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Estudio comparativo de las propiedades f�sico - mec�nicas de un hormig�n elaborado con agregados gruesos de origen triturado y zarandeado

 

Comparative study of the physical-mechanical properties of concrete made with coarse aggregates of crushed and shaken origin

 

Estudo comparativo das propriedades f�sico-mec�nicas de concretos fabricados com agregados gra�dos de origem britado e sacudido

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: ajonatan89@gmail.com

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 13 de abril de 2024 *Aceptado: 12 de mayo de 2024 * Publicado: �21 de junio de 2024

 

        I.            Investigador Independiente, Ecuador.

      II.            Investigador Independiente, Ecuador.

Resumen

La presente investigaci�n consiste en el an�lisis comparativo de las caracter�sticas f�sico - mec�nicas de los agregados gruesos como son: el ripio triturado y el ripio zarandeado procedentes de una mina ubicada en la Parroquia Mulal�, Cant�n Latacunga, Provincia de Cotopaxi. El objetivo de investigaci�n fue comparar las propiedades mec�nicas de dos hormigones elaborados a base de dos clases de materiales para obtener un dise�o de hormig�n econ�mico, pero de igual resistencia. La metodolog�a utilizada en el manuscrito fue a partir de un dise�o documental, porque se realiz� una b�squeda exhaustiva de los fundamentos te�ricos del tema planteado; posterior al documental, se desarroll� un dise�o experimental, en donde los investigadores manipularon en forma intencional las variables, con el prop�sito de producir cambios en las variables de estudio; utilizando materia prima com�n de la cantera. Resultados, producto de la aplicaci�n de las pruebas se observ� que al elaborar mezclas de hormig�n con cada uno de los agregados gruesos antes mencionados en forma separada, considerando la misma arena para todas los casos, dise�ados para las resistencias especificadas de 21MPa y 28MPa; y determinar los costos estimados y cantidades necesarias de los materiales para realizar 1m3 de hormig�n, para las mezclas realizadas con ripio triturado y las mezclas realizadas con ripio zarandeado, y compararlos entre s� y determinar si es posible utilizar el ripio zarandeado, sin ning�n tipio de preparaci�n previa, para la realizaci�n de hormigones hasta resistencias de 28MPa.

Palabras clave: Propiedades f�sico � mec�nicas; hormig�n; material triturado; resistencia; zarandeado.

 

Abstract

The present investigation consists of the comparative analysis of the physical-mechanical characteristics of coarse aggregates such as: crushed gravel and shaken gravel from a mine located in the Mulal� Parish, Latacunga Canton, Cotopaxi Province. The research objective was to compare the mechanical properties of two concretes made from two types of materials to obtain an economical concrete design, but of equal resistance. The methodology used in the manuscript was based on a documentary design, because an exhaustive search of the theoretical foundations of the topic raised was carried out; After the documentary, an experimental design was developed, where the researchers intentionally manipulated the variables, with the purpose of producing changes in the study variables; using common raw material from the quarry. Results, as a result of the application of the tests, it was observed that when preparing concrete mixtures with each of the aforementioned coarse aggregates separately, considering the same sand for all cases, designed for the specified resistances of 21MPa and 28MPa; and determine the estimated costs and necessary quantities of materials to make 1m3 of concrete, for the mixtures made with crushed gravel and the mixtures made with shaken gravel, and compare them with each other and determine if it is possible to use the shaken gravel, without any type of prior preparation, for the production of concrete up to resistance of 28MPa.

