proyecto estopa de coco
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ANLISIS COMPARATIVO DE LA
RESISTENCIA A LA COMPRESIN DEL
CONCRETO HIDRULICO SIMPLE Y
CONCRETO REFORZADO CON FIBRA
(ESTOPA DE COCO) PARA FINES
ESTRUCTURALES
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NDICE
1. INTRODUCCIN ................................................................................................ 6
2. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIN ................................................................ 7
2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ............................................................ 7
2.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 9
2.3. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA .............................................................. 10
2.4. DELIMITACIN DEL PROBLEMA ............................................................. 11
2.5. OBJETIVOS ................................................................................................ 12
2.6. HIPTESIS ................................................................................................. 13
2.7. JUSTIFICACIN ......................................................................................... 14
3. MARCO TERICO ............................................................................................ 15
3.1. GLOSARIO DE TRMINOS ....................................................................... 15
3.2. ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS ........................................................... 18
3.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS ............................................................. 18
3.3.1. Fibras naturales vegetales ................................................................... 19
3.3.2. Origen de las fibras naturales .............................................................. 20
3.4. CONCRETO HIDRULICO ........................................................................ 24
3.4.1. Clasificacin del concreto por su funcin ............................................. 24
3.4.2. Clasificacin de acuerdo con su forma de elaboracin ........................ 25
4. MATERIAS PRIMAS ......................................................................................... 26
4.1. La Palma de Coco ...................................................................................... 26
4.1.1. Historia ................................................................................................. 27
4.1.2. Fruto ..................................................................................................... 27
4.2. Cemento Portland ....................................................................................... 30
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4.2.1. Clasificacin ......................................................................................... 31
4.2.2. Composicin del cemento .................................................................... 33
4.3. Agregados .................................................................................................. 35
4.3.1. Agregado Fino ...................................................................................... 35
4.3.2. Agregado Grueso ................................................................................. 35
4.3.3. Fragmentos de Roca ............................................................................ 36
4.3.4. Agregado Ligero ................................................................................... 36
4.4. Agua ........................................................................................................... 36
5. PRUEBAS ......................................................................................................... 37
5.1. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES ABSOLUTOS
........................................................................................................................... 37
5.2. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO ................................................ 41
5.3. ENSAYE DE PROBETAS DE CONCRETO PARA DETERMINAR LA
RESISTENCIA A LA COMPRESIN ................................................................. 42
5.3.1. PREPARACION DE LOS ESPECMENES .......................................... 44
5.3.2. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA ......................................................... 44
5.3.3. CLCULOS: ......................................................................................... 46
5.3.4. INFORME DE LA PRUEBA .................................................................. 46
6. MARCO METODOLGICO .............................................................................. 48
6.1. DESARROLLO EXPERIMENTAL ............................................................... 48
6.2. Obtencin de la fibra de coco ..................................................................... 48
6.2.1. Desintegracin de la fibra ..................................................................... 48
6.2.2. Eleccin de la longitud de la fibra ......................................................... 49
6.3. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES ABSOLUTOS
........................................................................................................................... 50
6.4. PROCESO DE FABRICACIN DEL CONCRETO ..................................... 53
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6.5. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO ................................................ 57
6.6. ENSAYE PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN .. 58
6.6.1. CLCULOS .......................................................................................... 63
7. RESULTADOS .................................................................................................. 68
8. CONCLUSIN .................................................................................................. 72
9. BIBLIOGRAFA ................................................................................................. 73
10. ANEXOS ......................................................................................................... 74
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1. INTRODUCCIN
Las fibras naturales se han usado como una forma de refuerzo desde mucho
tiempo antes de la llegada de la armadura convencional de concreto. Los ladrillos
de barro reforzados con paja y morteros reforzados con crin de caballo son unos
pocos ejemplos de cmo las fibras naturales se usaron como una forma de
refuerzo. Muchos materiales de refuerzo natural se pueden obtener con bajos
niveles de costos y energa.
La metodologa empleada en este trabajo es de tipo correlacional-experimental, ya
que se har una comparacin del concreto simple y el concreto reforzado con fibra
natural estopa de coco, para conocer cul de los dos casos resiste ms a cargas,
empleando la prueba de resistencia a la compresin que rige la norma oficial
NMX-C-083-2002, complementada con otras pruebas como el diseo de mezclas,
la preparacin de la fibra, la preparacin del concreto y el mtodo de curado el
cual debe estar sometido el concreto antes de realizar la prueba de resistencia a la
compresin.
Para la preparacin de la fibra, se us una forma manual para poder extraer los
filamentos de la cscara, una vez extrada, se cortaron estos filamentos
dejndolos con una longitud de 10 mm aproximadamente.
Con los datos obtenidos de la prueba de resistencia a la compresin, sirvieron
para graficar, y dar comparacin de los dos casos, llegando a la conclusin de que
el concreto reforzado con estopa de coco era el que tena una alta resistencia a la
compresin.
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2. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIN
2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
Investigaciones con fibras vegetales dentro de matrices cementicias han sido
realizadas en Colombia por el Grupo de Investigacin sobre el Fique, del
Departamento de Materiales de Ingeniera de la Universidad del Valle, durante
varios aos y con el financiamiento de Colciencias y el Fondo de Fomento
Agropecuario del Ministerio de Agricultura, grupo que ha desarrollado procesos
para su aplicacin como material de fibro refuerzo en la fabricacin de tejas. De
igual manera, investigadores a nivel mundial han enfatizado el uso de fibras
naturales como material de refuerzo en estructuras compuestas, cuyos resultados
han sido presentados en diversos congresos y simposios internacionales.
(Salcedo, 2006).
Un estudio denominado Diseo y Obtencin de Concretos Fibroreforzados a
cargo del M. en Ing. Hctor Prez Loayza, docente de la Facultad de Ingeniera,
quien seal que la tecnologa que incluye el uso de fibra vegetal en el concreto
se desarroll con la finalidad de mejorar las propiedades del mismo, para ser
usado en diferentes elementos estructurales.
La ventaja de esta iniciativa es que se aprovecha recursos renovables, menos
costosos y que requieren menor energa. Adems, la investigacin arroj
resultados positivos que indican el mejoramiento de las propiedades del concreto.
Al adicionar una fibra natural se potencia el desempeo del concreto ante una
carga y una fisuracin controlada, pues se genera una resistencia residual para
que la estructura no colapse sbitamente, pues estos materiales la hacen ms
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elstica y de mayor soporte al fracturamiento total. (Universidad Nacional de
Cajamarca, 2015)
Las fibras naturales estn disponibles en razonablemente grandes cantidades en
muchos pases y representan una fuente renovable continua. A finales de los aos
sesenta, se llev a cabo una evaluacin sistemtica de las propiedades de
ingeniera de las fibras naturales, y de los compuestos hechos de estas fibras con
el cemento. Aunque los resultados fueron alentadores ya que se encontr que
mejoraban la resistencia a flexin y al impacto del concreto, tambin se reportaron
algunas deficiencias respecto a su capacidad de refuerzo a largo tiempo. Estas
deficiencias al parecer son resultado del deterioro que sufre la fibra debido a la
reaccin con la pasta alcalina de cemento y al aumento del volumen de las fibras
en presencia de la humedad. (Alvarado, 2002).
A final de los aos 60, se hicieron investigaciones sobre las propiedades de
ingeniera de las fibras naturales y de los concretos producidos con ellas. El
resultado fue que se pueden usar estas fibras con xito para la produccin de
planchas finas para muros y techos. Se produjeron elementos compuestos de
cemento portland y fibras naturales no procesadas, tales como fibras de coco,
sisal, bamb, yute, madera y fibras vegetales. A pesar de que los concretos
producidos con fibras naturales presentan propiedades mecnicas buenas, tienen
algunos problemas de durabilidad. Muchas de estas fibras son altamente
susceptibles. (Steven H. Kosmatka, 2004).
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2.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La resistencia a la compresin de las mezclas de concreto se puede disear de tal
manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecnicas y de
durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseo de la estructura.
Al igual que la mayora de los materiales ptreos, el concreto tiene una alta
resistencia a la compresin y una muy baja resistencia a la tensin.
Las fibras se adicionan al concreto normalmente en bajos volmenes
(frecuentemente menos del 1%) y han mostrado eficiencia en el control de la
fisuracin por contraccin (retraccin).
En general, las fibras no alteran considerablemente la contraccin libre del
concreto, pero, si son empleadas en cantidades adecuadas, pueden aumentar la
resistencia al agrietamiento (fisuracin) y disminuir la abertura de las fisuras.
Muchos materiales de refuerzo natural se pueden obtener con bajos niveles de
costos y energa, usando la mano de obra y su disponibilidad en la regin.
