Propuesta de mejora de concreto usado para revestimiento de túneles (página 5)

Partes: 1, 2, 3, 4, 5

Tabla 24.

Dosificación para 60 lts de concreto, para Mezcla Nº3.

MATERIALES	250 kg/cm2 Bb-7"
CEMENTO	20,00 kg
ARENA	58,48 kg
PIEDRA	52.42 kg
AGUA	12,42 lts
ADITIVO WRDA 79	156,00 mlts

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 25.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
FECHA ENSAYO	19-09-06	19-09-06	20-09-06	20-09-06	21-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8 ¼"	8 ¼"	8 ½"	8 ½"	8 ¼"
CARGA (kg) A	17123	16892	16653	16723	15923
RESISTENCIA (kg/cm2) A	97	96	87	95	90
CARGA (kg) B	17234	17923	16653	16100	15561
RESISTENCIA (kg/cm2) B	98	101	94	91	88

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 26.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº3 , a 24 horas.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
FECHA ENSAYO	21-09-06	21-09-06	22-09-06	22-09-06	23-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8 ¼"	8 ¼"	8 ½"	8 ½"	8 ¼"
CARGA (kg) C	23516	24512	23141	22897	22671
RESISTENCIA (kg/cm2) C	133	139	131	130	128
CARGA (kg) D	23781	23901	23671	23611	22987
RESISTENCIA (kg/cm2) D	135	135	134	134	130

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 27.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº3, a 3 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
FECHA ENSAYO	25-09-06	25-09-06	26-09-06	26-09-06	27-09-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8 ¼"	8 ¼"	8 ½"	8 ½"	8 ¼"
CARGA (kg) E	36718	35123	37341	36129	33891
RESISTENCIA (kg/cm2) E	208	199	211	204	192
CARGA (kg) F	35324	36238	38761	34245	34651
RESISTENCIA (kg/cm2) F	200	205	219	194	196

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla 28.

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº3, a 7 días.

MUESTRA	1	2	3	4	5
FECHA TOMA	18-09-06	18-09-06	19-09-06	19-09-06	20-09-06
FECHA ENSAYO	16-10-06	16-10-06	17-10-06	17-10-06	18-10-06
ASENTAMIENTO (pulg)	8 ¼"	8 ¼"	8 ½"	8 ½"	8 ¼"
CARGA (kg) G	49761	50162	54213	52341	48611
RESISTENCIA (kg/cm2) G	282	284	307	296	275
CARGA (kg) H	48762	49671	53442	51871	49782
RESISTENCIA (kg/cm2) H	276	281	302	294	282

Fuente: El Autor (2.006).

Resultados de resistencias a compresión mezcla Nº3, a 28 días.

Tabla Nº 29.

	DISEÑO	250	BOMBABLE	7"
MUESTRA	MEZCLA Nº1	%	MEZCLA Nº2	%	MEZCLA Nº3	%
	Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)
1	119	48%	117	47%	97	39%
2	101	40%	102	41%	99	39%
3	104	42%	103	41%	91	36%
4	102	41%	98	39%	93	37%
5	103	41%	101	40%	89	36%
PROMEDIOS	106	42%	104	42%	94	37%

Fuente: El Autor (2.006).

Cuadro comparativo de resistencias a compresión de muestras a la edad de 24 horas.

	RESULTADOS A 3 DÍAS
	DISEÑO	250	BOMBABLE	7"
MUESTRA	MEZCLA Nº1	%	MEZCLA Nº2	%	MEZCLA Nº3	%
	Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)
1	156	62%	147	59%	134	54%
2	152	61%	135	54%	137	55%
3	139	56%	136	54%	132	53%
4	138	55%	138	55%	132	53%
5	156	63%	137	55%	129	52%
PROMEDIOS	148	59%	139	55%	133	53%

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla Nº 30. Cuadro comparativo de resistencias a compresión de muestras a 3 días.
Fuente: El Autor (2.006).

Tabla Nº 31. Cuadro comparativo de resistencias a compresión de muestras a 3 días.