Keywords: Physical � mechanical properties; concrete; crushed material; endurance; shaken

 

Resumo

A presente investiga��o consiste na an�lise comparativa das caracter�sticas f�sico-mec�nicas de agregados gra�dos como: brita e brita de uma mina localizada na Freguesia de Mulal�, Cant�o de Latacunga, Prov�ncia de Cotopaxi. O objetivo da pesquisa foi comparar as propriedades mec�nicas de dois concretos fabricados com dois tipos de materiais para obter um projeto de concreto econ�mico, mas de igual resist�ncia. A metodologia utilizada no manuscrito baseou-se no desenho documental, pois foi realizada uma busca exaustiva dos fundamentos te�ricos do tema levantado; Ap�s o document�rio, foi desenvolvido um desenho experimental, onde os pesquisadores manipularam intencionalmente as vari�veis, com a finalidade de produzir altera��es nas vari�veis ​​do estudo; utilizando mat�ria-prima comum da pedreira. Resultados, como resultado da aplica��o dos ensaios, observou-se que ao preparar misturas de concreto com cada um dos agregados gra�dos citados separadamente, considerando a mesma areia para todos os casos, projetada para as resist�ncias especificadas de 21MPa e 28MPa; e determinar os custos estimados e as quantidades necess�rias de materiais para fazer 1m3 de concreto, para as misturas feitas com brita britada e as misturas feitas com brita sacudida, e compar�-los entre si e determinar se � poss�vel utilizar a brita sacudida, sem qualquer tipo de prepara��o pr�via, para produ��o de concreto at� resist�ncia de 28MPa.

Palavras-chave: Propriedades f�sico-mec�nicas; concreto; material triturado; resist�ncia; abalado

 

 

 

Introducci�n

En la ciudad de Latacunga, de manera puntual en la zona rural, existen cinco canteras que cumplen con las normas ambientales y de seguridad, adem�s tienen actualizados los permisos de miner�a artesanal y de peque�a miner�a, por otro lado, existen al menos diez canteras peque�as que no cuentan con ning�n tipo de permiso respectivo. En todas estas canteras se procesa y se comercializa material p�treo triturado para la elaboraci�n de hormigones. Sin embargo, existe el material conocido como zarandeado que es muy utilizado debido principalmente a su bajo costo. La poblaci�n del sector utiliza este material zarandeado, para elaborar hormig�n y realizar las construcciones de sus viviendas, sin conocer las verdaderas caracter�sticas del mismo, ya que en la mayor�a no se realiza un dise�o de hormig�n adecuado, que la calidad del mismo sea igual al material triturado. (Bola�os Noboa & Villacres, 2015)

La falta de conocimientos sobre las caracter�sticas f�sicas y mec�nicas de los materiales p�treos, correspondientes a las canteras explotadas artesanalmente y que no necesariamente cuentan con todos los permisos requeridos (Permiso Ambiental, Concesiones Mineras y Plan Emergente), conllevan a conflictos en las construcciones y grandes responsabilidades para los constructores y fiscalizadores de las mismas. En la cantera Rouoka Peilufo, uno de los problemas m�s frecuentes es la disponibilidad de ciertos materiales para la elaboraci�n de hormigones, por lo que en muchas ocasiones los constructores optan por la utilizaci�n del ripio zarandeado en lugar del ripio triturado cuando �ste no cubre la demanda; otra raz�n por la que se escoge el ripio zarandeado es el bajo costo en relaci�n al material triturado.

Debido a que el material zarandeado no tiene el mismo proceso de obtenci�n que el ripio triturado, existe la duda de que no se consigue obtener la resistencia especificada (f�c) deseada ni a generar hormigones de altas resistencias. Se conoce generalmente que las canteras aleda�as trabajan con los mismos tipos de agregados, sin embargo, los resultados a obtener en esta investigaci�n ser�n exclusivamente de la mina Rouoka Peilufo, y no ser� v�lida para comparaci�n con los materiales de las otras canteras debido a que las caracter�sticas cambian de un lugar a otro.

Planteada la problem�tica, es necesario formular las hip�tesis investigativas, que servir�n de gu�a para alcanzar el objetivo propuesto.

El hormig�n elaborado con material triturado es de mejor resistencia que el hormig�n elaborado con material zarandeado.

El costo de elaboraci�n de hormig�n es menor cuando es realizado con material zarandeado.

Al elaborar hormig�n con material zarandeado, se necesitar� mayor cantidad de cemento para obtener la resistencia f�c 21 MPa y f�c 28 MPa, en comparaci�n con el hormig�n realizado con material triturado.

