componentes de
unión.
Los modelos, características y colores de los componentes de la resina se muestran a
continuación:
Cuadro N° 2
Características de los compuestos de resina probados
Compuesto de resina Abreviatura Composición Tipo (Sombra)
Estelite ∑ Quick EQ Matriz: Bis-fenol A ,metacrilato Supra-nano
de diglicidilo (Bis-GMA),
(Resina compuesta Trietilenglicol dimetacrilato Relleno esférico
llena supra-nano (TEGDMA) (A2,OA2,CE)
esférica, teniendo
como modelo el actuar Relleno: masilla esférica de
del sol-gel el cual zirconia y sílice ( 100-300 mm
maneja el radio de los promedio: 200 nm)
relleno además varia el
coeficiente de Carga de relleno: 71 vol% (82
luminosidad del wt%)
relleno).
(Tokuyama Dentista.
Co.Tokyo, Japón)
Clearfil Majesty CM Matriz: Bis-GMA, Híbrido
Dimetacrilato alifático (A2,OA2,XL)
(Posee componentes de hidrófobo, Dimetacrilato
resina híbrida el cual aromático hidrófobo
posee material
orgánico pre Relleno: relleno de vidrio de
polimerizados) bario silanado relleno orgánico
prepolimerizado, incluido el
24
(Kuraray Medico relleno nano (relleno: 0.2-100
Tokyo, Japón) um, promedio: 0.7 um)
Carga de relleno: 66 vol%
(78wt%)
Beautifil II B2 Matriz: Bis-GMA, Diacril de Nano-híbrido
uretano (UDA) (A2,A2O,Inc)
(Resina nano híbrido
con una carga de Relleno: Reacción de superficie
ionómero de vidrio pre tipo ionómero de vidrio pre-
reabierto con reacción reaccionado (S-PRG) y
en superficie) Multifuncional (MF)
(relleno:0.1-4.0 um promedio:
(Shofu. Medico. 0.8 um)
Kyoto, Japón) Carga de relleno: 68.6 vol%
(83.3 wt%)
Fuente: Efectos del componente especular y pulido en el color de los compuestos de
resina, Yumiko Hosoya y Cols (2010), Japón, Vol. 52.
Cálculo de las cantidades de materiales para un concreto 350 kg/cm2
determinar las cantidades en peso de los componentes que integraran dicho concreto,
también se le conoce como diseño de mezcla, tiene el concepto de como será la fase de
la elección de los materiales óptimos y de elaboración adecuada y sostenible de esta, el
objetivo es conseguir un resultado que en dase fresca posee propiedades como la
manejabilidad y consistencia adecuadas, y una que una vez solidificado llegue a tener la
resistencia de diseño inicialmente y cumpla con las especificaciones técnicas del
proyecto civil.
Para poder obtener las cantidades de los materiales del concreto consideraremos lo
siguiente:
25
El proyectista en la fase de elaboración de un proyecto tendrá que establecer las
características que deberá tener el concreto que se utilizara, esto deberá ir indicado en
las especificaciones técnicas.
El concreto en estado fresco posee diferentes características esto dependerá del tipo de
construcción que se vaya a realizar, además también del procedimiento de puesta en
obra.
Sostenibilidad económica por metro cubico de concreto.
Se tendrá como referencia los siguientes puntos de vista, se podrán conseguir
inicialmente valores aproximados de las cantidades en peso de los componentes que se
utilizarán en un metro cubico de concreto. Sin embargo dichas cantidades, que hayan
sido determinadas usando cualquier método, tendrán que ser solo referenciales debido a
que podrían variar esto dependerá de los valores que se obtenga de los ensayos que ser
realizaran en laboratorio y campo. (Abanto, 2000)
Durabilidad del Concreto
Define la Durabilidad a la cualidad que posee la mezcla de concreto frente a causantes
dañinos tales como la intemperie del ambiente, desgaste, factores químicos u corrosión.
Según otros autores lo definen como la característica que posee el concreto sólido para
aguantes frente a los factores ambientales, factores biológicos, factores químicos, al
desgaste, a la radiación, corrosión u otro tipo de acción dañina. Comité 201 del American
Concrete Institute (ACI), indica que, el valor de la resistencia a compresión es pequeño
en la fase de diseño. Debido a esto el valor de resistencia tendrá ciertas limitaciones al
momento de elegir la proporción de agua-cemento, en consecuencia, la cantidad de
cemento será condicionada. Se tendrá que establecer que las características tanto del
agua y del cemento sean compatibles debido a que en ocasiones la proporción agua-
cemento es determinante para que el concreto tenga elevada durabilidad. (Burg., S 1996)
26
Indica que, ciertas especificaciones hacer referencia que el concreto tenga propiedades
de durabilidad frente a los procesos de congelamiento y deshielo, acciones químicas u
otras acciones, en situaciones que la proporción agua-cemento no den la durabilidad
deseada entrará a tallar el aditivo el cual será un componente principal en el diseño de
mezcla. Se concluye que un concreto que tenga un buen método de mezcla y que
contemple los criterios de durabilidad no dará un buen resultado si se descuida los
procesos de mezclado, varillado, fraguado, curado y colocación. (Burg., S 1996).
Cantidades de materiales en una Mezcla de Concreto
Indica que, al momento de hallar las cantidades de materiales para la elaboración de un
concreto estas cumplirán con ciertos requisitos, esto se conseguirá a través ensayos de
prueba los cuales posteriormente se reajustaran. (Pinto y Hover 2001).
Este procedimiento tiene por propósito elaborar una mezcla de concreto con las cantidades
de materiales halladas a través de diversos tipos de metodología. Una vez que se tenga el
producto este tendrá que sometida a diferentes ensayos de control de calidad tales como
el slump, la trabajabilidad, peso unitario, tiempo de fraguado, resistencia a la flexión y
compresión
Los resultados obtenidos se tendrá que comparar con los datos de las especificaciones
técnicas, si fuera el caso que no llegue a ser iguales o no cumplan con los estándares de
calidad, las cantidades de materiales se tendrá que reajustar , posteriormente se tendrá que
proceder a realizar una nueva mezcla de concreto la cual deberá de cumplir los estándares
de control de calidad, si en consecuencia no se llegara a cumplir lis estándares de control
se tendrá que ver la calidad de los materiales, la metodología, y posteriormente realizar
una nueva mezcla de concreto hasta conseguir que se cumplan los estándares de calidad y
concuerde con las especificaciones técnicas.
27
a) Valores de los componentes del concreto
Las características de los componentes del concreto a tener en cuenta son
las siguientes:
 Módulo de fineza del agregado fino.
 Tamaño máximo nominal del agregado grueso.
 Peso específico del agregado grueso y fino.
 El porcentaje de absorción del agregado fino y grueso.
 Peso unitario suelto y compactado del agregado grueso y fino.
 El contenido de humedad de los agregados grueso y fino.
 Peso específico del tipo de cemento a utilizar.
 El valor del pH del agua a usar.
b) Procedimiento para realizar el diseño de mezcla del concreto
 El tipo de obra a construir.
 Elección del valor de la resistencia a la compresión.
 Determinar el porcentaje de aire en el concreto.
 Elección del slump.
 Elección de la cantidad de agua a utilizar.
 Determinar la proporción agua/cemento.
 Definir relación agua/material cementante.
 Hallar la cantidad en masa del cemento a usar.
 Determinación de la cantidad de grava.
 Determinación de la cantidad de agregado fino.
 Estimación de agregado fino.
 Corrección de los valores en base a los contados de humedad.
 Obtención de los valores finales de los materiales.
Indica que, los diferentes tipos de metodología usadas para calcular la cantidad de
materiales para un metro cubico de concreto, son de tipo analítico, experimental y
28
volumétrico, estas metodologías a través del tipo se han ido mejorando en base a los
requerimientos de las obras de construcción, debido a esto se han elaborado manuales ya
normalizados para así poder obtener una buena calidad de concreto en los proyectos.
Comité 201 del American Concrete Institute (ACI)
Trabajabilidad
Indican que, en las etapas de colocación, solidificación y terminado de concreto y la
calidad de resistencia a la segregación se le denomina trabajabilidad. Para que un concreto
posea trabajabilidad sus componentes no deben desunirse en la etapa de transporte y
manipulación. Para poder determinar la intensidad de trabajabilidad de un concreto se
deberá tener cuidado al momento de su colocación y solidificación. Según los diferentes
métodos de colocación dependerá la intensidad de la trabajabilidad. Las variables que
determinan la trabajabilidad son:
 La metodología y el tiempo de transporte.
 Proporciones y propiedades del cemento
 Asentamiento del concreto (slump)
 Dimensión, geometría y rugosidad de la superficie del agregado grueso y
fino
 El porcentaje de aire en el concreto
 El volumen de agua
 Factores ambientales que afectan al concreto
 Aditivos
El acomodamiento homogéneo de las moléculas de los agregados y el volumen de aire
incorporado elevan altamente la variable de segregación y ayudan al concreto a ser muy
manejable. También da a conocer la consecuencia que produce la temperatura de
colocación en el slump y también hace mención sobre una buena trabajabilidad en el
concreto. Sus características que guardan relación con la trabajabilidad son el
asentamiento, el colocado, el transporte, la segregación , el curado y acabado.