	RESULTADOS A 28 DÍAS
	DISEÑO	250	BOMBABLE	7"
MUESTRA	MEZCLA Nº1	%	MEZCLA Nº2	%	MEZCLA Nº3	%
	Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)		Rcc.(kg/cm2)
1	339	135%	338	135%	279	112%
2	334	134%	322	129%	282	113%
3	311	124%	319	128%	305	122%
4	314	125%	318	127%	295	118%
5	337	135%	314	126%	278	111%
PROMEDIOS	327	131%	322	129%	288	115%

Fuente: El Autor (2.006).

Tabla Nº 32. Cuadro comparativo de resistencias a compresión de muestras a 28 días.
Se presenta a continuación las estadísticas de ensayos obtenidos de los diferentes diseños y a las distintas edades, en las tablas Nº: 34, 35, 36,37, con el fin de evaluar los diferentes indicadores de control de calidad.
Posteriormente se muestran gráficos de resistencias promedio obtenidas de cada diseño de mezcla y a las diferentes edades, los gráficos son: 1, 2, 3, 4.
Estadísticas de los ensayos obtenidos.
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla Nº 33. Estadísticas de ensayos a 24 horas.
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla Nº 34. Estadísticas de ensayos a 3 días.
Tabla Nº 35. Estadísticas de ensayos a 7 días.
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla Nº 36. Estadísticas de ensayos a 28 días.
Fuente: El Autor (2.006).
Gráficos comparativos de resistencias promedio.
Fuente: El Autor (2.006).
Grafico Nº6. Comparación de resistencias 3 días.
Fuente: El Autor (2.006).
.
Grafico Nº5. Comparación de resistencias a la edad de 24 horas.
Fuente: El Autor (2.006).
Grafico Nº8. Comparación de resistencias a 28 días.
Fuente: El Autor (2.006).
Grafico Nº7. Comparación de resistencias a 7 días.
Se presenta en los siguientes cuadros costos de las materias primas utilizadas, características técnicas de los diseños, análisis de costos de los diseños, las tablas son las siguientes: Nº 38, 39, 40.
Posteriormente se presenta un gráfico donde se muestra el costo de cada diseño con el fin de apreciar visualmente la diferencia de precios. El gráfico es el Nº 5.
Tabla Nº 37. Costo de las materias primas. Bs/m3 y Bs/kg.
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla Nº 38. Características técnicas generales de Diseño patrón y diseños propuestos.
Fuente: El Autor (2.006).
Tabla Nº 39. Análisis de costos diseño patrón y diseños propuestos Bs/m3.
Fuente: El Autor (2.006).
Gráfico Nº 9. Análisis de costos diseño patrón y diseños propuestos Bs/m3.
Fuente: El Autor (2.006).
Análisis de los Resultados
Como fue descrito en el Capitulo II de esta investigación, para obtener una óptima calidad del concreto son muchas los factores que deben ser tomados en cuenta, pero en términos generales son dos los de mayor consideración. Una de ellas es la fluidez del material en estado fresco, lo que se conoce como trabajabilidad o asentamiento. Y la otra característica es el grado de endurecimiento o resistencia que es capaz de adquirir el concreto.
El comportamiento en estado fresco del concreto depende de sus componentes, de las características del mezclado, de su diseño, del medio ambiente circundante y de las condiciones de trabajo. En esta investigación se ha tenido especial control y cuidado con respecto a la calidad de los componentes, al mezclado y al diseño del concreto. En lo que respecta a las resistencias mecánicas obtenidas en los concretos, estas se deben principalmente al cemento, pero a su vez están condicionadas por la calidad y proporciones del reto de los agregados o materiales.
Por lo que se ha expuesto, se tiene que uno de los principales y más influyentes factores en las características del concreto, tanto en estado fresco como en estado endurecido, es la calidad de sus componentes. Es por esto que durante esta investigación se han realizado todos y cada uno de los ensayos pertinentes que permitan establecer la calidad de todos y cada uno de los componentes del concreto.
En el Capitulo IV, se describen todos los ensayos, equipos y procedimientos establecidos por la Norma COVENIN, para verificar la calidad de los agregados (finos y gruesos) del cemento, además de esto, se hace mención de los ensayos realizados al concreto en sus dos estados (fresco y endurecido), con los procedimientos y equipos para su realización.
