Hormigón con caucho - Tesis Electrónicas UACh

Escuela de Construcción Civil.
“HORMIGÓN CON CAUCHO: DETERMINACION
DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD”
Tesis para optar al Título de
Constructor Civil
Profesor Patrocinante:
Sr. Hernán Arnés Valencia.
Ingeniero Civil.
Profesor Revisor:
Sr. José Soto Miranda
Ingeniero Civil
M. Sc. Eng. Civil.
Profesor Revisor:
Sr. José Arrey
Constructor Civil.
IRENE DEL PILAR URRA CARRASCO.
VALDIVIA - CHILE
2006
DIDICATORIA
A mis padres Julio y Emy por su esfuerzo y
apoyo incondicional durante todos los años como
estudiante, a mis hermanos Julio y Andrea y a mi
esposo Stefan por su constante ayuda.
INDICE
CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
1
Antecedentes generales del hormigón
1
1
Diseño de una mezcla de hormigón
2
1.1
Introducción
2
1.2
Economía
4
1.3
Trabajabilidad
5
1.4
Resistencia y durabilidad
6
1.5
Proceso de diseño de una mezcla
7
Antecedentes generales del caucho
9
2
Producción de caucho
10
2.1
Procesos modernos de fabricación
10
2.1.1 Ingredientes
11
2.1.2 Máquinas de masticar
12
2.1.3 Máquinas mezcladoras
13
2.1.4 Calendering
13
2.1.5 La expulsión
14
2.1.6 Vulcanización
14
2.1.7 Espuma de caucho
15
3
Reciclaje de neumáticos
16
3.1
Métodos de reciclaje
16
3.1.1 Termólisis
16
3.1.2 Pirolisis
16
3.1.3 Incineración
17
3.1.4 Trituración Criogénica
17
3.1.5 Trituración mecánica
18
3.1.6 Neumáticos convertidos en energía eléctrica
19
3.2
19
Plantas de reciclaje
3.2.1 Estudio de viabilidad
19
3.2.2 Proceso de reciclaje de neumáticos
20
3.2.2.1Desmenuzamiento
20
3.2.2.2Zona de trituración principal
20
3.2.2.3Granulación
20
3.2.2.4Trituración secundaria
21
3.2.2.5Tamizado y limpieza
21
3.2.3 Esquema del proceso de reciclaje
22
3.3
Aplicaciones del caucho de neumáticos
24
3.4
Reciclaje de neumáticos en Chile
27
CAPITULO II
ESTUDIO EXPERIMENTAL
29
1
Descripción general
29
2
Dosificación del Hormigón Patrón
30
2.1
Procedimiento
30
2.2
Resultados de ensayos a áridos
31
2.2.1 Características físicas de los áridos
31
2.2.2 Granulometría
31
2.3
Dosificación para 1M³
32
3
Dosificación del hormigón con caucho
32
3.1
Procedimiento
32
3.2
Resultado de ensayos a caucho
33
3.3
Dosificación de los grupos de hormigones
33
3.3.1 Dosificación Grupo Nº 1- 20% de Caucho
34
3.3.2 Dosificación Grupo Nº 2- 15% de Caucho
35
3.3.3 Dosificación Grupo Nº 3- 10% de Caucho
36
3.3.4 Dosificación Grupo Nº 4- 5% de Caucho
37
4
Confección de probetas
38
4.1
Procedimiento
38
4.2
Descripción de los materiales
39
4.2.1 Áridos
39
4.2.2 Cemento
39
4.2.3 Agua
39
4.2.4 Caucho
39
4.3
41
Mezclas de hormigón
4.3.1 Medición de los materiales
41
4.3.2 Incorporación de los materiales a la mezcladora
41
4.3.4 Definición de las probetas y moldes
42
4.3.5 Llenado y compactación de las probetas
43
4.3.6 Conservación de las probetas
45
5
Ensayo de probetas
45
5.1
Método de ensayo a compresión
45
5.2
Cálculo de la resistencia
47
5.3
Cálculo de la densidad aparente del hormigón
47
5.4
Resumen de ensayos compresión
48
5.5
Gráfico Resistencia v/s Edad
50
6
Método de ensayo a compresión para medir Deformación
50
6.1
Procedimiento
50
6.2
Cálculo de elasticidad
52
6.3
Resumen de ensayos
53
6.3.1 Registro de Tensión y Deformación
53
6.3.2 Gráficos de Tensión v/s Deformación
57
6.3.3 Módulo de elasticidad
57
CONCLUSIONES
58
ANEXOS
ANEXO A
61
ANEXO B
64
ANEXO C
66
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
72
INDICE DE CUADROS
Cuadro Nº 1: Características físicas de los áridos
31
Cuadro Nº 2: Granulometría
31
Cuadro Nº 3: Dosificación del hormigón Patrón
32
Cuadro Nº 4: Características físicas del caucho
33
Cuadro Nº 5: Porcentajes grupo Nº 1
35
Cuadro Nº 6: Dosificación grupo Nº 1
35
Cuadro Nº 7: Porcentajes grupo Nº 2
36
Cuadro Nº 8: Dosificación grupo Nº 2
36
Cuadro Nº 9: Porcentajes grupo Nº 3
37
Cuadro Nº 10: Dosificación grupo Nº 3
37
Cuadro Nº 11: Porcentajes grupo Nº 4
38
Cuadro Nº 12: Dosificación grupo Nº 4
38
Cuadro Nº 13: Resumen de ensayos Hormigón patrón
48
Cuadro Nº 14: Resumen de ensayos Grupo Nº 1
48
Cuadro Nº 15: Resumen de ensayos Grupo Nº 2
49
Cuadro Nº 16: Resumen de ensayos Grupo Nº 3
49
Cuadro Nº 17: Resumen de ensayos Grupo Nº 4
49
Cuadro Nº 18: Registro de tensión- deformación H.P.
54
Cuadro Nº 19: Registro de tensión- deformación Grupo 1
54
Cuadro Nº 20: Registro de tensión- deformación Grupo 2
55
Cuadro Nº 21: Registro de tensión- deformación Grupo 3
56
Cuadro Nº 22: Registro de tensión- deformación Grupo 4
56
Cuadro Nº 23: Módulo de elasticidad
57
INDICE DE GRÁFICOS
Gráfico Nº 1: Tensión v/s Edad
50
Gráfico Nº 2: Tensión v/s Deformación. Ejemplo
53
Gráfico Nº 3: Curvas representativas de Tensión v/s Deformación
57
ANEXO C
Gráfico Nº 4: Tensión v/s deformación Hormigón patrón
69
Gráfico Nº 5: Tensión v/s deformación. 5% de caucho
69
Gráfico Nº 6: Tensión v/s deformación. 10% de caucho
70
Gráfico Nº 7: Tensión v/s deformación. 15% de caucho
70
Gráfico Nº 8: Tensión v/s deformación. 20% de caucho
71
INDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía Nº 1: Tratamiento de sangrado del caucho natural
10
Fotografía Nº 2: Etapas del proceso de Trituración Criogénica
13
Fotografía Nº 3: Etapas del proceso de Trituración Mecánica
14
Fotografía Nº 4: Caucho Granulado
23
Fotografía Nº 5: Máquina granuladora
23
Fotografía Nº 6: Máquina Jamach
24
Fotografía Nº 7: Aplicación del caucho en asfaltos
25
Fotografía Nº 8: Trozos de caucho de 10-20mm
40
Fotografía Nº 9: Trozos de caucho de 30-40 mm
40
Fotografía Nº 10: Balanza – LEMCO
41
Fotografía Nº 11: Máquina mezcladora- LEMCO
42
Fotografía Nº 12: Mezcla Grupo Nº 4
42
Fotografía Nº 13: Molde Cúbico de 20x20x20 cm
43
Fotografía Nº 14: Compactación de mezclas
44
Fotografía Nº 15: Probeta terminada e identificada
44
Fotografía Nº 16: a) y b): Máquina de ensayo a compresión (LEMCO)
46
Fotografía Nº 17: Ensayo para medir deformación
51
ANEXO A
Fotografía Nº 18: Cono de Abrams- LEMCO
62
Fotografía Nº 19: Ensayo del Cono de Abrams
63
ANEXO B
Fotografía Nº 20: Reciclaje artesanal se neumáticos
64
RESUMEN
Por mucho tiempo, los neumáticos usados han constituido un problema
ambiental. Es por ello que ha sido necesario buscar efectivos métodos de reciclaje de
neumáticos y junto con ello nuevas aplicaciones para el producto derivado de dicha
actividad.
Una de las aplicaciones que se ha propuesto, es su utilización en hormigones
con fibras de caucho. Con el propósito de avanzar en la determinación de sus
propiedades, se realizaron ensayos a compresión con los cuales se determinó la
resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad para mezclas con diferentes
dosis de caucho.
SUMMARY
For a long time, tires have represented an environmental issue. Due to this,
the search for effective recycling methods has been necessary, along with new
applications for the use of the resulting derivate product.
One of the proposed applications is the application in rubber fibers enhanced
concrete.
In order to make progress in the determination of their properties,
compression tests were made, which determined the compressive strength and the
elasticity modulus for mixtures with different rubber percentage.