29
El slump que se realiza en el cono de Abrams es una característica que dirá si el concreto
posee buena o mala trabajabilidad, además también dará a conocer el contenido de
humedad del concreto.  EL concreto que posee un valor elevado de slump será muy seca
y será poco trabajable por ende se hará más difícil realizar las fases de colocación y
varillado debido a que las partes de gran tamaño de los agregados querrán desunirse del
mezclado. Por otro lado, no puede deducirse que una mezcla más fluida y humedad sea
más manejable. Sucedería que si es muy fluida traiga como consecuencia la segregación
y creación de espacios dentro del concreto (cangrejeras). El concreto deberá ser lo más
trabajable que se pueda esto significa que deberá ser lo más seco para así dejar que en la
colocación se logre con equipos tales como la vibradora de concreto. (Powers, S. 1932).
Sangrado y Asentamiento
Define al sangrado como la fase donde un volumen de agua sube a la superficie del
concreto recién mezclado y vaciado. Esto se debe a que las moléculas del agregado fino,
grueso y del cemento se van al de la mezcla lo cual hace que el agua suba a la parte de la
superficie superior a este proceso se le conoce como sedimentación o asentamiento. La
exudación es un proceso común en el concreto por lo cual no afecta la calidad del concreto
siempre y cuando se halla realizado un buen fraguado, vaciado y acabado. Una exudación
moderada es favorable para controlar las fisuras por dilatación plástica. Pero si se tiene
una elevada exudación elevaría la proporción agua-cemento, podría ocurrir entonces que
la parte externa superior obtenga poca resistencia a la compresión, aparte de esto si se
hiciera el acabado aun cuando el concreto se encuentre en proceso de exudación se
producirían vacíos y volúmenes de agua en el concreto. (Según Kosmatka 1994)
Luego el agua en la fase de exudación se vaporice la parte externa inferior del concreto
tendrá una menor resistencia que la superficie externa superior. La variación de tamaño
desde el inicio del vaciado hasta que empieza el fraguado se le denomina dilatación por
asentamiento. El proceso de exudación eleva el volumen de agua que había al principio
en el concreto, además aumenta el tamaño del concreto y la presión. Si se utilizan
agregados bien seleccionados y tamizados, algunos aditivos, aire incorporado, cementos
30
de calidad estos ayudaran a disminuir la exudación. Si deseamos utilizar concreto para
completar espacios vacíos, brinda seguridad o brindar impermeabilidad con elevada
adherencia se tendrá que utilizar un concreto que tenga poca exudación y así no se forme
volúmenes de agua extra.
Hidratación, Curado y Dureza
Para que las pastas de cemento portland tengan una elevada propiedad adhesiva se tendrá
que hacer reaccionar con el agua a este proceso se le llama hidratación. La composición
química del cemento portland es muy compleja debido a que la conforman muchos
elementos químicos, pero son cuatro los elementos preponderantes en el cemento los
cuales conforman el 90% o más de su peso los cuales son el silicato dicálcico, aluminato
tricálcico y ferroaluminato tetracálcico. Los demás elementes químicos que componen al
cemente y son muy preponderantes, igualmente tiene importación cuando se da la fase de
hidratación. Los diversos ejemplares de cemento portland poseen en su composición
química los cuatro elementos químicos sobresalientes ya mencionados, solo que en
cantidades variables. Al momento de estudiar y observar el clinquer a través del
microscopio, gran cantidad de sus elementos pueden ser reconocidos también se puede
determinar las proporciones de estas. Pero, las moléculas más diminutas no poder ser
reconocidas a simple vista.
En promedio el tamaño radio de las moléculas del cemento tradicional es de 7.5 um. Si el
cemento portland tendría moléculas con radio de 7.5 um tendrían alrededor de 300 billones
de moléculas por kilogramo, sin embargo, el cemento posee 16,000 billones de moléculas
por kilogramo, esto se da porque el tamaño del radio de algunas moléculas es mayor. Las
moléculas que se encuentran dentro del cemento portland abarcan en promedio un tamaño
de 400 m2. El cemento posee dos silicatos de calcio los cuales son el 75% de su masa,
estos al entrar en contacto con el agua y reaccionas dan como resultado dos compuestos:
hidróxido de calcio y silicato de calcio hidratado. El silicato hidratado es el compuesto
más imprescindible del concreto. El silicato hidratado brinda al concreto varias
características tales como dureza, resistencia, fraguado, este es el alma del concreto.
31
Los componen entes del compuesto de silicato de calcio hidratado cambia regularmente,
los componentes que siempre estarán presentes serán la cal (CaO) y el dióxido de silicio
(SiO2). El proceso de endurecimiento del concreto el silicato de calcio hidratado crea una
unión viscosa con las otras partes cristalinas y las partículas de cemento que aún no han
sido hidratados, además crea una adherencia con las partículas de agregado fino y la grava,
uniéndolos a todos como un conjunto. (Copeland y Schulz, 1962)
Indica que, durante el proceso de endurecimiento del concreto, el volumen de neto de este
no se altera, pero el problema de esto es que posee vacíos en los cuales se encuentra el
agua o el aire, por lo cual estos no brindan resistencia. Las partes más resistentes del
concreto son aquellas que poseen mayor solides, estas son las partes cristalinas y donde
se ubique el silicato de calcio hidratado. Entre exista menor porosidad en el concreto,
mayor resistencia obtendrá. Entonces al elaborarse la mezcla de concreto no debe
utilizarse más agua de la que se obtuvo en el diseño, por lo cual obtendremos un concreto
plástico y manejable. En la mayoría de casos se agrega un poco de agua esto se hace
debido a que se busca completar la hidratación del cemento. Una cantidad estimada que
se agrega al cemento para que consiga la hidratación es de 0.4 gr por 1 gr. de cemento.
Por otro lado, es poco usual que un concreto logre una hidratación total en los proyectos,
este sucede por la poca humedad y al mucho tiempo que se requiere para la hidratación
total. Si se lograra conocer la proporción del calor liberado durante la hidratación se podría
tener una óptima planificación en las obras civiles. Durante la estación de invierno la
temperatura cálida de la hidratación del concreto ayudara a protegerla de los perjuicios
que puedan causar las bajas temperaturas. Por otro lado, esta temperatura elevada podría
traer consecuencias desfavorables en algunas obras de construcción como por ejemplo las
represas debido a que habrá variaciones indeseables.
Tener como información la rapidez de la reacción química entre el cemento y el agua es
imprescindible debido de que con este dato conocerá el lapso que logrará alcanzar la
dureza y el fraguado. En principio la reacción deberá ser poca rápida debido a que
tendremos tiempo suficiente para movilizar y vaciar el concreto. Posteriormente que el
32
concreto ya se haya vaciado y haberle dado sus acabados se anhelaría que este llegue a
conseguir una dureza en un corto tiempo.
El yeso que se aumenta a la molienda del cemento y al combinarse con el clinker logran
equilibrar el fraguado inicial del cemento portland. Las partículas de cemento, aditivos y
del volumen de agua extra y la temperatura de los componentes usados en el mezclado
serán influyentes en el valor de la hidratación. Las propiedades de fraguado de mezclas
de concreto en diferentes temperaturas. (Powers, S. 1948).
RESISTENCIA
DEFINICION
La resistencia a la compresion del concreto dependera de la calidad de los materiales y
cantidades halladas en el diseño de mezcla, el esfuerzo de compresion admisible sera la
relacion de de la fuerza con el area de contacto aplicado.
Figura N° 4. Resistencia a la Compresión
Cuando se le aplica una fuerza externa mayor a la que admite el concreto, este comenzara
a tener fisuramiento por lo que se deduce que esta es una característica independiente. Por
otro lado, si esta fuerza externa de compresión no logra que el concreto se fisure entonces
se podrá decir que tiene un muy buen esfuerzo a la compresión. Para saber cuánto es el
esfuerzo máximo admisible a compresión de un elemento se tendrá que calcular la relación
33
entre la fuerza externa máxima a compresión aplicada y el área de contacto donde esta
fuerza se aplica. (Juárez E. 2005)
Durante el proceso de hidratación el concreto ira tomando una resistencia debido a que las
partículas del cemente van entrando en una reacción química con el agua y eso hace que
aumente su dureza, esta dureza se presenta al inicio del fraguado posteriormente prosigue
con el aumento de resistencia , al inicio de manera rápida y luego va bajando la rapidez
en cuanto avanzan las horas. (Osorio, J. 2013).
Dimensiones.
Durabilidad.
Es la característica que posee para soportar cargas externas, mientras transcurra el
tiempo para cual este haya sido diseñado, los factores ambientales externos, las
acciones químicas y biológicas, a las que estará sometido el concreto talvez
lograría que este llegue a descomponerse como efecto de las fuerzas tomadas en
cuanta en el diseño estructural.
Permeabilidad
La permeabilidad es una característica que posee el suelo esta consiste en dejas
pasar el agua y el aire, por lo tanto, es una característica muy imprescindible que
debe tenerse en cuenta. La permeabilidad es la cualidad de tienen los suelos, las
rocas y otros elementos porosos que dejan pasar líquidos a través de ellos. Los
espacios vacíos dentro de un elemento se conocer como porosidad, el cual
permite conocer el lugar por donde discurrirán los líquidos. Se deberá tener en
consideración que la cantidad de líquidos que puedan ingresar en un solo
dependerá de la dimensión y geometría de los poros. (Juárez E. 2005).
Comportamientos de la resistencia mecánica del concreto:
El concreto es un material duro debido a las reacciones químicas internas además
de esto es un elemento no uniforme. Sus características de este elemento no
uniforme son porque sus componentes poseen diferentes propiedades físicas y
química, además de la interacción que estas realizan. Por lo tanto con lo ya
34
mencionado la capacidad de aguante a la compresión será en base al aguante que
tengan las partículas de los componentes del concreto: Durante el proceso de
hidratación y en el fase que obtenga la dureza. (Osorio, J. 2013).
Variables determinantes en la resistencia mecánica del concreto
Las variables determinantes para obtener la resistencia del concreto son: la
cantidad de cemento debido a que este es el componente más reaccionante en la
combinación para obtener el concreto, debido a esto sus propiedades y la cantidad
en la combinación del concreto es importante ya que de esto dependerá la
resistencia que obtenga. Se deduce que a más cantidad de cemento la resistencia
que obtenga será elevada, la contrario si la cantidad es poca disminuirá la
resistencia. (Osorio, J. 2013)
La proporción agua-cemento y el porcentaje de aire son variables que determinaran
la resistencia del concreto. Según la ley de Abrams los componentes del concreto
y las calidades de ensayos de resistencia de un concreto totalmente compactado,
en un tiempo establecido, es inversamente proporcional a la proporción agua. -
cemento. La proporción agua-cemento es la variable más imprescindible en la
obtención de la resistencia del concreto, proporción agua-cemento=A/C (donde A:
Cantidad de agua participante en la mezcla en kg. y C: Cantidad de cemento en
kg). En base a la ecuación ya vista, hay dos opciones que la proporción agua-
cemento se eleve en consecuencia de esto la resistencia del concreto será baja,
debido a que el contenido de agua en la mezcla se elevara y el contenido de
cemento disminuirá.
Esta variable será muy determinante por ende se le debe dar la importancia
adecuada, debido a que en la parte práctica a veces después de realizado la mezcla
se añade cantidad extra de agua con el objetivo de obtener un slump normativo y
tener una buena trabajabilidad, esto conlleva a que el concreto disminuya su
resistencia, por lo tanto, debe evitarse este aumento de agua para no disminuir la
resistencia del concreto que se le asigno en el diseño. Por otro lado, el porcentaje
de aire contenido en el concreto (naturalmente atrapado y el incorporado),
35
disminuyen la resistencia del concreto, por ende, para que la resistencia del
concreto no varié la proporción de agua-cemento deberá ser poca. (Osorio, J. 2013)
Las variables que determinan la resistencia a la compresión del concreto serán las
características de los agregados tales como haberte realizado los ensayos
granulométricos en base a las normas establecida das, debido a que si cumple con
las normas permitirá que el concreto en un estado inicial obtenga una elevada
resistencia y una elevada densidad cuando este sólido, por ende, el concreto
obtendrá una elevada resistencia. Las dimensiones, geometría y rugosidad de los
agregados serán determinantes. Aquellos agregados que posean una geometría
angulosa y tenga una tengan una textura no lisa permitirán una elevada adherencia
entre los componentes del concreto por lo contrario agregados de canto rodado y
no rugosos disminuirán la resistencia del concreto. Por otro lado, los agregados
angulosos necesitaran mayor cantidad de agua que los agregados de canto rodado
para tener igual trabajabilidad. La resistencia y consistencia de las moléculas de
los agregados serán determinante en la resistencia del concreto. (Osorio, J. 2013)
Otra variable determinante en la resistencia del concreto es el valor de la dimensión
mayor de las partículas de los agregados, en últimos estudios realizados de la
determinación de la dimensión mayor de las partículas en la resistencia del
concreto afirman que:
Si se desee obtener una elevada resistencia del concreto la dimensión de las
partículas de los agregados sean pequeña para que así la influencia del cemento
sea elevada. Si se desea conseguir concretos de mediana y poca resistencia la
dimensión de los agregados será mayor así la influencia del cemente será elevada.
Cuando la proporción agua-cemente sea pequeño, la variación en cuanto a
resistencia del concreto con dimensiones intermedias, altas y bajas de agregados
será más notorio. (Osorio, J. 2013)
36
El fraguado es otra variable determinante en la resistencia del concreto, esta
variable es un indicador de la rapidez que una mezcla pasara de fase fresca a fase
sólida, es decir el tiempo de fraguado. (Osorio, J. 2013)
Una variable que determinara la resistencia del concreto es el tiempo de curado,
desde el instante en que se manifiesta el fraguado terminal en el concreto, es donde
se da inicio la fase de ganancia de resistencia, esta ira elevándose con el pasar de
los días. Con el objetivo de que la resistencia sea un indicador que particulariza las
características mecánicas del concreto, se le ha asignado un valor aproximado de
28 días como el tiempo en que se deberá conocer el valor máximo de la resistencia.
Por otro lado, una mezcla que posee un valor de proporción agua-cemento poca
elevara su resistencia aceleradamente que una mezcla que tenga un elevado valor
de la proporción agua- cemento. (Osorio, J. 2013)
El método de curado del concreto es otra variable de la cual dependerá la
resistencia del concreto, se conceptualiza como la fase donde la mezcla de concreto
pierde una cantidad de agua por acciones de factores ambientales como lluvia, sol,
viento, etc., está perdida se deberá controlar para que se logre dar una buena
reacción química entre las partículas de cemente y el agua y así se logre una óptima
resistencia. La finalidad del curado es que el concreto se encuentre muy saturado
con el tal que logre la reacción química de partículas de cemento y agua, debido
que si esto no sucede el valor de la resistencia será menor a la que se estableció en
el diseño preliminar. (Osorio, J. 2013)
Otra variable determínate en la resistencia del concreto será la temperatura, esta
variable ambiental externa disminuye la resistencia del concreto y lo afecta durante
la fase de curado, si la temperatura es muy elevada acelerara el proceso de
hidratación elevando así la resistencia del concreto en poco tiempo. Una
temperatura elevada en la etapa de vaciado y fraguado del concreto aumenta la
resistencia del concreto en poco tiempo, en consecuencia más adelante tendrán
37
efectos malos en la resistencia, principalmente al octavo día de curado, puesto que
se da una reacción química en la superficie de las partículas de cemento las cuales
dan como resultado un concreto con alta porosidad y poca resistencia. (Osorio, J.
2013).
2. Justificación e importancia de la investigación
Este estudio se fundamenta analíticamente, debido a que, con los valores
hallados de las diferentes pruebas de resistencia a la compresión al concreto
en el laboratorio, nos indicaran que características físicas- mecánicas del
concreto se optimizaran.
Este estudio demuestra que el esfuerzo de resistencia a la compresión el
concreto se incrementara, en consecuencia, las estructuras que sean
construidas con este concreto tendrán mayor duración, adicionalmente se
espera poder reducir la magnitud de la carga muerta de las estructuras.
Este estudio es accesible, puesto que se tiene los materiales y equipos a
utilizarse en la elaboración y ensayos del concreto, los cuales serán hechos en
el Laboratorio de Mecánica de Suelos y Pruebas de Materiales de la
Universidad San pedro, en cuanto a la resina esta es muy comercial ya que
puede ser adquirida en las diferentes ferreterías de la ciudad de Huaraz.
3. Problema
A partir de la segunda mitad del ciclo XX, la ingeniería civil se ha
desarrollado considerablemente. En los países tercermundistas y los cuales
aún están en fases de progreso realizan exorbitantes trabajos que les permitan
obtener tecnología que produzcan mejores materiales de construcción para sus
estructuras.
Con polímeros (“resina”) como sustituto en el concreto indica una mejoria en
el progreso de estos, y nuestra región y porque no decirlo nuestra ciudad.
38
La investigación propone utilizar resina, para la fabricación de concreto
estructural, logrando un nuevo uso, como alternativa conservadora, de lo cual
se espera tenga una elevada resistencia a la compresión y sea mayor a la de un
concreto convencional.
Por lo expuesto nos planteamos el siguiente problema de investigación:
¿Cuál es la resistencia a la compresión de un concreto con sustitución del
agregado grueso en 30, 40 y 50% por resina, con respecto a un concreto
convencional de f´c=350 kg/cm2?
4. Conceptualización y operacionalización de variable:
Variable Dependiente:
VARIABLE DEFINICION DEFINICION INDICADOR
CONCEPTUAL OPERACIONAL
Resistencia Debido a la aplicación de Es la capacidad de
del concreto una fuerza externa en una resistencia máxima que
a la determina área, se producirá aguanta una probeta ante Kg/cm²
compresión. un esfuerzo el cual será ira una fuerza externa de
elevando a medida que 350Kg.
aumente la fuerza externa
aplicada. (Juárez E. 2005).
Variable independiente:
VARIABLE DEFINICION OPERACIONAL INDICADOR
Sustitución de Es la sustitución de resina en 30%, 40% y 50% del porcentaje
resina agregado grueso en el diseño de concreto f’c= 350
kg/cm2
5. Hipótesis
39
Sustituyendo al agregado grueso por resina en un 30%,40% y 50% se mejoraría la
resistencia a la compresión de un concreto convencional de f’c= 350 kg/cm2.
6. Objetivos
6.1. Objetivo general
 Determinar la resistencia a la compresión del concreto sustituyendo el
30%,40% y 50% de agregado grueso por resina con respecto a un concreto
convencional de f’c= 350 kg/cm2.
6.2. Objetivos Específicos
 Realizar los ensayos correspondientes, para hallar las propiedades físicas y
mecánicas de los agregados.
 Realizar el ensayo de Fluorescencia de Rayos X (FRX) de la resina, para hallar
sus componentes químicos
 Determinar el pH de la resina
 Determinar la relación a/c del concreto patrón y experimentales.
 Determinar la resistencia a la compresión, comparar y analizar resultados del
concreto patrón y experimentales a sus diferentes edades 7,14 y 28 días y
realizar la validez estadística.
40
II). Metodología de trabajo
1.0 Tipo y elaboración de estudio
1.1 Tipo de estudio
El estudio realizado cumplió con todo lo establecido para tener un carácter experimental
y explicativo es una investigación de diseño experimental que corresponde a un diseño en
bloque completo al azar, cuyo esquema se presenta continuación:
Diseño en bloque completo al azar
Resistencia a la compresión del concreto con la sustitución del
DIAS DE agregado grueso en % por resina.
CURADO Patrón Experimental Experimental Experimental
1 2 3
(Con (Con (Con
sustitución en sustitución en sustitución en
30%) 40%) 50%)
M-I M-I M-I M-I
7 M-II M-II M-II M-II
M-III M-III M-III M-III
M-I M-I M-I M-I
14 M-II M-II M-II M-II
M-III M-III M-III M-III
M-I M-I M-I M-I
28 M-II M-II M-II M-II
M-III M-III M-III M-III
41
1.2 Población y muestra
Población
o Población
Es la cantidad total de testigos de diseño f ’c= 350 kg/cm2, elaboradas con
agregados de la cantera de Tacllan de la ciudad de Huaraz, cemento tipo I, agua y
resina.
o Muestra:
La muestra sera constituida por testigos circulares para la prueba de resistencia a
la compresión, un número de 3 por dosificación y el concreto en patrón, que en
total hacen una muestra de 36 probetas de concreto.
 9 probetas para el concreto patrón
 9 probetas para un concreto sustituyendo el 30 % agregado grueso por resina
 9 probetas para un concreto sustituyendo el 40 % agregado grueso por resina
 9 probetas para un concreto sustituyendo el 50 % agregado grueso por resina
1.3 Técnicas e instrumentos de investigación
TECNICA INSTRUMENTO
− Guía de observación
La Observación Resumen.
− Fichas técnicas del laboratorio
de las pruebas a realizar.
42
1.4 Procesamiento y análisis de la información
En el presente estudio la evaluación de los valores obtenidos en las pruebas se
usarán los programas Excel y SPSS.
Los valores obtenidos han sido evaluados con tablas, gráficos, porcentajes,
promedios, varianzas y una prueba (ANOVA) para verificar la hipótesis.
43
III). RESULTADOS
Los resultados hallados en diversos laboratorios, son lo siguientes:
Tabla N° 3
Resultado del análisis químico en la resina
Composición química Resultados (%) Método utilizado
Cobalto (Co) 84.55
Silicio (Si) 4.83
Aluminio (Al) 3.89
Calcio (Ca) 2.53
Hierro (Fe) Fluorescencia de Rayos - X1.22
dispersiva en energía
Azufre (S) 0.99
Fosforo (P) 0.78
Zinc (Zn) 0.72
Potasio (K) 0.49
Fuente: Laboratorio de ciencias de la UNI
Tabla N° 4
Ph del Agregado Grueso, Resina y sus combinaciones
Materiales PH
Agregado Grueso 7.58
Resina 7.07
70%Agregado Grueso + 30% Resina 7.36
60%Agregado Grueso + 40%Resina 7.30
50% Agregado Grueso+50%Resina 7.26
Fuente: Laboratorio de Análisis de Suelos y Aguas de la Universidad Santiago Antúnez de Mayolo
44
Caracterización del Agregado Fino
Tabla N°5
Porcentaje de humedad del agregado grueso
Prueba Nº 01 02
Tara + suelo húmedo (gr) 1,321.00 1,363.50
Tara + suelo seco (gr) 1,315.50 1,357.50
Peso del agua (gr) 163.80 168.70
Peso de la tara (gr) 5.50 6.00
Peso del suelo seco (gr) 1,151.70 1,188.80
Contenido de humedad (%) 0.48 0.50
Prom. Contenido humedad (%) 0.49
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 6
Gravedad Especifica Y Absorción Del Agregado Grueso
Prueba 01 02 03
X Peso de material saturado superficialmente seco (en aire) gr. 1,067.50 957.00 1,037.00
Y Peso material. Saturada superficialmente seco (en agua) gr. 667.50 601.00 652.00
Z Volumen de masa - volumen de vacíos (X-Y) cm³ 400.00 356.00 385.00
M Peso de material seco en estufa ( 105° C) gr. 1,058.50 948.00 1,029.50
E Volumen de masa (Z-(X-M)) cm³ 391.50 347.00 377.50
F P.e. Bulk (Base ZSeca) (M/Z) 2.65 2.66 2.67
G P.e. Bulk (Base Saturada) (X/Z) 2.67 2.69 2.69
H P.e. Aparente (Base Seca) (M/E) 2.71 2.73 2.73
I % de absorción ( (X-M)/M*100) 0.85 0.95 0.73
K Absorción Promedio (%) 0.84
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 7
Peso Unitario Suelto Del Agregado Grueso (Según NTP 400.017)
Prueba n° 1 2 3
Peso del recipiente+ material (gr) 26,480 7800 7900
Peso de recipiente (gr) 7,380 3326 3326
Peso de material (g) 19,100 4474 4574
Volumen de recipiente (cm3) 13,724 2788 2788
Peso unitario (kg /m3) 1,392 1,393 1,392
Peso unitario promedio (kg /m3) 1,392
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
45
Tabla N° 8
Peso Unitario Compactado Del Agregado Grueso (Según NTP 400.017)
Prueba n° 1 2 3
Peso del recipiente+ material (g) 27,890 27,900 27,895
Peso de recipiente(g) 7,380 7,380 7,380
Peso de material (g) 20,510 20,520 20,515
Volumen de recipiente (cm3) 13,724 13,724 13,724
Peso unitario (kg /m3) 1,494 1,495 1,495
Peso unitario promedio (kg /m3) 1,495
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 9
Granulometría Del Agregado Grueso
Pesos
% retenido
N° mallas retenido % retenido % pasa
acumulado
(g)
3/4” 0 0 0 100.00
1/2” 17,310.0 75.28 75.28 24.72
3/8” 3,745.0 16.29 91.57 8.43
# 4 1,810.0 7.87 99.44 0.56
# 8 85.0 0.37 99.81 0.19
PLATO 44.0 0.19 100 0.00
TOTAL 22,994.0 100
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 10
Porcentaje de humedad en el agregado fino
Ensayo Nº 01 02
Recipiente + suelo húmedo (gr) 1,458.50 1,349.00
Recipiente + suelo seco (gr) 1,377.00 1,270.00
Peso del agua (gr) 169.50 166.40
Peso de la tara (gr) 81.50 79.00
Peso del suelo seco (gr) 1,207.50 1,103.60
Contenido de humedad (%) 6.75 7.16
Prom. Contenido humedad (%) 6.95
46