En dicho capitulo, se demuestra que los componentes utilizados, cumplen con todas las normas, lo que permite su uso en la elaboración de los concretos utilizados en esta investigación, garantizando así en gran parte la calidad final del producto. Por otra parte en el marco teórico, se hace mención de las características que deben tener los materiales a utilizar, en cuanto a almacenamiento se refiere.
En Cemex de Venezuela, (Planta El Cambur Puerto Cabelllo) el control de calidad de los componentes es estricto y adecuado; el cemento es suministrado a granel y se almacena totalmente hermético en silos, el agua es almacenada en estanques protegidos de contaminaciones externas, los aditivos están envasados en recipientes suministrados por las propias casas proveedoras y los agregados se encuentran en el patio de almacenamiento, al aire libre y son transportados a la tolva de pesaje por medio de un pay loader.
En lo que respecta, al pesaje de los componentes a nivel de laboratorio, fue realizado por medio de basculas calibradas, y en cuanto al mezclado este se realizó utilizando una mezcladora de tambor, conocida como trompo mezclador.
Pudiendo demostrar la buena calidad de los componentes del concreto, comienza así la fase experimental, donde se realizan las distintas mezclas de prueba utilizando un diseño de mezcla patrón. De esta forma se logra los datos obtenidos presentados anteriormente, donde se evalúan los resultados realizados en estado fresco y en estado endurecido.
En cuanto a la trabajabilidad o asentamiento de las mezclas utilizadas, esta fue controlada, realizando un estudio diario y detallado del porcentaje de humedad de los agregados, pudiendo así realizar los ajustes necesarios para estar dentro del rango permitido por la Norma, el cual es de más o menos 1 ½". pulg. Esto quiere decir que si el asentamiento de diseño es 7" pulg., el concreto a evaluar era aceptado de 5 ½" a 8 ½". (Ver tablas N º 12 a la 28).
Por su parte, los ensayos gravimetricos, peso por metro cúbico, rendimiento y aire ocluido; permiten observar que los valores se encuentran dentro de los valores normales, como se visualizan en los anexos.
De acuerdo a los resultados obtenidos en las mezclas de prueba para la resistencia a compresión, se observa que el concreto estudiado en la mayoría de los casos se encuentra muy cerca de los valores de la mezcla patrón la cual es nuestro estándar o punto de partida, se observa un crecimiento normal de resistencia desde la edad de veinticuatro (24) horas hasta los veintiocho (28) días.
En cuanto a la comparación de resultados, se evidencia en los cuadros explicativos (Tablas 29 a la 32), que la resistencia promedio de los diseños supero el cien por ciento (100 %), la cual es la mínima esperada sin embargo la resistencia de la mezcla o diseño de prueba Nº3 se observa muy ajustada por lo cual proponemos directamente el diseño de mezcla Nº2, el cual arrojo resultados satisfactorios y similares al diseño de mezcla patrón.
Basados en los estudios estadísticos que presentamos en las tablas (33 a la 36), se concluye, que no existe diferencias significativas, que justifique la no utilización del diseño de mezcla Nº 2 con una dosis mayor de aditivo WRDA 79 (10 onzas/sacos) .
Luego de haber analizado las tablas y gráficos de análisis de costo de los diseños, deducimos que la propuesta del diseño de mezcla Nº2 es factible por el hecho que además de haber cumplido con todos los requisitos técnicos de las normativas correspondientes favorece de una manera significativa desde el punto de vista económico, ya que se pudo realizar una mejora en la cantidad de cemento por metro cúbico de la mezcla, esto nos representa una disminución del costo unitario del diseño.
El costo del diseño patrón es de ciento cincuenta y nueve mil ciento veintiséis con ochenta y nueve (159.126,89) bolívares por metro cúbico, y el costo del diseño de mezcla propuesto Nº2 es de ciento cincuenta y seis mil novecientos sesenta y cinco con setenta y nueve (156.965,79) bolívares por metro cúbico, el cual representa un ahorro de dos mil siento cincuenta y uno con diez (2.151,10) bolívares por metro cúbico.