Uno de los materiales de refuerzo que puede ser empleado en el concreto es la
fibra del coco (estopa de coco); pero para ello el coco tiene que pasar por un
proceso de deshebrado y as obtener los filamentos (fibras delgadas).
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2.3. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA
De acuerdo con la amplia variedad de fibras naturales que pueden ser empleadas
como materiales de refuerzo en el concreto, en este trabajo se pretende realizar
un anlisis comparativo del concreto hidrulico y el concreto reforzado con fibra
natural (estopa de coco), para determinar si al aadir fibra natural el concreto
alcanzar mayor resistencia a la compresin, esto se comprobar mediante la
prueba de resistencia a la compresin del concreto conforme a la norma Mexicana
NMX-C-083-ONNCE-2002, la cual consiste en aplicar cargas a los especmenes
cilndricos de concreto.
Fig. 1. Fibra extrada del coco
Fig. 2. Prensa
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2.4. DELIMITACIN DEL PROBLEMA
En esta investigacin solo se experimentar el comportamiento del concreto
reforzado con fibra natural y el concreto hidrulico simple (sin refuerzo) para ello
se utilizar la fibra extrada del coco llamada estopa de coco, la prueba para
obtener la resistencia a la compresin de los dos casos se realizarn en el
Laboratorio del rea de Ingeniera Civil del Instituto Tecnolgico superior de la
Montaa.
Fig. 3. Laboratorio del rea de Ing. Civil
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2.5. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Comprobar y comparar si con adicionar fibra natural (estopa de coco) al
concreto, ste puede alcanzar una mayor resistencia a la compresin que
un concreto hidrulico simple.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Realizar especmenes de concreto hidrulico y concreto reforzado con fibra
natural (estopa de coco).
Comparar mediante la prueba de resistencia a la compresin, si el concreto
reforzado con fibra natural (estopa de coco) alcanza mayor resistencia.
Estimar la relacin costo-beneficio del concreto reforzado con fibra natural
(estopa de coco).
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2.6. HIPTESIS
El concreto reforzado con fibra natural (estopa de coco), alcanzar mayor
resistencia a la compresin que el concreto hidrulico, y ste puede emplearse
como un tipo de material estructural.
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2.7. JUSTIFICACIN
En 2010, el Estado de Guerrero ocup el noveno lugar nacional como productor
de coco (fruta) con una superficie de 3,01.00 hectreas sembradas que
permitieron la produccin y la comercializacin de 1,301.99 toneladas.
Las fibras provenientes del coco (estopa de coco) pueden ser aprovechadas, ya
que se encuentra disponible, su valor es limitado y su uso est sustentado por la
tendencia actual al reemplazo de las fibras artificiales (hechas por el hombre) por
las naturales, debido a las ventajas que en conjunto presentan las fibras naturales;
as como tambin para el desarrollo de nuevos materiales para la construccin, ya
que es fundamental crear una conciencia ecolgica, ir construyendo da a da una
educacin en los seres humanos a utilizar materiales alternativos y as evitar
destruir nuestros ecosistemas.
Las fibras naturales poseen una alta resistencia a la compresin, y desde hace
tiempo ya han sido empleadas en la construccin de elementos estructurales
como lo hemos visto en algunos lugares donde existen casas de adobe, en donde
el zacate le proporciona a la estructura una mayor resistencia.
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3. MARCO TERICO
3.1. GLOSARIO DE TRMINOS
Agregado. Material mineral granular, tal como la arena natural, la arena
manufacturada, la grava, la piedra triturada, la escoria granulada de alto horno
enfriada al aire, la vermiculita y la perlita.
Agregado fino. Agregado que pasa por el tamiz 9.5 mm (38 pulg.), pasa casi
totalmente por el tamiz de 4.75 mm (No.4) y se retiene predominantemente en el
tamiz de 75 mm (no. 200).
Agregado grueso. Grava natural, piedra triturada o escoria de alto horno de
hierro, frecuentemente mayor que 5 mm (0.2 pulg.) y cuyo tamao normalmente
vara entre 9.5 mm y 37.5 mm (38 y 112 pulg.).
Agregado ligero (liviano). Agregado de baja densidad usado para producir
concreto ligero. Puede ser arcilla expandida o sinterizada, pizarra, esquisto,
perlita, vermiculita o escoria, piedra pmez (pumita) natural, cagafierro, tufa,
diatomita, ceniza volante sinterizada o escoria industrial.
ASTM Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (American Society for
Testing and Materials).
Concreto. Mezcla de arena, grava, roca triturada u otros agregados, unidos por
medio de una pasta de cemento y agua con consistencia de piedra.
Cemento hidrulico. Cemento que se fragua y se endurece por la reaccin
qumica con el agua y es capaz de endurecerse incluso bajo el agua.
Cemento portland. Cemento hidrulico de silicato de calcio que se produce por la
pulverizacin del clnker de cemento portland y normalmente tambin contiene
sulfato de calcio y otros compuestos.
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Clnker (clnquer). Producto final del horno de cemento portland, material
cementante bruto antes de la molienda.
Compresin: proceso fsico o mecnico que consiste en someter a un cuerpo a la
accin de dos fuerzas opuestas para que disminuya su volumen
Concreto simple. Concreto sin ningn refuerzo.
Concreto endurecido. Concreto en el estado slido que haya desarrollado una
cierta resistencia.
Concreto fresco. Concreto recin mezclado y an plstico y trabajable.
Concreto reforzado con fibras. Concreto que contiene fibras orientadas
aleatoriamente en 2 o 3 dimensiones por toda la matriz del concreto.
Curado. Proceso, a travs del cual se mantienen el concreto, mortero, grout o
revoque frescos, en la condicin hmeda y a una temperatura favorable, por el
periodo de tiempo de sus primeras etapas, a fin de que se desarrollen las
propiedades deseadas del material.
El curado garantiza la hidratacin y el endurecimiento satisfactorios de los
materiales cementantes.
Dosificacin. Proceso de medicin, por peso o por volumen, de los ingredientes y
su introduccin en la mezcladora para una cantidad de concreto, mortero, grout o
revoque.
Fibras. Hilo o material en forma de hilo con un dimetro que vara de 0.05 a 4 mm
(0.002 a 0.16 pulg.) y con longitud entre 10 y 150 mm (0.5 a 6 pulg.) y fabricado
con de acero, vidrio, material sinttico (plstico), carbono o material natural.
Fraguado. Grado en el cual el concreto fresco perdi su plasticidad y se
endurece.
IMCYC Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A.C.
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NOM (Norma Oficial Mexicana): es una serie de normas cuyo objetivo es regular y
asegurar valores, cantidades y caractersticas mnimas o mximas en el diseo,
produccin o servicio de los bienes de consumo entre personas
morales y/o personas fsicas.
ONNCCE (Organismo Nacional de Normalizacin y Certificacin de la
Construccin y Edificacin): es una Sociedad Civil, reconocida a nivel nacional,
dedicada al desarrollo de actividades de normalizacin, certificacin y verificacin.
Resistencia: capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse,
adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo.
Resistencia a compresin. Resistencia mxima que una probeta de concreto,
mortero o grout puede resistir cuando es cargada axialmente en compresin en
una mquina de ensayo a una velocidad especificada.
Normalmente se expresa en fuerza por unidad de rea de seccin transversal, tal
como megapascal (MPa) o libras por pulgada cuadrada (lb/pulg.2 o psi).
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3.2. ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS
En muchas civilizaciones de la antigedad, las fibras se usaron para reforzar
materiales. Por ejemplo, la paja se usaba como refuerzo en los adobes de arcilla
para controlar la tensin por el secado y reducir el agrietamiento.
En la actualidad, los materiales compuestos a base de matrices de cermicos,
plsticos y cemento incorporan fibras para mejorar sus propiedades fsicas y
mecnicas, tales como la resistencia a la tensin, a la compresin, al
agrietamiento, al impacto, a la abrasin y la tenacidad, Existen en la industria
varios tipos de fibras que se comercializan mundialmente, los tipos bsicos son las
de acero, vidrio y las derivadas de hidrocarburos (plsticas). Otro grupo de fibras
estudiadas para su posible aplicacin, son las fibras naturales de origen vegetal.
Su principal ventaja es la amplia disponibilidad sobre todo en los pases pobres y
en desarrollo.
Este grupo de fibras naturales vegetales tiene un bajo costo de produccin en
comparacin con los otros tipos de fibras. La manufactura de fibras de acero,
vidrio y plsticas requiere una considerable inversin econmica lo que es difcil
para los pases pobres y en desarrollo, adems, su produccin genera un alto
consumo de energa.
3.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS
Las fibras son estructuras unidimensionales, largas y delgadas. Se doblan con
facilidad y su propsito principal es la creacin de tejidos, pueden ser clasificadas
de acuerdo a su origen
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Fig. 4. Clasificacin de las fibras segn su origen
3.3.1. Fibras naturales vegetales
Histricamente, las fibras naturales vegetales o simplemente fibras naturales eran
usadas empricamente para reforzar varios materiales de construccin, o bien para
la produccin de material textil. Sin embargo, es hasta aos recientes que los
cientficos se han dedicado a estudiar el uso de este tipo de fibras como retuerzo
en el concreto.
Las fibras naturales se pueden obtener a un bajo costo usando la mano de obra
disponible en la localidad y las tcnicas adecuadas para su obtencin, estas fibras
son llamadas generalmente fibras naturales no procesadas. Sin embargo, las
fibras naturales pueden ser procesadas qumica o mecnicamente para mejorar
sus propiedades, estas fibras son generalmente de celulosa derivada de la
madera. Los pases desarrollados utilizan estos procesos qumicos o mecnicos
para su aplicacin industrial, desafortunadamente su alto costo impide que sean
Fibras
Naturales
Vegetal
Animal
Minerales
Asbesto
Hechas por el hombre
Acero
Vidrio
Plsticas
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usados en los pases pobres y en desarrollo, a tales fibras se les conoce como
fibras naturales procesadas.
3.3.2. Origen de las fibras naturales
Las fibras naturales pueden provenir principalmente del tallo y de las hojas de las
plantas, tambin puede obtenerse fibras de la cscara superficial de algunas
frutas. Sin embargo, slo algunas de estas fibras tienen un verdadero potencial
para ser consideradas como refuerzo en el concreto.
1) Provenientes del tallo
Yute (Corchorus capsulars)
Lino (Linum usitaatissimum)
Bamb (Bambusa vulgaris)
Caa De Azcar (Saccharum offeinarum)
Hierba De China (Ramie)
Sunn (Crotalaria Jncea)
Kenaf (Hibiscus cannabinus)
2) Provenientes de la hoja
Sisal (Agave sisalana)
Henequn (Agave fourcroydes)
Yucca (Liliaceae)
Pasto Del Elefante (Pennisetum purpureum)
Pltano (Musa sapientum)
Piassava (Altaica funifera)
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3) Provenientes de la cscara
La principal fibra utilizada como refuerzo y que proviene de la superficie exterior de
una fruta es la fibra del coco.
La fruta est cubierta por una capa superficial, la cual tiene un gran contenido de
fibras. La cscara del coco consiste de una capa dura que contiene a las fibras,
stas son normalmente de 0.15 a 0.35 m de longitud y estn compuestas
principalmente de lignina, taninos, celulosa, pectina adems de otras sustancias
solubles en agua. Las fibras son usualmente extradas disolviendo los taninos y
pectinas en el agua, del mismo modo la mayora de las otras sustancias se
descomponen. Las fibras pueden ser tambin extradas por medios mecnicos.
Fig. 5. Fibra de la estopa de coco (Gonzlez & Quintero 2006)
4) Celulosa proveniente de la madera
Este tipo de fibra natural es la ms utilizada en el mundo industrializado, con esta
fibra se producen productos como tableros compactos para aplicaciones
arquitectnicas, se obtienen generalmente de rboles de madera blanda y
latifoleaeda tal como el pino.
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Las virutas de madera son saturadas en agua con sulfato de sodio y desfibradas
mecnicamente. Las fibras de celulosa son fuertes y durables, Adems de la fibra,
la madera se puede utilizar como virutas o como pequeas partculas, las cuales
quedan embebidas en matrices de resinas plsticas o en mezclas de concreto
muy secas compactadas con presin.
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Tabla 1. Propiedades de los tipos de fibras
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3.4. Concreto hidrulico
El concreto hidrulico es una combinacin de cemento Portland, agregados
ptreos, agua y en ocasiones aditivos, para formar una mezcla moldeable que al
fraguar forma un elemento rgido y resistente.
3.4.1. Clasificacin del concreto por su funcin
3.4.1.1. Concreto hidrulico clase 1
Es el concreto cuya masa volumtrica, en estado fresco, est comprendida entre
dos mil doscientos (2.200) y dos mil cuatrocientos (2 400) kilogramos por metro
cbico.
Al alcanzar su fraguado final, tendr una resistencia a la compresin (fc) igual a
veinticuatro coma cinco (24,5) megapascales (250 kg/cm) o mayor.
3.4.1.2. Concreto hidrulico clase 2
Es el concreto cuya masa volumtrica, en estado fresco, est comprendida entre
mil ochocientos (1.800) y dos mil doscientos (2 200) kilogramos por metro cbico.
Al llegar a su fraguado final, tendr una resistencia a la compresin (fc) menor de
veinticuatro coma cinco (24,5) megapascales (250 kg/cm).
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3.4.2. Clasificacin de acuerdo con su forma de elaboracin
3.4.2.1. Concreto hidrulico hecho en obra
Se fabrica en la obra mediante un equipo mecnico ligero denominado
revolvedora, dosificando generalmente sus componentes en volumen, o bien con
equipos mayores como plantas dosificadoras, donde el proporcionamiento se hace
por masa.
3.4.2.2. Concreto premezclado
Se dosifica o premezcla en una planta, por lo general no ubicada dentro de la
obra, y posteriormente se le transporta en camiones mezcladores o de volteo al
sitio requerido. La dosificacin siempre se hace en masa. Si la planta slo dosifica,
sta introduce los materiales a un equipo revolvedor mecnico automotor, con
capacidad promedio de seis (6) metros cbicos, el cual, durante el trayecto de la
planta a la obra, realiza el mezclado.
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4. MATERIAS PRIMAS
4.1. La Palma de Coco
Cocos nucifera L., conocida comnmente como coco, palma de coco, es tal vez uno
de los rboles de los Trpicos mejor reconocidos y uno de los ms importantes en
Mxico hablando en trminos de nuestra cultura y costumbres, de igual manera
dentro del mbito econmico.
Fig. 6. Palma de coco
El cocotero (Cocos nucfera L.) se clasifica botnicamente como:
Clase: Monocotyledoneae.
Orden: Palmales
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Familia: Palmacea
Subfamilia: Cocowsideae
Gnero: Cocos
Especie: nucfera.
Apreciado por sus mltiples usos, el cocotero ha recibido numerosos nombres
entre los que se encuentran: rbol de la vida, rbol del cielo, rbol de los cien
usos, el rbol de la abundancia, etc.
En Mxico, los estados productores de coco son Campeche, Colima, Guerrero,
Jalisco, Michoacn, Oaxaca, Tabasco, Nayarit, Sinaloa, Quintana Roo y Yucatn.
El cocotero, una palma alta y erecta, usualmente de 10 a 20 m de altura, posee un
tronco delgado, ya sea curvo o recto, a menudo ensanchado e inclinado en la
base, con una corteza parda o gris ligeramente rajada.
4.1.1. Historia
El manejo comercial del cultivo del cocotero en nuestro pas tiene ms de cien
aos. Es una palma que ha prosperado en las regiones tropicales y subtropicales
de las costas, de modo que hoy su presencia puede dividirse en dos regiones:
1. La del Golfo y Caribe, en las costas de Tabasco, Veracruz, Campeche,
Yucatn y quintana roo.
2. La del Pacfico; en las costas de Guerrero, Colima, Oaxaca, Michoacn,
Sinaloa, jalisco y Chiapas.
4.1.2. Fruto
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El fruto es una drupa, formado por una epidermis lisa, un mesocarpio fibroso
(tambin conocido como estopa) del cual se extrae fibra. Ms al interior se
encuentra el endocarpio ptreo que es una capa fina y dura de color marrn
llamada hueso o concha, envuelto por l se encuentra el albmen slido o copra
que forma una cavidad grande donde se aloja el albmen lquido, tambin
conocido como agua de coco.
El embrin se encuentra prximo a dos orificios del endocarpio, envuelto por el
albmen slido.
Segn la variedad, el color, la forma y el grosos del fruto cambian cuando el fruto
est maduro, su color puede ser amarillo, verde, castao. La forma pude ser
redonda. Ovoide-globoso u ovoide triangular. El dimetro vara de 10 a 40 cm., el
endocarpio tiene tres ojos basales. El peso del fruto pude variar de 0.50 a 1.50 kg.
Composicin del fruto:
Mesocarpio 35% (incluyendo pericarpio)
Endocarpio 12%
Endospermo 28%
Agua 25%
Fig. 7. Fruto
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4.1.2.1. Caractersticas
Forma: redondeada, presenta una cscara externa, correosa o fibrosa, de 4 5
centmetros de espesor, con pelos fuertemente adheridos a la nuez. Le sigue una
capa intermedia y fina y otra ms dura que dispone de tres orificios prximos entre
s, con una disposicin triangular y situados en el pice. Uno de dichos orificios es
vulnerable a la presin, lugar por donde puede derramarse el agua de coco antes
de romper la cscara y es donde se encuentra la semilla. La pulpa contiene en su
cavidad central el agua de coco, un lquido azucarado que se encuentra en una
cantidad aproximada de 300 mililitros, encerrada en el interior.
Tamao y peso: es una drupa cubierta de fibras de 20-30 centmetros y puede
llegar a pesar hasta 2,5 kilogramos.
Color: la cscara externa es amarilla o anaranjada y la pulpa es la parte
comestible y de color blanco.
Sabor: intenso y muy agradable.
La fibra de coco se puede definir de forma cilndrica, pared delgada, extremos
redondos; tiene pequeos vasos sementados y largos, vasos anulares en espiral.
Presenta un alto contenido de lignina, bajo porcentaje de celulosa y pentosanos y
un elevado porcentaje de cenizas.
La estopa del coco (las fibras del mesocarpio) se usa para hacer colchones,
cuerdas, alfombras, brochas, bolsas, productos artesanales y en algunos pases
se usa para la confeccin de asientos de carros. Las fibras ms largas se utilizan
para hacer cepillos y escobas.
El procesamiento de la estopa produce el polvo de estopa, el cual se usa en
muchas regiones como material de empaque, en la manufactura de tableros de
partculas y como material aislante.
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La fibra de estopa de coco, tambin llamada fibra bonote, se puede clasificar en 3
tipos principales:
1. Una ms larga y fina que se conoce con el nombre de fibra de esteras o
hilo.
2. Una ms tosca, que se conoce con el nombre de fibra de cerda.
3. Una fibra ms corta, conocida con el nombre de fibra para colchones.
La fibra de bonote tiene una capacidad de estiramiento de 29.04%, con un mdulo
de rigidez de 1.8924 dinas/cm2.
La capacidad de refuerzo de una fibra depende del grado en que los esfuerzos
pueden serle transferidos desde la matriz, grado que a su vez est regido por las
caractersticas intrnsecas de la fibra, como: resistencia a la tensin ms resistente
que la matriz; capacidad de resistir deformaciones muy superiores a la
deformacin en que la matriz se agrieta; mdulo de elasticidad alto para aumentar
el esfuerzo que soporten en un elemento bajo carga, siempre y cuando las fibras y
la matriz se conserven totalmente adheridas; adherencia adecuada con la pasta
de cemento; relacin de Poisson menor que la de la matriz para aumentar friccin
de adherencia; y relacin longitud / dimetro adecuada para que conserve su
capacidad de absorcin de esfuerzos.
4.2. Cemento Portland
El cemento Portland debe su nombre a la semejanza, en color y calidad, con la
piedra de Portland, una caliza obtenida de una cantera en Dorset, Inglaterra. Este
cemento empez a ser desarrollado por Joseph Aspin, en 1824.
Es un material inorgnico finamente pulverizado, comnmente conocido como
cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava,
asbesto u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer,
incluso bajo el agua, en virtud de reacciones qumicas durante la hidratacin y
-
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que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad. (NMX-C-414-
ONNCCE-2004)
El cemento Portland es un conglomerante hidrulico que al ser hidratado se
solidifica y endurece. Se obtiene mediante un proceso industrial, pulverizando a un
grado de finura determinado una mezcla fra de arcilla y materiales calcreos,
previamente sometida a coccin, que se denomina Clinker Portland, al cual se le
adiciona sulfato de calcio como anhidrita (CaSO4), yeso (CaSO4-2H2O) o
hemihidrato (CaSO4-H2O), para regular el tiempo de fraguado. Segn las
propiedades que se requieran o para auxiliar la molienda, adems se le pueden
incorporar otros materiales como:
Puzolanas
Escoria granulada de alto horno
Humo de slice
Caliza
4.2.1. Clasificacin
4.2.1.1. Segn su composicin
Segn los materiales que los componen, los cementos Prtland se clasifican
como:
Tipo CPO (cemento Portland ordinario)
El producido mediante la molienda del Clinker Portland y sulfato de calcio. Cuando
el proyecto no establezca el tipo de cemento Prtland por usar en cada caso, se
entender que se trata de cemento Tipo CPO.
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Tipo CPP (Cemento Portland Puzolnico)
El que resulta de la molienda conjunta del Clinker Portland, puzolanas y sulfato de
calcio.
Tipo CPEG (Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno)
El producido mediante la molienda conjunta del Clinker Portland, escoria
granulada de alto horno y sulfato de calcio.
Tipo CPC (Cemento Portland compuesto)
El que se obtiene de la molienda conjunta del Clinker Portland, puzolanas, escoria
de alto horno, caliza y sulfato de calcio. En este tipo de cemento la caliza puede
ser el nico componente adicional al Clinker Portland con el sulfato de calcio.
Tipo CPS (Cemento Portland con Humo de Slice)
El que resulta de la molienda conjunta del Clinker Portland, humo de slice y
sulfato de calcio.
Tipo CEG (Cemento con Escoria Granulada de alto horno)
El producido mediante la molienda conjunta del Clinker Portland, sulfato de calcio
y mayoritariamente escoria granulada de alto horno.
Tabla 2. Clasificacin general del Cemento Portland
Tipo Denominacin Clase
resistente
Caractersticas
especiales
CPO Cemento Portland Ordinario 20
30
30 R
40
RS
Resistente a los
Sulfatos
BRA
CPP Cemento Portland Puzolnico
CPEG Cemento Portland con Escoria Granulada de
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alto Horno 40 R Baja Reactividad
lcali agregado
BCH
Bajo Calor de
Hidratacin
B
Blanco
CPC Cemento Portland Compuesto
CPS Cemento Portland con Humo de Slice
CEG Cemento con Escoria Granulada de Alto
horno
4.2.2. Composicin del cemento
Tabla 3. Composicin de los cementos Portland
Cemento Portland Clinker
Portland
+
sulfato
de
calcio
Componentes principales
Componentes
minoritarios Tipo Denominacin Puzolanas
Escoria
Granulada
de alto
horno
Humo
de
slice
Caliza
CPO
Cemento
Portland
Ordinario
95-100 -- -- -- -- 0 - 5
CPP
Cemento
Portland
Puzolnico
50 - 94 6 - 50 -- -- -- 0 - 5
CPEG
Cemento
Portland con
Escoria
Granulada de
alto horno
40 - 94 -- 6 - 60 -- -- 0 - 5
CPC
Cemento
Portland
Compuesto
50 - 94 6 - 35 6 - 35 1 - 10 6 - 35 0 - 5
CPS Cemento 90 - 99 -- -- 1 10 -- 0 - 5
-
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Portland con
Humo de Slice
CEG
Cemento
Portland con
Escoria
Granulada de
alto horno
20 - 39 -- 61 - 80 -- -- 0 - 5
Las puzolanas pueden ser naturales, artificiales y cenizas volantes.
Los componentes minoritarios pueden ser uno o ms de los componentes principales, salvo que estn incluidos ya como tales en el cemento.
El cemento Portland compuesto contendr dos componentes principales como mnimo, excepto cuando se trate de caliza, la que puede ser el nico componente principal.
El contenido de carbonato de calcio (CaCO3) en la caliza que se utilice como
componente principal del cemento Portland compuesto (CPC), determinado
mediante cualquier mtodo de anlisis convencional, ser como mnimo de
setenta y cinco (75) por ciento en masa.
En cualquier tipo de cemento Portland el contenido mximo de trixido de azufre
(SO3) ser tal que no cauce una expansin mayor de cero coma cero dos (0,02)
por ciento a los catorce (14) das de inmersin en agua.
Tabla 4. Comparativa del cemento por su desempeo con otras normas
NMX-C-414-ONNCCE NMX-C-001 (CANCELADA) NORMA
ASTM C-150
CPO 30, CPO 30R y CPC 30 R TIPO I
Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BCH y RS
TIPO II
CPO 40, CPO 40R y CPC 40R TIPO III
Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BCH
TIPO IV
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Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial RS
TIPO V
CPO o CPC que cumpla con la caracterstica especial B
BLANCO
Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BRA
ESPECIAL, BAJO LCALI TODOS LOS TIPOS
4.3. Agregados
Los agregados son materiales ptreos naturales seleccionados; materiales sujetos
a tratamientos de disgregacin, cribado, trituracin o lavado, o materiales
producidos por expansin, calcinacin o fusin excipiente, que se mezclan con
cemento Portland y agua, para formar concreto hidrulico.
Los agregados para concreto hidrulico se clasifican en:
4.3.1. Agregado Fino
Es arena natural seleccionada u obtenida mediante trituracin y cribado, con
partculas de tamao comprendido entre setenta y cinco (75) micrmetros (malla
N200) y cuatro coma setenta y cinco (4,75) milmetros (malla N4), pudiendo
contener finos de menor tamao.
4.3.2. Agregado Grueso
Puede ser grava natural seleccionada u obtenida mediante trituracin y cribado,
escorias de altos hornos enfriadas en aire o una combinacin de dichos
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materiales, con partculas de tamao mximo, generalmente comprendido entre
diecinueve (19) milmetros () y setenta y cinco (75) milmetros (3), pudiendo
contener fragmentos de roca y arena.
4.3.3. Fragmentos de Roca
Son los agregados con tamao mayor de setenta y cinco (75) milmetros (3) y una
masa mxima de treinta (30) kilogramos, como los boleos y la piedra braza, entre
otros, que se utilizan comnmente para fabricar concreto ciclpeo.
4.3.4. Agregado Ligero
Son los agregados finos o gruesos que, por su baja densidad, se utilizan en la
fabricacin de concreto estructural ligero, de baja masa volumtrica y resistencia
limitada a la compresin, constituidos predominantemente por materiales
inorgnicos de estructura celular, preparados por expansin, calcinacin o fusin
incipiente de productos tales como escorias de altos hornos, arcillas comunes,
diatomitas, cenizas volantes, lutitas y pizarras, o bien, mediante otros tratamientos
de materiales naturales tales como piedra pmez, perlitas, tezontles, escorias y
tobas.
4.4. Agua
El agua es el componente que se utiliza para generar las reacciones qumicas en
los cementantes del concreto hidrulico o del mortero de cemento Prtland. Puede
ser agua potable, es decir, aquella que por sus caractersticas qumicas y fsicas
es til para el consumo humano.
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5. PRUEBAS
5.1. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES
ABSOLUTOS
Primer paso: Eleccin del revenimiento
El revenimiento estar en funcin del tipo de elemento, y se debe manejar el valor
mnimo posible que sea prctico para su colocacin. Cuando no se especifica el
revenimiento, se podr seleccionar un valor apropiado para la obra, de acuerdo a
los que aparecen en la siguiente Tabla No. 14.
Se puede aumentar en 2.5 cm cuando los mtodos de compactacin no sean mediante vibrado.
*El revenimiento se puede incrementar cuando se emplean aditivos qumicos, se debe tener en
cuenta que el concreto tratado con aditivo tiene una relacin agua-cemento o agua-materiales
cementantes igual o menor sin que potencialmente tenga segregacin o sangrado excesivo.
Segundo paso: Eleccin del tamao mximo nominal del agregado.
Los agregados bien graduados de tamaos ms grandes, tienen menos huecos
que los tamaos ms pequeos. Por esto, los concretos con agregados de
tamaos mayores requieren menos mortero por volumen unitario de concreto.
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Se tendr que utilizar el T.M.N.A. (mayor), que permita el elemento a construir,
para elegirlo se considerar alguno de los siguientes puntos, sin que en ningn
momento exceda:
1/5 de la dimensin ms pequea del elemento de concreto.
del espaciamiento libre entre las varillas de refuerzo.
1/3 del peralte de las losas.
Tercer paso: Clculo del agua de mezclado y el contenido de aire.
La cantidad de agua por volumen unitario de concreto que se requiere para
producir determinado revenimiento, depende del tamao mximo, de la forma de
la partcula y granulometra de los agregados, la temperatura del concreto, as
como de la cantidad de aire incluido, y el uso de aditivos qumicos; se utilizar la
menor cantidad posible de agua; Tabla No. 15.
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Cuarto paso: seleccin de la relacin agua/cemento o agua/materiales
cementantes
La relacin agua/cemento requerida se determina no slo por los requisitos de
resistencia, sino tambin por otros factores como durabilidad. Para condiciones de
exposicin severas la relacin A/C se debe mantener baja, aun cuando los
requerimientos de resistencia puedan cumplirse con valores mayores. Cuando no
se especifica esta relacin se toma el valor de la siguiente tabla:
Quinto paso: Clculo del contenido de cemento
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Estos volmenes se han seleccionado a partir de relaciones empricas para
producir concreto con un grado de trabajabilidad adecuado a la construccin
reforzada comn. Para concretos menos trabajables, como los requeridos en la
construccin de pavimentos de concreto, se pueden incrementar en un 10%
aproximadamente.
Sptimo paso: Estimacin del agregado fino.
Al trmino del sexto paso, se han estimado todos los componentes del concreto,
excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina por diferencia. En este caso,
el volumen total desplazado por los componentes conocidos, agua, aire, cemento
y agregado grueso, se resta del volumen unitario de concreto para obtener el
volumen requerido de agregado fino.
El volumen ocupado por cualquier componente es igual a su peso dividido entre la
densidad de ese material.
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5.2. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO
Se almacenan los especmenes de concreto durante 24 hrs, en un depsito de
agua. Se debe evitar vibraciones, movimientos bruscos, golpes o inclinaciones.
La norma NMX-C-403-ONNCCE-2004 Concreto hidrulico para uso estructural
en su Apndice Informativo, establece que el curado de los especmenes debe
iniciarse tan pronto como sea posible.
Siempre que la temperatura ambiente sea superior a 10 C, se puede considerar
que el curado ha sido satisfactorio si se ha conservado a los concretos
permanentemente hmedos por lo menos 7 das.
Los especmenes permanecern dentro del tanque de curado hasta que llegue el
momento de ser transportados al lugar donde se van a ensayar para su
caracterizacin en estado endurecido.
Fig. 8. Tanque de curado
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5.3. ENSAYE DE PROBETAS DE CONCRETO PARA
DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN
RESISTENCIA A LA COMPRESIN
La resistencia a la compresin se define como la mxima resistencia medida en un
espcimen de concreto a carga axial. Por lo general, se expresa en Kg /cm. A la
edad de 28 das y se le designa con el smbolo fc que corresponde a la
resistencia de proyecto.
Para determinar la resistencia a la compresin se realizan pruebas sobre
especmenes de concreto en cilindros que miden 15 cm de dimetro y 30 cm de
altura.
La resistencia del concreto a la compresin es una propiedad fsica fundamental,
siendo empleada en los clculos para diseo de estructuras de concreto. La
resistencia a la compresin de uso ms general flucta entre los 200 y 350 Kg
/cm. Los concretos de alta resistencia tienen una especificacin de por lo menos
450 Kg/cm. La resistencia a la compresin que desarrolla el concreto se ve
afectada por la relacin agua-cemente que se utilice.
Objetivo: Determinar la resistencia nominal a la compresin del concreto, inferior
a 500 Kg/cm, en especmenes cilndricos moldeados, con relacin altura
dimetro 2:1. Este mtodo de prueba no es aplicable en corazones de concreto
endurecido y morteros con dimetros menores de 100 mm.
Material y equipo:
1 vernier
1 franela
1 juego de pesas
1 bascula de 120kg/cm
2 tapas de acero
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1 placa de acero de 15 x 15
Mquina de prueba a la compresin
Mquina de prueba: puede ser de cualquier tipo, con capacidad suficiente y que
pueda funcionar a la velocidad de aplicacin de la carga, sin producir impactos ni
perdida de carga.
Verificacin de carga: el error permitido en la mquina de prueba para la
realizacin de la prueba a compresin de concreto, debe ser como mximo de
3% de la carga aplicada.
La mquina debe calibrarse inicialmente antes de ser puesta en operacin y
posteriormente en forma interna cada 2 000 cilindros, lo cual podr ampliarse
hasta 12 000 si no se detectan desviaciones. Estas mquinas deben calibrarse
cada ao como mximo si el nmero de especmenes ensayados es menor de 40
000. Si fuese mayor de 40 000 la calibracin debe efectuarse cada 40 000
ensayes.
Condiciones de humedad de los especmenes: el ensaye a compresin de los
especmenes curados en hmedo debe efectuarse tan pronto como sea posible
despus de retirarlos de la pileta o del cuarto de curado hmedo y una vez que el
material de cabeceo haya adquirido la resistencia requerida; durante el tiempo
transcurrido entre el retiro del almacenamiento hmedo y el ensaye, los
especmenes se deben conservar humados por cualquier mtodo.
Condiciones especiales: en el caso de especmenes sometidos a diversas
condiciones de curado especial, como puede ser curado a vapor o curado
ambiente a las mismas condiciones que la estructura, los especmenes se
ensayaran con la condicin de humedad resultante del curado.
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5.3.1. PREPARACION DE LOS ESPECMENES
Dimensiones: el dimetro y la altura del espcimen de prueba debe determinarse
con una aproximacin de 1 mm, las medidas de 2 dimetros perpendiculares entre
si y a una altura media del espcimen y dos alturas opuestas. Para efecto de
medir el dimetro, es suficiente utilizar el comps de punta. Cuando, la altura
promedio del espcimen es menor de 1.8 veces el dimetro, el resultado de la
resistencia debe corregirse por esbeltez de acuerdo a la tabla siguiente:
2.00 1.00
1.75 0.99
1.50 0.97
1.25 0.94
1.00 0.91
TABLA.No.XI. 01. FACTORES DE CORRECION POR ESBELTEZ
RELACION ALTURA - DIAMETRO DE
ESPECIMEN
FACTOR DE CORRECION A LA
RESISTENCIA
Cabeceo: antes del ensaye, la base de los especmenes o caras de aplicacin de
carga no se deben apartar de la perpendicular al eje en ms de 0.5,
aproximadamente 3 mm en 300 mm y no se permiten irregularidades respecto de
un plano que exceda de 0.05 mm, en caso contrario deben ser cabeceados de
acuerdo a lo indicado en la norma NMX C-109.
5.3.2. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA
Colocacin de especmenes: se limpian las superficies de las placas superior e
inferior y las cabezas del espcimen de prueba, se coloca este ltimo sobre la
placa inferior alineando su eje cuidadosamente con el centro de la placa de carga
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con asiento esfrico; mientras la placa superior se baja hacia el espcimen
asegurndose que se tenga un contacto suave y uniforme.
Velocidad de aplicacin de carga: se debe aplicar la carga con una velocidad
uniforme y contina sin producir impacto, ni prdida de carga. La velocidad de
carga debe estar dentro del intervalo de 137 kPa /s a 343 kPa/s (84 kg/cm /min a
210 kg/cm /min) equivalente para un dimetro estndar de 15 cm. a un rango de
2.4 kN/s a 6.0 kN/s (14.8 t/min a 37.1 t/min).
Se aplican cargas hasta alcanzar la mxima registrndola. Cuando sea necesario
se podr llevar hasta la ruptura, para observar el tipo de falla y apariencia del
concreto.
Es recomendable colocar en la mquina, dispositivos para cumplir con los
requisitos de seguridad para los operadores durante el ensaye del espcimen.
Diagrama de fallas de cilindros sometidos a compresin: los especmenes
para aceptacin o rechazo de concreto deben ensayarse a la edad de 14 das en
el caso de concreto de resistencia rpido o 28 das en caso de resistencia normal
con las tolerancias que se indican en la tabla siguiente:
Edad de prueba (Das) Tolerancia Permisible
14 12 h
28 24 h
TABLA. No.XI. 02.TOLERANCIAS DE ACEPTACIN O RECHAZO DE
ESPECIMENES DE CONCRETO
Para aquello especmenes en los cuales no se tenga una edad de prueba de las
prescritas en la tabla anterior. Se ensayarn con las tolerancias que se fijen en
comn acuerdo por los interesados.
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5.3.3. CLCULOS:
Se calcula la resistencia a la compresin del espcimen, dividiendo la carga
mxima soportada durante la prueba entre el rea promedio de la seccin
transversal determinada con el dimetro medido. El resultado de la prueba se
expresa con una aproximacin de 100 kPa (1kg/cm).
Donde:
P = carga axial aplicada al cilindro (kg)
A = rea del cilindro (cm2).
5.3.4. INFORME DE LA PRUEBA
El registro de los resultados debe incluir los datos siguientes:
Clave de identificacin del espcimen.
Edad nominal del espcimen.
Dimetro y altura en centmetros, con aproximacin a milmetros.
rea de seccin transversal en centmetros cuadrados con aproximacin del dcimo.
Masa del espcimen en kg.
Carga mxima en N (Kg.) Resistencia a la compresin, calculada con aproximacin a 100 kPa
(1kg/cm).
Descripcin de la falla.
Defectos observados en el espcimen o en sus cabezas.
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TIPO DE FALLA
070605040301 02
Fig. 9. Diagrama de las fallas de cilindros sometidos a compresin
se observa en especimenes que presentan una cara de aplicacin de carga convexa y/o
por deficiencias del material de cabeceo o del plato cabeceador.
se observa cuando las caras de aplicacin de carga del especimen se desvia
ligeramente de las tolerancias del paralelismo establecidas o por ligeras desviaciones en
el centrado del especimen para la aplicacin de carga.
1
2
3
4
5
7
6
se observa en especimenes que presenta una superficie de carga convexa y/o por
deficiencia del material de cabeceo,tambien por concavidad del plato de cabeceo o
convexidad en una de las placas de carga.
se observa en especimenes que presenta una superficie de carga convexa y/o por
deficiencia del material de cabeceo,tambien por concavidad del plato de cabeceo o
convexidad en una de las placas de carga.
se observa cuando se producen contracciones de esfuerzos en los puntos
sobresalientes de las caras de aplicacin de cargas por deficiencias del material de
cabeceo o del plato cabeceador.
No DE
FALLADESCRIPCION
se observa cuando se logra una carga de compresion bien aplicada sobre un espcimen
de prueba bien preparado.
se observa comunmente cuando las caras de aplicacin de carga se encuentra en el
limite de tolerancia especificada u existiendo sta.
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6. MARCO METODOLGICO
Esta investigacin es de tipo experimental y correlacional:
Investigacin experimental Investigacin correlacional
Analiza el efecto producido por la
accin o manipulacin de una o ms
variables independientes sobre una o
varias dependientes.
Tiene como propsito mostrar o
examinar la relacin entre variables o
resultados de variables.
6.1. DESARROLLO EXPERIMENTAL
6.2. Obtencin de la fibra de coco
6.2.1. Desintegracin de la fibra
Para este paso se realiz un desfibrado manual para separar los fragmentos de
fibras y as obtener la estopa de coco, que se utilizar en nuestra experimentacin.
Fig. 10. Desfibrado manual
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6.2.2. Eleccin de la longitud de la fibra
El tamao de las fibras fue muy variable, el tamao requerido fue en un rango
aproximado de 10 mm de longitud para que la unin con los elementos sea
homognea.
Fig. 11. Estopa de coco
Fig. 12. Tamao de la fibra (10 mm aprox.)
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6.3. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES
ABSOLUTOS
Datos obtenidos del diseo de mezcla para la elaboracin de 1 cilindro de
concreto.
Grfico 1. Proporcin para el concreto hidrulico
Grfico 2. Proporcin para el concreto con fibra
2,614
4,6018
4,8
1,34
Concreto hidrulico simple
Cemento
Arena
Grava
Agua
2,614
4,6018 4,8
1,34 1,3805
Concreto reforzado con estopa de coco
Cemento
Arena
Grava
Agua
Fibra
-
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Datos obtenidos del diseo de mezcla para la elaboracin de 30 cilindros de
concreto.
Cantidad de material para los 30 especmenes de concreto hidrulico
78,42
138,054
144
40,2
Concreto hidrulico simple
Cemento
Arena
Grava
Agua
Materiales Cantidad de
especmenes Cantidad total (Kg)
Cemento 30 78.42
Arena 30 138.054
Grava 30 144.00
Agua 30 40.20
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Grfico 3. Proporcin para 30 cilindros de concreto simple
Cantidad de material empleado para los 30 especmenes de concreto reforzado
con fibra (estopa de coco).
Grfico 4. Proporcin para 30 cilindros de concreto reforzado
78,42
138,054 144
40,2
41,415
Concreto reforzado con estopa de coco
Cemento
Arena
Grava
Agua
Fibra
Materiales Cantidad de
especmenes Cantidad total (Kg)
Cemento 30 78.42
Arena 30 138.054
Grava 30 144.00
Agua 30 40.20
Fibra 30 0.041415
-
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6.4. PROCESO DE FABRICACIN DEL CONCRETO
Objetivo: Realizar la mezcla de acuerdo al diseo para poder llegar a la
resistencia que se propuso.
Materiales
1 Pala cuadrada
2 Charolas de acero cuadradas
Moldes cilndricos
Aceite para automvil
1 Bascula de 120 kg
1 juego de pesas
Arena
Grava
Cemento
Agua
1 Cucharn
Flexmetro
Fibra natural (estopa de coco)
Procedimiento:
1. Se engrasan los moldes con aceite de automvil y se miden 3 veces el
dimetro del recipiente cilndrico de distintas partes para despus sacar el
promedio final, despus se midi de igual manera 3 veces la altura del
recipiente de distintas partes y se sac el promedio. Se coloc el recipiente
sobre la bscula y se pes.
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Fig. 13. Medicin del molde cilndrico
2. Se calibro la bscula y se pes la charola, se procedi a pesar la arena, la
grava, el cemento y el agua.
Fig. 14. Materiales empleados en la mezcla
3. Se humedeci el piso donde se colocaron los materiales. Y despus se
colocaron los materiales en este orden: arena, cemento, grava y se hizo
una mezcla homognea. Se hizo un cono, se aplano y se hizo un crter en
donde se iba a colocar los dems materiales.
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Fig. 15. Revoltura de los materiales
4. Se le coloc agua a la mezcla para realizar el concreto fresco y para
posteriormente realizar la prueba de resistencia a la compresin a los 7 y
14 das.
Fig. 16. Mezcla homognea
Nota: el procedimiento es el mismo para los cilindros de concreto reforzado con
fibra (estopa de coco), una vez homogeneizada la mezcla se le aade la fibra.
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Fig. 17. Aadimiento de fibra al concreto
5. Por ltimo se coloca la mezcla de concreto a los moldes cilndricos.
Fig. 18. Colocacin del concreto a los moldes
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6.5. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO
1. Despus de 24 hrs se desmoldan y se identifican con un nmero de control,
para guardarlos en el cuarto de curado.
Fig. 19. Retiro del concreto endurecido
2. Los especmenes se colocaron dentro del tanque de curado por un periodo
de 7 y 14 das, para despus realizar la prueba de resistencia a la
compresin como lo establece en la norma Mexicana NMX-C-083-
ONNCCE-2002.
Fig. 20. Tanque de curado
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6.6. ENSAYE PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA
COMPRESIN
Alcance:
Este mtodo de prueba se refiere al ensaye de probetas a la compresin. Este
mtodo es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como
se mencion anteriormente.
Objetivo:
Esta prueba tiene como objetivo determinar la resistencia a la compresin de
probetas cilndricas de concreto.
Equipo y material:
Prensa de ensaye. Deber estar calibrada y en ptimas condiciones.
Flexmetro.
Balanza de capacidad igual o superior a 20 kgs.
Cilindros de concreto para la aplicacin de la prueba.
Procedimiento:
Curado de los especmenes de concreto por un lapso de tiempo de 7 y 14 das.
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Fig. 21. Curado del concreto
1. Se retiran los especmenes del cuarto de curado, para obtener sus
dimensiones y proceder con la prueba de resistencia a la compresin.
Fig. 22. Retiro de los especmenes
2. Se limpian las superficies de las placas superior e inferior de la prensa y los
extremos de los especmenes de prueba.
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Fig. 23. Secado de los cilindros
3. Con el vernier se toman las diferentes medidas de nuestro cilindro,
empezando por la parte superior tomando dos medidas para el dimetro, y
dos medidas de la parte inferior, despus se toman 3 medidas para la
altura.
Fig. 24. Obtencin de las medidas del cilindro
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4. Se procede a tomar el peso del cilindro en la bscula de 120kg/cm.
5. Se coloca el espcimen por ensayar sobre la placa inferior, alineando su eje
cuidadosamente respecto del centro de la placa de carga con asiento
esfrico, mientras la placa superior se baja hacia el espcimen hasta lograr
un contacto suave y uniforme.
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Fig. 25. Colocacin del espcimen en la prensa
Se aplica la carga con una velocidad uniforme y continua sin producir impacto ni
prdida de carga. La velocidad deber estar dentro del intervalo de 137 a 343
kPa/s (84.a 210.kg/cm/min aproximadamente).
Fig. 26. Aplicacin de carga al espcimen
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Fig. 27. Comparacin de su comportamiento
6.6.1. CLCULOS
Como resultado de esta prueba se calcula la resistencia a la compresin del
espcimen, dividiendo la carga mxima soportada durante la prueba entre el rea
promedio de la seccin transversal determinada con el dimetro.
Donde:
P = carga axial aplicada al cilindro (kg)
A = rea del cilindro (cm2).
-
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CONCRETO HIDRULICO SIMPLE
Fecha de realizacin: 25 de mayo de 2015 Fecha de tronado: 2 de junio de 2015
Muestra Carga aplicada
en Kg
Dimensiones
Resistencia a la compresin Kg/cm2 Tiempo de
curado (das) Ancho Alto rea
1 50500,00 7 15,01 30,03 177,80 284,03
2 48300,00 7 15,10 30,10 179,03 269,79
3 48400,00 7 15,02 30,18 176,01 274,99
4 48700,00 7 15,07 30,36 180,03 270,51
5 49300,00 7 15,05 30,43 177,71 277,43
6 49600,00 7 15,01 30,19 178,25 278,26
7 49700,00 7 15,09 30,29 177,19 280,50
8 49800,00 7 15,03 30,23 179,32 277,72
9 49800,00 7 15,01 30,48 178,37 279,20
10 49900,00 7 15,10 30,25 177,47 281,18
11 49900,00 7 15,04 30,21 178,27 279,91
12 50100,00 7 15,06 30,28 180,98 276,82
13 50200,00 7 15,14 30,10 180,27 278,48
14 50200,00 7 15,09 30,21 178,84 280,70
15 50300,00 7 15,07 30,24 178,13 282,38
Promedio 49646,67 7,00 15,06 30,24 178,51 278,12
Grfico 5. Resistencia a la compresin del concreto hidrulico a los 7 das
260,00
265,00
270,00
275,00
280,00
285,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin Kg/cm2
-
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CONCRETO HIDRULICO SIMPLE
Fecha de realizacin: 20 de mayo de 2015 Fecha de tronado: 5 de junio de 2015
Muestra Carga aplicada
en Kg
Dimensiones Resistencia a la
compresin Kg/cm2 Tiempo de curado (das)
Ancho Alto rea
1 50300,00 14 15,05 30,06 180,74 278,30
2 50500,00 14 15,05 30,08 174,37 289,62
3 50900,00 14 15,03 30,25 178,51 285,14
4 51000,00 14 15,01 30,13 178,60 285,55
5 51000,00 14 15,00 30,39 179,55 284,04
6 51300,00 14 15,19 30,33 178,60 287,23
7 51500,00 14 15,02 30,10 176,48 291,82
8 52100,00 14 15,17 30,32 177,33 293,81
9 52200,00 14 15,06 30,12 177,33 294,37
10 52300,00 14 15,10 30,09 179,79 290,89
11 52500,00 14 15,15 30,22 179,55 292,39
12 52800,00 14 15,20 30,17 174,37 302,81
13 53800,00 14 15,15 30,06 176,01 305,67
14 54000,00 14 15,08 30,01 179,79 300,35
15 54000,00 14 15,03 30,11 176,24 306,39
Promedio 52013,33 14 15,09 30,16 177,82 292,56
Grfico 6. Resistencia a la compresin del concreto hidrulico a los 14 das
260,00
265,00
270,00
275,00
280,00
285,00
290,00
295,00
300,00
305,00
310,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin Kg/cm2
-
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CONCRETO REFORZADO CON FIBRA "ESTOPA DE COCO"
Fecha de realizacin: 26 de mayo de 2015 Fecha de tronado: 3 de junio de 2015
Muestra Carga aplicada
en kg
Dimensiones
Resistencia a la compresin Kg/cm2 Tiempo de curado
(das) Ancho Alto rea
1 59800,00 7 15,05 30,32 177,80 336,33
2 60000,00 7 15,10 30,15 179,03 335,14
3 60100,00 7 14,97 30,25 176,01 341,46
4 60100,00 7 15,14 30,25 180,03 333,84
5 60200,00 7 15,04 30,29 177,71 338,76
6 60200,00 7 15,07 30,05 178,25 337,73
7 60400,00 7 15,02 30,32 177,19 340,88
8 60500,00 7 15,11 30,16 179,32 337,39
9 60600,00 7 15,07 30,39 178,37 339,75
10 60700,00 7 15,03 30,11 177,47 342,03
11 60700,00 7 15,07 30,10 178,27 340,49
12 60800,00 7 15,18 30,16 180,98 335,95
13 61000,00 7 15,15 30,20 180,27 338,39
14 61100,00 7 15,09 30,22 178,84 341,64
15 61200,00 7 15,06 30,10 178,13 343,57
Promedio 60493,33 7 15,08 30,20 178,51 338,89
Grfico 7. Resistencia a la compresin del concreto reforzado a los 7 das
328,00
330,00
332,00
334,00
336,00
338,00
340,00
342,00
344,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Concreto reforzado con fibra
Resistencia a la compresin Kg/cm2
-
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CONCRETO REFORZADO CON FIBRA "ESTOPA DE COCO"
Fecha de realizacin: 21 de mayo de 2015 Fecha de tronado: 5 de junio de 2015
Muestra Carga aplicada
en Kg
Dimensiones Resistencia a la
compresin Kg/cm2 Tiempo de curado (das)
Ancho Alto rea
1 61300,00 14 15,17 30,25 180,74 339,16
2 61400,00 14 14,90 30,23 174,37 352,13
3 61400,00 14 15,08 30,13 178,51 343,96
4 61500,00 14 15,08 30,23 178,60 344,34
5 61600,00 14 15,12 30,40 179,55 343,07
6 61800,00 14 15,08 30,33 178,60 346,02
7 61800,00 14 14,99 30,35 176,48 350,18
8 61800,00 14 15,03 30,16 177,33 348,51
9 62000,00 14 15,03 30,16 177,33 349,64
10 62000,00 14 15,13 30,13 179,79 344,85
11 62100,00 14 15,12 30,30 179,55 345,86
12 62100,00 14 14,90 30,10 174,37 356,15
13 62200,00 14 14,97 30,26 176,01 353,39
14 62300,00 14 15,13 30,12 179,79 346,51
15 62300,00 14 14,98 30,14 176,24 353,49
Promedio 61840,00 14 15,05 30,22 177,82 347,82
Grfico 8. Resistencia a la compresin del concreto reforzado a los 14 das
330,00
335,00
340,00
345,00
350,00
355,00
360,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Concreto reforzado con fibra
Resistencia a la compresin Kg/cm2
-
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7. RESULTADOS
Para un mejor detalle de los resultados obtenidos se presentan una serie de
grficas que muestran a continuacin.
Grfico 9. Comportamiento del concreto simple y reforzado
En este grfico se observa como el concreto reforzado con fibra natural (estopa de
coco) alcanza mayor resistencia que el concreto simple, cabe mencionar que los
cilindros reforzados con estopa de coco pesaron ms en comparacin a los
elaborados de concreto simple.
278,12 292,56
338,89 347,82
0
100
200
300
400
500
600
700
7 14
Re
sist
en
cia
a la
co
mp
resi
n
(kg
/cm
2)
Edad de ensayo (das)
Comportamiento de los 2 casos
Concreto reforzado confibra
Concreto hidrulicosimple
-
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Grfico 10. Comparacin de la resistencia a la compresin del concreto simple
Grfico 11. Comparacin de la resistencia a la compresin del concreto reforzado
278,12
292,56
7 das 14 das
Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin Kg/cm2
338,89
347,82
7 das 14 das
Concreto reforzado con fibra
Resistencia a la compresin Kg/cm2
-
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Grfico 12. Comparacin del concreto simple y el concreto reforzado a los 7 das
Grfico 13. Comparacin del concreto simple y el concreto reforzado a los 14 das
338,89
278,12
Concreto reforzado con fibra Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin kg/cm2 (7 das)
347,82
292,56
Concreto reforzado con fibra Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin kg/cm2 (14 das)
-
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Grfico 14. Resistencia a la compresin del concreto simple y concreto reforzado
En este ltimo grfico se hace la comparacin promedio de la resistencia a la
compresin, en donde el caso 1 (concreto reforzado con fibra) alcanz la mayor
resistencia de 343.355 kg/cm2 y el concreto sin refuerzo (concreto simple) solo
alcanz una resistencia de 285.34 kg/cm2.
343,355
285,34
Concreto reforzado con fibra Concreto hidrulico simple
Resistencia a la compresin kg/cm2 (promedio)
-
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8. CONCLUSIN
Para poder realizar los experimentos descritos anteriormente se desarroll una
metodologa, iniciando con la colecta de los cocos, la extraccin de la fibra
manualmente, determinacin del tamao de la fibra para la experimentacin (10
mm aproximadamente), realizacin del nmero de muestras esto determinado por
la desviacin estndar, aplicacin de la prueba de la resistencia a la compresin y
finalmente la comparacin de los resultados obtenidos.
Con la obtencin de estos datos podemos decir que la flexibilidad y resistencia de
las fibras son importantes, ya que disminuyen la propagacin de las grietas que se
forman en el concreto cuando se somete a grandes esfuerzos. Estas fibras
ayudaron a que el elemento de concreto se mantuviera unido al formarse puentes
entre cada grieta.
En este trabajo se logr cumplir con los objetivos, adems de encontrar un tipo de
material de construccin de buena calidad y utilizando recursos naturales
disponibles en nuestro entorno. Nuestra hiptesis propuesta fue la correcta porque
el concreto reforzado con estopa de coco resisti ms a las cargas aplicadas, con
una resistencia a la compresin de 338.39 kg/cm2 a la edad de 7 das, 347.82
kg/cm2 a los 14 das y un dato promedio de 343.355 kg/cm2; el concreto hidrulico
simple solo logr una resistencia a la compresin de 278.12 kg/cm2 a los 7 das,
292.56 kg/cm2 a los 14 das teniendo un promedio de 285.34 kg/cm2.
Durante el proceso de este trabajo se pusieron a prueba algunos conocimientos
adquiridos durante la carrera; como el aprovechar los recursos al cien por ciento,
dndoles un uso en la construccin esto visto en la materia de Desarrollo
Sustentable, el procedimiento para realizar las pruebas como se aprendi en la
materia de Tecnologa del Concreto, como se comporta un elemento al ser
sometidos a cargas estudiado en la materia de Mecnica de Materiales.
-
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9. BIBLIOGRAFA
Alvarado, C. A. (2002). Concreto a base de cemento Portland reforzados con
Fibras Naturales. Nuevo Len.
Carrillo, M. A. (2005). Elaboracin y Evaluacin de Tableros Aglomerados a base
de Fibra de coco y Cemento. Coquimatln, Colima.
Daz, V. E. (2009). Manual de prcticas de concreto hidrulico. Xalapa, Veracruz:
Facultad de Ingeniera civil.
Hibbeler, R. C. (2011). Mecnica de Materiales. Mxico: Pearson Education.
Salcedo, S. L. (2006). Uso de fibra de estopa de coco para mejorar. Ingeniera y
Desarrollo , 134-150.
Steven H. Kosmatka, B. K. (2004). Diseo y Control de Mezclas de Concreto.
Mxico: Portland Cement Association.
Universidad Nacional de Cajamarca. (04 de Febrero de 2015). Universidad
Nacional de Cajamarca. Recuperado el 08 de Marzo de 2015, de
Universidad Nacional de Cajamarca: http://www.unc.edu.pe
-
PRUEBA PILOTO PARA OBTENER EL NMERO DE MUESTRAS
Materiales:
Cemento Portland.
Arena (Cribadora Rava).
Grava (Cribadora Rava).
Agua potable para consumo humano.
Fibras extradas del coco.
Fig. 1. Materiales
Arena Grava Fibra de coco
Cemento Agua
-
Seleccin de la cantidad de los materiales
Materiales Nmero de cilindros Cantidad requerida
(Kg)
Cemento 3 7.842
Arena 3 13.8054
Grava 3 14.40
Agua 3 4.02
Fibra 3 0.0041415
Elaboracin de la prueba piloto
Lo siguiente fue la realizacin de los especmenes correspondientes a nuestro
estudio para ser probados mecnicamente; se elaboraron 3 cilindros de concreto
hidrulico y 3 cilindros reforzados con fibra natural (estopa de coco).
Evaluacin de la resistencia mecnica (compresin)
Los cilindros estuvieron en un proceso de curado por 7 das para poder realizar la
prueba, despus; estos fueron probados en la prensa universal para conocer su
resistencia mecnica.
-
Fig. 2. Cilindros sometidos a cargas
Una vez finalizada la prueba se obtuvieron los siguientes datos:
Cilindros de concreto hidrulico Cilindros con fibra natural (estopa de coco)
Carga
aplicada (kg)
Resistencia a la
compresin
Carga aplicada (kg) Resistencia a la
compresin
49,000 277.65 61,000 344.46
54,200 304.27 60,100 338.02
53,200 298.42 61,200 338.15
Para conocer el nmero de muestras a disear en nuestra experimentacin se
emple el clculo de la Desviacin Estndar.
-
Donde:
Datos:
Rango de error 90% (Z=1.65)
Error de 30%
Sustituyendo en la frmula
Cilindros de concreto hidrulico
277.65 -15.8 249.64
304.27 10.82 117.07
298.42 4.97 24.70
391.4133
-
Cilindros reforzados con fibra natural (estopa de coco)
344.46 4.25 18.06
338.02 -2.19 4.79
338.15 -2.06 4.24
27.1022
-
PRESUPUESTO
Total: $640.00
Grava $50.00 Arena $50.00
Cemento $480.00 Agua $60.00
-
CRONOGRAMA
Actividades
2015
Mayo Junio
19
20
21
22
23
24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6
Compra de materiales
Diseo de mezclas Elaboracin de 15 especmenes de concreto hidrulico simple Elaboracin de 15 especmenes de concreto reforzado con fibra (estopa de coco)
Curado del concreto hidrulico simple 14 das Curado del concreto reforzado con fibra (estopa de coco) 14 das Elaboracin de 15 especmenes de concreto hidrulico simple Elaboracin de 15 especmenes de concreto reforzado con fibra (estopa de coco)
Curado del concreto hidrulico simple 7 das Curado del concreto reforzado con fibra (estopa de coco) 7 das Tronado de los especmenes