Debido a las deficientes caracter�sticas f�sico - mec�nicas que tiene el material zarandeado, no ser� posible obtener un hormig�n con resistencia de f�c 28 MPa.

Las caracter�sticas del material zarandeado son de menor calidad con respecto al material triturado.

En funci�n de las hip�tesis planteadas se traza el objetivo investigativo. Comparar las propiedades mec�nicas de dos hormigones elaborados a base de dos clases de materiales para obtener un dise�o de hormig�n econ�mico, pero de igual resistencia.

En esta l�nea de elementos introductorios, es necesario justificar la importancia de la presente investigaci�n. En el �mbito de la construcci�n se usan distintos tipos de agregados p�treos provenientes de varios tipos de explotaci�n minera, muchos de estos controlados y normalizados, pero la mayor�a no tiene ning�n tipo de control ni norma por lo cual nos crea la incertidumbre de que materiales debemos usar en la construcci�n, las personas que construyen con hormig�n tienden a utilizar los materiales que aparentemente representan menor costo. (Le�n & Ram�rez, 2010)

Mediante este trabajo de investigaci�n se brindar� informaci�n real de los dos tipos de agregados (zarandeado y triturado) de la cantera Rouoka Peilufo, para de esta manera considerar con real conocimiento la utilizaci�n de uno u otro material, a fin de tener estructuras de hormig�n que cumplan con los requerimientos m�nimos de resistencia; adem�s de analizar, comprobar y comparar; experimentalmente todas sus caracter�sticas f�sicas y mec�nicas de los dos tipos de materiales con la ayuda de los ensayos correspondientes.

A continuaci�n, es necesario fundamentar las variables del estudio desde el �mbito te�rico.

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Propiedades de los materiales

Determinar las caracter�sticas de los materiales con los que se trabajar� es fundamental, conocer su comportamiento y poder realizar un adecuado dise�o de hormig�n para obtener un hormig�n con resistencia mec�nica y durabilidad aceptable; estas caracter�sticas se las pueden determinar mediante ensayos de laboratorio que tienen sus normativas correspondientes. Los materiales tienen su aporte en la elaboraci�n del hormig�n de acuerdo a las caracter�sticas que presente cada uno, desde el momento que se mezclan los agregados para formar el hormig�n hasta que el hormig�n se haya endurecido. (Chacon & Lema, 2012)

De acuerdo a las propiedades de los materiales, que indiquen los respectivos ensayos de laboratorio, se puede establecer las proporciones id�neas tanto del ripio, arena, cemento y agua para realizar la mezcla de hormig�n con una determinada resistencia especificada (f�c). Y si las propiedades de los agregados no permiten llegar a una determinada resistencia, se puede utilizar elementos extras como aditivos para compensar la deficiencia de los materiales.(Orbe et al., 2013)

La funci�n que tiene cada material en la mezcla del hormig�n es fundamental en su combinaci�n, es as� que: El agregado grueso le da la resistencia mec�nica al hormig�n; El agregado fino tiene la funci�n de llenar todos los espacios vac�os que se encuentre entre el agregado grueso y a la ves darle una adecuada trabajabilidad a la mezcla para ser manipulada cuando se encuentra en estado fresco; Y el cemento en conjunto con el agua se encarga de unir cada una de estas part�culas recubri�ndolas completamente y rellenar los vac�os que se forman entre ellas, contribuyendo a la resistencia mec�nica del hormig�n despu�s que se haya endurecido.(Guevara et al., 2012)

Mientras mayor sea el nivel de compactaci�n del hormig�n, mejor ser� su resistencia y m�s econ�mica ser� su fabricaci�n; por esta raz�n resulta importante cuidar la granulometr�a de los �ridos. Tambi�n es importante que las caracter�sticas mec�nicas de los agregados sean adecuadas y que est�n libres de impurezas. 

 

Estudio de propiedades f�sicas y mec�nicas de los agregados seleccionados

Los siguientes estudios realizados corresponden a los materiales p�treos, que han sido transportados desde la mina Rouoka Peilufo hasta las instalaciones del Laboratorio de Ensayo de Materiales de la Universidad Central del Ecuador, y que son el producto fundamental para esta investigaci�n, para proporcionarnos una idea clara de la calidad y resistencia mec�nica de los mismos. Cabe se�alar que estos agregados no recibieron ning�n tratamiento especial como lavado y clasificaci�n, por lo tanto, han sido manipulados en las mismas condiciones en las que se encuentran en la mina, ya que se trata de aportar al conocimiento com�n de la elaboraci�n de hormigones sin ning�n tipo de alteraci�n de estos materiales.

Las principales propiedades a analizar son: Densidad del cemento, consistencia normal del cemento, tiempos de fraguado del cemento, abrasi�n, determinaci�n de impurezas org�nicas, peso espec�fico-capacidad de absorci�n-contenido de humedad, densidad aparente suelta y compactada, densidad aparente m�xima y �ptima y granulometr�a.

 

Dise�o de mezclas de prueba

La dosificaci�n de una mezcla de hormig�n consiste en determinar la combinaci�n m�s econ�mica y eficiente de los agregados seg�n las caracter�sticas de los mismos, determinando las proporciones �ptimas de los materiales a fin de elaborar una mezcla con un buen grado de trabajabilidad, que despu�s de endurecerse adquiera las caracter�sticas de resistencia y durabilidad requerida para una determinada construcci�n.(Romero & Hernandez, 2014)

Para encontrar las proporciones �ptimas, se debe realizar la mezcla de prueba que ser� calculada de acuerdo a las propiedades de los materiales y principios b�sicos de dise�o. De acuerdo a los resultados que presenta dicha mezcla, se puede realizar las correcciones necesarias para preparar la mezcla definitiva. En nuestro caso, las exigencias principales que debe tener la dosificaci�n son la resistencia, durabilidad y al menor costo.

En esta investigaci�n se realiz� el dise�o de dos tipos de mezclas, donde la diferencia radica en el agregado grueso, ya que la arena es la misma para ambos casos. Todas las propiedades de los materiales necesarias para el dise�o de hormig�n, con lo cual se realiza una dosificaci�n de hormig�n que brinde resultados fiables.

 

M�todos de dise�o para mezclas

El objetivo fundamental del dise�o de mezclas es encontrar una dosificaci�n que utilice la menor cantidad de cemento, si se plantea un mal proporcionamiento de los agregados puede existir consecuencias negativas como: mayor e innecesario costo, exceso de agua de exudaci�n, mayor cantidad de aire y por tanto mayor volumen de vac�os que har�n que el hormig�n endurecido sea m�s vulnerable a la humedad.(Guevara Fallas et al., 2012)

Se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos te�ricos del dise�o de mezclas, en buena parte permanece como un procedimiento emp�rico. Y aunque hay muchas propiedades importantes del hormig�n, la mayor parte de procedimientos de dise�o, est�n basados principalmente en lograr una resistencia a compresi�n para una edad especificada, as� como una trabajabilidad apropiada. Adem�s, es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del hormig�n tambi�n ser�n satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo u otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque qu�mico).

Existen varios m�todos de dise�os de mezclas para lograr obtener una dosificaci�n que cumpla con los requerimientos caracter�sticos del hormig�n a elaborar; en nuestro caso consideramos la realizaci�n del dise�o de mezcla en base a dos m�todos como son:

�     M�todo ACI (American Concrete Institute)

�     M�todo de la Densidad �ptima

 

Metodolog�a y m�todos

De acuerdo a lo establecido en el presente apartado, el art�culo se desarroll� a partir de un dise�o documental. Documental, porque se ejecut� una b�squeda cr�tica de la literatura relacionada con las propiedades mec�nicas de dos hormigones elaborados a base de dos clases de materiales para obtener un dise�o de hormig�n econ�mico, pero de igual resistencia. (Arias, 2012)

En esta l�nea, para la realizaci�n del trabajo investigativo, se consultaron diferentes publicaciones cient�ficas como: libros, art�culos y tesis, con la finalidad de obtener informaci�n organizada y segura en referencia a las propiedades mec�nicas y resistencia de los hormigones, para lo cual se utiliz� bases de datos cient�ficas de bibliotecas virtuales en ingenier�a, Scielo, Redalyc, Google Acad�mico, Dialnet y repositorio de bibliotecas de universidades nacionales e internacionales.

Para el desarrollo y b�squeda de los elementos te�ricos que sustenten la investigaci�n se utilizaron palabras claves y los siguientes t�rminos: propiedades mec�nicas y resistencia de los hormigones; palabras que permitieron realizar una b�squeda por bloques, a trav�s de la utilizaci�n de conectores boleanos. En este contexto la estrategia de b�squeda bibliogr�fica comprende los siguientes elementos; en funci�n del objetivo planteado, se seleccionaron una serie de textos identificados en diferentes bases de datos cient�ficas; previo ciertos criterios de inclusi�n. De acuerdo con la naturaleza del estudio de tipo experimental.

Sumado al dise�o documental, se utiliz� el dise�o investigativo de tipo experimental, en donde los investigadores manipularon en forma intencional las variables, con el prop�sito de producir cambios en las variables de estudio. Esta investigaci�n experimental estableci� si dos materiales provenientes de la misma mina, pero con un proceso de obtenci�n diferente, influyen directamente en la calidad del hormig�n y c�mo ser� la variaci�n en el costo.

Para ello se utilizar� materia prima com�n de la cantera Rouoka Peilufo ubicada en la Parroquia Mulal�, Cant�n Latacunga, Provincia de Cotopaxi:

�        Agregado grueso zarandeado

�        Agregados grueso triturado

�        Agregado fino

�        Cemento Holcim GU.

En este sentido se dio seguimiento y estudio de la extracci�n de cada uno de estos productos desde como son procesados hasta la utilizaci�n en el hormig�n. Adem�s, se obtuvo por medio de ensayos las propiedades f�sicas y mec�nicas de los elementos constituyentes de la mezcla de hormig�n. Mediante la realizaci�n de dos dise�os de mezcla con resistencia especificada (f�c) 21 MPa y (f�c) 28 MPa obtenidas a base de dos materiales diferentes como son ripio triturado y ripio zarandeado, y as� obtener las variantes a producirse.

Se consider� realizar dos etapas para obtener las mezclas de los hormigones con las resistencias antes mencionados:

La primera etapa consiste en realizar cada una de las mezclas mediante los m�todos de dise�o del A.C.I., y Densidad �ptima; dependiendo de los resultados que proporcione los cilindros ensayados, se proceder� a escoger el m�todo para el dise�o definitivo de mezclas, que mejor se ajuste a las caracter�sticas de nuestros materiales en funci�n de la resistencia especificada (f�c) que necesitamos obtener.

En la segunda etapa se procede a realizar las mezclas definitivas en funci�n del m�todo de dise�o escogido, realizando las correcciones necesarias si as� lo requiere. (Iman Morales, 2020)

 

Resultados y discusi�n

An�lisis y comparaci�n de los resultados de los hormigones realizados con agregado triturado y zarandeado

Los ensayos muestran que todos los cilindros cumplen con las resistencias especificadas (f�c), a excepci�n de los cilindros dise�ados para f�c=28MPa utilizando ripio zarandeado, que alcanzaron una resistencia promedio de 27,79 MPa, sin embargo, este valor est� en el rango aceptable, ya que el A.C.I permite una resistencia menor a la resistencia especificada (f�c), cuya diferencia no sea mayor de 3,5 MPa.

Los hormigones realizados utilizando ripio triturado presentan una resistencia mayor que los elaborados con ripio zarandeado.

Las probetas dise�adas para f�c=21 MPa utilizando agregado triturado, presenta resistencias m�s bajas a los 7 d�as en comparaci�n con las probetas dise�adas para f�c=21 MPa utilizando ripio zarandeado; pero al cumplir los 28 d�as de edad, las probetas elaboradas con ripio triturado tienen mayor resistencia que las robetas realizadas con ripio zarandeado.

El agregado zarandeado cumple satisfactoriamente al ser utilizado para dise�ar hormigones de resistencias bajas y medianas; pero no es conveniente utilizarlo para resistencias altas, debido a su gran porosidad y mala granulometria, y principalmente porque de acuerdo a los resultados se necesita la utilizaci�n de una cantidad de cemento mayor.

 

An�lisis y comparaci�n de cantidad de materiales sueltos para las mezclas de 21 MPa y 28 MPa, del material triturado y zarandeado

Los materiales necesarios para elaborar hormig�n en obra se calculan a partir de la dosificaci�n de dise�o, para este an�lisis consideraremos los vol�menes de materiales sueltos para realizar 1 m³ de hormig�n, para lo cual utilizaremos las densidades aparentes sueltas correspondientes a cada material.

 

Tabla 1

Cantidad de vol�menes sueltos de materiales con ripio triturado para 21 MPa

 

 

 

 

Tabla 2

Cantidad de vol�menes sueltos de materiales con ripio triturado para 28 MPa

 

Tabla 3

Cantidad de vol�menes sueltos de materiales con ripio zarandeado para 21MPa

 

Tabla 4

Cantidad de vol�menes sueltos de materiales con ripio zarandeado para 28MPa

 

Los vol�menes de ripio que se obtienen mediante el dise�o del A.C.I, dependen del tama�o m�ximo de las part�culas del ripio y el m�dulo de finura de la arena, por tal raz�n los vol�menes de agregado grueso son los mismos para 21 MPa y 28 MPa considerando los mismos materiales.

Los dise�os de hormig�n al utilizar ripio triturado necesitan menor cantidad de agregado grueso en comparaci�n con los dise�os de hormig�n al utilizar ripio zarandeado, 749,06 dm³ y 794,28 dm³ respectivamente, porque el m�todo de dise�o A.C.I. demanda mayor cantidad de material mientras mayor sea el Tama�o Nominal M�ximo del ripio, en este caso el agregado triturado tiene un T.N.M. de 1 pulgada mientras que el T.N.M. del ripio zarandeado es de 1 � pulgada.

La cantidad de cemento necesaria para las mezclas de hormig�n est� en funci�n de la relaci�n agua / cemento de las tablas correspondientes al m�todo de dise�o A.C.I., y mientras mayor sea el Tama�o Nominal M�ximo del ripio, menor ser� la cantidad de agua requerida y por ende menor ser� la cantidad de cemento. Esto explica la raz�n por la que los dise�os realizados con el ripio zarandeado utilizan menor cantidad de cemento que los dise�os elaborados con ripio triturado ya que sus tama�os m�ximos son de 1 1/2� y 1� respectivamente.

Finalmente, la arena es calculada con el volumen faltante para completar 1 m³ de hormig�n, y de acuerdo a las tablas de vol�menes de material suelto, se observa que el hormig�n con ripio triturado necesita mayor cantidad de agregado fino que el hormig�n realizado con ripio zarandeado, porque la cantidad de agregado grueso depende de su Tama�o Nominal M�ximo, y el T.N.M. del ripio triturado es menor que el T.N.M del ripio zarandeado.

 

An�lisis econ�mico de materiales para las mezclas de 21 MPa y 28 MPa, del material triturado y zarandeado

Los precios que utilizamos para hacer el an�lisis de costos de los materiales, son los que pertenecen a la mina Rouoka Peilufo y con los que se comercializan los agregados finos y gruesos; mientras que para el cemento se utiliz� precios que se encuentran en el mercado. El agua no se considera en este an�lisis debido a su muy bajo costo y por tal raz�n no tiene influencia importante en el precio global del hormig�n.

El precio de la arena es de $3,50/m³; del ripio zarandeado $3,50/m³; ripio triturado 12,50/m³; y el cemento Holcim GU tiene un costo de $7,80/ saco. Estos precios incluyen el Impuesto al Valor Agregado (I.V.A.) que es cuando se elabor� las mezclas de hormig�n.

 

Tabla 5

Precios de materiales con ripio triturado para 21MPa

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Tabla 6

Precios de materiales con ripio triturado para 28MPa

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Tabla 7

Precios de materiales con ripio zarandeado para 21MPa

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Tabla 8

Precios de materiales con ripio zarandeado para 28MPa

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Como se puede observar, el valor del cemento es mucho m�s alto que los agregados, sin embargo, hay que considerar que no se tom� en cuenta el costo de la mano de obra para fabricar hormig�n ni el transporte de los materiales.

Como ya se mencion� antes, las mezclas de hormig�n utilizando ripio zarandeado requieren de mayor agregado grueso que las mezclas de hormig�n utilizando ripio triturado; sin embargo, el precio del ripio zarandeado es mucho m�s bajo que el ripio triturado, influyendo en el precio final del hormig�n.

 

Conclusiones

El ripio zarandeado indica ser m�s poroso que el agregado triturado debido a su mayor capacidad de absorci�n siendo de 4,34% y 2,78% respectivamente, haciendo que el ripio zarandeado absorba una gran cantidad de agua al momento de realizar la mezcla dependiendo de la humedad con la que se encuentre al momento de realizar el hormig�n.

De acuerdo al ensayo de abrasi�n, el ripio triturado y ripio zarandeado indican tener una buena calidad, aunque el agregado triturado con porcentaje de desgaste de 31,91% es menor que el ripio zarandeado con porcentaje de desgaste de 32,18%, debido a que este �ltimo tiene mayor porosidad.

El m�dulo de finura de la arena es de 2,71, y se encuentra dentro de los par�metros normales de acuerdo a la ASTM que aceptan valores entre 2.3 y 3.1, lo cual ayuda a mejorar la granulometr�a de la mezcla y minimizar los espacios vac�os.

Las curvas granulom�tricas del ripio triturado y ripio zarandeado presentan una mala gradaci�n, debido a que no se encuentran dentro de los l�mites finos y gruesos correspondientes, caracteriz�ndose los dos como un material fino ya que est�n sobre el l�mite de finos; disminuyendo la capacidad portante del material en conjunto y por ende la resistencia, especialmente en el ripio zarandeado.

Las densidades aparentes suelta y compactada del ripio zarandeado resulto ser mayor que las correspondientes al agregado triturado, esto se debe a que el ripio zarandeado tiene mayor cantidad de finos y cuyo Tama�o Nominal M�ximo es de 1 � pulgada., ajust�ndose las part�culas de mejor manera al rellenar los espacios vac�os existentes entre ellas y haciendo que la mezcla sea m�s pesada, mientras que el ripio triturado contiene un porcentaje no mayor del 5% de finos y su Tama�o Nominal M�ximo es de 1 pulgada.

Al realizar las mezclas de arena y ripio para obtener la densidad aparente m�xima y �ptima, resulta que al utilizar el agregado triturado conseguimos un valor de densidad mayor que la mezcla con el ripio zarandeado; esto se debe porque al combinar la arena - ripio triturado, se ajusta mejor la mezcla de los dos materiales reduciendo los espacios vac�os durante la compactaci�n en comparaci�n con la mezcla de arena � ripio zarandeado, debido a que esta �ltima mezcla posee una excesiva cantidad de finos contenida en el ripio.

De acuerdo al ensayo de densidad m�xima y �ptima de la mezcla entre agregado grueso y fino, presenta bastante diferencia en sus porcentajes; en el caso de la mezcla con ripio triturado comprende 69% y 31% de ripio y arena respectivamente, y en el caso de la mezcla con ripio zarandeado corresponde 74% y 26% de agregado grueso y fino. Como se observa existe mayor diferencia entre los porcentajes de ripio y arena para la mezcla con ripio zarandeado, debido la excesiva cantidad de material fino que contiene el ripio zarandeado.

Se escogi� el m�todo de dise�o A.C.I. para elaborar las mezclas definitivas, esto debido a que los resultados obtenidos al ensayar las probetas presentaban resistencias mayores que los cilindros dise�ados con el m�todo de densidad �ptima.

El m�todo de dise�o A.C.I. se considera v�lido para dise�ar hormigones de resistencias bajas, pero no es confiable para dise�ar hormigones con resistencias altas, porque este m�todo considera materiales que desde su extracci�n tiene un estricto control de calidad, adem�s este m�todo fue desarrollado mediante la experimentaci�n de agregados con propiedades geol�gicas, f�sicas y mec�nicas diferentes a las de nuestro pa�s.

En las mezclas de prueba que se realizaron mediante el m�todo de Densidad �ptima, los hormigones realizados para la resistencia especificada (f�c) de 21 MPa, fueron los �nicos que alcanzaron satisfactoriamente la resistencia requerida, obteniendo un porcentaje de resistencia de 86% para el hormig�n realizado con ripio triturado y 75% para el hormig�n realizado con ripio zarandeado, ensayados a los 14 d�as, mientras que los dem�s cilindros dise�ados para f�c=28 MPa no alcanzaron el porcentaje m�nimo. Porque la cantidad de pasta-cemento que requiere el m�todo de Densidad Optima es deficiente al estar limitada al 30% y que es un porcentaje m�ximo que este m�todo aplica para proporcionar adecuadamente los materiales en la mezcla, sin embargo, la deficiencia de cemento se produce por la gran diferencia de porcentajes entre ripio y arena que el m�todo de densidad �ptima demanda y que deja gran cantidad de espacios vac�os.

Mediante el m�todo de Densidad M�xima, la cantidad de cemento que se requiere para 21 MPa, es la misma cantidad tanto para el ripio triturado como para el ripio zarandeado, y de la misma manera para la mezcla de 28 MPa; esto se debe porque al calcular la cantidad de pasta (agua / cemento) necesaria, sobrepasa el 30% de pasta que permite el m�todo de Densidad M�xima, de acuerdo a la formula CP= %OV+0,09*%OV, por tal raz�n se adopt� para las cuatro mezclas un porcentaje de 30% de pasta - cemento.

Los hormigones elaborados con ripio zarandeado alcanzaron las resistencias especificadas aunque sus resultados fueron m�s bajos que el hormig�n realizado con ripio triturado, debido a que este �ltimo presenta mejor granulometr�a y menor degaste a la abrasi�n que el ripio zarandeado, adem�s la cantidad de cemento que se utiliz� es menor en el hormig�n con ripio zarandeado que el hormig�n con ripio triturado, ya que el m�todo A.C.I. demanda menor cantidad de pasta-cemento mientras mayor sea el Tama�o Nominal M�ximo del ripio, y el Tama�o Nominal M�ximo de ripio zarandeado es de 1 � pulgada mientras que el del ripio triturado es 1 pulgada.

En los dise�os de la mezcla mediante el m�todo de Densidad �ptima, la cantidad de ripio que exigen los dise�os es mayor que las cantidades que se obtienen mediante el m�todo A.C.I.; esto se debe a la gran diferencia que existen entre los porcentajes de ripio y arena para obtener las densidades �ptimas de sus mezclas.

Se considera al ripio zarandeado como un material apto para realizar hormigones de baja y mediana resistencia; realizando las correcciones adecuadas y un estricto control de calidad, durante el proceso de mezclado, es posible considerarlo para hormig�n de alta resistencia.

El an�lisis de costos demostr� que el hormig�n realizado con ripio zarandeado es de menor costo que el hormig�n realizado con ripio triturado tanto para f�c=21 MPa y f�c=28 MPa, debido a que el primer hormig�n necesit� menor cantidad de cemento que el hormig�n realizado con ripio triturado; siendo el cemento el material m�s caro del hormig�n.

 

Referencias

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