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 11
Gravedad Especifica Y Absorción Agregado Fino
X Peso de material saturado superficialmente seco (aire)   gr. 300.00
Y Peso de picnómetro + agua                                                   gr. 679.00
Z Volumen de masa + volumen de vacíos (X+Y)                   cm³ 979.00
M Peso de picnómetro + agua + material gr. 866.80
N Volumen de masa + volumen de vacíos (Z-M)                    cm³ 112.20
Q Peso de material seco en estufa                                            gr. 296.50
W Volumen de masa      (N-(X-Q)) 108.70
R P.e. Bulk (Base Seca) Q/N 2.640
T P.e. Bulk (Base Saturada) X/N 2.670
P P.e. Aparente (Base Seca) Q/N 2.730
K Absorción (%) ((M-X/X)x100) 1.18
Tabla N° 12
Peso Unitario Suelto Del Agregado Fino
Prueba n° 1 2 3
Peso del recipiente+ material (g) 7,830 7,810 7,820
Peso de recipiente (g) 3,420 3,420 3,420
Peso de material (g) 4,410 4,390 4,400
Volumen de recipiente (cm3) 2,776 2,776 2,776
Peso unitario (kg /m3) 1,589 1,581 1,585
Peso unitario promedio (kg /m3) 1,585
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 13
Peso Unitario Compactado Del Agregado Fino (Según NTP 400.017)
Prueba n° 1 2 3
Peso del recipiente+ material (g) 8,310 8,335 8,323
Peso de recipiente (g) 3,420 3,420 3,420
Peso de material (g) 4,890 4,915 4,903
Volumen de recipiente (cm3) 2,776 2,776 2,776
Peso unitario (kg /m3) 1,762 1,771 1,766
Peso unitario promedio (kg /m3) 1,766
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
47
Tabla N° 14
Granulometría Del Agregado Fino
Pesos
% retenido %
N° mallas retenido % retenido
acumulado pasa
(g)
# 4 85.00 4.70 4.70 100.0
# 8 464.00 25.66 30.36 95.20
# 16 350.50 19.38 49.74 70.20
# 30 214.50 11.86 61.60 45.20
# 50 245.50 13.57 75.17 24.60
# 100 181.00 10.01 85.18 20.60
# 200 123.00 6.80 91.98 4.60
PLATO 145.00 8.02 100
TOTAL 1,808.50 100
Módulo de Finura 3,07
Fuente: Elaboración propia
Tabla N° 15
Gravedad Especifica De La Resina (Método De Desplazamiento)
A Peso de Resina gr. 248.90
B Volumen de Agua inicial cm3 500.00
C Volumen de Agua final cm3 700.00
D Volumen de Resina cm3 200.00
Peso Específico de la Resina (A/D) Kg/m3 1,250
48
Tabla N° 16
Granulometría Del La Resina (Según NTP 400.012)
Pesos
% retenido
N° mallas retenido % retenido % pasa
acumulado
(g)
3/4” 0 0 0 100.00
1/2” 12,023.45 74.69 74.69 25.31
3/8” 3,005.86 18.67 93.36 6.64
# 4 771.88 4.79 98.16 1.84
# 8 237.50 1.48 99.63 0.37
PLATO 59.38 0.37 100 0.00
TOTAL 16,098.07 100
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Tabla N° 17
Ensayo para Resistencia al Desgaste de la Resina por Abrasión e Impacto
X Peso de Resina gr. 5000.00
Y Numero de Esferas und 11.00
Z #Revoluciones rev 500.00
M Peso Retenido en el tamiz #12 gr. 806.00
E Diferencia (X-M)                                                                   gr. 806.00
Desgaste (%) ((E/X)/100) 16,12
Fuente: Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
49
Para elaborar los especímenes de concreto patrón y experimentales se realizarán en cuatro
tandas para obtener las 9 muestras de concreto para ser ensayadas a 7, 14 y 28 días
Dosificación de materiales
Tabla N° 18
Resistencia a la Compresión Promedio
f’c f’cr
Menos de 210 f’c+70
210 a 350 f’c+84
Sobre 350 f’c+98
Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones
Tabla N° 19
Relación Agua/cemento
Relación
f’c a 28 días Agua/Cemento
(kg/cm2) Sin Aire
Incorporado
350 0.48
300 0.55
250 0.62
Fuente: American Concrete Institute
Tabla N° 20
Asentamiento (Slump)
Consistencia Asentamiento
Seca 0” (0mm) a 2” (50mm)
Plastica 3” (75mm) a 4” (100mm)
Fluida >=5” (125mm)
Fuente: American Concrete Institute
50
Tabla N° 21
Volumen Unitario de Agua
Agua en l/m3, para los tamaños Max. Nominales de agregado
grueso y consistencia indicada
Tamaño Máximo de Agregado Grueso
Asentamiento 3/8” 1/2" 3/4 1” 1 ½” 2” 3” 6”
Concreto
sin aire
incorporado
1” a 2” 207 199      190 179 166 154 130 113
3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124
6” a 7” --- 228      216 202 190 178 160 ---
% Aire atrapado 3 2.5        2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Fuente: American Concrete Institute
Tabla N° 22
Peso del agregado por volumen
Volumen de agregado grueso, seco y
compactado por unidad de volumen del
concreto, para diversos módulos de
fineza del fino (b/bo)
Tamaño Máximo 2.40 2.60 2.80 3.00 3.07
Nominal del
Agregado
Grueso
3/8” 0.50 0.48 0.46 0.44
1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 X=0.523
3/4" 0.66 0.64 0.62 0.60
1” 0.71 0.69 0.67 0.65
1 ½” 0.76 0.74 0.72 0.70
2” 0.78 0.76 0.74 0.72
3” 0.81 0.79 0.77 0.75
6” 0.87 0.85 0.83 0.81
Fuente: American Concrete Institute
Tabla N° 23
Dosificación de materiales utilizado para elaborar el concreto patrón.
Agua/ Cemento Agregado Agregado Fino
Descripción Agua (Kg)
Cemento (Kg) Grueso (Kg) (Kg)
Patrón 0.37 25.76 44.98 52.16 9.52
Fuente: Elaboración propia
51
Tabla N° 24
Slump del concreto patrón y experimentales
Slump
Descripción
(pulg)
Patrón 3.50
Experimental 1 3.00
Experimental 2 3.50
Experimental 3 3.50
Fuente: Elaboración propia
Tabla N° 25
Dosificación de materiales utilizado para elaborar los concretos experimentales al 30%,40% y 50% de
sustitución.
Agregado
Agua/ Cemento Agregado Agua
Descripción Resina Fino
Cemento (Kg) Grueso (Kg) (Kg) (Kg)(Kg)
Exp – 1 (30%) 0.310 31.48 31.49 13.43 47.03 9.81
Exp – 2 (40%) 0.310 31.48 26.99 17.90 47.03 9.81
Exp – 3 (50%) 0.309 31.48 22.49 22.38 47.03 9.81
Fuente: Elaboración propia
Tabla N° 26
Valores de dispersión para el control de concreto
Dispersión Total
Desviación Standard Para Diferentes Grados de Control
(Kg/cm2)
Descripción
Muy
Excelente Bueno Suficiente Deficiente
Bueno
Concreto en 42.2 a 49.2
<a 28.1 28.1 a 35.2 35.2 a 42.2 >a 49.2
Obra
Concreto en
<14.1 14.1 a 17.6 17.6 a 21.1 >a 24.6
Laboratorio 21.1 a 24.6
Fuente: Pasquel E. (1998)
52
Tabla N° 27
1. Medidas de dispersión del concreto patrón
Dias Identificacion de la Muestra Prom Desv.Estandar Varianza
Resistencia compresión (kg/cm2)
PATRÓN 3D-1 294.03
7 DIAS PATRÓN 3D-2 294.26 294.20 0.15 0.01
PATRÓN 3D-3 294.32
PATRÓN 7D-1 340.04
14 DIAS PATRÓN 7D-2 340.38 340.83 1.09 0.79
PATRÓN 7D-3 342.08
PATRÓN 28-1 366.98
28 DIAS PATRÓN 28-2 367.37 367.84 1.18 0.92
PATRÓN 28-3 369.18
Fuente: Elaboración propia
La desviación estándar de 1.18 kg/cm2 indica que el control en el laboratorio ha sido
excelente ya que es menor de 14.1 kg/cm2.
Tabla N° 28
2. Medidas de dispersión del concreto experimental en 30% de
sustitución
Identificacion de la
Dias Resistencia compresión (kg/cm2) Prom Desv.Estandar Varianza
Muestra
EXP 1 3D-1 290.52
EXP 1 3D-2 290.81
7 DIAS EXP 1 3D-3 291.15 290.83 0.31 0.06
EXP 1 7D-1 337.66
EXP 1 7D-2 336.36
14 DIAS EXP 1 7D-3 335.29 336.44 1.19 0.94
EXP 1 28D-1 363.64
EXP 1 28D-2 364.03
28 DIAS EXP 1 28D-3 363.35 363.67 0.34 0.08
Fuente: Elaboración propia
La desviación estándar de 0.34 kg/cm2 indica que el control en el laboratorio ha sido
excelente ya que es menor de 14.1 kg/cm2.
53
Tabla N° 29
Medidas de dispersión del concreto experimental en 40% de sustitución
Dias
Identificacion de la Muestra Resistencia compresión (kg/cm2) Prom Desv.Estandar Varianza
7 DIAS EXP 2  3D-1 280.34
EXP 2  3D-2 280.62
EXP 2  3D-3 280.51 280.49 0.14 0.01
14 DIAS EXP 2  7D-1 325.84
EXP 2  7D-2 326.18
EXP 2  7D-3 324.53 325.52 0.87 0.50
28 DIAS EXP 2  28D-1 354.02
EXP 2  28D-2 354.30
EXP 2  28D-3 352.94 353.75 0.72 0.34
Fuente: Elaboración propia
La desviación estándar de 0.72 kg/cm2 indica que el control en el laboratorio ha sido
excelente ya que es menor de 14.1 kg/cm2.
Tabla N° 30
Medidas de dispersión del concreto experimental en 50% de sustitución
Identificacion de la
Dias Resistencia compresión (kg/cm2) Prom Desv.Estandar Varianza
Muestra
PRU III 7DIAS-I 269.87
7 DIAS PRU III 7DIAS-II 270.49 270.15 0.32 0.07
PRU III 7DIAS-III 270.10
PRU III 14DIAS-I 315.37
14 DIAS PRU III 14DIAS-II 315.65 315.39 0.26 0.04
PRU III 14DIAS-III 315.14
PRU III 28DIAS-I 343.04
28 DIAS PRU III 28DIAS-II 343.38 342.11 1.90 2.41
PRU III 28DIAS-III 339.93
Fuente: Elaboración propia
Con esta mezcla no se logró superar la resistencia a la compresión de diseño 342.11
kg/cm2, con un excelente control de calidad (desviación estándar = 1.90 kg/cm2)
54
Ensayos De Compresión
Tabla N° 31
Ensayos de Compresión Patrón 7 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) F’C=(kg/cm2)(cm ) (g)
PATRÓN 7D-I (PI) 176.71 1482.00 50114.00 283.59
PATRÓN 7D-II (PII) 176.71 1481.00 50190.00 283.26
PATRÓN 7D-3II
176.71 1481.60 50075.00 283.37
(PIII)
- - - - Promedio 283.40
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 32
Ensayos de Compresión Patrón 14 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm
2)
(cm ) (g)
PATRÓN 14D-1 (PIV) 176.71 1481.00 58144.00 328.59
PATRÓN 14D-2 (PV) 176.71 1481.00 58365.00 329.96
PATRÓN 14D-3 (PVI) 176.71 1480.52 58243.00 329.59
- - - Promedio 329.05
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 33
Ensayos de Compresión Patrón 28 días
Descripción ÁREA (cm2) Peso (g) Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm2)
PATRÓN 28-I (PVII) 176.71 1482.00 62177.00 351.85
PATRÓN 28-II (PVIII) 176.71 1481.00 62247.00 352.25
PATRÓN 28-III (PIX) 176.71 1481.00 62567.00 353.11
- - - Promedio 352.40
Fuente: Elaboración Propia
55
EXPERIMENTAL 30%
Tabla N° 34
Ensayos de Compresión Experimental 30% de 7 días
ÁREA Peso
Descripción Fuerza (kg-f) F’C=(kg/cm2)
(cm2) (g)
EXP 1 7D-1 (P1) 176.71 1482.00 51340.00 290.52
EXP 1 7D-2 (P2) 176.71 1481.00 51390.00 290.81
EXP 1 7D-3 (P3) 176.71 1481.60 51450.00 291.15
- - - - Promedio 290.83
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 35
Ensayos de Compresión Experimental 30% de 14 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm
2)
(cm ) (g)
EXP 1 14D-1 (P4) 176.71 1481.00 59670.00 337.66
EXP 1 14D-2 (P5) 176.71 1481.00 59440.00 336.36
EXP 1 14D-3 (P6) 176.71 1480.52 59250.00 335.29
- - - Promedio 336.44
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 36
Ensayos de Compresión Experimental 30% de 28 días
Descripción ÁREA (cm2) Peso (g) Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm2)
EXP 1 28-1 (P7) 176.71 1482.00 64260.00 363.64
EXP 1 28-2 (P8) 176.71 1481.00 64330.00 364.03
EXP 1 28-3 (P9) 176.71 1481.00 64210.00 363.35
- - - Promedio 363.67
56
Fuente: Fuente: Elaboración Propia
EXPERIMENTAL 40%
Tabla N° 37
Ensayos de Compresión Experimental 40% de 7 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) F’C=(kg/cm2)(cm ) (g)
EXP 2 7D-1 (P1) 176.71 1480.00 47690.00 280.34
EXP 2 7D-2 (P2) 176.71 1481.00 47800.00 280.62
EXP 2 7D-3 (P3) 176.71 1482.30 47730.00 280.51
- - - - Promedio 280.49
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 38
Ensayos de Compresión Experimental 40% de 14 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm
2)
(cm ) (g)
EXP 2 14D-1 (P4) 176.71 1481.00 59670.00 325.84
EXP 2 14D-2 (P5) 176.71 1481.00 59440.00 326.18
EXP 2 14D-3 (P6) 176.71 1479.98 59250.00 234.53
- - - Promedio 325.52
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 39
Ensayos de Compresión Experimental 40% de 28 días
Descripción ÁREA (cm2) Peso (g) Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm2)
EXP 2 28-1 (P7) 176.71 1480.00 64260.00 354.02
EXP 2 28-2 (P8) 176.71 1481.00 64330.00 354.30
EXP 2 28-3 (P9) 176.71 1480.00 64210.00 352.94
- - - Promedio 353.75
57
Fuente: Fuente: Elaboración Propia
EXPERIMENTAL 50%
Tabla N° 40
Ensayos de Compresión Experimental 50% de 7 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) F’C=(kg/cm2)(cm ) (g)
EXP 3 7D-1 (P1) 176.71 1480.00 47690.00 269.87
EXP 3 7D-2 (P2) 176.71 1481.00 47800.00 270.49
EXP 3 7D-3 (P3) 176.71 1482.30 47730.00 270.10
- - - - Promedio 270.15
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 41
Ensayos de Compresión Experimental 40% de 14 días
ÁREA Peso
Descripción 2 Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm
2)
(cm ) (g)
EXP 3 14D-1 (P4) 176.71 1481.00 55730.00 315.37
EXP 3 14D-2 (P5) 176.71 1481.00 55780.00 315.65
EXP 3 14D-3 (P6) 176.71 1479.98 55690.00 315.14
- - - Promedio 315.39
Fuente: Elaboración Propia
Tabla N° 42
Ensayos de Compresión Experimental 40% de 28 días
Descripción ÁREA (cm2) Peso (g) Fuerza (kg-f) FC= (kg/cm2)
EXP 3 28-1 (P7) 176.71 1480.00 60620.00 343.04
EXP 3 28-2 (P8) 176.71 1481.00 60680.00 343.38
EXP 3 28-3 (P9) 176.71 1480.00 60070.00 339.93
- - - Promedio 342.11
58
Fuente: Elaboración Propia
Resultados Finales
Tabla N° 43
Resultados Finales de los Ensayos de Compresión
Resistencias (kg/cm2)
Días Patrón Experimental 30 % Experimental 40 % Experimental 50 %
7 283.40 290.83 280.49 270.15
14 329.00 336.44 325.52 315.39
28 352.40 363.67 353.75 342.11
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Ensayo de resistencia a la compresión (kg/cm2) obtenidas según concretos patrones
Tabla N° 44
Ensayos de Compresión Patrón en Porcentajes
Resistencias (kg/cm2)
Días Patrón
7 283.40 81.00%
14 329.00 94.00%
28 352.40 101.00%
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
De los resultados obtenidos del Ensayo a la Compresión, se obtuvo que estos adquirieron
una resistencia promedio que supera un 80% en los primeros 7 días. Así mismo podemos
apreciar que los resultados registrados a los 14 días superaron el promedio del 94% y a
los 28 días se obtuvo una resistencia de 352.40 Kg/cm2.
59
Ensayo de resistencia a la compresión (kg/cm2) obtenidas según morteros
experimentales
Tabla N° 45
Ensayos de Compresión Experimentales en Porcentajes
Resistencias (kg/cm2)
Días Experimental 30 % Experimental 40 % Experimental 50 %
7 290.83 83.09% 280.49 80.14% 270.15 77.19%
14 336.44 96.12% 325.52 93.00% 315.39 90.11%
28 363.67 103.91% 353.75 101.07% 342.11 97.74%
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Según apreciamos con los resultados obtenidos, podemos concluir que con el material
sustituido las resistencias iniciales al sustituir 30%,40% y 50% son inferiores en
porcentaje en comparación al patrón.
En conclusión, se obtuvieron buenos resultados en los ensayos a la compresión de los
concretos experimentales, teniendo en cuenta las resistencias, las sustituciones del 30% y
40% lograron superar la resistencia del concreto patrón mientras que la sustitución al 50%
no logro superar al concreto patrón.
60
Asentamiento o Slump del concreto patrón y experimentales
Slump del concreto patron y experimentales
3.6 3.5 3.5 3.5
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1 3
3
2.9
2.8
2.7
Patron Experimental 1 Experimental 2 Experimental 3
Figura.N° 5. Slump (Pulg) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Ensayos de compresión (kg/cm2) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50
% de sustitución a los 7 días.
Resistencia a la compresion a 7 dias
295.0 290.8
290.0
283.4
285.0 280.5
280.0
275.0
270.2
270.0
265.0
260.0
255.0
concreto patron sustitucion 30% sustitucion 40% sustitucion 50%
61
resistencia a la compresion (kg/cm2) Slump (Pulg)
Figura.N° 6. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Ensayos de compresión (kg/cm2) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50
% de sustitución a los 14 días.
Resistencia a la compresion promedio a 14 dias
340.0 336.4
335.0
330.0 329.0 325.5
325.0
320.0 315.39
315.0
310.0
305.0
300.0
concreto patron sustitucion 30% sustitucion 40% sustitucion 50%
Figura N° 7. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Ensayos de compresión (kg/cm2) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50
% de sustitución a los 28 días
Resistencia a la compresion promedio a 28 dias
370.0
363.4
365.0
360.0 353.8
355.0 352.4
350.0
345.0 342.11
340.0
335.0
330.0
concreto patron sustitucion 30% sustitucion 40% sustitucion 50%
62
resistencia a la compresion (kg/cm2) resistencia a la compresion (kg/cm2)
Figura N° 8. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Porcentaje de incremento (%) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50 %
de sustitución a los 7 días
84.0 83.1
83.0
82.0
81.0
81.0 80.1
80.0
79.0
78.0 77.2
77.0
76.0
75.0
74.0
concreto sustitucion sustitucion sustitucion
patron 30% 40% 50%
Figura N° 9. Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Porcentaje de incremento (%) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50 %
de sustitución a los 14 días.
97.0
96.1
96.0
95.0
94.0 94.0 93.0
93.0
92.0
91.0 90.1
90.0
89.0
88.0
87.0
concreto patron sustitucion 30% sustitucion 40% sustitucion 50%
63
porcentaje de incremento (%) porcentaje de incremento (%)
Figura.N° 10 Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Porcentaje de incremento (%) de concreto patrón y experimentales con 30%,40% y 50 %
de sustitución a los 28 días.
105.0
104.0 103.9
103.0
102.0 101.0 101.1
101.0
100.0
99.0
98.0 97.7
97.0
96.0
95.0
94.0
concreto patron sustitucion 30% sustitucion 40% sustitucion 50%
Figura N° 11 Porcentaje de incremento (%) Vs. Sustitución (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Curva de Endurecimiento F’C 350 Kg/cm2 del concreto patrón
400
350
300
250
200
150 concreto patron
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30
Dias de curado
Figura N° 12 Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
64
resistencia a compresion (kg/cm2 porcentaje de incremento (%)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Curva de Endurecimiento F’C 350 Kg/cm2 del concreto experimental con sustitución al
30%
400
350
300
250
200
150 sustitucion 30%
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30
Dias de curado
Figura N° 13. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Curva de Endurecimiento F’C 350 Kg/cm2 del concreto experimental con sustitución al
40%
400
350
300
250
200
150 sustitucion 40%
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30
Dias de curado
Figura N° 14 Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
65
resistencia a compresion (kg/cm2 resistencia a compresion (kg/cm2
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Curva de Endurecimiento F’C 350 Kg/cm2 del concreto experimental con sustitución al
50%
400
350
300
250
200
150 sustitucion 50%
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30
Dias de curado
Figura. N° 15. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Resistencia a la compresión (Kg/cm2) de concreto patrón y experimentales con 30%,40%
y 50 % de sustitución a los 7,14,28 días.
Cuadro comparativo
1600.0
1400.0 329.0 352.41200.0
1000.0 283.4 336.4 363.4
800.0 290.83
600.0 280.49 325.5
353.8
400.0
200.0 270.2 315.39 342.11
0.0
7 14 28
Patrón 283.4 329.0 352.4
30% 290.83 336.4 363.4
40% 280.49 325.5 353.8
50% 270.2 315.39 342.11
Figura N°16. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
66
Resistencia Kg/cm² resistencia a compresion (kg/cm2
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Comparación general de la resistencia a compresión del concreto patrón vs
experimentales
400.0
363.4
352.4 353.8
350.0 336.4 342.11329.0 325.5315.39
300.0 283.4 290.8 280.5 270.2
250.0
concreto patron
200.0
sustitucion 30%
150.0
sustitucion 40%
100.0
sustitucion 50%
50.0
0.0
1 2 3
Dias de curado
Figura N° 17. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
Comparación de resistencia a la compresión del concreto experimental a los 7, 14 y 28
días
400.0 363.4 353.8
350.0 336.4 342.11325.5315.39
300.0 290.8 280.5 270.2
250.0
200.0 sustitucion 30%
150.0 sustitucion 40%
100.0 sustitucion 50%
50.0
0.0
1 2 3
Dias de curado
Figura N° 18. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2) Vs. Edad (Días)
67
resistencia a la compresion (kg/cm2) resistencia a la compresion (kg/cm2)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
CURVA DE DSITRIBUCION DEL CONCRETO PATRON
CURVA DE DISTRIBICION NORMAL CONCRETO
PATRON
0.0130
0.0123 0.0122
0.0120
0.0112
0.0110 0.0110
0.0100
0.0093
0.0090 0.0090
0.0080
0.0070 0.0070
0.0067
0.0060
0.0050
0.0048
0.0040
290 300 310 320 330 340 350 360 370
RESISTENCIA A LA COMPRESION (KG/CM2)
Figura N°19. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
68
FRECUENCIA
CURVA DE DSITRIBUCION DEL CONCRETO EXPERIMENTAL CON
SUSTITUCION AL 30%
CURVA DE DISTRIBICION NORMAL DEL
CONCRETO CON SUSTITUCION AL 30%
0.0130
0.0125
0.0120
0.0119 0.0119
0.0110
0.0103
0.0102
0.0100
0.0090
0.0080 0.00810.0080
0.0070
0.0060
0.0058
0.0056
0.0050
290 300 310 320 330 340 350 360 370
RESISTENCIA A LA COMPRESION (KG/CM2)
Figura N° 20. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
69
FRECUENCIA
CURVA DE DSITRIBUCION DEL CONCRETO EXPERIMENTAL CON
SUSTITUCION AL 40%
CURVA DE DISTRIBICION NORMAL DEL
CONCRETO CON SUSTITUCION AL 40%
0.0130
0.0125
0.0120
0.0119 0.0119
0.0110
0.0103 0.0102
0.0100
0.0090
0.0080 0.0081 0.0080
0.0070
0.0060
0.0057
0.0050
0.0040
0.0037
0.0030
290 300 310 320 330 340 350 360 370
RESISTENCIA A LA COMPRESION (KG/CM2)
Figura. N° 21. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
70
FRECUENCIA
CURVA DE DSITRIBUCION DEL CONCRETO EXPERIMENTAL CON
SUSTITUCION AL 50%
CURVA DE DISTRIBICION NORMAL DEL
CONCRETO CON SUSTITUCION AL 50%
0.0150
0.0130
0.0127
0.0121
0.0119
0.0110
0.0105
0.0102
0.0090
0.0079
0.0070
0.0055
0.0050
0.0035
0.0030
0.0020
0.0010
290 300 310 320 330 340 350 360 370
RESISTENCIA A LA COMPRESION (KG/CM2)
Figura N°22. Frecuencia Vs. Resistencia a la Compresión (Kg/cm2)
Fuente: Prueba de Compresión. Laboratorio Mecánica de Suelos de USP
71
FRECUENCIA
Después de verificar el cumplimiento de los supuestos de normalidad (Shapiro – Wilk) y
homogeneidad de varianzas de las resistencias medias obtenidas en las probetas de
concreto para cada tratamiento (sustitución de un porcentaje de Agregado Grueso por
resina) se procedió a realizar la prueba ANOVA
Tabla 46
Cálculo de la prueba ANOVA para verificar las diferencias entre las medias de las resistencias a la
compresión de los especímenes de mortero.
Suma de Media
Origen gl F Sig
cuadrados cuadrática
Agregado grueso sustituido 1139.0 3 379.7 1565.7 0.000
Tiempo de curado 10860.0 2 5430.1 22393.8 0.000
Error 1.5 6 0.2
Total 12000.5 11
Fuente: Resultados de las Pruebas de Hipótesis con el SPSS
La tabla de análisis de varianza se observa que existen diferencias significativas entre las
resistencias a la fuerza de compresión según los tipos de concreto con sustitución de
agregado grueso (valor p = 0.0000 < 0.05), se puede decir que, los tipos de concreto con
agregado grueso sustituidos influyen en la resistencia a la compresión. Asimismo, el
análisis sugiere que los efectos de los días de secado (bloques) son significativos (valor p
= 0.000 < 0.05).
Se observa que las diferencias negativas indican que los tipos de concreto con agregado
grueso sustituido, tienen menor resistencia a la compresión; siendo el mejor el concreto al
30% de sustitución de agregado grueso por resina.
72
IV). ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
Se logro obtener valores aceptables de los concretos experimentales 30%,40% y 50% de
sustitución es equivalente al resultado patrón.
De los ensayos realizados, se puede mencionar:
En el grafico N° 16 ,se observa a los 28 días como va aumentando la resistencia en un
3.00% en la sustitución del 30% con respecto al concreto patrón y en un 1.09 % en la
sustitución del 40% con respecto al concreto patrón, mientras que con una sustitución al
50% la resistencia disminuye en 2.29% con respecto al concreto patrón ,alcanzando un
máximo de 363.40 Kg/cm2; en una sustitución del 30%, podemos observar la presencia
de Oxido de Cobalto (CO2O3) la cual tiene por principal característica su elevadísima
dureza y resistencia al desgaste.
En la tabla N°3, se puede apreciar que la resina tiene dentro de sus componentes químicos
más importantes al Cobalto (Co) en 84.55%, Silicio (Si) en 4.83 %, Aluminio (Al) en
3.89%, Calcio (Ca) en 2.53 %, Hierro (Fe) en 1.22%, Azufre (S) en 0.99% , Fosforo (P)
en 0.78% ,Zinc (Zn) en 0.72% y Potasio (K) en 0.49%.
El elemento de mayor presencia en la resina es el cobalto el cual tiene las siguientes
propiedades físicas: Es altamente resistente al desgaste, a la compresión y al corte, en
cuanto a sus propiedades químicas tenemos que es: dúctil, maleable y neutra
En la tabla N° 4 se muestra el PH de los materiales utilizados como la resina con un valor
de 7.07, el Agregado Grueso 7.58, las combinaciones de 30% de sustitución con 7.36 de
PH ,40% con 7.30 y 50% con 7.26, observando valores neutros , lo cual no permitirán la
reacción con el cemento para poder alcanzar las resistencias óptimas deseables, ya que
debemos tener en cuenta que la activación alcalina de materiales silicoaluminosos con
disoluciones fuertemente alcalinas tras un corto periodo de curado permiten obtener un
material con buenas propiedades cementantes.
De la tabla N° 17 podemos decir que la resistencia al desgaste de la resina por abrasión e
impacto es de 16.12 el cual es excelente, debido que el valor aceptable promedio al
desgaste es de 40.00 para el Agregado Grueso.
De la Tabla Nº 46 Podemos decir que estadísticamente por el ensayo de Turkey las
Sustituciones al 30% y 40% son semejantes al Patrón lo cual nos indicaría que la Resina
podría ser usado como una sustitución al Agregado Grueso.
73
V). CONCLUSIONES
En el presente trabajo se llegó a las siguientes conclusiones:
Las muestras son neutras por lo cual no podrán reaccionar completamente con el
cemento, se obtuvieron en las combinaciones del 30%,40% y 50% valores de 7.36 y 7.30
y 7.26
Se obtuvo una relación a/c de 0.37 en el Patrón, mientras que en los experimentales
fueron 0.310,0.310 y 0.309 %.
En el ensayo de Resistencia al Desgaste de la Resina por Abrasión e Impacto se obtuvo
un valor de desgaste de 16.12 el cual es excelente, debido que el valor aceptable promedio
al desgaste es de 40.00 para el Agregado Grueso
Con respecto al concreto patrón se obtuvo los siguientes valores de resistencia a la
compresión 283.40 kg/cm2 a los 7 dias,329.00 kg/cm2 a los 14 días y 353.40 kg/cm2 a
los 28 días.
En la sustitución del 30% se obtuvo los siguientes valores de resistencia a la compresión
290.83 kg/cm2 a los 7 dias,336.44 kg/cm2 a los 14 días y 363.67 kg/cm2 a los 28 días.
Para la sustitución del 40% se obtuvo los siguientes valores de resistencia a la
compresión 280.49 kg/cm2 a los 7 dias,325.52 kg/cm2 a los 14 días y 353.75 kg/cm2 a
los 28 días.
Para la sustitución del 50% se obtuvo los siguientes valores de resistencia a la
compresión 270.15 kg/cm2 a los 7 dias,315.39 kg/cm2 a los 14 días y 342.11 kg/cm2 a
los 28 días.
Como se puede observar las mejores resistencias con respecto al concreto patrón fueron
las sustituciones del 30% y 40%.
Para la sustitución al 50% la resina con respecto al concreto patrón disminuye, se induce
que esto sucede porque la resina es un material liso y debido a esto hay poca adherencia
entre los agregados, el cemento y la resina.
VI). RECOMENDACIONES
Se considera las siguientes recomendaciones:
Al momento del curado para mantener al concreto patrón y experimentales en una
solución alcalina, mantenerlo en una solución saturada de hidróxido de calcio (cal).
74
Para comprobar que es un material que sigue ganando resistencia, se debe alargar las
edades de curado en 60, 120 días.
Utilizar otros porcentajes y en otras proporciones de la sustitución de Agregado Grueso
por Resina, pero en proporciones menores al por 30% para así tener un panorama más
amplio en el estudio de este material.
VII). AGRADECIMIENTOS
Agradecer a mi madre y a mi novia quienes con amor y dedicación supieron orientarme y
contribuyeron con mi desarrollo personal y profesional
A las personas que ayudaron al desarrollo y culminación de esta investigación y
especialmente a mi asesor Ing. Miguel Solar Jara.
75
VIII). REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fernández (2009). “Evaluación de concretos puzolanicos elaborados con
contenido ceniza de hoja de maíz para uso estructural.
Gallegos   Carlos   Casabonne   (2005). Albañilería   Estructural. Pontifica
Gonzales, M., (1962), "Tecnología Del Concreto Diseño De Mezclas
Harzen, (2002). “Diseño de Estructuras de Concreto Armado” (Tercera
Edición)
Jiménez (2008), H. "Tecnología del concreto".
Juárez E. (2005). “Mecánica de Suelos I”: Fundamentos de la Mecánica de
Suelos”.
Mehta, P.K., “Pozzolanic and Cementtious By – Products as Mineral
Admixtures for Concrete”, ACI SP-79 (Editor: V.M Malhotra), 1983.
NTP 400.012. (2001). Agregados. Análisis granulométrico del agregado fino,
grueso y global.
NTP 400.037. (2001). Agregados. Análisis granulométrico del agregado
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Neville, (1999) México: Tecnología del concreto, Instituto Mexicano de
Cemento y Concreto A.C.
Osorio, J. (2013,26 de junio). “Resistencia mecánica del concreto y resistencia
a la compresión”
Pasquel, (1992), tópicos de tecnología del concreto en el Perú.
Powers, S.(1932) y Scanlon, M. (1994) del American Concrete Institute (ACI).
76
Rivera, L., (2010), "Concreto Simple"
Sánchez, D., (2001), "Tecnología Del Concreto Y Del Mortero", Colombia:
Bhandar Editores.
Pasquel, E. (1998). “Tópicos de Tecnología del Concreto en el Perú”
(Segunda Edición).
http://repositorio.uns.edu.pe/bitstream/handle/UNS/2717/42984.pdf?sequenc
e=1&isAllowed=y
http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/21011/1/tesis.pdf
http://repositorio.usanpedro.edu.pe/handle/USANPEDRO/4372
http://repositorio.upao.edu.pe/handle/upaorep/2040
http://repositorio.unc.edu.pe/handle/UNC/493
77
IX). ANEXOS Y APÉNDICES
Anexo N°1: Espectrofotometría de Fluorescencia de Rayos X
78
79
Anexo N°2: Análisis de pH del Agregado Grueso, Resina y sus combinaciones
80
81
82
83
84
Anexo N°3: Análisis realizados en la Universidad San Pedro
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
Anexo N°4: Panel Fotográfico
FOTO N°1: Compra de los Agregados en la Cantera de Tacllan-Huaraz
FOTO N°2: Mezcla de la Resina Liquida y el Catalizador
103
FOTO N°3: Resina Solida
FOTO N°3: Triturando la Resina Solida hasta lograr un tamaño de ½”
104
FOTO N°4: Resina de ½”
FOTO N°5: Cuarteo de la Resina para los ensayos necesarios
105
FOTO N°6: Ingresando los materiales al horno para el secado
FOTO N°7: Realizando el ensayo para hallar la Gravedad Especifica del Agregado
Grueso
106
FOTO N°8: Realizando el ensayo para hallar la Gravedad Especifica del Agregado Fino
FOTO N°9: Realizando el ensayo para hallar la Resistencia al Desgaste de Agregado
Grueso por Abrasión e Impacto en la Máquina de los Ángeles
107
FOTO N°10: Materiales Antes de ser Mezclados
FOTO N°11: Mezclado de concreto
108
FOTO N°12: Control del Slump
FOTO N°13: Varillado del concreto para reducir vacíos
109
FOTO N°14: Probetas de Concreto patrón y Experimentales
FOTO N°15: Tomando la medida de los diámetros de las probetas
110
FOTO N°16: Ruptura de Probetas
111