Según los datos recolectados se estima que para los años siguientes se estarán colocando aproximadamente unos nueve mil (9000) metros cúbicos de este tipo de concreto destinados al recubrimiento final de túneles en el proyecto ferrocarril tramo C-2. Lo cual representa un ahorro significativo para la empresa encargada de suministrar y colocar el concreto. El ahorro total aproximado seria de esta cantidad de metros cúbicos (9.000 m3 aproximadamente) de diecinueve millones quinientos mil bolívares (19.500.000.00 de Bs.).
Conclusiones
Al agregar a la mezcla patrón de diseño 250Kg/cm2 una dosis mayor aditivo plastificante tipo A WRDA 79, se pudo obtener un concreto con una trabajabilidad bastante elevada, gran fluidez, resistencia apropiada y un costo menor, esto se debe a que el aumento en la dosis de aditivo nos ayuda en la reducción de la cantidad de agua de la mezcla, llevándonos proporcionalmente a una disminución en la cantidad de cemento.
La mezcla mejorada de concreto del diseño 250Kg/cm2 asentamiento 7" pulgadas requiere de menor cantidad de cemento, no presenta segregación y su resistencia mecánica no es afectada, esto se debe al efecto simultaneo de la reducción del agua producido por el aumento en la dosis de aditivo y a las características físico químicas del mismo.
Con la culminación de este Trabajo Especial de Grado, se hace un gran avance en investigaciones de concretos premezclados, ya que fundamentalmente se prueba la posibilidad de la utilización de dosis mayores sin el temor de problemas de fraguado y resistencias. Este trabajo abre las puertas a investigaciones futuras que vayan perfiladas a la mejora de diseños de mezcla para estructuras similares, que brinden resistencias considerables variando las cantidades de aditivo o utilizando otros aditivos de nuevas generaciones.
Recomendaciones
Se recomienda mantener el chequeo de la humedad constantemente
antes de realizar la mezcla de concreto.
Se recomienda realizar pruebas industriales antes de incorporar el diseño de mezcla propuesto.
Se recomienda realizar mezclas de pruebas si existe algún cambio en las características físico químicas de la materia prima, con el fin de ajustar cantidades de aditivos y cemento respectivamente.
. Se recomienda realizar pruebas con agregados de otras procedencias de menor costo para obtener mejoras desde el punto de vista de económico.
Análisis de costos diseños propuestos.
Ojeda, I (2001) quien realizó el Trabajo de Grado que lleva por titulo Manual
Para Ingeniero Residentes en Construcción Tipo Túnel en la ciudad de Maracay.
Albornoz, R. Y Farias, M. (2000) en su Tesis de Grado Titulado
Comportamiento de la resistencia del concreto con el uso de aditivos Súper plastificantes.
Barcala M. (2004). Trabajo especial de grado titulado Estudios comparativo
Entre la piedra picada caliza y el canto rodado triturado, en mezclas de concreto de f'c = 250Kg/cm2.
Fuente M. (2001). Trabajo especial de grado titulado Estudio comparativo de
Los súper plastificantes para concreto. En la cuidad de Valencia.
Geimayr. G. (1985). Todo lo esencial del concreto en su bolsillo. (Segunda
Edición). Valencia, Venezuela.
Comité Conjunto del Concreto Armado. (1969). Ensayos de Laboratorio y
Especificaciones. (Segunda edición). Caracas, Venezuela.
Porrero, J., Ramos, C, Grases, J, y Velazco, G. (2003). Manual del Concreto
Armado. (Primera edición).Caracas, Venezuela.
Sánchez, D. (2001). Tecnología del concreto y del Mortero.(Quinta edición).
Bogotá, Colombia.
Portland Cement Association.(1978). Proyecto y Control de Mezclas de
Concreto. (Primera edición). D.F, México.
1. 1. www .cemex venezuela.com.
2. Fuentes electrónicas en línea
www. avecreto.com
www. covenin.com
www. iafe.com

Autor:
T.S.U. Miguel Briceño
Tutor académico: Ing. Ricardo Torres
Tutor metodológico: Lic. Ángel Cartaya
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA