Comportamento mecânico de um agregado reciclado a partir de ...
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 2014 Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia de alta resistencia Valeria del Sol Palomino Clavijo Universidad de La Salle, Bogotá Karen Lizeth Barreto Pulido Universidad de La Salle, Bogotá Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil Part of the Civil Engineering Commons Citación recomendada Citación recomendada Palomino Clavijo, V. d., & Barreto Pulido, K. L. (2014). Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/408 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. For more information, please contact [email protected].
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
2014
Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las
propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico
de alta resistencia de alta resistencia
Valeria del Sol Palomino Clavijo Universidad de La Salle, Bogotá
Karen Lizeth Barreto Pulido Universidad de La Salle, Bogotá
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Part of the Civil Engineering Commons
Citación recomendada Citación recomendada Palomino Clavijo, V. d., & Barreto Pulido, K. L. (2014). Influencia del agregado de concreto reciclado fino en las propiedades mecánicas y de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/408
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INFLUENCIA DEL AGREGADO DE CONCRETO RECICLADO FINO EN LAS
PROPIEDADES MECÁNICAS Y DE RESISTENCIA DE UN CONCRETO HIDRÁULICO DE
ALTA RESISTENCIA
VALERIA DEL SOL PALOMINO CLAVIJO
KAREN LIZETH BARRETO PULIDO
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2014
2
Influencia del Agregado de Concreto Reciclado Fino en las Propiedades Mecánicas y de Resistencia
de un Concreto Hidráulico de Alta Resistencia
Trabajo de Grado Presentado Como Requisito Para Optar al Título de Ingeniero Civil
Valeria del Sol Palomino Clavijo
Karen Lizeth Barreto Pulido
Director Temático
Ing. Lucio Guillermo López Yepes
.
Asesor Externo
Andrés Mauricio Lotero
Asesora Metodología
Mag. Marlene cubillos Romero
Universidad de La Salle
Programa de Ingeniería Civil
Bogotá D.C.
2014
3
Agradecimientos
Los autores expresan su agradecimiento a:
El ingeniero Lucio Guillermo López docente de la Universidad de La Salle y director temático
quien con su experiencia, conocimientos y sugerencias oportunas se constituyó en el apoyo para
lograr un resultado maravilloso de nuestro trabajo de grado.
Al ingeniero Andrés Mauricio Lotero quien inició esta investigación y quien con sus
contribuciones y asesorías logro encaminar y darle forma al presente tema de investigación,
siendo fundamental para la elaboración de cada etapa del desarrollo de nuestro trabajo de grado.
A la Universidad de La Salle, por su apoyo en la realización de la fase experimental, realizada en
los laboratorios de la Universidad con la colaboración de los laboratorista Camilo Gómez quien
estuvo presente y fue de gran apoyo en esta etapa.
A todos nuestros compañeros amigos y familiares que nos colaboraron incondicionalmente en
cada etapa de nuestra vida universitaria y compartieron con nosotras las satisfacciones y
dificultades hasta este momento.
Gracias
4
Dedicatoria
Este trabajo de grado es dedicado a Dios quien siempre me acompaña y dirige el camino de mi
vida, a mis papas y mi hermana, quienes me apoyaron incondicionalmente y me brindaron su
confianza y finalmente a mi hija quien es mi mayor motivación.
Karen Lizeth Barreto Pulido
5
Dedicatoria
Este trabajo de grado es dedicado a Dios quien siempre me acompaña, dirige e ilumina el camino
de mi vida ya que sin el nada sería posible, a mis papas quienes me apoyaron incondicionalmente
mi papa Carlos Palomino quien se esforzó para hacer esto posible y mi mama Esperanza Clavijo
por su interés y preocupación, también se lo dedico a Kevin Osorio quien fue mi apoyo y quien
me ayudo en cada etapa de este proceso, gracias por toda la ayuda y tiempo que me brindaste. A
todas las personas que me apoyaron y confiaron en mí muchas gracias.
Valeria Del Sol Palomino Clavijo
6
Tabla de Contenido
Introducción 10
1. Descripción del Proyecto 11
1.1 Planteamiento del Problema 11 1.2 Formulación del Problema 11 1.3 Justificación 11
1.4 Delimitación 12
2. Objetivos 13
2.1 Objetivo General 13 2.2 Objetivos Específicos 13
3. Marco Referencial 15
3.1 Antecedentes Teóricos 15
3.2 Marco Teórico 21 3.2.1 Definición y Tipos de Agregados 22 3.2.2 Propiedades Físicas de los Agregados 26
3.2.3 Concreto Fresco 29
3.2.4 Concreto de Alto Desempeño 30 3.2.5Propiedades Mecánicas y de Resistencia de un Concreto 32 3.3 Marco Conceptual 34
4. Metodología 36
4.1. Materiales 36
4.2 Caracterización. 37 4.2.1Agregado Grueso 37 4.2.2 Agregado Fino 43 4.2.3 Cemento 48 4.3 Dosificación 51
4.3.1 Diseño de Mezcla 53 4.3.2. Metodología de Reemplazo Utilizada en el Presente Proyecto de Grado 57
4.3.3 Preparación de Especímenes 63
5. Resultados y Análisis de Resultados 66
5.1 Resistencia a la Compresión 66
7
5.2 Tracción Indirecta 69
5.2.1 Tensión indirecta de concreto método Brasilero 70
5.3 Módulo de rotura 73 5.4 Módulo de Elasticidad 75 5.5 Relación de Poisson 77
6. Conclusiones 79
7. Recomendaciones 81
Bibliografía y Cibergrafia 82
8
Lista De Tablas
Tabla 1:Clasificación general del agregado según su tamaño ........................................................ 23 Tabla 2: Caracteristicas de los depósitos de agregados naturales .................................................. 24 Tabla 3:Clasificación de las partículas según su forma ................................................................. 28 Tabla 4:Diferentes estados de saturación del agregado ................................................................. 29 Tabla 5:Clasificación del hormigón de acuerdo con los valores del asentamiento en cono de
Abrams Normatividad Europeo ..................................................................................................... 30 Tabla 6: Normas de los ensayos elaborados ................................................................................... 37 Tabla 7: Normas de ensayos para agregado grueso ....................................................................... 38 Tabla 8: Granulometría de la grava ................................................................................................ 39 Tabla 9: Densidad y absorción agregado grueso ............................................................................ 41
Tabla 10: Masa unitaria de la grava ............................................................................................... 41
Tabla 11: Resumen resultados caracterización agregado grueso ................................................... 43 Tabla 12: Normas de ensayo para agregado fino ........................................................................... 43
Tabla 13: Densiadad y absorción agregado fino ............................................................................ 47
Tabla 14: Masa unitaria agregados finos ........................................................................................ 47 Tabla 15: Resumen resultados caracterización agregado fino ....................................................... 48
Tabla 16: Normas de ensato para el cemento ................................................................................. 49 Tabla 17: Tiempo de fraguado cemento ......................................................................................... 50 Tabla 18: Resultado cubos de mortero ........................................................................................... 51
Tabla 19: Cilindros y vigas utilizados por cada dosificación......................................................... 52 Tabla 20: Datos necesarios para el diseño de mezcla .................................................................... 55
Tabla 21: Proporción de los agregados .......................................................................................... 55 Tabla 22: Densidad aparente seca de todos los porcentajes ........................................................... 56 Tabla 23: Peso seco y volumen absoluto de los ingredientes por metro cubico de concreto ......... 56
Tabla 24: Material necesario para un porcentaje ........................................................................... 56
Tabla 25: Volumen de los cilindros ............................................................................................... 57 Tabla 26: Volumen de las vigas ..................................................................................................... 57 Tabla 27: Resultados finales de los promedios de todos los ensayos realizados ........................... 66
Tabla 28: Resultados promedio de la resistencia a la compresión ................................................. 67 Tabla 29: Relación entre la resitencia a la compresión y tracción indirecta .................................. 72
Tabla 30: Resultados del módulo de rotura .................................................................................... 74 Tabla 31: Resultados promedio del módulo de elasticidad para cada porcentaje .......................... 76 Tabla 32: Resultados promedio de la relación de Poisson para cada porcentaje ........................... 77
9
Lista De Figuras
Figura 1 Ensayo de la resistencia a la flexión ............................................................................... 33 Figura 2 Ensayo de la Tracción Indirecta ..................................................................................... 34 Figura 3Posición del cilindro con listones de madera ................................................................... 34 Figura 4 Granulometría agregado grueso ...................................................................................... 40 Figura 5 Densidad y Absorción del Agregado Grueso ................................................................. 40
Figura 6 Masa unitaria de la grava ............................................................................................... 41 Figura 7 Partículas Planas y alargadas .......................................................................................... 42 Figura 8 Apariencia Arena de Rio ................................................................................................ 44 Figura 9 Apariencia del AFCR ..................................................................................................... 45 Figura 10 Granulometría de la arena de río .................................................................................. 45
Figura 11 Granulometría AFCR .................................................................................................... 46
Figura 12 Densidad y absorción del agrado fino .......................................................................... 46 Figura 13 Ensayo de equivalente de arena .................................................................................... 48
Figura 14 Aguja de Vicat y Gillmore ............................................................................................ 50
Figura 15 Densidad del cemento ................................................................................................... 50 Figura 16 Porcentajes de dosificación a reemplazar. .................................................................... 53
Figura 17 Pporcentajes de agregados fino y grueso gráficamente ................................................ 54 Figura 18 Granulometría del agregado fino con sus franjas ......................................................... 58 Figura 19 Arena fina natural tamizada en 3 tamaños .................................................................... 59
Figura 20 tamaños del agregado reciclado para ser sustituidos ................................................... 60 Figura 21 Metodología de reemplazo utilizada en el presente proyecto de grado. ....................... 61
Figura 22 Metodología utilizada por Vivian Tam ......................................................................... 62 Figura 23 Proceso de humedecimiento ......................................................................................... 63 Figura 24 Fase de mezclado en dos etapas, agua natural y con adición de plastificante ............. 63
Figura 25 Material fino reciclado listo y separado para la sustitución ......................................... 63
Figura 26 Adición del agregado de concreto fino Reciclado ........................................................ 64 Figura 27 Primera etapa, agregados naturales (Arena y Grava) ................................................... 64 Figura 28 Adición de agua de mezclado con adición de plastificante .......................................... 64
Figura 29 Adición de agua natural ................................................................................................ 64 Figura 30 Asentamiento para el 100% de sustitución ................................................................... 65
Figura 31 Capas de compactación, en la vigueta .......................................................................... 65 Figura 32 Proceso de desencofrado y curado. .............................................................................. 65 Figura 33 Ensayo de la resistencia a la Compresión en la maquina Universal ............................. 67 Figura 34 Resistencia a la compresión de los porcentajes de sustitución ..................................... 68 Figura 35 Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de resistencia a la compresión. ........ 69
Figura 36 Ensayo de Tracción indirecta ........................................................................................ 70
Figura 37 Tracción indirecta vs porcentaje de sustitución ............................................................ 70
Figura 38 Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de resistencia a la tracción. .............. 71 Figura 39 Comparación resistencia a la compresión y resistencia a la tracción. .......................... 72 Figura 40 Ensayo de Modulo de Rotura ....................................................................................... 73 Figura 41 Módulo de rotura vs porcentaje de sustitución de AFCR ............................................. 74 Figura 42 Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de módulo de rotura. ........................ 75
Figura 43 Modulo de Elasticidad Vs porcentaje de reemplazo ..................................................... 76 Figura 44 Resultados obtenidos de la relación de Poisson ........................................................... 78
10
Introducción
El presente proyecto pretende estudiar la influencia del AFCR (agregado fino de concreto
reciclado) proveniente de un proceso de demolición y posterior trituración de los escombros de
concreto de una planta de reciclaje de la ciudad de Bogotá. En el cual se obtuvieron resultados del
comportamiento del concreto con adición de AFCR y poder estimar el porcentaje adecuado de
reemplazo que se puede adicionar en una mezcla de concreto para una relación a/c (agua/cemento)
de 0.4.
El estudio se enfocó en las propiedades mecánicas de un concreto de alta resistencia,
sustituyendo el material fino que pasa el tamiz No. 4 por diferentes porcentajes de agregado fino
reciclado (0%, 20%, 25%, 30%, 35%, 50%, 75%, 100%) manteniendo constante la curva
granulométrica en el diseño y la relación a/c de la mezcla de concreto.
La curva granulométrica se mantiene controlando los tamaños de arena fina (No. 40 – No. 200),
arena media (No. 10 – No. 40) y arena gruesa (No. 4 – No. 10) de tal forma que se reemplaza
exactamente la misma cantidad de cada una de las franjas por agregado de concreto fino reciclado.
Artículos que no tienen en cuenta la curva granulométrica a la hora de sustituir el material
reciclado, no pueden elaborar una comparación que asegure un resultado equivalente entre los dos
materiales. Se implementa este método de reemplazo y adicionalmente se utiliza la metodología
TSMA (Two – Stage Mixing Approach) que realizó la ingeniera Vivian Tam quien propone un
método mezclado que tiene en cuenta un orden de los materiales con unos tiempos establecidos,
aportando mayor resistencia a la compresión.
Finalmente se encontró que la sustitución adecuada para una mezcla de concreto con reemplazo
de AFCR en la ciudad de Bogotá es bastante mayor a lo que se suele encontrar normalmente, por
otra parte el porcentaje de reemplazo puede llegar a ser incluso del 100% debido a la buena
respuesta que se obtuvo en los ensayos realizados y a la poca variabilidad que se encontró entre los
ocho porcentajes de sustitución.
11
1. Descripción del Proyecto
1.1 Planteamiento del Problema
En los últimos años el reciclaje se ha convertido en una necesidad, ya que la cantidad de
desechos que el ser humano está generando es cada día mayor. El concreto es considerado uno de
los materiales más usados a nivel mundial, el cual una vez llega a su vida útil produce grandes
cantidades de desechos los cuales pueden ser reutilizados como una opción viable para generar
nuevas obras constructivas de manera sostenible, logrando mitigar el impacto ambiental.
Por otro lado, la explotación de agregado natural bien sea de cantera o río, tiene un gran
impacto a nivel mundial, afectando el medio ambiente por ser este un recurso no renovable. Por
tal razón, se ha decidido realizar un estudio acerca de la influencia del reemplazo de este
material de agregado de concreto reciclado, en las propiedades mecánicas de un concreto con
relación a/c de alta resistencia.
1.2 Formulación del Problema
¿Cuál es la influencia del agregado de concreto fino reciclado en las propiedades mecánicas y
de resistencia de un concreto hidráulico de alta resistencia?
1.3 Justificación
En busca de un apropiado uso de los residuos de construcción y debido al inadecuado proceso
de reutilización hoy en día se busca investigar acerca de la implementación de agregados
reciclados para generar nuevos concretos y de esta manera lograr mitigar un poco el impacto
ambiental.
El concreto está constituido en su mayor parte por agregados naturales lo que conlleva a
generar una reducción de los recursos pétreos con los que cuenta el país, deteriorando su paisaje y
12
riqueza natural. Los agregados naturales se usan en la mayoría de obras civiles, por lo que se
busca una posible disminución de daños al ambiente con el uso de materiales que no se van a
utilizar como son los residuos de concreto.
Con el presente proyecto de investigación se busca conocer el comportamiento del concreto a
partir de la sustitución del agregado reciclado en concretos de alta resistencia y que pueda ser
utilizado en cualquier proyecto en donde se demande esta cualidad, esto realizándolo a partir de
una granulometría que se va a mantener a lo largo de las 8 diferentes combinaciones entre los
agregados reciclados y naturales. La fracción gruesa (grava triturada) influye en la resistencia del
concreto, dado que entre mayor sean las partículas rugosas, éstas aportarán mayor adherencia
entre las partículas de la mezcla, adicionalmente se realizará la sustitución de la fracción fina
(arena de río) por agregado reciclado obteniendo una documentación al respecto con la que se
pueda analizar y conocer el comportamiento en las propiedades mecánicas para agregados
naturales y agregado fino reciclado de la ciudad de Bogotá.
En el estado del arte del país se encontró información deficiente de este tipo de sustitución de
material reciclado, principalmente en la fracción fina (pasa tamiz # 4) actualmente se tiene
información de agregado reciclado grueso y por el contrario se presenta carencia de información
del agregado reciclado fino en Colombia.
1.4 Delimitación
El proyecto se realiza con agregados naturales y agregado de material fino reciclado
proveniente de una planta de reciclaje de la ciudad de Bogotá. Las propiedades mecánicas y de
resistencia se determinan a partir de los ensayos de resistencia a la compresión de cilindros de
concreto, tracción indirecta y resistencia a la flexión del concreto (Método de la viga simple
cargada en los tercios de la luz), módulo de elasticidad y relación de Poisson.
La dosificación del agregado fino reciclado se sustituye en porcentajes de (0%, 20%, 25%,
30%, 35%, 50%, 75% y 100%) del agregado fino natural para el diseño de una mezcla de concreto
con una relación agua/cemento constante igual a 0.4.
13
La sustitución se realiza dividiendo la fracción de agregado fino en tres fracciones:
Fracción gruesa (contenido entre el tamiz No 4 y el No 10)
Fracción media (contenido entre el tamiz No10 y No 40)
Fracción fina (contenido entre el tamiz No 40 y No 200)
El agregado natural fino es pesado y tamizado para establecer el peso que tiene cada una de las
fracciones, se crea la sustitución de cada una de las 8 dosificaciones establecidas y se reemplaza
el mismo peso del agregado natural por agregado reciclado fino manteniendo así la curva
granulométrica típica.
2. Objetivos
2.1 Objetivo General
Determinar la influencia del agregado de concreto fino reciclado proveniente de una planta de
reciclaje de la ciudad de Bogotá en las propiedades mecánicas de un concreto hidráulico de alta
resistencia.
2.2 Objetivos Específicos
Caracterizar físicamente los agregados naturales y el agregado fino reciclado según las
Normas Técnicas Colombianas (NTC) y el Instituto Nacional de Vías (Invías) para la producción
de concretos.
Realizar el diseño de la mezcla de concreto con agregados 100% naturales y una relación agua
cemento de 0.40, como muestra control, con la cual se hará la comparación de las diferentes
14
dosificaciones de agregado fino reciclado, conservando siempre la curva granulométrica.
Evaluar el efecto del reemplazo en diferentes proporciones del agregado fino reciclado en la
resistencia a la compresión y a la flexión del concreto reciclado.
Determinar el efecto del reemplazo en diferentes proporciones del agregado fino reciclado en
las propiedades mecánicas (módulo de elasticidad y relación de Poisson) del concreto reciclado
15
3. Marco Referencial
3.1 Antecedentes Teóricos
Nacional:
En la escuela de ingenieros Julio Garavito,(Bojaca & Torres, 2013) realiza su trabajo de grado
enfocado en las “propiedades mecánicas y de durabilidad de concreto con agregado reciclado”.
En su metodología plantea el uso agregado reciclado grueso para sustituir la parte gruesa de los
agregados, él busca la motivación y el fomento del uso del agregado reciclado en la ciudad de
Bogotá en la que se pueda crear una cultura de reciclaje. La dosificación utilizada fue (0%; 20%;
40%) el agregado fino utilizado fue 100% natural. En sus resultados concluye que el agregado
reciclado y el natural tienen un comportamiento similar a los 3 días de curado; sin embargo, el
comportamiento del agregado reciclado en la resistencia a la compresión aumentó a partir de los
28 días.
En la Escuela Colombiana de Ingenieros Julio Garavito, el estudiante (Arriaga, 2013)plasma
una investigación en la “utilización de agregado grueso de concreto reciclado en elementos
estructurales de concreto reforzado” en el cual enfoca el conocimiento del agregado reciclado
hacia la parte estructural, realizando placas de concreto con acero de refuerzo en dos direcciones
finalmente se concluye que el concreto con agregado de concreto reciclado se puede sustituir un
20% y obteniendo comportamientos de resistencia mecánica satisfactorios; además se concluye
que la diferencia con un concreto convencional es insignificante, así que se propone la utilización
de concreto reciclado como una alternativa prometedora que amerita seguir siendo estudiada para
en un futuro alcanzar la normalización y por ende su aplicación en las obras civiles del entorno
colombiano con los correspondientes beneficios al medio ambiente.
En la Universidad de los Andes el estudiante Roso (2011) realiza un completo estado del arte
del concreto reciclado, en donde queda en ostensible que las características del concreto nuevo a
partir de concreto reciclado dependen de la calidad del concreto viejo a reciclar. El concreto
reciclado ya es muy utilizado en Europa en donde ya existen normativas para poder usarlo de
16
forma adecuada.
En la Pontificia Universidad Javeriana los estudiantes (Vanegas & Robles, 2008) realizan un
estudio experimental de las “propiedades mecánicas del concreto reciclado para su uso en
edificaciones convencionales” en donde se determinó que la manejabilidad se ve afectada por el
tipo de agregado y sus características (humedad - absorción), al aumentar el contenido de
agregado reciclado se disminuye la trabajabilidad de la mezcla, debido a los resultados obtenidos
se determinó que es viable el uso de concreto reciclado como nuevo agregado sin deterioro
importante de las propiedades analizadas. Recomiendan tener una mayor cantidad de material
reciclado debido a que en el momento de la sustitución se tiene un porcentaje de perdidas alto y
se debe mantener la misma proporción por tamiz, esto según la granulometría de Fuller
Thompson.
En la Universidad de los Andes el estudiante (Mendoza, 2004) realizó su estudio acerca de
“La viabilidad técnica y económica del uso del concreto reciclado como agregado” donde se
buscó conocer las propiedades del agregado de concreto reciclado (fracción gruesa y fina) y
poder realizar una comparación con un agregado natural y en mezcla de concreto y así mismo
una comparación del costo aproximado de este; finalmente se concluye que la principal diferencia
entre el agregado de concreto reciclado es la absorción de este debido a la gran cantidad de polvo
de pasta de cemento, además se encontró que la resistencia a la compresión disminuía
progresivamente con el aumento de reemplazo de agregado de concreto reciclado; finalmente se
concluye que si se controlan las propiedades este agregado resulta ser un negocio atractivo.
El estudiante de la Universidad Nacional,(León, 2001)realizó su tesis sustituyendo agregado
reciclado grueso solamente, debido a la poca información que existe sobre los agregados finos,
factores como la durabilidad y la resistencia no están suficientemente documentados, en su tesis
recomienda realizar una mayor investigación.
17
Internacional:
El reciclaje de escombros no es un tema nuevo, en Europa debido a la II Guerra Mundial y la
gran acumulación de escombros que esta dejó, se vio la necesidad de reutilizar dichos escombros
para la reconstrucción de las edificaciones afectadas; tanto fue el éxito que países como
Inglaterra, Alemania y Rusia comenzaron a implementar alternativas viables para futuras
construcciones.
Internacionalmente el concreto reciclado como agregado es un tema que viene estudiándose y
es por esto que ya existen normativas que controlan la utilización de este, algunas normas
internacionales son:
RILEM, especificaciones para agregados reciclados y concreto con agregado reciclado
(International Unión of Laboratories and experts in construction materials, system and
structures).
Norma Japonesa para agregados reciclados (1994-1997).
Especificaciones de los agregados reciclados para concreto en Bélgica.
Guía australiana para la utilización de agregado reciclado (RCA) en concreto.
Norma Alemana, DIN 4226-100 (2000).
Norma Inglesa, BS 8600:02 (2002).
Norma Holandesa NEN 5905:97 (1997).
Un ejemplo claro de lo determinado en la normatividad internacional es la Norma Japonesa que
establece que la procedencia del agregado reciclado no puede ser concreto que haya fallado por
durabilidad. Así mismo para generar restricciones justificadas y permisividad en el uso de
concreto reciclado aún se siguen realizando diferentes estudios con ayuda de nuevas tecnologías.
Se realizó un importante estudio en el Instituto de Tecnología de Roorkee, India donde un
estudiante del departamento de Ingeniería Civil (Kumar, 2012)propuso como tesis “influence of
recycled fines obtained from demolished concrete slabs for use in pavement quality concrete
construction” en la cual se estudiaron las propiedades mecánicas del hormigón endurecido
18
reemplazando arena de río por finos reciclados (25%, 50%, 75%, y 100%), los resultados
obtenidos arrojan que se recomienda un porcentaje entre el (25% - 50%) al cual no se afectan de
forma significativa las propiedades del concreto para pavimento rígido y así mismo se menciona
en varios artículos un porcentaje similar recomendado.
En la Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España estudiaron“Cualidades físicas y
mecánicas de los agregados reciclados de concreto, aplicación en concretos” los agregados
reciclados presentan una cantidad elevada de poros, por lo cual absorben más agua. Según los
resultados el 30% de agregado reciclado marca el límite entre los agregados reciclados y el
agregado natural, los reemplazos del agregado fueron (0%; 15%; 30%; 60%; 100%) de agregado
grueso por volumen.
En el artículo científico “Use of recycled fine aggregate in concretes with durable
requirements” (Zega & Di Maio, 2011)utilizan el agregado reciclado fino en diferentes
dosificaciones en donde el resultado de la dosificación óptima se encuentra entre el 20% y 30%
del agregado fino sustituido, el cual puede llegar a tener un comportamiento similar al agregado
natural.
En el documento “El concreto reciclado como agregado” adaptación del artículo“recycled
concrete” (Foster, 1986); (Yrjanson, 1981)concluyen entre otras:
Si el material reciclado es usado para el agregado fino, la mezcla es menos trabajable y
necesita mayor cantidad de agua y por lo tanto más cemento, cuando se sustituye en un
30% la trabajabilidad del concreto resultante alcanza los niveles de una mezcla
convencional.
La resistencia a la compresión y a la flexión del concreto reciclado tiende a ser
ligeramente menor que la del concreto con agregados naturales, sin embargo las
resistencias mínimas requeridas son fácilmente obtenidas con un apropiado diseño de
mezcla.
19
El uso de los agregados reciclados con baja resistencia no resulta en la reducción de la
resistencia a la compresión del concreto
El uso de reductores de agua adicionada a la mezcla para bajar el contenido de agua es
eficiente en el incremento de resistencias de mezclas de concreto que contienen concreto
reciclado como agregado.
En los resultados de esta investigación encontrados por Buck y Yrjanson, coinciden en que el
asentamiento de las mezclas con concreto reciclado fue menor que el de las mezclas de referencia
debido a la diferencia de trabajabilidad.
Al igual que otros investigadores, encontraron que el material reciclado que pasa por el tamiz
No. 4 (4,75 mm) era muy angular e incrementaba sustancialmente la demanda de agua para
mejorar la trabajabilidad. El incremento en la demanda de agua resultó en un incremento en el
contenido de cemento. La resistencia a la compresión fue igual o superior a las de las mezclas
convencionales.
El agregado fino reciclado tiene alta absorción debido a que el material es concreto
proveniente de hormigón viejo, el cual es más absorbente que el agregado natural, Considerando
esta circunstancia, el agregado reciclado fue empleado en la condición de saturado
superficialmente seco. Se manejaron sustituciones de 0%, 30%, 60% y 90%, la resistencia a la
compresión a los 7 días de edad fueron 26.6, 26.4, 21.8 y 17.3 MPa respectivamente, de igual
forma el módulo de rotura con los que se obtuvieron 3.3, 3.2, 2.8 y 2.7MPa. En conclusión el
30% de reemplazo tiene una resistencia a la compresión y a la flexión similar a la del hormigón
de referencia(Scanferla, 2011).
En Argentina en la Universidad Nacional de la Plata (Chavez & Fernando, 2012) proponen
como proyecto de grado del magister estructurada en Ingeniería Vial “Aprovechamiento de
hormigón reciclado en obras viales” en el cual se reemplazó tanto la fracción fina como la gruesa
se realizaron diferentes tipos de mezclas variando la resistencia a alcanzar, para pavimentos
asfálticos y estabilizados granulares, se obtiene que al incorporar la fracción fina y gruesa no se
obtienen los parámetros requeridos, sin embargo al reemplazar la fracción fina se alcanzarían los
20
parámetros requeridos aumentando la rigidez, se realizó además un estudio de los costos
obteniendo que se logra un ahorro económico considerable.
En Portugal en el Instituto Superior de Engenharia de Lisboa dos estudiantes (L., Evangelista,
& Brito, 2007) realizaron un estudio acerca del comportamiento mecánico del concreto hecho
con agregado fino de concreto reciclado “Mechanicalbehaviour of concrete madewith fine
recycled concrete aggregates” donde se utilizaron diferentes dosificaciones (0%,10%, 20%,
30%, 50% y 100%) y se realizaron ensayos como resistencia a la compresión, tracción, módulo
de elasticidad y resistencia a la abrasión; se obtiene con el incremento de concreto fino reciclado
se ven afectadas las propiedades mecánicas del concreto, pero se propone un reemplazo de hasta
el 30% el cual no afecta de manera importante dichas propiedadesbrindando a este proyecto una
base para tener en cuenta en el momento de realizar los porcentajes de dosificaciones y observar
con mayor detenimiento esta fracción de material y su comportamiento en relación a los demás
porcentajes sustituidos.
En China se realizó un estudio (Ji, 2013) acerca del efecto del estado de humedad del
agregado fino reciclado en el agrietamiento titulado “Effect of moisture state of recycled fine
aggregate on the cracking resistibility of concrete” se reemplaza solo la fracción fina
proponiendo dos dosificaciones 50% RAF y 50% AN, manteniendo la relación agua cemento
constante se determinó la humedad al horno, al aire y en condiciones SSS, además se realizaron
pruebas de resistividad y de resistencia ala compresión a los 7 y 28 días, finalmente se obtiene
que al mantener el contenido de agregad fino proporcional y con una relación agua cemento
constante la humedad aumenta y la resistividad igualmente sin importar el secado.
En una publicación de Construdata, la cual es una adaptación al artículo publicado en la
revista Concrete International de Octubre de 1986 “Recycled concrete as aggregate” presenta
propuestas e investigaciones realizadas que logran resumir que el uso de concreto reciclado es
una alternativa viable que con una apropiada planeación y pruebas de control, la calidad del
concreto con reemplazo de concreto reciclado es apropiado; menciona además que si se utiliza
una fracción fina de concreto reciclado redúcela manejabilidad de la mezcla. La resistencia a la
compresión y flexión de concretos reciclados tienden a ser ligeramente menores que las de un
21
concreto convencional, sin embargo las resistencias mínimas requeridas son fácilmente obtenidas
con el apropiado diseño de mezcla.
En Hong Kong, en City University of Hong KongTam V. (2005) realizó un estudio titulado
“Micro-structural analysis of recycled aggregate concrete produced from two-stage mixing
approach” que propone un nuevo enfoque en la mezcla de concreto, a saber "Enfoque de mezcla
de dos etapas (TSMA)", destinado a mejorar la resistencia a la compresión de reciclado de
concreto con agregados y por lo tanto reducir la variabilidad en los esfuerzos. Establece en
pruebas experimentales, se lograron mejoras en la resistencia al concreto con agregado reciclado.
El efecto puede ser atribuible a la naturaleza porosa de los áridos reciclados y por lo tanto el
proceso de pre-mezcla puede llenar algunos poros y grietas, lo que resulta en un concreto más
denso, una zona interfacial mejorada alrededor de reciclado agregado y por lo tanto una mayor
resistencia en compresión.
3.2 Marco Teórico
El concreto reciclado es uno de los materiales más manejados a nivel mundial en razón a su
gran versatilidad de usos, es objeto de estudio en Colombia debido a los resultados obtenidos en
otros países es por esto que se están convirtiendo en una opción técnica, económica y
ambientalmente favorable para la construcción.
En Colombia actualmente ya existen plantas de trituración y separación del material de
demolición, pero la falta de investigación acerca de los agregados de concreto reciclado no
generan el uso confiable de este material, a pesar de que el nuevo modelo de pliego de licitación
pública obra – estudio, diseño y construcción (2014) que generó el IDU, refleja un incentivo en la
utilización de material reciclado dando puntos a los proyectos que liciten una obra con uso en
porcentaje (%) de materiales reciclados.
22
3.2.1 Definición y Tipos de Agregados
Los agregados cumplen una función muy importante dentro de una mezcla de concreto ya que
ocupan aproximadamente el 70% de su volumen, tanto los agregados gruesos como los finos,
influyen en las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido, esta investigación indagó
la influencia del agregado fino reciclado en un concreto de alta resistencia, ya que como se
mencionó previamente, la influencia que generan estos materiales en una mezcla de concreto es
realmente importante y la utilización de este agregado reciclado sería una opción para optimizar
los procesos de fabricación de concretos,generando una disminución importante en la explotación
de canteras y ríos logrando reducir el impacto ambiental y económico que crea esta actividad.
Los agregados son el recurso mineral más utilizado por el ser humano, un kilómetro de
autopista necesita 25000 toneladas de áridos y para un metro cubico de hormigón se utilizan
aproximadamente 2 toneladas(Explora Geologia, 2010)
Los áridos se definen como materiales inertes de formas angulares o circulares, naturales o
artificiales, que con la granulometría adecuada se utilizan para la fabricación de productos
artificiales resistentes mediante la adición de materiales aglomerantes de activación hidráulica
como cementos o materiales bituminosos. Principalmentelos áridos son utilizados en la industria
de la construcción para morteros, concretos bases y subbases para carreteras(Bustillo Revuleta,
Calvo Sorando, & Fueyo Casado, 2001)
3.2.1.1 Clasificación de los Agregados Según su Tamaño
Clasificar los agregados por su tamaño es la forma más generalizada de realizarlo, esta
distribución se conoce como granulometría. Las fracciones se dividen básicamente en fracción
fina la cuales tienen un diámetro inferior a 4.76 mm y no menos a 0.074mmy las partículas de la
fracción gruesa que tienen un diámetro mayor a 4.76 mm
23
Tabla 1:
Clasificación general del agregado según su tamaño
Tamaño de las
partículas en mm Denominación Clasificación
Clasificación como
agregado para concreto
Inferior a 0.002 Arcilla
Fracción muy Fina
No Recomendable
Entre 0.002 – 0074
(No 200) Limo No Recomendable
Entre 0.074 – 4.76
(No 200-No 4) Arena Agregado Fino
Material apto para producir
concreto
Entre 4.76-19.1
(No 4 – 3/4”) Gravilla
Agregado Grueso
Material apto para producir
concreto
Entre 19.1 – 50.8
(3/4”- 2”) Grava
Entre 50.8 -152.4
(92” – 6”) Piedra
Superior a 152.4
(6”) Rajón, piedra Bola Concreto ciclópeo
Fuente: Sánchez de Guzmán, Tecnología del concreto y del mortero (p. 70)
3.2.1.2 Clasificación de los Agregados Según su Procedencia
Se refiere al lugar de donde se extrae y a la historia geológica de la región que la rodea, siendo
estos factores los responsables de la forma, tamaño y tipo de los áridos, según provengan de
fuentes naturales o a partir de producciones industriales se clasifican de la siguiente forma:
3.2.1.2.1 Agregados Naturales.
Son todos los áridos de origen mineral se conoce como aquel que únicamente ha sido
sometido a procesos mecánicos, sin intervención de proceso de trituración, simplemente mediante
cernido o lavado.
Provienen de fuentes naturales compuestos de fragmentos de rocas modificados por procesos
naturales como depósitos de arrastre fluvial, también se consideran los generados por glaciares
terremotos, corrientes eólicas canteras o lechos de mar.
24
Tabla 2
Características de los depósitos de agregados naturales
Tipo de
deposito Definición Características Imagen
Deposito
fluvial
Los ríos transportan
sedimentos de
diferentes tamaño,
se puede dar por
disolución,
suspensión o
rodadura
Son partículas redondeadas
y lisas
Las corrientes clasifican las
fracciones según la
densidad
Durante el transporte se
pierden materiales débiles e
impurezas
Fuente: www.pirineos3000.com
Deposito
glaciar
Transportados por
el hielo, no han
estado sujetos a
acciones de
desgaste
A medida que el glaciar
fluye sobre la superficie
fracturada se ablanda e
incorpora la roca al hielo,
una vez el agua se expande
actúa como palanca y se
levanta la roca
Fuente:www.el100ambientologo.blogspot.
com/2012/09/procesos-glaciares.html
Depósitos
eólicos
Material
acumulado por el
viento, se deposita
formando dunas y
médanos.
Transportados por
saltación
rodamiento y
suspensión
El viento genera una acción
erosiva, transporta
partículas que al chocar con
el terreno se van
desgastando
Fuente:www.esacademic.com/dic.nsf/eswi
ki/439566
Depósitos de
lechos de
mar
Originados por la
acción erosiva del
mar , debido al
arrastre y a las olas
Son agregados limpios y de
buena durabilidad, debe
hacerse análisis químico
para determinar el
contenido de sales Fuente::www.fotocommunity.es/pc/pc/dis
play/30642257
25
3.2.1.2.2 Agregados Artificiales
Dentro de los áridos de origen mineral se encuentran todos aquellos subproductos o procesos
industriales que admiten modificación térmica, Estos agregados se obtienen a partir de productos
industriales como arcillas expandidas, escorias de alto horno, Clinker, limaduras de hierro,
escorias siderúrgicas, cenizas volantes entre otras.
La granulometría de los áridos ligeros tienen diferentes densidades según su procedencia, estos
áridos no presentan reacciones álcali-árido debido a que no se tienen antecedentes y no resulta
necesario realizar una evaluación con respecto a este tipo.
La absorción de los áridos ligeros normalmente es alta debido a su estructura porosa, su forma
generalmente es redondeada o elipsoide. Y sus propiedades mecánicas como compresión,
desgaste y abrasión son menores en comparación con los áridos naturales. El agregado artificial
es habitualmente blando y no presentan buen comportamiento frente a la erosión. (Explora
Geologia, 2010, p. 20)
3.2.1.3Agregado de Concreto Reciclado
Las referencias del uso del concreto reciclado tienen varios períodos atrás como consecuencia
de las guerras mundiales y la gran cantidad de escombros generados en ellas, así que el aumento
de la demanda por materiales de construcción fue muy significativa y motivaron el estudio de las
propiedades de dicho material para utilizarlo como materiales pétreos en mezclas de hormigón,
para ser usadas inicialmente en construcciones de baja resistencia.
En la actualidad con un mayor conocimiento de sus propiedades se puede decir que es posible
lograr un concreto de alta resistencia y que cumpla con los requisitos necesarios para un concreto
convencional
El concreto reciclado fino, se puede utilizar como un nuevo agregado con propiedades
similares a las del agregado natural, se dice que el árido que puede ser admisible para elaborar
26
concreto dejando de lado el agregado natural, es el “agregado reciclado de concreto” que no
tienen betún lo cual ayuda a la resistencia de la nueva interface que se creará entre la nueva pasta
de cemento y los agregados reciclados (Etxberria et al, 2003).
Sustituciones de hasta el 30% de agregado natural por agregado reciclado no altera
significativamente la resistencia a compresión del nuevo concreto (Ravindrarajah et al, 1985). La
mayoría de las recomendaciones europeas limita el contenido de agregado reciclado al 20% en
peso sobre el contenido total de agregado natural, por consiguiente las propiedades finales del
hormigón apenas se ven afectadas siendo necesario para porcentajes superiores una mayor
investigación.
3.2.1.3.1 Propiedades del Agregado de Concreto Reciclado
Los áridos reciclados son diferentes en función de la obra de la que formaron parte, como
pueden ser áridos de demolición de estructuras de hormigón, de pavimentos, escombros que
incluyen mampostería, etc. Esto conlleva a que las características técnicas de cada uno sean muy
diferentes.
Las diferencias que esta instrucción establece entre el árido producto de hormigón reciclado y
el árido natural son las siguientes:(Explora Geologia, 2010)
Menor densidad en el árido reciclado (debido a la presencia de cemento)
Mayor absorción
Mayor contenido en cloruros, ya que pueden ser hormigones procedentes de obras
marítimas, puentes o pavimentos expuestos a las sales para el deshielo, etc.
Pueden tener cantidades de cloruros apreciables
Reactividad álcali-árido, que aunque se considera nula, puede tener variaciones si
se utilizan hormigones de diferente procedencia.
3.2.2 Propiedades Físicas de los Agregados.
3.2.2.1 Granulometría
27
Está definida como la distribución de los tamaños de las partículas que constituyen una masa
de agregados de determina mediante el análisis granulométrico que consiste en dividir una
muestra de agregado en fraccione de igual tamaño, la medida de la cuantía es lo que se conoce
como granulometría(Sanchez de Guzmán, 2001, p. 72).
El análisis granulométrico se logra haciendo pasar el agregado a través de una serie de tamices
que tienen aberturas cuadradas y que siguen la norma NTC-32.de 2002Factores que se derivan
del análisis granulométricos son el módulo de finura que permite estimar que tan fino o grueso es
un material, entre más se acerque a cero más fino es el agregado. El tamaño máximo del
agregado es otro factor importante para el análisis ya que indica el tamaño máximo de la
partícula más grande del material con el que se va a trabajar. Y por último el tamaño máximo
nominal que indica el tamaño promedio de las partículas más grandes de la fracción gruesa.
Una curva granulométrica inclinada lateralmente o acostada indica que el material esta bien
gradado o con todos los tamaños y corresponde a una gradación densa o cerrada, es decir, los
espacios entre partículas son mínimos, no existe ni exceso ni defecto de un tamaño determinado.
En cambio una curva casi vertical indica un material mal gradado, en el que predominan solo
unos pocos tamaños y corresponde a una gradación abierta donde aumentan los espacios vacíos.
(Gutíerrez de López , 2003, p. 18)
3.2.2.2 Textura y Forma
Agregados que proceden de rocas naturales como en canteras, son materiales que
posteriormente son sometidas a un proceso de trituración y tienen formas cubicas o poliédricas
mientras que los agregados de río poseen formas redondeadas y de textura lisa o aplanada.
La textura y la forma superficial de las partículas finas y gruesas tienen una influencia
importante en la manejabilidad del concreto tanto en estado fresco como endurecido. Debido a
esto es necesario realizar un ajuste para lograr obtener un mismo nivel de asentamiento, aunque
esto resulte un poco tedioso, las arenas angulares de forma rugosa requerirán un mayor porcentaje
de agua en el concreto que un agregado fino redondeado y liso. La forma y textura del agregado
grueso también afecta el requerimiento de agua de mezclado y la relación a/c en una forma
similar a la del agregado fino. Sin embargo, las partículas de agregado grueso, debido a su
28
relación área superficial a volumen mucho menor, afecta la resistencia a través de una relación
más compleja de adherencia agregado-pasta de cemento y la relación agua-material cementante
del concreto(Osorio, 2013).
Tabla 3:
Clasificación de las partículas según su forma
Clasificación Descripción Ejemplo Forma
Redondeada
Totalmente desgastada por
el agua o completamente
limada por frotamiento
Grava de rio
Arenas del desierto
Irregular
Irregularidad natural, o
parcialmente limada por
frotamiento y con caras
redondeadas
Gravas; Pizarra de
superficie o
subterranea
Angular
Posee caras bien definidas
que se forman en la
intersección de caras más o
menos planas
Rocas trituradas de
todo tipo y escoria
triturada.
Escamosa
(laminar)
Material en el cual el
espesor es pequeño en
relación con las otras dos
dimensiones
Roca laminada
Alargada
Material normalmente
angular, en el cual la
longitud es
considerablemente mayor
que las otras dos
dimensiones
Se encuentra en
algunos
depósitos naturales
en forma de
lajas.
Escamosa y
alargada
Material cuya longitud es
considerablemente mayor
que el ancho y este
considerablemente mayor
que el espesor
Agregados de rocas
meteorizadas
Nota: Fuente adaptado de Sánchez de Gúzman, 2001, p. 93& Giraldo Bolivar, 2003, p. 8
Porosidad y absorción
La porosidad está relacionada con la capacidad de absorción de agua de los agregados y varía
de acuerdo con el tamaño de los poros, las partículas de material poroso tiene un inadecuado
comportamiento en una mezcla de concreto, ya que si no se realiza un correcto ensayo de la
29
capacidad que tiene el agregado para absorber agua el diseño de la mezcla se va a ver alterado ya
que el material se puede encontrar en una de las siguiente condiciones de humedad:
Tabla 4:
Diferentes estados de saturación del agregado
Estado de Saturación Característica Imagen
Seco totalmente
Capacidad de absorción
máxima , indica la
absorción total del
material
Parcialmente húmedo Absorción superficial
Saturado
superficialmente seco No absorbe agua
Totalmente húmedo
El material aporta agua
superficial
Fuente: Adaptación de (Sanchez de Guzman, 2001, p. 97)
3.2.3 Concreto Fresco
3.2.3.1 Manejabilidad
La manejabilidad es también conocida como la trabajabilidady es aquella propiedad del
concreto fresco que permite determinar la facilidad con que puede ser colocado y consolidado
apropiadamente la mezcla sin tener segregación. Así mismo, es la cantidad de trabajo interno útil
necesario para originar una completa compactación.
Cuando la mezcla se halla en la fase plástica, el agregado dentro de la misma tiene un papel
importante en cuanto a la facilidad de distribución y compactación especialmente la fracción
30
fina, la cual actúa en la pasta como lubricante del agregado grueso y permiten lograr la
manejabilidad requerida.
La medida de la manejabilidad se puede realizar mediante en el ensayo de asentamiento que
por su simplicidad es el más utilizado para medir esta propiedad. El cono de Abrams mide la
consistencia de una mezcla fresca de concreto y se encuentra especificado en la norma NTC 396.
3.2.3.2 Consistencia
Es la mayor o menor facilidad que tiene la mezcla para deformarse por consiguiente para
ocupar el molde o encofrado del concreto Tiene que ver con la fluidez de mezcla, es decir que tan
seco o fluido está el concreto fresco, cuando se encuentra en estado plástico, por lo que puede ser
el grado de humedad de la mezcla.
Tabla 5:
Clasificación del hormigónde acuerdo con los valores del asiendo en cono de Abrams Normativa Europea
Consistencia Asiento en cono de
Abrams (cm) Observaciones
Seca o rígida 0-2 Compactación por vibrado difícil de trabajar,
sin cohesión
Plástica 3-5 Compactación con vibrado levemente cohesivo
Blanda 6-9 Recomendable para columnas, muros y losas
Fluida o suelta 10-19 Compactación por picado de barra. leve
Líquida ≥16 Compactación leve
Fuente: Adaptación de CivilGeek ( 2011)
3.2.4 Concreto de Alto Desempeño
Un concreto que se considere de alta resistencia es aquel que alcanza resistencias mayores a
las convencionales, Foster en 1994 lo define como:
“Un concreto hecho con materiales apropiados combinados de acuerdo con un diseño de
mezcla especial y con un adecuado mezclado, transporte, colocación, compactación y
31
curado para que resulte un concreto con excelente comportamiento en la estructura en la
cual estará expuesta y con las cargas a las que estará sujeta a lo largo de su vida
útil”(Salcedo, 2006, pp. 8-9)
La ACI (American Concrete Institute) indica que es un concreto con una uniformidad y
funcionamiento especial que no puede ser obtenida utilizando materiales convencionales,
procedimientos comunes de mezclados y prácticas típicas de curado, además se debe tener una
selección y un control de calidad detallado de todos los materiales que se utilizan para la
realización de la mezcla..(Salcedo, 2006, p. 9):
El mundo moderno exige al hombre superar problemas ingenieriles cada vez mayores como
ambientes más agresivos, mayores alturas de colocación, menores tiempos para el desencofrado,
etc. Los rangos de un concreto de alta resistencia se definen según la ACI 363 mediante la
metodología de fabricación del hormigón y según la región en donde se este fabricando.
(Informaciones Técnicas, Tecnológicas)
En el presente proyecto se adaptó el término de alta resistencia a un diseño de mezcla con un
valor de agua cemento que si corresponde a alta resistencia como es la relación a/c de 0.4 y no se
realizó un diseño de mezcla para obtener un valor de resistencia especificada. Debido a que el
concepto puede tener diferentes definiciones según la región y el tipo de uso es preciso aclarar
que el diseño que se realizó fue con la relación agua cemento fija con la utilización de concreto
reciclado.
.
32
3.2.5Propiedades Mecánicas y de Resistencia de un Concreto.
3.2.5.1Resistencia del Concreto.
El factor que contribuye a la resistencia del concreto de manera más significativamente es la
relación a/c, La pasta de cemento es el elemento que llena los vacíos entre los agregados, provee
la trabajabilidad del concreto en estado fresco y proporciona la adherencia o pega entre los
agregados una vez el concreto se endurece. Tiene influencia en la resistencia, durabilidad y
retracción del concreto, se trata de la relación peso del agua al peso del cemento utilizado en una
mezcla de hormigón, cuanto menor es la relación de agua cemento mayor son las propiedades
favorables de resistencia del concreto.
El curado es muy importante, ya que si este proceso se realiza de forma incorrecta se podría
perder hasta el 30% de la resistencia esperada, por eso lo recomendable es realizarlo por 28 días.
Cabe resaltar que la resistencia que se le especifica al concreto, aproximadamente el 70%, se
genera en los primeros siete días pero no va a alcanzar la durabilidad y características óptimas
que tendría un concreto con un curado a los 28 días.
La forma y textura de los agregados influye en los resultados de la resistencia a la compresión,
se pueden encontrar partículas lisas y redondeadas provenientes de ríos que no generan mayor
adherencia con la pasta que se genera con el cemento a diferencia de los agregados angulares y
rugosos que tienen mayor resistencia a la compresión y mejora la adherencia de la matriz aunque
necesita de una mayor cantidad de agua para su manejabilidad (Vanegas y Robles, 2008)
En Colombia se han generado diferentes investigaciones, pero en la mayoría se recomienda
ampliar la información en el concreto reciclado como agregado fino y para lograr una
investigación más acertada se tuvieron en cuenta las teorías ya estudiadas en la revisión
bibliográfica y de acuerdo a que la mayoría coinciden en un porcentaje óptimo para la utilización
de concreto reciclado entre el 25% - 40% se acordaron porcentajes de reemplazo cercanos a estos
valores. Por otro lado, debido a que la mayoría de artículos muestran que la resistencia
33
disminuye con el reemplazo de concreto reciclado Tam Viviam en su artículo “Micro-structural
analysis of recycled aggregate concrete produced from two-stage mixing approach”,
recomienda generar un nuevo enfoque a la realización de la mezcla de concreto en términos
prácticos, lo que finalmente ha generado un resultado favorable aumentando la resistencia del
concreto con adición de agregado de concreto reciclado.
3.2.5.2 Resistencia a la Flexión
Es una media de la resistencia a la tracción del concreto por momento de una viga o una losa no
reforzada, esta se expresa como el módulo de rotura en el cual el valor resultante es
aproximadamente del 10 al 20% de la resistencia a la compresión.
Este ensayo resulta ser útil para los diseñadores de pavimentos rígidos en donde aparecen
esfuerzos de tracción ocasionados por la flexión de las placas o por el paso de los vehículos ya
que en la construcción estructural es muy poco su uso.
Durante la realización del ensayo permitir que una viga se seque dará como resultado, bajas
resistencias por lo que el ensayo debe realizarse mientras la viga aún se encuentre húmeda.
Figura 1Ensayo de la resistencia a la flexión
Fuente Nota Resistencia a la flexión del concreto(El concreto en la Practica)
3.2.5.3 Ensayo de Tracción Indirecta
El ensayo tiene como objetivo determinar la resistencia a tracción indirecta de probetas
cilíndricas sometiéndolas a una fuerza de compresión aplicada en una banda estrecha en toda su
longitud, el ensayo de tracción indirecta es un análisis que permite imitar la respuesta que puede
34
llegar a tener un pavimento y poder así obtener la carga máxima que puede soportar la mezcla
antes de romperse.
Figura 2 Ensayo de la Tracción Indirecta Fuente Ensayo de tracción indirecta (Garrote Villar , p. 6)
Existen aún incertidumbres sobre los esfuerzos secundarios inducidos por la varilla que transmite
las cargas al cilindro a pesar de que se sitúan dos listones de madera entre el punto de apoyo y
dicha varilla.
Figura 3Posición del cilindro con listones de madera Fuente: Resistencia a tracción indirecta ensayo brasileño. (Insht)
3.3 Marco Conceptual
Las siguientes definiciones fueron tomadas del glosario del ingeniero civil (Arias, 2011).
Concreto: El concreto es un material que se obtiene de una mezcla de componentes:
conglomerante (cemento), agregados (arena y grava), agua y, de manera opcional, aditivos. La
pasta, compuesta por cemento portland y agua, une los agregados, normalmente arena y grava
(piedra triturada), lo cual crea una masa similar a una roca. Cuando el concreto está fresco se le
puede dar cualquier forma y una vez se endurece tiene las características de ser durable en el
35
tiempo y de resistir esfuerzos mecánicos como la compresión.
Agregados naturales: Son aquellos procedentes de la explotación de fuentes naturales tales
como: depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de río) o glaciares (cantos rodados) y de
canteras de diversas rocas y piedras naturales. Pueden usarse tal como se hallen o variando la
distribución de tamaños de sus partículas, si ello se requiere.
Agregado fino de concreto reciclado:Es el material proveniente de la demolición de obras
constructivas, que pasa por un proceso de trituración, clasificación y pasa el tamiz No. 4
(4,75mm).
Resistencia a la compresión:Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga
de aplastamiento.
Resistencia a la flexión:Esfuerzo de fibra máximo desarrollado en una probeta justo antes de
que se agriete o se rompa en un ensayo de flexión.
Módulo de elasticidad:Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material
elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.
Módulo de Poisson: Es una constante elástica que proporciona una medida del
estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira
longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento.
36
4. Metodología
4.1. Materiales.
Debido a que los agregados conforman hasta el 70% de una mezcla de concreto, las
propiedades tanto mecánicas como de resistencia se ven afectadas por la calidad de estos, así que
fue necesario conocer el agregado natural mediante diferentes ensayos de caracterización
teniendo en cuenta la procedencia de dichos agregados.
El agregado natural con el que se trabajó se adquiere de una planta de trituradora “Triturados
del Tolima” ubicada en la sabana de Bogotá, en la autopista Medellín Km 1-05 una empresa,
que maneja agregados naturales de diferentes características.
El concreto reciclado se obtuvo de una planta de reciclado de agregados en “Reciclados
Industriales”ubicada Km1.5 – Costado Sur Vía Bogotá Siberia Cota, Cundinamarca. Donde se
solicita el tamaño del agregado que sea requerido, en este caso se compró agregado reciclado con
partículas de tamaños inferiores al No.4.
El cemento que se utilizó fue Portland tipo I marca Cemex, el cual se obtuvo de un Home
Center ubicado en la Calle 19 # 28-80; este tuvo excelentes resultados con los cubos de morteros
fallados a los 3, 7 y 28 días de edad para comprobar la resistencia del cemento
37
Tabla 6
Normas de los ensayos elaborados
Ensayo Norma de Ensayo
Resistencia a la
compresión
Resistencia a la compresión de cilindros de
concreto
I.N.V. E 410
Módulo de elasticidad y
relación de Poisson
Resistencia a la compresión de cilindros de
concreto con módulo de elasticidad
NTC 4025
Resistencia a la flexión Método de la viga simple cargada en los tercios de
la luz I.N.V. E 144
Tracción indirecta eTensión indirecta de concreto método Brasilero NTC 722
Fuente: Autores
4.2 Caracterización.
Ya que es necesario conocer los materiales para realizar el diseño de mezcla basado en una
relación agua cemento de 0,4 y además poder realizar una comparación entre la arena y el
concreto fino reciclado se realizaron diferentes ensayos para caracterizar cada uno de los
materiales (grava, arena, cemento y agregado fino de concreto reciclado) según la NTC e Invías.
Con base en los estudios mencionados anteriormente se determinaron los porcentajes de
reemplazo y los ensayos para conocer las propiedades de resistencia y mecánicas.
4.2.1Agregado Grueso
El agregado grueso fue una grava triturada de rio y se obtuvo de “Triturados del Tolima”, el cual
se solicitó de un tamaño máximo de una pulgada (1”), de forma angular, textura rugosa y muy
limpia.
El agregado grueso afecta a la resistencia del concreto debido a su relación de adherencia
agregado-pasta de cemento y la relación agua-material cementante del concreto, entre otras
propiedades, esto depende además de la forma y textura del agregado, entre más rugoso sea este
38
mayor adherencia, lo que favorece al concreto, entre otras propiedades físicas; es por esta razón
que es necesario realizar una caracterización al material y conocer las propiedades físicas (ver
tabla 7).
Tabla 7
Normas de ensayo para agregado grueso
Ensayo Nombre ensayo Norma de ensayo
Granulometría
Método de ensayo para el análisis por
tamizado de los agregados finos y gruesos
NTC 77-07
Masas unitarias Determinación de la masa unitaria y los
vacíos entre partículas de agregados
NTC 92-95
Densidad y absorción
Método de ensayo para determinar la
densidad y la absorción del agregado
grueso
NTC 176-95
Humedad natural
Método de ensayo para determinar por
secado el contenido total de humedad
de los agregados
NTC 1776-94
Dureza Desgaste máquina de los Ángeles I.N.V. E-218-07
Durabilidad Partículas fracturadas I.N.V. E -227-07
Geometría de las
partículas
Partículas planas y alargadas I.N.V. E -240-07
Fuente: Autores
4.2.1.1Granulometría
Este ensayo se realizó basado en la norma NTC 77 “Método de ensayo para el análisis por
tamizado de los agregados finos y gruesos” del cual se obtiene una curva granulométrica que
busca conocer la distribución de los tamaños de las partículas que componen los agregados finos
39
y gruesos, a través de un proceso de tamizado, se realizó la granulometría del agregado grueso.
(ver tabla 8).
Tabla 8
Granulometría de la grava
MUESTRA GRAVA TRITURADA
Peso muestra seca (gr) 5000
% Material perdido en tamizado. 0,001
Cantidad de material perdido 0
TAMIZ
No Tamaño Peso Retenido % Retenido % Pasa
Pulg. mm gr % %
2" 49 0 0 100
1" 24,5 24 0,48 99,52
3/4" 19 104 2,08 97,44
1/2" 12,5 1081 21,62 75,82
3/8" 9,5 1093 21,86 53,96
1/4" 6,35 1603 32,06 21,9
N 4 4,75 1095 21,9 0
TOTAL MATERIAL
(gr)
5000
Fuente: Autores
Es necesario verificar si la granulometría se encuentra dentro de las franjas granulométricas
especificadas en la NTC 174 (Ver Figura4).
40
Figura 5 Densidad y Absorción del Agregado Grueso
Figura 4 Granulometría agregado grueso Fuente: Autores
4.2.1.2Densidad y Absorción.
Esta ensayo está basado en la NTC 176 de 2002“Método de ensayo para determinar la densidad
yla absorción del agregado grueso” teniendo como objetivo determinar la densidad del agregado
expresada como densidad aparente, densidad aparente SSS (Saturada Superficialmente Seca) y la
densidad nominal, también la absorción que se basa en el humedecimiento en agua del agregado
después de 24 horas. (ver tabla 9).
Fuente: Autores
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0 5 10 15 20 25 30
% q
ue
pas
a
Abertura del tamiz (log)
Granulometría del agregado grueso
Límite superior
Límite Inferior
Grava
41
Figura 6 Masa unitaria de la grava
Tabla 9
Densidad y absorción agregado grueso
Densidad aparente (gr/cm
3) 2,21
Densidad aparente SSS (gr/cm3) 2,30
Densidad nominal(gr/cm3) 2,43
Absorción (%) 4,08
Fuente: Autores
4.2.1.3Masas Unitarias
Esta ensayo está basado en la NTC 92“Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre
partículas de agregados” teniendo como objetivo determinar la masa unitaria en condición
compactada o suelta y el cálculo de los vacíos entre las partículas de agregados finos, gruesos o
mezclados, en este caso solo se realizó a la fracción gruesa (ver figura 6 y tabla 10).
Fuente: Autores
Tabla 10
Masa unitaria de la grava
Masa unitaria suelta (gr/cm
3) 1,40
Masa unitaria apisonada (gr/cm3) 1,49
Fuente: Autores
42
Figura7Partículas Planas y alargadas
4.2.1.4Desgaste Máquina de los Ángeles
Esta ensayo está basado en la I.N.V.E 218-07“resistencia al desgaste de los agregados de
tamaños menores de 37.5 mm(1½") por medio dela máquina de los ángeles” relaciona la dureza
del agregado mediante la resistencia a la abrasión que sufre el material.
Una vez realizada la granulometría del agregado grueso, de la cual se obtuvo que la mayor
cantidad partículas quedaron retenidas entre el tamiz No. 4 y un ¼” así que el tipo de
granulometría fue tipo C, a partir de la cual se definió la cantidad de material a usar y el número
de esferas. Finalmente se obtuvo un porcentaje de resistencia al desgaste de 24,7%, siendo un
valor satisfactorio, ya que según la NTC 174 se especifica un máximo de porcentaje al desgaste
del 50% (Ver anexo A)
4.2.1.5Partículas Planas y Alargadas
Este ensayo determina la geometría del agregado grueso y se basa en laI.N.V. E -240 “Método para
determinar partículas planas, alargadas o planas y alargadas en agregados gruesos”, esta
propiedad es muy importante de analizar ya que puede influir en la compactación. Se clasifica el
material en tres grupos y se determina el porcentaje de partículas que pertenece a cada uno de
ellos (ver figura 7); para la grava triturada utilizada se obtiene un porcentaje de partículas planas
de 15,43%, un porcentaje de partículas alargadas de 24,63% y un porcentaje de partículas ni
planas ni alargadas de 59,94%. (ver anexo A)
Fuente: Autores
43
Finalmente se muestra un resumen de los resultados obtenidos de los ensayos de caracterización
para el agregado grueso (ver tabla 11).
Tabla 11
Resumen resultados caracterización agregado grueso.
Ensayo Valor Unidad
Masa unitaria suelta 1,40 gr/cm³
Masa unitaria compactada 1,49 gr/cm³
Densidad aparente 2,21 gr/cm³
Absorción 4,075 %
% Desgaste 24,7 %
Forma Angular
Textura Rugosa
Fuente: Autores
4.2.2 Agregado Fino
El agregado fino en el concreto es utilizado como llenante, además aporta a la manejabilidad del
concreto actuando como un lubricante sobre los que ruedan los agregados gruesos, así que la
ausencia de este refleja aspereza en la mezcla y el exceso demanda mayor cantidad de agua para
producir un asentamiento determinado.
Es necesario conocer el agregado fino a utilizar, tanto el agregado natural (arena de rio) como
el agregado reciclado (AFCR) así que se realizan los ensayos pertinentes para lograr caracterizar
el material (ver tabla 12).
Tabla 12
Normas de ensayo para agregado fino
44
Figura 8Apariencia Arena de Rio
Ensayo Norma de ensayo
Granulometría
Método de ensayo para el análisis por
tamizado de los agregados finos y gruesos
NTC 77
Densidad y
Absorción
Método para determinar la densidad y la
absorción del agregado fino. NTC 237
Masas Unitarias Determinación de la masa unitaria y los
vacíos entre partículas de agregados NTC 92
Humedad Natural Método de ensayo para determinar por
secado el contenido total de humedad
de los agregados
NTC 1776
limpieza Índice de plasticidad I.N.V. E-126
Equivalente de arena I.N.V. E-133
Fuente: Autores
4.2.2.1 Agregado Fino Natural (AFN)
El agregado fino natural corresponde a una arena de rio, con poca presencia de finos y de
tamaños pequeños, proveniente de “Triturados del Tolima” una empresa que se dedica a la
distribución de agregados 100% natural. (verfigura 8).
Fuente: Autores
4.2.2.2Agregado fino de concreto reciclado (AFCR)
El agregado reciclado es un material con alta presencia de material fino debido a la cantidad
de cemento que contiene este agregado reciclado. Material obtenido en “Reciclados Industriales”
45
Figura 9Apariencia del AFCR
empresa dedicada al reciclaje y distribución de concreto reciclado, y aunque se desconoce la
procedencia del concreto que fue demolido, actualmente es un material que se utiliza sin ninguna
clase de restricción (ver figura 9).
Fuente: Autores
4.2.2.3Granulometría
Ensayo basado en la NTC 77, obteniendo la curva granulométrica tanto del AFN como del
AFCR, obteniendo un módulo de finura de 5,4 y 7,5 respectivamente. Se comprueba si la
granulometría de ambos agregados se encuentra dentro de las franjas propuestas por la NTC 174.
Figura 10 Granulometría de la arena de río Fuente: Autores
En la figura 10 se observa que la granulometría del agregado natural (arena de río) se encuentra
dentro de las franjas antes mencionadas.
0
20
40
60
80
100
0;010;1110100
% P
asa
Tamaño de la partícula (mm)
Arena
Franja inferior
Franja Superior
46
Figura 11Granulometría AFCR Fuente: Autores
En la figura 11 se evidencia que la granulometría del AFCR no cumple con lo especificado en
la norma NTC 174.
4.2.2.4Densidad y Absorción
Esta ensayo está basado en la NTC 237 “Método de ensayo para determinar la densidad y la
absorción del agregado fino” teniendo como objetivo determinar la densidad aparente y nominal,
también la absorción que se basa en el humedecimiento en agua del agregado después de 24
horas. (ver figura 13y tabla 13).
Figura 12Densidad y absorción del agrado fino Fuente: Autores
0
20
40
60
80
100
0;010;1110100
% P
asa
Tamaño de la partícula (mm)
Agregado Reciclado
Franja superior
Franaja Inferior
47
Tabla 13
Densidad y absorción agregados finos
Fuente: Autores
4.2.2.5Masa Unitaria
Este ensayo se realizó de la misma manera para el agregado grueso anteriormente explicado (ver
tabla 14).
Tabla 14
Masa unitaria agregados finos
Fuente: Autores
4.2.2.6Equivalente de Arena
Este ensayo se realizó basado en la I.N.V. E-133 “Equivalente de arena de suelos y agregados
finos” el cual tiene como objetivo determinar la proporción relativa del contenido de polvo fino
nocivo, o material arcilloso, en los suelos o agregados finos, en el caso del agregado utilizado por
ser una arena de rio es muy limpia y se obtuvo un equivalente de arena de 83,52% y lo que se
enuncia en la especificación NTC 174 es que debe ser mayor de80%.
AFN AFCR
Densidad aparente (gr/cm3) 2,44 2,07
Absorción (%) 3,05 10,11
AFN AFCR
Masa unitaria suelta (gr/cm3) 1,51 1,40
Masa unitaria apisonada (gr/cm3) 1,59 1,44
48
Finalmente se realiza un resumen de los resultados obtenidos y lo especificado para los agregados
para concreto (ver tabla 15).
Tabla 15
Resumen resultados caracterización agregado fino
Ensayo AFN AFCR Unidad Especificación
y tolerancia
Masa unitaria suelta 1,51 1.405 gr/cm³ > 1,45
Masa unitaria compactada 1,59 1.44 gr/cm³ > 1,55
Densidad aparente 2,435 2.069 gr/cm³ > 2,450
Absorción 3,05 10.11 % Máx. 5%
Equivalente de arena 83,52 % Mayor de
80%
Forma Redondeada de Río
NL - NP Índice de plasticidad
Fuente: Autores
4.2.3 Cemento
El cemento juega un papel muy importante en la fabricación de concreto ya que aporta a la
resistencia del mismo, así que es importante conocer el tipo de cemento a utilizar, en este caso se
utilizó un cemento de marca Cemex portland Tipo I el cual se caracterizó (ver anexo B-4)
según la NTC (ver tabla 16).
Figura 13 Ensayo de equivalente de arena Fuente: Autores
49
Tabla 16
Normas de ensayo para el cemento
Ensayo Norma de ensayo
Tiempo de Fraguado
Método de ensayo para determinar el tiempo de
fraguado del cemento hidráulico mediante aguja de
Vicat
NTC 118
Método para determinar los tiempos de fraguado del
cemento hidráulico por medio de las agujas de Gillmor NTC 109
Consistencia Normal Método para determinar la consistencia normal del
cemento hidráulico NTC 110
Densidad del cemento Método de ensayo para determinar la densidad del
cemento hidráulico NTC 221
Cubos de mortero
Determinación de la resistencia de morteros de
cemento hidráulico a la compresión, usando cubos de
50 mm ó 2 pulgadas de lado
NTC 220
Fuente: Autores
4.2.3.1 Consistencia Normal
Este ensayo se realizó basado en la NTC 110, el cual tiene como objetivo conocer la consistencia
normal del cemento hidráulico, variando el porcentaje de agua hasta encontrar la consistencia
requerida con ayuda del aparato de Vicat, para el cual se obtuvo 31% de agua requerida para
lograr la consistencia normal.
4.2.3.2 Tiempo de Fraguado
El ensayo busca determinar el tiempo de fraguado inicial y final, el cual se determinó por dos
métodos de ensayo, con las agujas de Vicat y con las agujas de Gillmore (ver figura 15) de
acuerdo a las normas NTC 118 y NTC 109 respectivamente (ver tabla 17).
50
Figura 14 Aguja de Vicat y Gillmore
Fuente: Autores
Tabla 17
Tiempo de fraguado cemento.
Tiempo de
Fraguado Inicial
Tiempo de Fraguado
Final
VICAT Obtenido 3h 15" 5h 20"
Requerimiento (NTC 121) > 45 minutos < 8 horas
GILLMORE Obtenido 2h 08" 5h 02"
Requerimiento (NTC 121) > 1 hora < 10 horas
Fuente: Autores
4.2.3.3 Densidad del Cemento
Este ensayo se basa en la NTC 221-11 “Método de ensayo para determinar la densidad del
cemento hidráulico” mediante el frasco de Le’ Chatelier (ver figura 16) la cual arrojó un valor de
2,98 gr/cm3.
Figura 15 Densidad del cemento
51
Fuente: Autores
4.2.3.4 Cubos de mortero
Ensayo basado en la NTC 220-2012 la cual tiene como objetivo principal conocer la
resistencia de morteros de cemento hidráulico a la compresión, usando cubos de 50 mm ó 2
pulgadas de lado y así mismo lograr un control sobre el cemento utilizado, para este proyecto se
tomaron resistencias a los 3, 7 y 28 días de edad y se verifico con la NTC 121 “Cemento
Portland. Especificaciones físicas y mecánicas” como se muestra en la tabla 18.
Tabla 18
Resultados cubos de mortero
Edad de Falla
(Días)
Resistencia a la Compresión
(MPa)
3 17,3
7 24,6
28 29,1
Fuente: Autores
4.3 Dosificación
Se realizan tres muestras de cada dosificación las cuales tuvieron una relación de a/c= 0.40, las
muestras se dejan en curado por inmersión y se fallaron a los 28 días de edad, para un total de 96
muestras (ver tabla 19).
52
Tabla 19
Cilindros y vigas utilizados por cada dosificación
Ensayos Dosificaciones AFCR
0% 20% 25% 30% 35% 50% 75% 100%
Tracción
indirecta
4
cilindros
4
cilindros
4
cilindros
4 cilindros
4
cilindros
4
cilindros
4
cilindros
4
cilindros
Resistencia a la
Compresión
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
5
cilindros
Módulo de
rotura
3 vigas
3 vigas
3 vigas
3 vigas
3 vigas
3 vigas
3 vigas
3 vigas
Módulo de
elasticidad 3
cilindros
3
cilindros
3
cilindros 3 cilindros
3
cilindros
3
cilindros
3
cilindros
3
cilindros
Relación de
Poisson
Total Cilindros 9 9 9 9 9 9 9 9 72
Total Vigas 3 3 3 3 3 3 3 3 24
Total muestras 96
En la mezcla de concreto se realizarán diferentes dosificaciones en donde se sustituye el
material natural fino por agregado reciclado que pasa el tamiz No 4. Las dosificaciones son
las siguientes
(0%; 20%; 25%; 30%; 35%; 50%; 75%; 100%)
53
Figura16 Porcentajes de dosificación a reemplazar. Fuente: Autores
4.3.1 Diseño de Mezcla
Para la realización del diseño de mezcla se tiene como dato inicial una relación a/c =0,4 la cual
define la resistencia a la compresión a la que se quiere llegar. El método de diseño se define en
función del comportamiento de la curva granulométrica obtenida del material natural, la cual no
se encontró dentro de las franjas granulométricas que se presentan en el artículo 500-07 por el
Invías para concreto hidráulico, como resultado se utilizó el método gráfico.
El diseño de la mezcla utilizada para la presente investigación está basada en libro Tecnología
del concreto y del mortero, (Sanchez de Guzmán, 2001)en la cual se definen las cantidades
necesarias para elaborar todas las vigas y cilindros teniendo en cuenta la sustitución del concreto
reciclado y el plastificante utilizado.
Se realizó el diseño por el método gráfico de acuerdo a las propiedades del material y la
granulometría se obtuvo 68% de agregado grueso y un 32% de agregado fino.
[NOMBRE DE CATEGORÍA]
[NOMBRE DE CATEGORÍA]
Mezcla de Concreto
Agua, Agregado Grueso yCemento
Agregado Fino
Sustituciones
0% arena - 100% ACFR 20% arena - 80% ACFR 25% arena - 75% ACFR 30% arena - 70% ACFR 35% arena - 65% ACFR 50% arena - 50% ACFR 75% arena - 25% ACFR 100% arena - 0% ACFR
54
Figura 17Pporcentajes de agregados fino y grueso gráficamente Fuente: Autores
Se diseñó una mezcla de concreto que cumpliera con la relación agua cemento establecida y
de esta manera obtener un concreto de alta resistencia, se empezó caracterizando los materiales y
una vez obtenidos los datos de granulometría se procede a realizar el diseño por el método A.C.I,
Según Sánchez de Guzmán (2001) En el proceso de diseño se sustentan 10 pasos.
Primer paso: es la selección del asentamiento mediante la tabla 11.3 (Sanchez de Guzmán,
2001)de acuerdo con los objetivos el asentamiento debe tener una consistencia seca y se define
35mm como el asentamiento.
Segundo paso: Selección de tamaño máximo del agregado, según la granulometría el tamaño
máximo fue de 1”.
Tercer paso: Estimación del contenido de aire, Se utilizó un concreto sin aire incluido, y se
estima que para el tamaño máximo nominal del agregado contiene 2.0% naturalmente atrapado.
Cuarto paso: Teniendo en cuenta que el agregado es de forma angular y textura rugosa y
además no tiene aire incluido, se maneja la tabla 11.7 (Sanchez de Guzmán, 2001) en donde se
55
tiene en cuenta el asentamiento de 35 mm y el tamaño máximo del agregado de 1” obteniendo
como resultado la cantidad de agua de mezclado igual 180 Kg/m3 de concreto.
Quinto paso: Determinación de la resistencia de diseño, de acuerdo a la relación a/c =0.4, que
según la tabla 11.13 es de 350Kg/cm2
Sexto paso: Selección de la relación agua-cemento, dicha relación ya se encuentra establecida
como a/c = 0.4
Séptimo paso: Cálculo del contenido de cemento
y por lo tanto (1)
(2)
Octavo paso: Estimación de las proporciones de agregados.
Volumen absoluto de los agregados= (3)
Volumen absoluto de los agregados = (4)
Volumen absoluto de los agregados= 666.93 (5)
Tabla 20
Datos Necesarios para el diseño de mezcla
Propiedades físicas
de los agregados
Agregado
Grueso AFN ACFR
Absorción 4,075% 3,050% 10,11%
Humedad Natural 4,10% 4,22% 8,28%
densidad aparente 2,21 2,43 2,07 Fuente: Autores
Tabla 21
Proporción de los agregados
Proporción de agregados según la granulometría
Porcentaje de agregado fino 32%
Porcentaje de agregado grueso 68%
Fuente: Autores
Para obtener la densidad aparente seca es necesario empezar a incluir los porcentajes de
sustitución de los agregados finos, la ecuación inicial se puede encontrar en libro tomado como
referencia (Sanchez de Guzmán, 2001) como se puede ver en la ecuación 6.
56
Densidad aparente seca:
GAFR
(6)
Ga= Densidad aparente de los agregados
Gag= Densidad aparente del agregado grueso
Gaf= Densidad aparente del agregado fino
G AFN Densidad aparente del agregado fino natural
GAFR= Densidad aparente del agregado fino reciclado
%AFN = Porcentaje de agregado fino natural según
la sustitución que corresponda
%AFR = Porcentaje de agregado fino reciclado
según la sustitución que corresponda
m= Porcentaje de agregado grueso según el diseño
de mezcla
n= Porcentaje de agregado fino según el diseño de
mezcla
Debido a que esta ecuación (6) solo tiene en cuenta un tipo de material fino fue adaptada para
incluir la densidad de la arena reciclada y la arena natural (7) considerando que las densidades
varían entre si y más aún cuando se hacen las ocho sustituciones, por lo tanto queda de la
siguiente forma:
( ) (7)
Se tienen en cuenta las densidades de los diferentes tipos de materiales y la proporción en que
fueron diseñados por el método grafico en el diseño de mezcla, para mayor claridad se da a
conocer el siguiente ejemplo con el 20% de sustitución de ACFR frente a un 80% de arena de rio
de reemplazo, el cual da como resultado Ga=2.26 g/cm3 (8)
( ) (8)
56
Tabla 22
Densidad Aparente Seca de Todos los Porcentajes
Porcentaje de sustitución Densidad Aparente seca
(Ga)
0 2,28
20 2,26
25 2,25
30 2,25
35 2,24
50 2,23
75 2,20
100 2,16
Fuente: Autores
Noveno paso: Ajuste por humedad de los agregados, un día antes de fundir se deja material en
el horno durante 24 horas para realizar la corrección por humedad que puedan tener los agregados
un instante antes de proceder a fundir.
Decimo paso: Ajustes a la mezcla de prueba, para mayor facilidad se calcula el peso de los
materiales para producir 100 litros de mezcla.
Tabla 23
Peso Seco y volumen absoluto de los ingredientes por metro cubico de concreto
Ingrediente Peso seco
Kg/m3
Peso específico
g/cm3
Volumen absoluto
l/m3
Cemento 450 2,98 151
Agua 180 1 180
Contenido Aire - - 2,0%
Agregado Grueso 1033,77 2,2130 467
Agregado Fino 486,48 2,435 200
Plastificante 2,25 1,1 2,05
Total 2150,25 9,73 1000,00
Fuente: Autores
El concreto utilizado es de alta resistencia, por lo tanto seadicionó plastificante en una proporción
de 0,5% del peso del cemento para darle mayor trabajabilidad a la mezcla.
Tabla 24
Material necesario para un porcentaje
57
Material Peso Seco (kg/m3)
Cemento 450
Agua 180
Contenido aire -
Agregado grueso 1034
Agregado fino 486
Plastificantes 2,25
TOTAL 2153
Fuente: Autores
De acuerdo a las medidas de las vigas y cilindros se realizó la dosificación.
Tabla 25
Volumen de los cilindros
Dimensiones del Cilindro
Altura del cilindro (m) 0,2
Diámetro (m) 0,1
Área de cilindro (m2) 0,01
Volumen del cilindro (m³) 0,00157
Fuente: Autores
Tabla 26
Volumen de las Vigas
Altura (m) 0,15
Ancho (m) 0,15
Largo (m) 0,5
Volumen de la viga (m³) 0,01125
Fuente: Autores
Para los cilindros se utilizó un porcentaje de desperdicio del 15% y para las vigas de 30%.
4.3.2. Metodología de Reemplazo Utilizada en el Presente Proyecto de Grado
Un día anterior a fundir, se dejan recipientes con agregado grueso, arena natural, agregado
reciclado grueso(entre tamiz N4 y N10), medio (entre tamiz N10 y N40) y fino(entre tamiz
N40 y N200) en el horno para conocer las correspondientes humedades naturales de cada
material.
58
Una vez definido el diseño de mezcla y la cantidad de material fino natural ( AFN),se
retira el material a sustituir definido por los porcentajes de reemplazo que corresponda (0%;
20%; 25%; 30%; 35%; 50%; 75%y 100%) en peso, se tamiza, se separa en las 3 fracciones
anteriormente definidas.
Figura 18 Granulometría del agregado fino con sus franjas Fuente: Autores
Una vez se tiene las cantidades de los materiales que se van a utilizar por cada dosificación
realizando previamente la corrección por humedad (lo cual se debe hacer diariamente) y en el
caso de este proyecto se utilizó una mezcladora pequeña por lo cual se realizaron dos etapas
por cada dosificación. Los materiales fueron separados en recipientes que contenían los pesos
correspondientes por la mezcla de diseño de grava, cemento y el agua en dos recipientes la
mitad natural y la otra con el porcentaje de plastificante.
Como ejemplo se hace la suposición de que se va a realizar el reemplazo del 25%. La
cantidad del material fino por ejemplo podría ser de 10 000gr, para la dosificación se reparte
2500 de agregado reciclado y 7500 de agregado natural si fuera el 50% de reemplazo seria
5000gr de reciclado y 5000 de arena natural.
-10%
10%
30%
50%
70%
90%
110%
0;0650;6506;500
Abertura del tamiz en (mm)
Límite superiorLímite InferiorN4N10N40N200
Fracción
gruesa Fracción
media
Fracción
fina
59
Los 2500gr que se deben sustituir de ACFR es el peso que se va a reemplazar, en este
momento se necesita conocer cuánto es el peso de cada uno de los 3 tamaños que tienen la
granulometría natural es decir la arena de rio por lo cual se necesita tamizar y pesar estas tres
franjas.
Se tamizan los mismos 2500 gr en arena natural que es la granulometría que queremos
conservar y se obtendrían más o menos los siguientes pesos:
Entre tamiz N4 y N10 = 600 gr
Entre el tamiz N10 y N40 = 1000 gr
Y entre N40 y N200 los restantes 900 gr para un total de 2500gr correspondiente al 25%
de sustitución que se va a realizar.
Figura 19 Arena fina natural tamizada en 3 tamaños Fuente: Autores
Por motivos de practicidad el material fino reciclado es colocado en tres lonas con los
tamaños antes mencionados grueso medio y fino, para que una vez se conozcan los pesos de
cada porcentaje se reemplacen por el material reciclado y la arena es devuelta y reciclada
para un posterior uso.
60
Figura20 tamaños del agregado reciclado para ser sustituidos Fuente: Autores
El material reciclado debe tener los 2500 gr que corresponden a la sustitución y deben
estar listos para fundir junto con los demás materiales y se puede ver de forma resumida en la
figura 22.
61
Reemplazo del material reciclado
Figura 21 Metodología de reemplazo utilizada en el presente proyecto de grado.
Fuente: Autores
Una vez se tienen las cantidades de los materiales obtenidas en el diseño de mezcla se pesan y se dejan listas para fundir.
Agregado grueso, cemento, Agua y Plastificante
El Agregado fino
Si es el 0% de reemplazo, no hay sustitución de concreto reciclado
Si es el 100% de reemplazo, se mantiene la curva granulométrica del agregado fino natural y se sustituyen exactamente los mismos pesos de cada una de las fracciones segun la granulometria
Sustitucion
La sustitución se realiza teniendo en cuenta el 100% del peso del agregado fino que debe tener el diseño de la mezcla previamente elaborado.
Del peso que se debe tener de agregado fino se calcula el peso de la arena y del ACFR, es decir
Para el 20%: 80% es arena y 20% es ACFR
Para el 25%: 75% es arena y 25% es ACFR
Para el 30%: 70% es arena y 30% es ACFR
Para el 50%: 50% es arena y 50% es ACFR
Para el 75%: 25% es arena y 75% es ACFR
La fracción de arena natural que va a ser sustituida es tamizada por los siguientes 3 tamices
Arena gruesa tamiz N4- N10
Arena media tamiz N10-N40
Arena fina tamiz N40 – N200
Por ejemplo si el peso del agregado fino natural total es de 10 000 gr para la sustitucion del 25% de reemplazo
entonces:
2500 gr son de Agregado de concreto fino reciclado y
7500 gr son de arena natural
El agregado reciclado para mayor facilidad ha sido tamizado y colocado en 3 lonas con los diferentes tamaños de los tamicces
Se pesa la arena natural que ah quedado entre los tres tamices ya que estos pesos son los que se van a sustituir posteriormente por ACFR
y debido a que el material reciclado ya se tiene previamente tamizado y separado en lonas, se reemplaza directamente cada peso de arena natural con el peso del tamiz al que corresponda con ACFR.
Finalmente el peso de cada fracción de la arena es sustituido por el peso de ACFR y de esta manera se obtiene el peso total de agregado fino y por tal motivo se esta teniendo en cuenta la curva granulométrica de la arena natural en este proceso.
La arena natural que ah sido tamizadase utiliza para conocer unicamente el peso del
ACFR a reemplazar y por tal razon es mezclada nuevamente y devuelta al
depósito de arena ya que esta cantidad de material el que se ah podido conservar y
reciclar.
62
Figura 22 Metodología utilizada por Vivian Tam
Procedimiento Realizado Según la Metodología de Vivian Tam
½
Fuente: Autores
Primero se mezclan durante
un (1”) minuto la grava, la
arena de rio y el porcentaje
correspondiente de agregado
reciclado a la mezcladora
Luego se agrega la
mitad del agua total a
la mezcladora por
otro minuto (1´)
Posteriormente se añade
el cemento y se deja
mezclar por (30”)
segundos
Y por último se completa con
la segunda mitad del agua a la
mezcladora con el porcentaje
de plastificante y se deja
mezclar por (4´) minutos
63
4.3.3Preparación de Especímenes
Los preparación de los especímenes se realizó en base a la metodología utilizada por
TamViviam en su artículo “Micro-structural analysis of recycled aggregate concrete
produced from two-stage mixing approach” el cual propone un procedimiento de mezclado
en dos etapas para un concreto con adición de agregado de reciclado.
En primer lugar se tiene listo todo el material utilizado, se humedece la mezcladora y los
elementos requeridos en el momento de fundir.
Figura 23Proceso de humedecimiento Fuente: Autores
Según la metodología que propone Vivian Tam, se colocan los agregados (agregado
Grueso, AFN y AFCR que corresponda) y se dejan mezclando por un minuto.
Figura 25Material fino reciclado listo y
separado para la sustitución
Figura 24 Fase de mezclado en dos etapas,
agua natural y con adición de plastificante
Fuente: Autores
64
A esto se suma la mitad del agua y se espera 1 minuto para agregar la totalidad del
cemento, luego de 30 segundos se agrega la mitad del agua restante en la cual esta diluido el
plastificante y se deja mezclar por 4 minutos.
Fuente: Autores
Después de esto se controla el asentamiento que tiene cada porcentaje elaborado y se
verifica que corresponda con el diseño de la mezcla realizado.
Figura 27 Primera etapa, agregados
naturales (Arena y Grava) Figura 26 Adición del agregado de concreto
fino Reciclado
Figura 29 Adición de agua natural Figura 28Adición de agua de mezclado con
adición de plastificante
65
Figura 31 Capas de compactación, en la vigueta
Figura 30Asentamiento para el 100% de sustitución Fuente: Autores
Y por último se elaboran los cilindros y las vigas de cada dosificación, 24 horas después se
desencofran tanto los cilindros como las vigas y se dejan en inmersión durante 28 días.
Fuente: Autores
Figura 32Proceso de desencofrado y curado. Fuente: Autores
66
5. Resultados y Análisis de Resultados
Los resultados obtenidos de todos los ensayos realizados se muestran a continuación los cuales
fueron promediados de los especímenes de cada ensayo y se encuentran condensados en la tabla
27.
Tabla 27
Resultados finales de los promedios de todos los ensayos realizados
Porcentaje
de reemplazo
(%)
Módulo de
Elasticidad
(MPa)
Relación
de Poisson
Resistencia a la
compresión
(MPa)
Tracción
Indirecta (MPa)
Módulo de
Rotura (MPa)
0 19673,67 0,23 38,19 3,93 3,93
20 19030,50 0,23 37,92 3,74 3,86
25 19086,67 0,23 38,08 3,64 3,81
30 19204,50 0,22 38,04 3,65 3,81
35 19123,33 0,22 38,00 3,64 3,85
50 18582,33 0,21 37,85 3,57 3,86
75 17076,00 0,22 37,84 3,55 3,65
100 17142,50 0,21 37,54 3,41 3,53
Fuente: Autores
5.1Resistencia a la Compresión
Dado a que la sustitución del agregado fino natural por agregado reciclado conlleva generalmente
a pérdidas dañinas de las propiedades mecánicas, se suele limitar su uso a un 30% de ACFR,el
concreto es un sistema de tres fases que comprende agregado grueso, matriz de mortero con
agregado fino y las zonas interfaciales esta última juega un papel crítico ya que determina el
rendimiento mecánico y es por esto que se adopta la metodología de mezclado en dos etapas la
cual fue explicada anteriormente y concluye en unos un buen comportamiento de la resistencia
incluso en altos porcentajes de sustitución.
67
Figura 33 Ensayo de la resistencia a la Compresión en la maquina Universal
Existen estudios que confirman que la sustitución únicamente de agregado fino natural por
agregado fino reciclado disminuye la resistencia de 3.4% para un porcentaje de 20% hasta un
7.6% para el 100%(Flor Chavez, 2012, p. 21)
En el presente proyecto se realizó el ensayo de resistencia a la compresión basados en la norma
I.N.V.E – 410 – 07 para 40 cilindros en total, curados por inmersión a los 28 días de edad, en los
cuales se utilizan 5 especímenes por cada porcentaje de reemplazo. (Ver anexo B-5)
Fuente: Autores
Se tomaron los resultados más cercanos con el fin de mejorar la precisión, descartando los datos
más atípicos. Esto siguiendo el criterio de Chauvenete1 en donde se descartaron dos cilindros
como se muestra en el Anexo C-1 y obteniendo resistencias promedio por cada porcentaje de
reemplazo para llegar a los datos finales que son mostrados en la tabla 28.
Tabla 28
Resultados promedio de la resistencia a la compresión
1Es un método para calcular si un dato experimental (a partir de ahora llamado dato dudoso), de un conjunto de
datos experimentales, es probable que sea un valor atípico.
68
Porcentaje de
reemplazo (%)
Resistencia a la compresión
(MPa)
0 38,19
20 37,92
25 38,08
30 38,04
35 38,00
50 37,85
75 37,84
100 37,54
Fuente: Autores
Figura 34 Resistencia a la compresión de los porcentajes de sustitución Fuente: Autores
En la figura 35se observa que cuando se aumenta el porcentaje de sustitución de agregado fino de
concreto recicladola resistencia disminuye; pero esta disminución no es significativa ya que los
datos no difieren en más de 1 MPa.
30;
31;
32;
33;
34;
35;
36;
37;
38;
39;
40;
0 20 40 60 80 100Re
sist
en
cia
a la
Co
mp
resi
on
( M
Pa)
Porcentajes de sustitución de AFCR (%)
Resistencia a la Compresion Vs Porcentaje de sustitucion
Resistencia a la compresión (Mpa)
69
Figura 35 Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de resistencia a la compresión.
Nota: La muestra patrón hace referencia a las muestras realizadas con el 0% de reemplazo de AFCR. Fuente: Autores.
En la figura 36se observan los porcentajes alcanzados respecto a la muestra patrón (0% de
reemplazo) dichos valores no tuvieron variaciones mayores al 2%. Siendo el valor más bajo de
variación el porcentaje de100% de reemplazo arrojando el 98,29%.
Experimentalmente se pudo evidenciar que los altos porcentajes de sustituciones tienen una
buena resistencia a la compresión y pueden ser utilizados de la misma forma como se utiliza un
concreto sin sustitución de ACFR, ya que 1 o 2 MPa de reducción en la variación no pueden
definirse como un efecto directo negativo sobre esta propiedad.
5.2 Tracción Indirecta
Autores coinciden que existe una disminución en un rango de ± 15% de la resistencia a la
tracción indirecta de los hormigones reciclados con relación a los convencionales de similares
características (Ravindrarajah et al, 1987).
100%
99%
100% 100% 99%
99% 99%
98%
97%
98%
98%
99%
99%
100%
100%
Po
rce
nta
je a
lcan
zad
o r
esp
ect
o a
la
mu
est
ra p
atro
n
Porcentaje de sustitución de AFCR
0% 20% 25% 30% 35% 50% 75% 100%
70
Figura 36 Ensayo de Tracción indirecta
5.2.1 Tensión indirecta de concreto método Brasilero
Se realizó este ensayo basado en la NTC-722 consiste en someter a compresión diametral un
cilindro de concreto como se muestra en la figura 37. Se construyeron 4 cilindros por cada
porcentaje de reemplazo, para un total de 32 especímenes. Según el criterio de Chauvenete se
descartó tres cilindros como se muestra en el Anexo C-2; Obteniendo resistencias promedio por
cada porcentaje de reemplazo mostrados en la tabla 29
Fuente: Autores
Figura 37Tracción indirecta vs porcentaje de sustitución Fuente: Autores
1;0
1;5
2;0
2;5
3;0
3;5
4;0
4;5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tra
ccio
n I
nd
irec
ta (
MP
a)
Porcentajes de sustitución de AFCR (%)
Tracción Indirecta (MPa)
71
En la Figura 38 se ve como el reemplazo disminuye casi linealmente disminuyendo a medida
que se aumenta la sustitución de ACFR en la resistencia a la tensión, aunque vale la pena
destacar que esta disminución realmente no es significativa ya que la diferencia está en 0,6 MPa.
Entre la muestra patrón y el 100% de reemplazo.
Figura 38Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de resistencia a la tracción.
Nota: La muestra patrón hace referencia a las muestras realizadas con el 0% de reemplazo de AFCR. Fuente: Autores
En la figura 39se observan los porcentajes alcanzados respecto a la muestra patrón Vs los
diferentes porcentajes de reemplazo los cuales variaron en menos de 15% de la resistencia a la
tracción indirecta; siendo el mínimo valor con el 100% de reemplazo arrojando el 86,74% de la
resistencia a la tracción indirecta. Esto quiere decir que se ajusta a lo estudiado por algunos
autores y expresado anteriormente con respecto a la disminución de aproximadamente el 15% de
reducción en este ensayo sustituyendo el agregado natural por material reciclado.
100%
95% 93% 93% 93%
91% 90%
87%
80%82%84%86%88%90%92%94%96%98%
100%
Po
rce
nta
je a
lcan
zad
o p
or
la m
ue
stra
pat
ron
Porcentaje de sustitución de AFCR
0% 20% 25% 30% 35% 50% 75% 100%
72
Tabla 29
Relación entre la resistencia a la compresión y Tracción Indirecta
Resistencia a la
compresión
(MPa)
Tracción
Indirecta
(MPa)
Porcentaje de
tracción indirecta con
respecto a la
resistencia a la
compresión
38.19 3.93 10.29%
37.92 3.74 9.86%
38.08 3.64 9.56%
38.04 3.65 9.60%
38 3.64 9.58%
37.85 3.57 9.43%
37.84 3.55 9.38%
37.54 3.41 9.08% Fuente: Autores
Figura 39 Comparación resistencia a la compresión y resistencia a la tracción. Fuente: Autores
La resistencia a la tracción es un parámetro que por lo general es bajo con respecto a la
resistencia a la compresión, se encuentra aproximadamente en el 10% de la resistencia a la
compresión como se puede observar en la figura 40.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 20 25 30 35 50 75 100
Esfu
erzo
(M
Pa)
Porcentaje de reemplazo (%)
Compresión
Tracción
73
5.3 Módulo de rotura.
Este parámetro es aplicado a estructuras como pavimentos rígidos y es determinante en la calidad
del mismo por el paso de los vehículos y por diferencia de temperaturas en donde la losa estará a
un lado sometido a la compresión y al otro lado sometido a tensión por lo tanto no solo la
compresión es determinante sino que también la resistencia a la flexión o módulo de rotura.
5.2.1 Método de la viga simple cargada en los tercios de la luz.
Se realizó este ensayo basado en la norma I.N.V.E -144-07 con 3 vigas por cada porcentaje de
reemplazo curado por inmersión a los 28 días. Para un total de 24 vigas.
Figura 40 Ensayo de Modulo de Rotura
Fuente: Autores
Sustituciones de agregado grueso tienen perdidas de resistencia a la flexión entre el 6% y
20%. Para este ensayo se construyeron tres vigas por cada porcentaje de reemplazo para un total
de 24vigas de las cuales según el criterio de Chauvenete se descartóuna viga como se muestra en
el Anexo C-3; obteniendo resistencias promedio por cada porcentaje de reemplazo mostradas en
la tabla 30
74
Tabla 30
Resultados del módulo de rotura
Porcentaje de
reemplazo (%)
Módulo de Rotura
(MPa)
0 3,93
20 3,86
25 3,81
30 3,81
35 3,85
50 3,86
75 3,65
100 3,53
Fuente: Autores
Figura 41Módulo de rotura vs porcentaje de sustitución de AFCR Fuente: Autores
En la figura 42 se ve como con el reemplazo de ACFR disminuye el módulo de rotura, pero esta
no es significativa ya que la diferencia en menos de 0,5 MPa.
1;0
1;5
2;0
2;5
3;0
3;5
4;0
4;5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Mo
du
lo d
e R
otu
ra (
MP
a)
Porcentajes de sustitución (%)
Módulo de Rotura Vs Porcentaje de Sustitucion
Series2Módulo de Rotura (MPa)
75
Figura 42 Porcentaje alcanzado respecto a muestra patrón de módulo de rotura.
Nota: La muestra patrón hace referencia a las muestras realizadas con el 0% de reemplazo de AFCR. Fuente: Autores
En la figura 43se observan los porcentajes alcanzados respecto a la muestra patrón
correspondiente al 0% de reemplazo variando en menos de 10%; siendo el mínimo valor con el
100% de reemplazo arrojando el 89,94% del Módulo de Rotura de la muestra patrón.
5.4 Módulo de Elasticidad.
El módulo de elasticidad del hormigón reciclado es siempre inferior (entre un 15 y un 40%) al del
hormigón de referencia, y alcanza los valores menores cuando se utiliza también árido fino
reciclado.(Santos, 2012)
Para la determinación del módulo de elasticidad se consideró la resistencia a la compresión
previamente de dos especímenes fallados y obteniendo el 40% de la carga última.
El módulo de elasticidad disminuye con la adición de ACFR, y los valores difieren en menos de
3000 MPa, dándose una variación evidente a partir del 50% de reemplazo.
100%
98% 97% 97%
98% 98%
93%
90%
84%
86%
88%
90%
92%
94%
96%
98%
100%
Po
rce
nta
je a
lcan
zad
o r
esp
ect
o a
la
mu
est
ra p
atró
n
Porcentaje de Sustitucion de AFCR
0% 20% 25% 30% 35% 50% 75% 100%
76
Figura 43 Modulo de Elasticidad Vs porcentaje de reemplazo Fuente: Autores
Tabla 31
Resultados promedio del módulo de elasticidad para cada porcentaje
Porcentaje de
reemplazo (%)
Módulo de elasticidad
(MPa)
Porcentaje de variación con
respecto a la muestra
control (%)
0 19673,67 -
20 19030,50 3.2
25 19086,67 2.9
30 19204,50 2.4
35 19123,33 2.8
50 18582,33 5.5
75 17076,00 13.2
100 17142,50 12.8 Fuente: Autores
Se encontró una disminución del módulo de elasticidad a medida que se aumenta el
porcentaje de sustitución variando desde el más bajo modulo correspondiente al 75% de
reemplazo de 17076.00 MPa hasta la muestra de control que tiene un módulo de 19673,67MPa
los cuales se encuentran dentro del promedio de un módulo de elasticidad para un concreto
diseñado hacia altas resistencias el cual experimentalmente varío entre el 2.4% y 12.8%como se
puede ver en la tabla 31, del módulo de elasticidad con respecto a la muestra patrón mucho
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Mó
dulo
Ela
stic
idad
(M
Pa)
Porcentaje de reemplazo (%)
Módulo de Elasticidad Vs Porcentaje de Reemplazo
Modulo deElasticidad (Mpa)
77
menor que lo encontrado en la revisión bibliográfica que oscila entre un 11% y 23%
aproximadamente.
5.5 Relación de Poisson
La relación de Poisson disminuye poco con la adición de ACFR y los valores difieren en menos
de 0,02.
Tabla 32
Resultados promedio de la relación de Poisson para cada porcentaje
Porcentaje de
reemplazo (%)
Relación de
Poisson
0 0,23
20 0,23
25 0,23
30 0,22
35 0,22
50 0,21
75 0,22
100 0,21
Fuente: Autores
78
Figura 44 Resultados obtenidos de la relación de Poisson Fuente: Autores
En general se observa que las propiedades mecánicas y de resistencia del concreto no se ven
altamente afectadas con la adición del agregado fino de concreto reciclado.
0
0;05
0;1
0;15
0;2
0;25
0;3
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Rel
ació
n d
e P
ois
son
Porcentaje de reemplazo (%)
Relación de Poisson Vs Porcentaje de Reemplazo
Relacion dePoisson
79
6. Conclusiones
Con base en los resultados obtenidos en esta investigación, se presentan las siguientes
conclusiones:
Los agregados procedentes de concreto presentan un alto nivel de poros, por lo que tienen la
posibilidad de absorber más agua que un agregado natural, por este motivo se entiende la
reducción progresiva de los asentamientos a medida que aumentaba el nivel de sustitución de
agregado de concreto fino reciclado en las muestras realizadas.
Se estableció que la manejabilidad del agregado se ve influenciada por la baja relación a/c y
fue necesario utilizar un plastificante que permitiera mejorar la trabajabilidad de la mezcla sobre
todo en los porcentajes de mayor sustitución.
Los valores de módulo de elasticidad son significativamente inferiores a lo planteado en la
NSR-10 √ . De igual manera los resultados de los valores experimentales con
reemplazo de agregado fino reciclado son menores a los de la muestra patrón.
En los valores de módulo de rotura existe la tendencia a disminuir a medida que se aumenta la
cantidad de concreto fino reciclado, siendo el testigo superior al de los reemplazos realizados, sin
embargo esta disminución no es significativa y se encuentra en un rango de ( 3.93 a 3.53)
aceptable para concretos de alta resistencia.
La gráfica de tracción indirecta (figura 37)muestra una tendencia a disminuir linealmente sin
tener una variación importante en los resultados, de 0.6MPa y una resistencia a la tracción
indirecta de 10% en comparación a la resistencia a la compresión obtenida experimentalmente en
este trabajo.
80
Como conclusión general se observa que la adición de AFCR proveniente de un proceso de
trituración de concreto no afecta de manera significativa la resistencia ni las propiedades
mecánicas de un concreto de alta resistencia.
De acuerdo a la metodología de reemplazo planteada en este proyecto se pudo garantizar la
continuidad de la granulometría inicial del agregado fino natural con la cual se generó un diseño
de mezcla donde se controló la cantidad y proporción de material de concreto fino reciclado a
sustituir.
El uso de la metodología de mezclado propuesta por Tam V (2005) garantizo un adecuado
procedimiento de la mezcla de concreto debido a que ayudo a mantener un comportamiento de
los valor es de resistencia y propiedades mecánicas aceptables, así mismo los buenos resultados
obtenidos en este proyecto de grado se atribuyen en parte a esta metodología de mezclado y al
manejo de la granulometría en la forma de reemplazo utilizada manteniendo la muestra control
,lo cual consideramos fue crucial para esta investigación.
Económicamente, se realizó una aproximación del costo del concreto por metro cubico con el
100% de reemplazo de AFCR, respecto al 0% de reemplazo, el cual se basó en los precios de
suministro de material para este proyecto (ver anexo D), para el cual aunque se obtiene un ahorro
(1.4%) , no parece ser muy significativo, sin embargo se recomienda mayor investigación en este
tema para lograr dar una apreciación más acertada.
Finalmente se concluye que es posible realizar sustituciones de AFCR en altos porcentajes
obteniendo grandes resistencias en los concretos hidráulicos, reemplazando incluso el 100% del
agregado fino reciclado vs porcentajes despreciables de resistencia en comparación con la
muestra patrón, disminuyendo así la cantidad de material natural a utilizar ayudando
ambientalmente y económicamente a disminuir el costos con lo cual se busca abrir nuevas
puertas a la investigación de la sustitución de concreto reciclado disminuyendo potencialmente la
cantidad de material que se extrae día a día y es utilizado principalmente en las construcciones.
81
7. Recomendaciones
Fue necesario comprar una cantidad mayor de material debido a que en el proceso de tamizaje
se pierde gran cantidad de agregados y especialmente de concreto reciclado, debido a que se
utilizó solo pasa tamiz N 4 y no se utilizó el sobrante es decir pasa N 200. Por esta razón se
recomienda tener en cuenta una cantidad de desperdicio extra a la hora de comprar el agregado.
Se recomienda tamizar todo el material de concreto fino reciclado en los tamaños que va a ser
reemplazado, ya que será de mucha ayuda a la hora de hacer la sustitución, este proceso de
tamizaje debe realizarse con todos los elementos de protecciones como tapabocas, guantes, gafas
y cofia para evitar daños a nuestra salud ya que las partículas de cemento son muy pequeñas y se
pueden afectar las vías respiratorias, siendo la mejor opción la de utilizar una tamizadora
eléctrica para este proceso.
Debido a la difícil trabajabilidad que tiene una mezcla con relación a/c= 0.4 fue necesario
utilizar un porcentaje de plastificante para aumentar la trabajabilidad, pero al llegar a las muestras
del 50% de reemplazo fue necesario aumentar dicho porcentaje sin exceder el máximo permitido
en las especificaciones del plastificante utilizado, de tal modo que se recomienda tener esto en
cuenta para las relaciones a/c semejantes.
Se recomienda investigar con la granulometría completa, reemplazando el 100% del material
granular fino y grueso variando los días de falla, para conocer el comportamiento del concreto y
de esta manera tener un conocimiento de los materiales que tenemos en nuestro país y comenzar
a elaborar posibles manuales como existen ya en otros países.
Se recomienda investigar las metodologías de mezclado actuales en Colombia y su influencia
dentro de una mezcla de concreto comparándolas con la metodología propuesta por (Tam, 2005)
82
Bibliografía y Cibergrafia
Anastasiou , E., Giordiadis , K., & Estefanidou, F. (2013). Utilization of fine recycled aggregates
in concrete with fly ash and steel slag. Contruction and Building Materiales , 1-8.
Anupam, A. K., Ransinchung, D., & Kumar, P. P. (2012). INFLUENCE OF RECYCLED FINES
OBTAINED FROM DEMOLISHED CONCRETE SLABS FOR USE IN PAVEMENT
QUALITY CONCRETE CONSTRUCTION. Australia: Institute of Technology Roorkee,
India.
Arriaga, L. E. (2013). Utilizacion De Agregado Grueso De Concreto Reciclado En Elementos
Estructurales De Concreto Reforzado. Bogota, Colombia: Escuela de Ingenieros Julio
Garavito.
Bojaca, N. R., & Torres, N. (2013). Propiedades Mecanicas Y De Durabilidad De Concretos Con
Agregado Reciclado. Colombia: Escuela de Ingenieros.
Bustillo Revuleta, M., Calvo Sorando, J. P., & Fueyo Casado, L. (2001). Rocas industriales:
tipología, aplicaciones en la construcción y empresas del sector. Rocas y Minerales.
Cabrera, J. M., & Robles Castellanos, J. P. (noviembre de 2008). Estudio Experimental De Las
Propiedades Mecanicas Delconcreto Reciclado Para Su Uso En Edificaciones
Convencionales. Bogota, Colombia: Pontificia Universidad Javeriana.
CivilGeek. (4 de diciembre de 2011). Introducción a la tecnología del concreto. Obtenido de
http://civilgeeks.com/2011/12/04/introduccion-a-la-tecnologia-del-concreto/
Contrudata. (s.f.). El concreto reciclado como agregado, Sus propiedades y usos como una
alternativa de agregados para el concreto de los pavimentos rigidos. Obtenido de
http://www.construdata.com/BancoMedios/Documentos%20PDF/recycled_concrete_as_a
ggregate.pdf
Chavez, F., & Fernando, G. (2012). Aprovechamiento de hormigon reciclado en obras ciales.
Universidad Nacional de la Plata.
El concreto en la Practica. (s.f.). Resistencia a la flexion del concreto. Obtenido de
http://www.nrmca.org/aboutconcrete/cips/CIP16es.pdf
Especificaciones IDU . (2005). Pavimentos de Concreto Hidraulico. Especificaciones Tecnicas
generales de materiales y contruccion para proyectos de infraestructura vial y de espacio
Publico en Bogota D.C.
Evangelista, L., & De Brito, J. (2007). Mechanical behaviour of concrete made with fine recycled
concrete aggregates. cement and concrete composites, 1-5.
Explora Geologia. (Julio de 2010). ESTUDIO SOBRE ÁRIDOS: geología, legislación, medio
ambiente, normativa, explotación y tratamiento. Obtenido de
http://www.explorageologia.com/documentos/ESTUDIO%20SOBRE%20_RIDOS%20ge
olog%EDa%20legislaci%F3n%20medio%20ambiente%20normativa%20explotaci%F3n
%20tratamiento.pdf
Flor Chavez, G. F. (Octubre de 2012). Aprovechamiento De Hormigon Reciclado En Obras
Viales. Uiversidad Nacional de la Plata.
Foster, S. W. (1986). Recycled Concrete as Aggregate. Concrete International.
Gamarra, R. J. (20 de noviembre de 2012). Consistencia Del Concreto Ensayo. Tecnologia de los
Materiales. Obtenido de https://es.scribd.com/doc/113952973/Consistencia-Del-
Concreto-Ensayo
83
Garrote Villar , E. (s.f.). El Ensayo De Tracción Indirecta. Obtenido de
https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3324/8/55872-8.pdf
Giraldo Bolivar, O. (2003). Manual de Agregados Para el Hormigon. (U. N. Colombia, Ed.)
Colombia. Obtenido de
http://www.unalmed.edu.co/hormigon/archivos/laboratorio/agregados.pdf
Gomez, J., Agullo, L., & Vasquez, E. (s.f.). Cualidades Físicas y Mecánicas de los Agregados.
Barcelona, España: Universidad Politecnica de Cataluña.
Gutierrez de Lopez , L. (2003). El Concreto Y Otros Materiales Para La Construccion. manizales,
Colombia: Universidad Nacional de Colombia sede Manizales.
Hincapié Henao, Á. M. (23 de Mayo de 2003). Agregado Reciclado Para Morteros. Universidad
EAFIT. Obtenido de http://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/revista-universidad-
eafit/article/viewFile/897/803
Informaciones Técnicas, Tecnológicas. (s.f.). Obtenido de
http://www.icpa.org.ar/publico/files/hormigon_a_d.pdf
Jeong, H. (2011). PROCESSING AND PROPERTIES OF RECYCLED AGGREGATE
CONCRETE. Urbana Illinois: University of Illinois at Urbana.
Ji, T. (2013). Effect of moisture state of recycled fine aggregate on the cracking. Fujian (China):
Elsevier.
Kumar, A. (2012). INFLUENCE OF RECYCLED FINES OBTAINED FROM DEMOLISHED
CONCRETE SLABS FOR USE IN PAVEMENT QUALITY CONCRETE
CONSTRUCTION. India: Institute of Technology Roorkee.
L., E., Evangelista, L., & Brito, j. (2007). Mechanical behaviour of concrete made with. Lisboa:
Sciense Direct.
Leon Rodriguez, A. (2001). Propiedades del concreto reciclado como agregado. Bogota,
Colombia: Universidad Nacional.
McNeil , K., & Kang, T. (2013). Recycled Concrete Aggregates: A Review. International
Journal of Concrete Structures and Materials .
Medida de la consistencia. (s.f.). Obtenido de
http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/MedidaConsistenciaHORMIGON.ConoABRAMS.pdf
Mendoza, H. L. (2004). La viabilidad técnica y económica del uso del concreto reciclado como
agreegado. bogotá: Universidad de los Andes.
Osorio, J. D. (2013). Agregados finos y grueso ¿Como Inciden en la Manejabilidad del
Concreto? Obtenido de 360 grados en concreto :
http://360gradosblog.com/index.php/agregados-finos-y-gruesos-manejabilidad-del-
concreto/
Salcedo, M. (2006). Concreto de Alto Desempeño en Colombia. Bogota, Colombia.
Sanchez de Guzmán, D. (2001). Tecnologia del Concreto y del Morter. Bogota: Bhandar Editores
LTDA.
Santos, L. (19 de Junio de 2012). Hormigón Reciclado, ¿El Futuro de la Edificación Sostenible?
Obtenido de http://eadic.com/blog/hormigon-reciclado-futuro-edificacion-sostenible/
Scanferla, L. (2011). EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE HORMIGONES. Obtenido
de http://lemac.frlp.utn.edu.ar/wp-
content/uploads/2012/05/Tesis2011_Scanferla_HORMIGONES-CON-AGREGADOS-
FINOS-RECICLADOS.pdf
Tam, V. (2005). Microstructural analysis of recycled aggregates concrete produced fron two-
stage mixing approach. Cement and Concrete Research, 1195-1203.
84
Vanegas, j., & Robles, j. (2008). INVESTIGACION EXPERIMENTAL EN EL USO DE
CONCRETO PRODUCIDO CON AGREGADO RECICLADO PARA LA
CONTRUCCION DE EDIFICACIONES CONVENCIONALES. BOGOTA: PONTIFICIA
UNIVERSIDAD JAVERIANA.
Vega, C. J., & Di Maio , A. A. (2011). Use of recycled fine aggregate in concretes with durable
requirements. ScienceDirect, 1-5.
Yrjanson, W. A. (1981). RECYCLING PORTLAND CEMENT CONCRETE. 82-208.
Zega, & Di Maio. (2011). Use of recycled fine aggregate in concretes with durable requirements.