INTRODUCCIÓN
En todo el mundo hay interés por el tema de la eliminación de los neumáticos
desechados. Los neumáticos desechados son un problema medioambiental, pues
por tratarse de material que no es biodegradable, la situación constituye una seria
amenaza para el medio ambiente y se calcula que en 8 años, la superficie que
ocupará esta masa de desechos será el equivalente a cinco veces el Estadio
Nacional.
El reciclado del caucho es una solución sostenible, reconocida y alentada por
los gobiernos tanto a nivel nacional como internacional. Cada vez se dictan más
directrices para fomentar métodos de reciclado que no sean perjudiciales para el
medio ambiente. Las plantas de reciclado de neumáticos no sólo ayudan a resolver
un problema medioambiental, sino que muchas veces tienen un importante potencial
de beneficios.
En Chile, el tema del reciclaje de neumáticos es algo relativamente nuevo que
ha avanzado gracias al trabajo realizado por la Empresa Ingeniería e Innovación
Metaproject S.A. con apoyo financiero del Fondo Nacional de Desarrollo Tecnológico
y Productivo (FONTEC) de CORFO.
Uno de los objetivos del reciclaje de neumáticos es producir materia prima con
valor añadido, esto es, además de ayudar a preservar la naturaleza y el medio
ambiente, se obtiene un nuevo material cuya aplicación puede resultar muy útil y que
por
lo
tanto
comportamiento.
es
necesario
estudiar
para
determinar
sus
propiedades
y
Es por ello que se propone la utilización del caucho proveniente del reciclaje
de neumáticos en mezclas de hormigón, uno de los materiales de construcción más
utilizados en Chile.
En el presente trabajo de titulación se presentará el desarrollo y los resultados
de ensayos a probetas de hormigón con caucho, con el propósito de avanzar en la
determinación de todas las propiedades mecánicas de dicho material y que sirvan al
calculista en el diseño estructural.
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
Proponer una aplicación más, en el reciclado de los neumáticos usando éstos
en la fabricación de hormigones especiales.
Aportar más datos sobre el comportamiento elástico de hormigones con trozos
de caucho bajo cargas estáticas de compresión.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un estudio experimental sobre hormigones con trozos de caucho,
preparando mezclas con diferentes dosis de éste.
Determinar el módulo de elasticidad de probetas de hormigón con diferentes
dosis de caucho.
1
CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
1. ANTECEDENTES GENERALES DEL HORMIGÓN
La norma chilena Nch170 Of.85 define hormigón como: “Material que resulta
de la mezcla de agua, arena, grava, cemento, eventualmente aditivos y adiciones en
proporciones adecuadas que, al fraguar y endurecer, adquiere resistencia”.
El hormigón es prácticamente el único material de construcción que llega en
bruto a la obra. Esta característica hace que resulte muy útil, ya que puede
moldearse de muchas formas. Presenta una amplia variedad de texturas y colores y
se utiliza para construir diversos tipos de estructuras, como autopistas, calles,
puentes, túneles, presas, grandes edificios, etc.
Otras características favorables del hormigón son su resistencia, su bajo costo
y su larga duración. Si se mezcla con los materiales adecuados, el hormigón puede
soportar fuerzas de compresión elevadas. Su resistencia longitudinal es baja, pero
reforzándolo con acero y a través de un diseño adecuado se puede hacer que la
estructura sea tan resistente a las fuerzas longitudinales como a la compresión. Su
larga duración se evidencia en la conservación de columnas construidas por los
egipcios hace más de 3.600 años.
Los componentes principales del hormigón son cemento, agua y aire, que
puede entrar de forma natural y dejar unas pequeñas cavidades o se puede introducir
artificialmente en forma de burbujas. Los materiales inertes pueden dividirse en dos
2
grupos: materiales finos, como puede ser la arena, y materiales gruesos, como
grava, piedras o escoria.
Al mezclar el cemento con agua, los compuestos del cemento reaccionan y
forman una pasta aglutinadora. Si la mezcla está bien hecha, cada partícula de arena
y cada trozo de grava queda envuelta por la pasta y todos los huecos que existan
entre ellas quedarán rellenos. Cuando la pasta se seca y se endurece, todos estos
materiales quedan ligados formando una masa sólida.
En condiciones normales el hormigón se fortalece con el paso del tiempo. La
reacción química entre el cemento y el agua que produce el endurecimiento de la
pasta y la compactación de los materiales que se introducen en ella requiere tiempo.
Esta reacción es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Si hay
humedad, el hormigón sigue endureciéndose durante años. Por ejemplo, la
resistencia del hormigón vertido es de 70.307 g/cm2 al día siguiente, 316.382 g/cm2
una semana después, 421.842 g/cm2 al mes siguiente y 597.610 g/cm2 pasados
cinco años.
El hormigón puede hacerse absolutamente hermético y utilizarse para
contener agua y para resistir la entrada de la misma. Por otra parte, para construir
bases filtrantes, se puede hacer poroso y muy permeable. También puede presentar
una superficie lisa y pulida tan suave como el cristal.
1
DISEÑO DE UNA MEZCLA DE HORMIGÓN
1.1
INTRODUCCIÓN
El diseño de una mezcla es un proceso que consiste en tres pasos
interrelacionados:
3
•
Selección de los constituyentes del hormigón
•
Determinación
de
sus
cantidades
relativas
para
producir,
lo
más
económicamente posible, un hormigón de las características apropiadas, tanto
en estado fresco como endurecido
•
Ajuste de las cantidades estimadas mediante su ensayo en pastones de
prueba.
Aunque muchas de las propiedades de los hormigones son importantes, la
mayoría de los métodos están dirigidos a la obtención de cierta resistencia a la
compresión con una consistencia determinada. Se asume que, si esto se logra con
éxito y el hormigón está bien especificado, las otras propiedades también serán
satisfactorias.
Una excepción a esto es el diseño de hormigones que sean resistentes al
congelamiento u otros problemas de durabilidad, tales como el ataque por sulfato, la
corrosión de armaduras, etc., situaciones que merecen un tratamiento singular en el
proceso de diseño de la mezcla.
Consideraciones básicas
•
Economía
•
Trabajabilidad
•
Resistencia
•
Durabilidad
4
1.2
ECONOMÍA
El costo de un hormigón está constituido por el costo de los materiales, el
costo de la mano de obra y el costo del equipamiento. Sin embargo, con excepción
de algunos hormigones o procesos especiales, los dos últimos aspectos son
prácticamente independientes de la calidad del hormigón producido. Por lo tanto, es
razonable asociar la economía a la reducción del costo de los materiales
componentes.
Dado que el cemento es más costoso que los agregados, por lo general, la
mezcla más económica será aquélla con menor contenido de cemento sin sacrificar
la calidad del hormigón.
Si asociamos la “calidad” a la relación agua/cemento, es evidente que
debemos reducir la demanda de agua de la mezcla empleando alguna de o todas las
alternativas que se indican a continuación:
• Elegir la mezcla más seca que sea posible colocar y compactar con los medios
disponibles.
• Optar por el máximo tamaño del agregado compatible con el tamaño del elemento,
las armaduras y el recubrimiento.
• Optimizar la relación entre agregados finos y gruesos
5
El costo relativo entre las distintas fracciones de agregado también debe
tenerse en cuenta y, como esto cambia entre las distintas regiones, la mezcla más
económica que satisfaga los requerimientos será distinta en cada caso.
La reducción de la cantidad de cemento (contenido unitario de cemento) tiene
otras ventajas adicionales: menor contracción y menor calor de hidratación. Sin
embargo, si el contenido unitario de cemento es muy bajo, pueden verse
comprometidas la trabajabilidad, la durabilidad y la resistencia a corto plazo.
La economía asociada a un diseño particular de mezcla está vinculada
también al control de calidad a implementar en condiciones de obra. La resistencia
media debe ser mayor que la resistencia especificada para contemplar la variabilidad
inherente a la producción del hormigón y esta diferencia es menor cuando se reduce
esa variabilidad. Si los volúmenes a producir son pequeños, podría ser más
económico “sobrediseñar” la mezcla que implementar el nivel de control requerido
por un hormigón menos variable (económicamente más eficiente).
1.3
TRABAJABILIDAD
Sin duda, una mezcla bien diseñada debe ser capaz de ser mezclada,
transportada, colocada y compactada con el equipamiento disponible. La aptitud de
la mezcla para que tenga una correcta terminación también es un factor a tener en
cuenta, debiendo minimizarse la exudación y la segregación.
La consistencia del hormigón fresco es una medida de su resistencia a fluir o
ser deformado. El ensayo más difundido para medir esta propiedad es el ensayo del
Cono de Abrams, que mide el asentamiento de un cono moldeado con el hormigón
6
fresco. A mayor asentamiento, mayor fluidez (menor consistencia) de la mezcla.
Como regla general, el hormigón debe suministrarse con el mínimo asentamiento que
permita una correcta colocación.
La demanda de agua, para una consistencia determinada, depende
fuertemente de las características de los agregados, siendo la influencia del tipo y
cantidad de cemento de segundo orden.
La cooperación entre el constructor y el responsable del diseño de la mezcla
es esencial para asegurar una buena dosificación y, en algunos casos, deberá
optarse por una mezcla menos económica.
1.4
RESISTENCIA Y DURABILIDAD
En general, las especificaciones de hormigón exigen una resistencia
determinada a la compresión a 28 días, aunque no necesariamente es la condición
dominante. Las especificaciones pueden imponer limitaciones a la relación a/c
máxima admisible y al contenido unitario mínimo de cemento. Es importante
asegurarse la compatibilidad entre estas condiciones para hacer un uso óptimo de
las propiedades efectivas que tendrá el hormigón.
Las exigencias vinculadas a la durabilidad, tales como resistencia al
congelamiento y deshielo o ataque químico, entre otras, pueden imponer limitaciones
adicionales a la relación agua/cemento máxima, al contenido mínimo de cemento, al
contenido de aire o a la resistencia misma.
7
1.5
PROCESO DE DISEÑO DE UNA MEZCLA
No es redundante destacar que el proceso de diseño de una mezcla no es tan
simple como la aplicación de un método racional, cualquiera sea éste. En el
desarrollo mismo de cada uno de los métodos hay que considerar la interrelación
entre distintos factores que influyen en las propiedades y características de las
mezclas. Un conocimiento de los conceptos básicos de la Tecnología del Hormigón
es indispensable para evaluar correctamente las variables del problema.
En general, si se satisfacen las condiciones de trabajabilidad en estado fresco,
los requisitos de resistencia y durabilidad en estado endurecido y la mezcla es
económica, el diseño de la mezcla es exitoso. No obstante, hay veces en las que las
exigencias de la obra imponen consideraciones adicionales, como por ejemplo límites
a la elevación de temperatura de la masa de hormigón, límites en el valor de las
contracciones para evitar la fisuración, elevada dureza superficial para soportar
fenómenos de erosión, etc. Estos casos son especiales y deben ser tratados como
tales.
El proceso de diseño de una mezcla no se reduce al empleo de un
determinado método racional, sino que es mucho más abarcador y debe,
inexorablemente, incluir el ajuste de probetas de hormigón para verificar las
suposiciones efectuadas en el desarrollo analítico del diseño de la mezcla. Un
ejemplo de procedimiento apropiado puede ser el siguiente:
a) Reunión de datos necesarios de la obra y de la futura condición de exposición del
hormigón.
8
b) Obtención de las características de los componentes.
c) Desarrollo analítico del diseño de mezcla (aplicación de un método racional)
d) Ajuste en hormigones de prueba.
e) Preparación de tres probetas para verificar la relación entre resistencia y
agua/cemento.
f) Ajuste en condiciones reales de obra.
g) Control de calidad en obra para ajustar los valores adoptados en el desarrollo
analítico del diseño de la mezcla (dispersión, resistencia media, etc.).
9
2. ANTECEDENTES GENERALES DEL CAUCHO
El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de
"sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza
profundizando hasta el cambium. Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del
árbol para recoger el látex, jugo lechoso que fluye lentamente de la herida del árbol.
El látex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del caucho, 0.30-0.7% de cenizas, 1-2%
de proteínas, 2% de resina y 0.5 de quebrachitol. La composición del látex varía en
las distintas partes del árbol; generalmente el porcentaje de caucho (hidrocarburo)
decrece del tronco a las ramas y hojas. La época del año afecta a la composición del
látex, así como el tipo de suelo y la línea o casta del árbol. El caucho es una
secreción irreversible o producto de desecho del árbol, y cuanto más se extrae, tanto
más la planta regenera. El caucho es producido en el protoplasma por reacciones
bioquímicas de polimerización catalizadas por enzimas.
El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible
después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada
para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentración
de 30-35% de caucho a un título aproximado de 12%. Algunas plantaciones usan un
hidrómetro especial llamado Metralac, que determina el contenido sólido del látex sin
realizar el ensayo por evaporación. Después de la dilución, se deja el látex en reposo
un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se
sedimenten. Entonces está dispuesto para la coagulación.
El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el
caucho natural, pero el ácido acético se uso también mucho. Otros ácidos, el alumbre
ordinario y el alumbre de amonio han sido usados como coagulantes. La cantidad de
ácido requerida, depende del estado de los árboles y de las condiciones climáticas.
Los árboles jóvenes dan un látex inestable y durante la sangría ha de añadirse al
10
mismo algo de amoníaco para asegurar su estabilidad hasta su manufactura. Este
amoníaco ha de tomarse en cuenta al determinar la cantidad de ácido necesario. El
látex de árboles grandes, que no ha recibido amoníaco, necesita 40 ml de ácido
fórmico (90%) por cada 100 litros de látex (con 12% de sólidos). El ácido de 90% se
diluye en agua hasta una concentración de 4% y se mezcla muy bien con el látex. El
volumen de ácido debe controlarse cuidadosamente, pues el exceso impide la
coagulación. En intervalo de pH de 5.05 a 4.77 está el punto isoeléctrico en que se
efectúa la coagulación del caucho. Dicho intervalo se denomina también primera
zona de sólido.
Fotografía Nº 1: Tratamiento de
sangrado del caucho natural /
Enciclopedia Encarta 2003
2
PRODUCCIÓN DE CAUCHO
2.1
PROCESOS MODERNOS DE FABRICACIÓN
En la fabricación moderna de artículos de caucho natural, el caucho crudo se
trata con varios compuestos mezclándolos en máquinas. La mezcla se aplica
entonces mecánicamente a una base o molde, y el objeto revestido o formado de la
mezcla se pone en moldes y vulcaniza.
11
Las principales fuentes de caucho crudo son las planchas, porciones, o las
tortas producidas en plantaciones de caucho desde el látex de árboles de Hevea, en
operaciones seguras de fabricación. El caucho crudo se usa como embarcado; los
grados secundarios se lavan para quitar arena, la corteza, y el otro material extraño,
y se tratan para quitar excesiva resina. El caucho reclamado, tratado calentando con
álcali por 12 a 30 horas, puede usarse como un adulterante de caucho crudo para
rebajar el precio del artículo terminado. Las cantidades de caucho reclamado que se
usa depende de la calidad del artículo a ser fabricado.
2.1.2 INGREDIENTES
Para la mayoría de aplicaciones, el caucho crudo se mezcla con una variedad
de ingredientes para modificar sus características. Fillers que endurecen el caucho
en el producto final, pero que no aumentan su fortaleza, se incluye agentes como
pescadillas, o carbonato de calcio, y bario, o sulfato de bario. Los fillers para reforzar
agregan carga material y fortaleza al producto acabado; se incluyen el negro de
carbón, óxido de zinc, carbonato de magnesio, y diversas arcillas. Los pigmentos
incluyen óxido de zinc, lithopone, y un número de tinturas orgánicas. Los
suavizadores, que son necesarios cuando la mezcla es demasiado yerta para la
incorporación apropiada de los diversos ingredientes, consiste comúnmente en
productos del petróleo, tales como petróleos o ceras, de brea, o de ácidos pingües.
El principal agente vulcanizante continúa siendo el azufre; el selenio y el telurio
se usan también, pero generalmente con proporciones grandes de azufre. En el
proceso de vulcanización en caliente, que es usa para la mayoría de las mercaderías
de caucho, el azufre se utiliza en polvo y se mezcla con el caucho a la vez que los
otros ingredientes secos. La proporción de azufre-caucho varía desde 1:40 en
12
mercaderías de caucho suave, a como mucho como 1:1 en el caucho duro. La
vulcanización fría, usado principalmente para el caucho delgado y suave en
mercaderías los tales como los guantes y sheeting, es realizado por exponer los
artículos sin tratar al vapor de cloruro de azufre, S2Cl2. Los aceleradores de
vulcanización a primero óxidos metálicos únicos incluidos, tal como lima y delantera
blanca. Desde los descubrimientos de Oenslager, sin embargo, se incluyen una
variedad amplia de aminas orgánicas. Los agentes de resistencia al paso del tiempo
y la corrosión son compuestos de aminas mayormente secundarias.
2.1.3 MÁQUINAS DE MASTICAR
Antes que los ingredientes se mezclen con el caucho crudo, se someten al
proceso molienda mecánica llamado masticación, para hacer al caucho suave,
plástico, y viscoso. En tales condiciones, se mezcla más fácilmente y completamente
con los diversos fillers, pigmentos, agentes vulcanizantes, y los otros ingredientes
secos, o con los diversos solventes para su usó en la producción de cementos. Los
masticadores son de dos de tipos. Un tipo es el molino de caucho, el cual consiste de
dos rodillos de acero, que rotan a velocidades diferentes en un recipiente para
esquilar y amasar el caucho hasta que sea estropeado a una condición suave y
flexible. Los rodillos poseen una cavidad para permitir la circulación de vapor o agua
fría para controlar la temperatura de la operación. Después del decenio de 1920 el
molino de caucho fue reemplazado en su mayor parte por el "Gordon plasticator",
que consiste de una poderosa hélice de velocidad variable atornillada (como las
procesadoras alimentario familiar común) colocada en un cilindro recubridor. La
acción de la hélice al batir genera sobre el caucho temperaturas de 182º C (360º F).
El calor, más que la acción mecánica, estropea el caucho.
13
2.1.4 MÁQUINAS MEZCLADORAS
Después del masticador, la próxima máquina en la línea de producción es el
mezclador. Los mezcladores puede parecerse los masticadores en tener los dos
rodillos, pero los rodillos de las mezcladoras rotar en direcciones opuestas,
considerando que en los masticadores los rodillos rotar en la misma dirección a
velocidades diferentes. Los cilindros mezcladores se usan también, especialmente en
la preparación de cementos y soluciones de caucho en solventes. Tales
preparaciones líquidas de caucho se usan en la impermeabilización de telas y en la
fabricación de artículos, tales como guantes de caucho, que se forman al sumergir
una pieza en la solución. En la mayoría de los casos, sin embargo, los ingredientes
mezclados son secos para luego almacenarlos, para la expulsión, u otra fabricación
en la preparación de la vulcanización final.
2.1.5 CALENDERING
Después que el caucho crudo ha sido plastificado y mezclado con los
diferentes ingredientes, experimenta un calendering o expulsión, dependiendo del
uso para que se destine. Calenders son máquinas que consisten en un conjunto de
tres a cinco rollos de igual diámetro, los cuales están preparados para ser ajustados
para la autorización en diversos rollos, y para operar a la misma velocidad, o a
velocidades diferentes, dependiendo del producto deseado. Calenders se usan para
laminado (la producción de hojas compuestas de caucho crudo, con o sin diseños
impresionados tales como la marca de huella de una llanta); para friccionar (el
exprimidor de caucho en la textura de telas o acordona); o para cubrir, con una capa
de caucho, telas o cordones que habían anteriormente sido revestidos. Los productos
14
de los calender son utilizados generalmente en la fabricación, como en los procesos
involucrados en la fabricación de las llantas de automóvil, antes que se vulcanizan.
2.1.6 LA EXPULSIÓN
Las prensas de expulsión se usan para forzar el compuesto de caucho
mediante presión a formar planchas, tubos, o especialmente formar fajas, que se
usan en la fabricación de la cámaras de caucho, mangueras, cámaras de aire, y los
canales para colocar ventanas o sellar puertas. Las cabezas de expulsión,
especialmente diseñadas, se usan para cubrir tela tubular en hacer la manguera de
presión y mezclar colores en modelos jaspeados o rayados.
2.1.7 VULCANIZACIÓN
Después que la fabricación se completo, la mayoría de los productos de
caucho se vulcanizan bajo presión y temperatura elevada. Muchos artículos se
vulcanizan en moldes que se ponen bajo la compresión de prensas hidráulicas, o se
someten a presión de vapor interno o externo durante el calentamiento. En los tipos
de manguera de jardín, por ejemplo, se da un revestimiento, y se vulcanizan pasando
vapor mediante una apertura en la manguera, el caucho es comprimió contra las
paredes durante el proceso. Después que el proceso es completado, el recubrimiento
se quita de la manguera y se prepara para ser reusado. El estaño envainando se usa
del mismo modo en los procesos del tipos del aislamiento eléctrico de alto grado de
seguridad.
15
2.1.8 ESPUMA DE CAUCHO Y MERCADERÍAS DE INMERSIÓN
La espuma de caucho se fabrica directamente desde el látex usando
ingredientes compuestos emulsionados. La mezcla se azota mecánicamente en una
máquina de espumar que produce millones de burbujas de aire. La espuma se vierte
en moldes y es vulcanizada calentándola para formar tales artículos como los
colchones y cojines.
El látex puede usarse en la formación de tales productos como juguetes o los
guantes sumergiendo moldes hechos de porcelana o emplasto de París en látex
concentrado. Un revestimiento de látex se adhiere al molde y se quita después de la
vulcanización.
16
3. RECICLAJE DE NEÚMATICOS
3.1
MÉTODOS DE RECICLAJE
En la actualidad se pueden utilizar diversos métodos para el reciclaje de neumáticos.
A continuación se describirán algunos de ellos.
3.1.1 TERMÓLISIS
Se trata de un sistema en el que se somete a los materiales de residuos de
neumáticos a un calentamiento en un medio en el que no existe oxígeno. Las altas
temperaturas y la ausencia de oxígeno tienen el efecto de destruir los enlaces
químicos. Aparecen entonces cadenas de hidrocarburos. Es la forma de obtener, de
nuevo, los compuestos originales del neumático, por lo que es el método que
consigue la recuperación total de los componentes del neumático. Se obtienen
metales, carbones e hidrocarburos gaseosos, que pueden volver a las cadenas
industriales, ya sea de producción de neumáticos u a otras actividades.
3.1.2 PIROLISIS
Aun está poco extendido, debido a problemas de separación de compuestos
carbonados que ya están siendo superados. Según los datos de la empresa
Chemysis S.A. este procedimiento (fabrica piloto) está operando en Taiwán desde
2002 con cuatro líneas de pirolisis que permiten reciclar 9000 toneladas / año. En la
actualidad el procedimiento ha sido mejorado y es capaz de tratar 28.000 toneladas
de neumáticos usados/año, a través de una sola línea.
17
Los productos obtenidos después del proceso de pirolisis son principalmente: GAS
similar al propano que se puede emplear para uso industrial y aceite industrial líquido
que puede refinar en Diesel.
3.1.3
INCINERACION
Proceso por el que se produce la combustión de los materiales orgánicos del
neumático a altas temperaturas en hornos con materiales refractarios de alta
calidad. Es un proceso costoso y además presenta el inconveniente de la diferente
velocidad de combustión de los diferentes componentes y la necesidad de
depuración de los residuos por lo que no resulta fácil de controlar y además es
contaminante. Genera calor que puede ser usado como energía, ya que se trata de
un proceso exotérmico. Con este método, los productos contaminantes que se
producen en la combustión son muy perjudiciales para la salud humana, entre ellos el
Monóxido de carbono, Xileno Hollín, Óxidos de nitrógeno y Dióxido de carbono.
3.1.4 TRITURACION CRIOGENICA
Este método necesita unas instalaciones muy complejas lo que hace que
tampoco sean rentables económicamente y el mantenimiento de la maquinaria y del
proceso es difícil. La baja calidad de los productos obtenidos y la dificultad material y
económica para purificar y separar el caucho y el metal entre sí y de los materiales
textiles que forman el neumático, provoca que este sistema sea poco recomendable.
18
Fotografía Nº 2: Etapas del proceso de Trituración Criogénica/ Altreifen Recycling.
3.1.5 TRITURACIÓN MECÁNICA
Es un proceso puramente mecánico y por tanto los productos resultantes son
de alta calidad limpios de todo tipo de impurezas, lo que facilita la utilización de estos
materiales en nuevos procesos y aplicaciones. La trituración con sistemas mecánicos
es, casi siempre, el paso previo en los diferentes métodos de recuperación y
rentabilización de los residuos de neumáticos.
Fotografía Nº 3: Etapas del proceso de Trituración Mecánica/ Altreifen Recycling.
19
3.1.6 NEUMATICOS CONVERTIDOS EN ENERGIA ELECTRICA
Los residuos de neumáticos una vez preparados, puede convertirse también
en energía eléctrica utilizable en la propia planta de reciclaje o conducirse a otras
instalaciones distribuidoras. Los residuos se introducen en una caldera donde se
realiza su combustión. El calor liberado provoca que el agua existente en la caldera
se convierta en vapor de alta temperatura y alta presión que se conduce hasta una
turbina. Al expandirse mueve la turbina y el generador acoplado a ella producidad la
electricidad, que tendrá que ser trasnsformada posteriormente para su uso directo.
3.2
PLANTAS DE RECICLAJE
Montar una planta de reciclaje de neumáticos es un proceso complicado y
muchas veces largo. Los objetivos de ganancias sobre la inversión generalmente
exigen utilizar equipos de reciclado de neumáticos de primera calidad.
3.2.1 ESTUDIO DE VIABILIDAD
El primer paso es evaluar la viabilidad. Cada proyecto es único y está sujeto a
varios factores como por ejemplo:
•
Sistema colector de neumáticos
•
Requisitos legales y de licencia
•
Financiamiento y disponibilidad de subvenciones
•
Demanda de materia prima reciclada y de productos acabados de caucho en el
mercado.
20
3.2.2 PROCESO DE RECICLAJE DE NEUMÁTICOS
3.2.2.1 DESMENUZAMIENTO
Los neumáticos de autos y camiones se desmenuzan hasta un tamaño
aceptable para la zona de trituración principal. Unos pulverizadores de agua lubrican,
limpian y mantienen el polvo a las mínimas cantidades en el desmenuzador. La
reparación y el mantenimiento de las cuchillas del desmenuzador pueden efectuarse
en buenas condiciones de trabajo mediante simples operaciones de soldado y
trituración.
3.2.2.2 ZONA DE TRITURACIÓN PRINCIPAL
Los recortes de neumático se trituran entre las herramientas del rotor
dentado y el estator. Los recortes contienen alambre de acero, que acelera el
proceso de trituración. Esta máquina única convierte los recortes en una gran gama
de polvo fino y gránulos de modo económico y sin constituir un peligro para el medio
ambiente. Una vez finalizada la etapa de trituración principal se habrá eliminado más
del 95% del alambre de acero presente en los recortes.
3.2.2.3 GRANULACIÓN
Las partículas gruesas de caucho son conducidas al granulador. El desgaste
de las cuchillas del granulador y de las cribas es relativamente bajo, ya que más del
95% del alambre de acero de los recortes se eliminó en el paso anterior.
21
3.2.2.4 TRITURACIÓN SECUNDARIA
La zona de trituración secundaria consta de uno o más sistemas de prensa
a rotor. La prensa funciona a gran velocidad con el fin de reducir de modo efectivo el
tamaño de las partículas flexibles de caucho. En esta etapa se separa toda la fibra
residual. Se puede ajustar la capacidad y el rendimiento para adaptarse a las
exigencias de todo el sistema.
3.2.2.5 TAMIZADO Y LIMPIEZA
Durante todo el proceso las partículas de caucho son tamizadas y
clasificadas por diferentes tamaños, listas para la siguiente operación de producción
o para el almacenamiento en silos.
Los contaminantes tales como cuerda de fibra, polvo, acero, partículas no
ferrosas y suciedad que se liberan durante los diversos procesos de trituración y
granulación se separan mediante dispositivos que funcionan por gravedad y
circulación de aire. Esto garantiza un producto final de gran calidad.
22
3.2.3 ESQUEMA DEL PROCESO DE RECICLAJE
DESMENUZADOR PRIMARIO
Entrada:
Neumáticos de autos y
camiones.Máx.1300x450 mm
Salida:
Recortes irregulares
▼
TRITURADOR PRINCIPAL
Entrada:
Recortes irregulares
Salida:
Granulado y polvo 0-20 mm
▼
GRANULADOR
Entrada:
Granulado > 7 mm
Salida:
Granulado < 7 mm
▼
PRENSA ROTOR
Entrada:
Granulado 4-7 mm
Salida:
Migas < 2 mm
▼
UNIDAD DE LIMPIEZA FINAL
Entrada:
Polvo y granulado con
harina, fibras y acero residual
Salida:
Polvo y granulado
23
a)
b)
Fotografía Nº 4: a) caucho granulado color negro. b) caucho granulado de color
verde con recubrimiento de poliuretano. / Mülsener Recycling und
Handelsgesellschaft mbH.
Fotografía Nº 5: Máquina Granuladora Jamach /
Van Aarsen Rubber Technology.
24
Fotografía Nº 6: Máquina Jamach de 5 toneladas métricas por
hora de capacidad de entrada. / Van Aarsen Rubber Technology
3.3
APLICACIONES DEL CAUCHO DE NEUMÁTICOS
El polvo y los gránulos del caucho procedente de neumáticos pueden utilizarse
para muchas aplicaciones. En la mayoría de casos los gránulos y el polvo del caucho
procedente de neumáticos también producen productos finales a partir de migas de
caucho, como por ejemplo losetas de caucho.
Aplicaciones para la calle y el asfalto:
•
Sellador de hormigón.
•
Barreras acústicas.
•
Base de caminos.
•
Betún modificado con caucho.
•
Betún de mezcla caliente.
25
•
Topes de velocidad.
•
Pasos de nivel.
Fotografía Nº 7: Aplicación del caucho en
asfaltos / Van Aarsen Rubber Technology
Ocio:
• Base ecuestre al aire libre.
• Losetas de caucho de campos de juegos para niños.
• Rectificaciones del suelo.
• Productos para el hogar y el jardín.
Animales:
• Revestimiento para el suelo de granjas de ganado.
• Hipódromos y pistas de entrenamiento hípico.
• Cubiertas retenedoras de humedad.
Aparcamientos
26
Construcción y edificios:
• Ripias para tejados.
• Betún modificado con caucho.
• Aislamiento sonoro.
• Arpilleras para alfombras.
• Material para cimientos.
• Amortiguadores de golpes y almohadillas de montaje.
Industria:
• Revestimientos, pintura.
• Neumáticos sólidos para recipientes de desechos, etc.
• Mangueras de riego.
• Aglutinantes de aceite.
• Materiales de rozamiento.
• Relleno para nuevos compuestos de caucho y de plástico.
• Suelas de zapato.
Automoción:
• Almohadillas de freno.
• Neumáticos recauchutados.
• Guardabarros.
• Alfombrillas.
• Parachoques de remolques.
• Cubiertas de pedales.
27
• Relleno en la fabricación de neumáticos nuevos (3-5%).
Superficies deportivas:
• Base para césped artificial (fútbol, hockey, beisbol).
• Pistas para correr en todo tiempo.
• Canchas de tenis.
• Losetas de caucho para salas de fitness.
3.4
RECICLAJE DE NEUMÁTICOS EN CHILE
El sistema de reciclado implementado en Chile es una innovación a nivel latino
americano, ya que sólo existen antecedentes de firmas europeas y norteamericanas
dedicadas al tratamiento de neumáticos urbanos.
El proyecto, cuyo desarrollo comenzó en agosto de 1998 con el fin de
recuperar solamente el caucho de la banda de rodado de estos neumáticos (de
goma), tuvo que ser modificado a petición de las propias mineras, ya que de todas
formas quedaban como residuos el acero y la tela. Esta exigencia significó replantear
el proceso tecnológico mediante una reingeniería al proyecto, para responder a esta
necesidad de reciclar el neumático completo. La maduración de la iniciativa no
estuvo exenta de tropiezos debido a su carácter innovativo, desconocido en Chile, y
por la falta de una norma reguladora, lo que se suma al desconocimiento en el
manejo de residuos mineros.
El proceso al cual son sometidos los neumáticos, incluye operaciones de
reducción de tamaño y separación de sus componentes, mediante máquinas
28
trituradoras, molinos y granuladoras, obteniéndose tres productos finales: goma (en
polvo o granulada), tela y acero.
Los primeros elementos obtenidos a escala piloto son el granulado de goma
pura, mezclas asfálticas y productos termoprensados, entre los que destacan los
adoquines de goma y carpetas sintéticas para deportes, que pueden usarse en
jardines infantiles. Estos últimos ayudan a la seguridad de los menores, ya que el
efecto de un golpe es menos dañino que en el hormigón, permitiendo mayor
flexibilidad y durabilidad. Asimismo, han desarrollado aplicaciones tales como suelas
de zapato, ladrillos, alfombras, pisos para caballerizas, etc.
La empresa Metaproject diseñó una guillotina gigante con accionamiento
electrohidráulico, de tal manera que tome el neumático y lo corte en trozos pequeños.
Tiene diez a doce metros de longitud, incluidos los motores y las bombas hidráulicas;
un ancho de tres metros y una altura de dos metros y medio. En esta gran guillotina
se puede introducir un neumático entero para cortarlo en trozos de 50 centímetros de
ancho, tal como una torta. Posteriormente, con máquinas trituradoras y molinos se
puede llegar a tamaños de entre 5 y 0,5 mm, los mejores para elaborar asfalto y
palmetas para piso. El acero se separa con electroimanes, y la fibra textil se recupera
por aspiración.
Luego de una fase de cotización con empresas extranjeras y visitas a ferias
mundiales de reciclaje, se compró moderna maquinaria para el reciclaje de
neumáticos.
29
CAPÍTULO II
ESTUDIO EXPERIMENTAL
1. DESCRIPCION GENERAL
El desarrollo experimental parte con el diseño de un hormigón sin caucho
(Hormigón patrón, en adelante HP.) que servirá de referencia en el estudio de
hormigones con diferentes dosis de caucho.
Se prepararán cuatro grupos de probetas de hormigón con caucho con dosis
de caucho de 5%, 10%, 15% y 20%, respectivamente.
Para la elaboración de las probetas, se seguirá el procedimiento utilizado por
la Señorita Jessica Cadagan, estudiante de Ingeniería en Construcción, quién realizó
su trabajo de titulación en el tema “Hormigón en base a trozos de caucho”.
Dicho procedimiento consiste en la elaboración de probetas de 20x20x20 cm.
de hormigón, en las cuales se reemplazará parte del volumen de los áridos por trozos
de caucho proveniente del reciclaje de neumáticos usados, proceso que se describirá
más adelante.
Una vez elaboradas las probetas, se realizarán ensayos con los cuales se
determinarán las propiedades de resistencia a compresión de los hormigones
diseñados y el módulo de elasticidad de dichos hormigones.
30
2. DOSIFICACION DEL HORMIGÓN PATRÓN.
2.1. PROCEDIEMIENTO.
Se diseñará un hormigón grado H-20 el cuál según NCh 170 vigente
corresponde a una resistencia especificada a compresión de 200 kgf/cm².
La dosificación se realizará se la siguiente manera:
Se calcula la resistencia media requerida, se estima la cantidad de agua según
la consistencia deseada y el tamaño máximo de la grava, se determina la Razón
agua – cemento para cumplir con la resistencia media requerida y a partir de ella se
estima la cantidad de cemento; se buscan las proporciones de los áridos por medio
de tanteos sucesivos para quedar dentro de las bandas granulométricas establecidas
en la norma NCh 163.
Con el fin de obtener los datos necesarios para la Dosificación, se tomaron
muestras de los áridos a utilizar (grava, gravilla y arena) y se realizaron los siguientes
ensayos: Granulometría, Densidad Real Seca, Densidad Real, Densidad Real SSS y
Porcentaje de Absorción.
Con los datos obtenidos en los diferentes ensayos y los cálculos
correspondientes se procede a dosificar el hormigón.
31
2.2. RESULTADOS DE ENSAYOS A ÁRIDOS.
2.2.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.
PROPIEDADES FÍSICAS
Unidad
GRAVA
GRAVILLA
ARENA
Densidad Aparente
Kg/m3
1550
1610
1790
Densidad Real Seca
Kg/m3
2620
2630
2567
Densidad Real SSS
Kg/m3
2660
2670
2379
Densidad Neta
Kg/m3
2730
2730
2429
Absorción
%
1,53
1,43
1,48
Cuadro Nº 1: Características físicas de los áridos / Elaboración Propia
2.2.2. GRANULOMETRÍA.
TAMIZ
% QUE PASA
ASTM
Grava
Gravilla
Arena
2"
100
100
100
1 ½"
100
100
100
1"
34
100
100
3/4"
7
99
100
1/2"
1
48
100
3/8"
0
18
100
Nº 4
0
1
73
Nº 8
0
1
58
Nº 16
0
0
46
Nº 30
0
0
24
32
Nº 50
0
0
5
Nº 100
0
0
1
Nº 200
0
0
0
Cuadro Nº 2: Granulometría / Elaboración propia
2.3.
DOSIFICACIÓN PARA 1 M³
Hormigón Cemento Agua
Grava
Gravilla
Arena
Cono
Grado
Kg.
Lts.
Kgs.
Lts.
Kgs.
Lts.
Kgs.
Lts.
(cm)
H-20
315
146
614
396
558
347
689
385
6-9
Cuadro Nº 3: Dosificación para 1 m³ de Hormigón.
OBSERVACIONES
La dosificación está calculada en base a materiales secos.
3.
DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN CON CAUCHO.
3.1.
PROCEDIMIENTO.
Se sustituirán determinados volúmenes de grava y gravilla por trozos de
caucho.
Considerando que el tamaño máximo de los áridos es de 1 ½” (40 mm), se
reemplazará la grava por trozos de caucho de 40 – 30 mm y la gravilla será sustituida
por trozos de 20 – 10 mm.
33
3.2 RESULTADOS DE ENSAYOS APLICADOS AL CAUCHO.
Se aplicará al caucho los mismos procedimientos de ensayos aplicados a áridos.
Propiedades Físicas
Trozos de caucho
Grava
Gravilla
Densidad Aparente (kg./m³)
431
518
Densidad Real Seca (kg./m³)
1122
1137
* Absorción (%)
0,59
0,32
Cuadro Nº 4: Características físicas del caucho.
* En el caso del caucho la absorción se debe al agua que queda adherida a los pelos
de caucho en forma capilar, pero corresponde agua libre.
3.3. DOSIFICACIÓN DE LOS GRUPOS DE HORMIGONES.
Se confeccionarán cuatro grupos de hormigones cada uno compuesto de 6
probetas cúbicas de 20x20x20 con las siguientes dosis de caucho:
•
GRUPO Nº 1: 20% de caucho
•
GRUPO Nº 2: 15% de caucho
•
GRUPO Nº 3: 10% de caucho
•
GRUPO Nº 4: 5% de caucho
Los datos necesarios para la dosificación de los diferentes grupos de
hormigones son los siguientes:
34
•
•
•
Volumen Aparente de áridos del Hormigón Patrón:
Grava
=
396 Lts.
Gravilla
=
347 Lts.
Densidad Aparente de los áridos del Hormigón Patrón:
Grava
=
1550 Kg/m³
Gravilla
=
1610 Kg/m³
Densidad Aparente del caucho:
Grava
=
431 Kg/m³
Gravilla
=
518 Kg/m³
Se supondrá que:
Volumen Aparente de áridos gruesos = %Volumen Aparente trozos de caucho +
%Volumen Aparente árido grueso.
3.3.1 DOSIFICACIÓN GRUPO Nº 1 – 20% CAUCHO
Vap. de caucho
=
0.20 x Vap. de H.P.
Vap. del árido
=
0.80 x Vap. de H.P.
35
Peso del Caucho
=
Densidad Aparente del caucho x Volumen Aparente del
caucho.
Peso del Árido
=
Densidad Aparente del árido x Volumen Aparente del
árido.
ARIDOS
CAUCHO
RESULTADOS
Grava-80%
Gravilla-80% Grava- 20% Gravilla- 20%
Volumen Aparente (lts)
317
278
79
69
Peso (kgs)
491
447
34
36
Cuadro Nº 5: Porcentajes grupo Nº1 / Elaboración propia.
TABLA RESUMEN DE DOSIFICACIÓN – GRUPO Nº 1
DOSIFICACIÓN PARA 1 M³
ARIDOS
CAUCHO
Hormigón
Cemento Agua Grava
Gravilla
Grado
Kg.
Lts.
Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts.
H-20
315
146
491
317 447
Arena
278 689
Grava
385 34
Gravilla
79
36
69
Cuadro Nº 6: Dosificación grupo Nº 1 / Elaboración propia.
3.3.2 DOSIFICACIÓN GRUPO Nº 2 – 15% CAUCHO
Vap. de caucho
=
0.15 x Vap. de H.P.
Vap. del árido
=
0.85 x Vap. de H.P.
Peso del Caucho
=
Densidad Aparente del caucho x Volumen Aparente del
caucho.
36
Peso del Árido
=
Densidad Aparente del árido x Volumen Aparente del
árido.
ARIDOS
CAUCHO
RESULTADOS
Grava-85%
Gravilla- 85%
Grava- 15%
Gravilla- 15%
Volumen Aparente (lts)
337
295
59
52
Peso (kgs)
522
475
26
27
Cuadro Nº 7: Porcentajes grupo Nº2 / Elaboración propia.
TABLA RESUMEN DE DOSIFICACIÓN – GRUPO Nº 2
DOSIFICACIÓN PARA 1 M³
ARIDOS
Hormigón
Cemento Agua Grava
Grado
Kg.
Lts.
H-20
315
146 522
Gravilla
CAUCHO
Arena
Grava
Gravilla
Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts
337 475 295 689 385
26
59
27
52
Cuadro Nº 8: Dosificación grupo Nº 2 / Elaboración Propia.
3.3.3 DOSIFICACIÓN GRUPO Nº 3 – 10% CAUCHO
Vap. de caucho
=
0.10 x Vap. de H. P.
Vap. del árido
=
0.90 x Vap. de H. P.
Peso del Caucho
=
Densidad Aparente del caucho x Volumen Aparente del
caucho.
Peso del Árido
=
Densidad Aparente del árido x Volumen Aparente del
árido.
37
ARIDOS
RESULTADOS
Grava-90%
CAUCHO
Gravilla-90% Grava-10% Gravilla-10%
Volumen Aparente (lts)
356
312
40
35
Peso (kgs)
552
503
17
18
Cuadro Nº 9: Porcentajes grupo Nº 3 / Elaboración propia.
TABLA RESUMEN DE DOSIFICACIÓN – GRUPO Nº 3
DOSIFICACIÓN PARA 1 M³
ARIDOS
Hormigón Cemento Agua
Grava
Gravilla
CAUCHO
Arena
Grava
Gravilla
Grado
Kg.
Lts.
Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts.
H-20
315
146
552 356 503 312 689 385
17
40
18
35
Cuadro Nº 10: Dosificación grupo Nº 3 / Elaboración Propia.
3.3.4 DOSIFICACIÓN GRUPO Nº 4 – 5% CAUCHO
Vap. de caucho
=
0.05 x Vap. de H.P.
Vap. del árido
=
0.95 x Vap. de H.P.
Peso del Caucho
=
Densidad Aparente del caucho x Volumen Aparente del
caucho.
Peso del Árido
=
Densidad Aparente del árido x Volumen Aparente del
árido.
38
ARIDOS
RESULTADOS
Grava - 95%
CAUCHO
Gravilla-95% Grava - 5% Gravilla - 5%
Volumen Aparente (lts)
376
330
20
17
Peso (kgs)
583
531
9
9
Cuadro Nº 11: Porcentajes grupo Nº4 / Elaboración propia
TABLA RESUMEN DE DOSIFICACIÓN – GRUPO Nº 4
DOSIFICACIÓN PARA 1 M³
ARIDOS
Hormigón Cemento Agua
Grava
Gravilla
CAUCHO
Arena
Grava
Gravilla
Grado
Kg.
Lts.
Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts. Kgs. Lts.
H-20
315
146
583 376 531 330 689 385
9
20
9
17
Cuadro Nº 12: Dosificación grupo Nº 4 / Elaboración Propia
4. CONFECCIÓN DE PROBETAS.
4.1 PROCEDIMIENTO.
En el item anterior, se han confeccionado tablas de dosificación para un
hormigón de referencia u hormigón patrón (H.P.) y para cuatro grupos de hormigones
con diferentes dosis de caucho, las cuales se utilizarán para confeccionar probetas
de 20x20x20cm.
39
4.2 DESCRIPCIÓN DE MATERIALES.
4.2.1 Áridos: La grava y gravilla corresponden a áridos fluviales proporcionados por
la empresa Valdicor (en Valdivia). Se utilizarán áridos rodados de tamaño máximo 1
½ “(40mm).
La arena utilizada fue proporcionada por el Laboratorio de Ensaye de Materiales de
Construcción (desde ahora en adelante LEMCO), cuyas características físicas y
granulometría fueron determinadas de acuerdo a ensayos especificados en las
Normas Chilenas correspondientes.
4.2.2 Cemento: Se utilizará cemento siderúrgico especial, de grado corriente y
marca comercial Bío-Bío.
4.2.3 Agua: Corresponderá a agua potable.
4.2.4 Caucho: Será el proveniente del reciclado artesanal de neumáticos usados
(Ver Anexo B).
Se utilizarán trozos de 30 a 40 mm para reemplazar la grava y de 10 a 20 mm
para reemplazar la gravilla.
40
Fotografía Nº 8: Trozos de caucho de 10-20mm. / Elaboración Propia.
Fotografía Nº 9: Trozos de caucho de 30-40 mm. / Elaboración Propia.
41
4.3
MEZCLAS DE HORMIGÓN
4.3.1 MEDICIÓN DE LOS MATERIALES
Se pesarán los materiales para 50 lts de hormigón por cada mezcla y serán
pesados en una balanza de precisión centesimal con una aproximación de ± 0.3 %.
Fotografía Nº 10: Balanza – LEMCO /
Elaboración propia.
4.3.2 INCORPORACIÓN DE LOS MATERIALES A LA MEZCLADORA
Se utilizará una betonera de eje vertical con capacidad de 50 lts de hormigón.
Fotografía Nº 11: Máquina mezcladora –
LEMCO / Elaboración propia.
42
Se comienza vaciando la arena y el cemento en la betonera, la que se pone en
marcha para homogeneizar la mezcla de ambos componentes.
Se continúa vaciando la gravilla y luego se agrega la grava, ambos con su
correspondiente volumen de caucho.
Se mezclan una vez más los materiales ya incorporados antes de agregar el
agua.
Se vierte el 80% del agua y se realiza el ensayo del Cono de Abrams (Ver
Anexo A) para verificar la docilidad del hormigón.
Fotografía Nº 12: Mezcla Grupo Nº 1 /
Elaboración propia.
4.3.4 DEFINICION DE LAS PROBETAS Y MOLDES
La forma y dimensiones de las probetas deberán ser proporcionales al tamaño
del árido.
Los moldes serán rígidos y no absorbentes. Se untarán con aceite mineral que
no ataque al cemento y evite la adherencia.
43
Fotografía Nº 13: Molde Cúbico de 20x20x20 cm
(LEMCO) / Elaboración Propia
4.3.5 LLENADO Y COMPACTACION DE LAS PROBETAS
Según Nch1017 E Of.75 la forma de llenado de los moldes dependerá de la
forma de la probeta y del método de compactación, a su vez, el método de
compactación depende de su asentamiento.
El asentamiento del Cono de Abrams será de 6 a 9 cm, lo cuál según lo
expuesto en el párrafo anterior, indica que el método de compactación a utilizar
puede ser apisonado o vibrado y que además las probetas se llenarán en dos capas
para el primer caso y en una capa para el segundo caso.
El método de compactación a utilizar será vibrado, para lo cual se utilizará una
mesa vibradora con una frecuencia mínima de vibrado de 3000 pulsaciones por
minuto.
Una vez compactado el hormigón se debe enrasar con pasta de cemento la
parte superior de la probeta.
44
Las probetas se manipularán lo mínimo posible y serán marcadas para evitar
que se confundan.
Fotografía Nº 14: Compactación de mezclas / Elaboración propia.
Fotografía Nº 15: Probeta terminada e identificada/
Elaboración Propia
45
4.3.6 CONSERVACION DE LAS PROBETAS.
Las probetas no deben moverse del lugar en que se fabricaron hasta pasadas
24 horas. Podrán ser desmoldadas a partir de 24 horas después de fabricadas
siempre que la calidad del hormigón y su grado de endurecimiento lo permitan.
Para su curado, después de las primeras 24 horas se colocarán bajo agua a
una temperatura de 20 ± 2 ºC.
5.
ENSAYOS DE PROBETAS
5.1
MÉTODO DE ENSAYO A COMPRESIÓN
Las probetas serán pesadas y sus aristas medidas, registrando todos los datos
en una tabla previamente confeccionada.
Una vez preparada la prensa, se limpiarán tanto las superficies de carga de los
dos platos como las caras de la probeta.
Primero se debe centrar la probeta sobre el plato inferior y después se hace
funcionar la máquina de ensayo hasta que la probeta quede en contacto con el plato
superior.
Los cubos se ensayarán sobre las caras laterales que corresponden al molde.
La carga será aplicada de una manera continua y sin saltos, a una velocidad
constante.
No deberá introducirse ninguna corrección a los mandos de la máquina de
ensayo cuando la probeta se deforma rápidamente momentos antes de la rotura.
46
Se utilizará una máquina de ensayo con una capacidad máxima de 300 Ton
con 24 diferentes velocidades de carga.
a)
b)
Fotografía Nº 16: a) y b): Máquina de ensayo a compresión (LEMCO)
47
5.2
CALCULO DE LA RESISTENCIA.
El cálculo de la resistencia se obtiene dividiendo la carga de rotura por la
sección transversal media:
Rc = C
S
Donde:
Rc
=
Resistencia unitaria a compresión, en kgf/cm².
C
=
Carga de rotura, en kgf.
S
=
Sección transversal media, en cm².
5.3
CALCULO DE LA DENSIDAD APARENTE DEL HORMIGÓN
Se calcula el volumen de la probeta cúbica:
V=Sxh
Donde:
S = Sección de ensayo (cm²)
h = Altura promedio (cm)
Se calcula la densidad aparente de la probeta como:
D=
M
V
48
Donde:
M = Masa de la probeta, en kg.
V = Volumen de la probeta, en (dm³)
5.4
RESUMEN DE ENSAYOS DE COMPRESIÓN
RESUMEN DE ENSAYOS DE HORMIGÓN PATRÓN
Edad Peso(kg) a(cm) b(cm) h(cm) Carga(kg) Compresión(kg/cm2) Densidad(kg./dm3)
3
20
20.2
20
20
43500
108
2.47
7
20
20.1
20
20
70000
174
2.50
14
20.27
20.2
20
20
91000
225
2.51
28
20.32
20.2
20
20
132500
328
2.51
Cuadro Nº 13 / Elaboración propia
RESUMEN DE ENSAYOS DE HORMIGÓN CON 5% DE CAUCHO
Edad Peso(kg) a(cm) b(cm) h(cm) Carga(kg) Compresión(kg/cm2) Densidad(kg./dm3)
3
19.240
20
20
20
35500
89
2.40
7
19.430
20
20
20
57500
144
2.42
14
19.59
20.1
20
20
77000
192
2.44
28
20.01
20
20
20
112000
280
2.50
Cuadro Nº 14 / Elaboración propia
49
RESUMEN DE ENSAYOS DE HORMIGÓN CON 10 % DE CAUCHO
Edad Peso(kg) a(cm) b(cm) h(cm) Carga(kg) Compresión(kg/cm2) Densidad(kg./dm3)
3
19.270
20
20
20
30500
76
2.38
7
19.450
20.2
20
20
50500
125
2.43
14
19.610
20
20
20
71500
179
2.45
28
19.510
20.1
20
20
103000
256
2.43
Cuadro Nº 15 / Elaboración propia
RESUMEN DE ENSAYOS DE HORMIGÓN CON 15 % DE CAUCHO
Edad Peso(kg) a(cm) b(cm) h(cm) Carga(Kg) Compresión(kg/cm2) Densidad(kg./dm3)
3
19.330
20.2
20
20
27000
67
2.39
7
19.300
20
20
20
48000
120
2.41
14
19.41
20.2
20
20
66500
164
2.41
28
19.37
20
20
20
89500
224
2.42
Cuadro Nº 16 / Elaboración propia
RESUMEN DE ENSAYOS DE HORMIGÓN CON 20 % DE CAUCHO
Edad Peso(kg) a(cm) b(cm) h(cm) Carga(Kg) Compresión(kg/cm2) Densidad(kg./dm3)
3
18.950
20.1
20
20
23500
58
2.37
7
18.82
20.0
20
20
41000
102
2.37
14
18.82
20.1
20
20
54500
136
2.34
28
19.01
20
20
20
80000
200
2.38
Cuadro Nº 17 / Elaboración propia
50
5.1.5 GRÁFICO CARGA VS EDAD.
Edad V/S Resistencia a la Compresión
350
)
300
Resistencia (Kg/cm^
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
Edad (Días)
Resistencia H.P.
Resistencia 5% Caucho
Resistencia 15% Caucho
Resistencia 20% caucho
Resistencia 10% Caucho
GRÁFICO Nº 1: TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN
6
ENSAYO A COMPRESIÓN PARA MEDIR DEFORMACIÓN.
6.1
PROCEDIMIENTO
Los ensayos serán realizados sobre probetas cúbicas de 20x20x20 cm, con
curado normalizado y de 28 días de edad
Para que los resultados sean representativos se ensayarán 3 probetas por
cada dosis de caucho.
Las mediciones de deformación se realizarán con un deformómetro con un dial
micrométrico.
51
a)
b)
c)
52
d)
Fotografía Nº 17: a), b) y c) se presenta la secuencia del ensayo a compresión de
una probeta utilizando el deformómetro para medir su deformación y en la fotografía
d) puede apreciarse la rotura de la probeta luego del ensayo.
6.2
CÁLCULO DE ELASTICIDAD
El módulo elástico es definido como el cambio de tensión que produce una
deformación elástica unitaria.
El módulo elástico (E) se determinará en una tensión específica, es decir como
la derivada de la tensión en función de la deformación.
La tangente del ángulo alfa, formado por la pendiente de la curva en relación
al eje de deformaciones, será el valor del módulo elástico.
Tg α =
dt
dl
53
E=
T1 − T 0
L1 − L0
TENSIÓN
T1
α
T0
L0
L1
DEFORMACIÓN
Gráfico Nº 2: Tensión v/s Deformación/ Elaboración propia.
Como la deformación es una cantidad adimensional, el módulo E se expresa
en las mismas unidades que el esfuerzo σ, es decir, en Kgf/cm².
6.3
RESUMEN DE ENSAYOS
6.3.1 REGISTRO DE TENSIÓN Y DEFORMACIÓN
Los datos tomados en el laboratorio se encuentran en el Anexo C. A
continuación se presentan las tablas de Tensión (σ) y Deformación (ε) de las curvas
representativas de cada hormigón.
54
HORMIGÓN PATRÓN
σ(kg/cm²)
ε x 10⎯³
0
0
50
1.578
100
2.286
150
2.79
200
3.275
250
3.768
300
4.57
328
5.41
Cuadro Nº 18 /Elaboración propia
HORMIGÓN CON 5 % DE CAUCHO
σ(kg/cm²)
ε x 10⎯³
0
0,000
25
1,200
50
1,921
75
2,387
100
2,683
125
3,022
150
3,180
175
3,636
200
3,973
225
4,260
250
4,595
55
275
5,100
280
5,760
Cuadro Nº 19 /Elaboración propia
HORMIGÓN CON 10 % DE CAUCHO
σ(kg/cm²)
ε x 10⎯³
0
0,000
25
1,525
50
2,191
75
2,530
100
2,868
125
3,207
150
3,546
175
3,901
200
4,260
225
4,585
250
5,123
256
5,630
Cuadro Nº 20 /Elaboración propia
56
HORMIGÓN CON 15 % DE CAUCHO
σ(kg/cm²)
ε x 10⎯³
0
0,000
25
1.80
50
2,590
75
2,990
100
3,350
125
3,752
150
4,090
175
4,471
200
4,950
224
5,690
Cuadro Nº 21 /Elaboración propia
HORMIGÓN CON 20 % DE CAUCHO
σ(kg/cm²)
ε x 10⎯³
0
0,000
25
2.320
50
2.928
75
3.394
100
3.754
125
4.156
150
4.558
175
4.988
200
5.576
Cuadro Nº 22 /Elaboración propia
57
6.3.2 GRÁFICOS DE CARGA V/S DEFORMACIÓN
TENSIÓN V/S DEFORMACIÓN
350
325
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (KG/ CM2)
300
275
250
225
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0,000
0,400
0,800
1,200
1,600
2,000
2,400
2,800
3,200
3,600
4,000
4,400
4,800
5,200
5,600
6,000
6,400
DEFORMACIÓN X 10^-3
H.P.
5%Caucho
10%Caucho
15%Caucho
20%Caucho
GRAFICO Nº 3: Curvas de Tensión- Deformación / Elaboración propia
6.3.3 MÓDULO DE ELASTICIDAD
Rc (kgf/cm²)
E (kgf/cm²)
MEZCLAS
3 días
7 días
14 días
28 días
28 días
Hormigón Patrón
108
174
225
328
101297
5% Caucho
89
144
192
280
78247
10% Caucho
76
126
179
256
72934
15% Caucho
67
119
164
224
65519
20% Caucho
58
102
136
200
60596
Cuadro Nº 23 /Elaboración propia
58
CONCLUSIONES
Dentro de los beneficios obtenidos con el desarrollo de métodos de reciclaje
de neumáticos usados, es clara la eliminación del impacto ambiental provocado por
estos desechos, la liberación de espacios para las empresas, la creación de una
fuente de desarrollo que genera empleos y sustituye importaciones; además de
convertir a Chile en líder del reciclaje en América Latina.
En la actualidad no hay Normativa específica sobre los neumáticos, por lo que
es necesario dictarla y establecer una autorización para determinar el manejo de los
neumáticos fijando límites para su almacenamiento en relación a la cantidad y el
tiempo.
Se pudo ver que el caucho proveniente del reciclaje de neumáticos tiene
diversas aplicaciones en la construcción y una de ellas es que se puede utilizar como
modificador del asfalto. Esto presenta las siguientes ventajas:
•
El aumento entre un 80 y 100% de su vida útil y reduce la formación de grietas
y baches.
•
Otorga menos ruido de rodaje.
•
Incrementa la impermeabilidad del asfalto impidiendo el deterioro por el agua.
•
Incrementa el punto de ablandamiento del asfalto permitiendo que trabaje a
mayor temperatura y se mantenga sólido.
•
Disminuye la penetración y la fragilidad a bajas temperaturas, es decir que a
temperaturas bajo cero permanece flexible, sin fracturarse.
•
Disminuye el desgaste por abrasión comúnmente llamado ahuellamiento en
las carreteras.
59
•
En resumen aumenta su desempeño y durabilidad tanto a altas temperaturas
como a bajas temperaturas.
Se dirigió la investigación hacia el estudio de la deformabilidad del hormigón
con caucho bajo cargas de compresión. Para ello se trazaron las curvas tensióndeformación de las mezclas consideradas y a partir de estas curvas se determinó el
módulo de elasticidad de cada mezcla.
Del análisis de las curvas tensión- deformación se puede observar que el
comportamiento del hormigón con caucho frente a cargas de compresión es
prácticamente lineal hasta una tensión relativa del orden del 70% de la resistencia
máxima. Por encima de este porcentaje las curvas se apartan de la linealidad. La
pendiente de la zona lineal de la curva tensión-deformación es el módulo de
elasticidad o módulo de Young.
En los gráficos se observó que cuando el módulo es mayor, la deformación
elástica resultante de la aplicación de la carga es menor. Así también se observó que
el módulo de elasticidad disminuye con el aumento del contenido de caucho.
Para alcanzar resultados representativos de cada mezcla se ensayaron tres
probetas por cada dosis de caucho y se observó una variación en los diagramas
esfuerzo-deformación de hormigones preparados con igual dosis. Esto sucede
porque los resultados dependen de la temperatura de la probeta y de la velocidad de
aplicación de la carga entre otras cosas. Sin embargo, haber ensayado 3 probetas
por cada dosis de hormigón nos lleva a concluir que las curvas trazadas se pueden
considerar representativas.
En la experiencia se pudo notar la compatibilidad entre el caucho y el
hormigón y se obtuvieron propiedades importantes de las diferentes mezclas
realizadas.
60
Al principio se pensó utilizar las mismas dosis de caucho utilizadas en el
estudio realizado por la señorita Cadagan, pero el análisis de sus resultados muestra
que de las dosis utilizadas por ella solo las probetas con 20% de contenido de
caucho alcanzaron una resistencia considerable, mientras que las demás (con 40% a
100% de contenido de caucho) no presentaban resultados significativos. El problema
que tiene el hormigón con caucho es que sus propiedades mecánicas son bajas (con
módulos de elasticidad pequeños). Aunque se llegó a mezclar hasta un 20% en
volumen, por eficiencia de trabajabilidad y propiedades mecánicas, se opta por
recomendar mezclas de entre 5 % y 10% de trozos de caucho en hormigón.
Teniendo en consideración los resultados obtenidos en los ensayos realizados
por la Señorita Cadagan y los desarrollados en el presente estudio, se observa que
las cantidades de caucho pueden variar hasta lo que se desee, entre unos límites
razonables que en este trabajo se han establecido entre 5% y 10%.
Finalmente, el presente trabajo demuestra la viabilidad de las adiciones de
caucho reciclado de neumáticos al hormigón, contando para ello con una base
elástica.
61
ANEXO A
ENSAYO DEL CONO DE ABRAMS.
Este ensayo está indicado en la norma NCh 1019 Of 74. Básicamente consiste
en los siguientes pasos:
•
Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y
humedecidos sólo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa.
•
El operador se para sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde
durante el llenado.
•
Se llena el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen y se
apisona cada capa con 25 golpes de varilla- pisón distribuidos uniformemente.
La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm de altura y la capa media
hasta aproximadamente 16 cm de altura.
Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla- pisón
ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior
se darán los golpes de modo que la varilla- pisón penetre la capa subyacente.
Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un
exceso de hormigón sobre el borde superior del molde.
•
Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el hormigón derramado
en la zona adyacente al molde.
•
Se levanta el molde inmediatamente después de terminado el llenado, enrase
y limpieza. Para esta operación fundamental se carga el molde con las manos,
62
sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres se levanta en dirección
vertical sin perturbar el hormigón y demorando un lapso de 5 a 10 segundos.
Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de
3 minutos.
Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del
hormigón moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace
en el eje central del molde en su posición original.
NOTA:
Si el hormigón moldeado se inclina decididamente hacia un lado o sufre
disgregaciones o corte se repetirá el ensayo. Si por segunda vez se presenta este
fenómeno se considerará que el hormigón ensayado no es apto para efectuar el
ensayo de asentamiento en el Cono de Abrams por carecer de la plasticidad y
cohesión necesarias.
No se debe utilizar el hormigón usado en el cono para fabricar probetas
destinadas al ensayo de resistencia.
Fotografía Nº 18: Cono de Abrams- LEMCO/
Elaboración propia.
63
a)
b)
Fotografía Nº 18: a) y b) Ensayo del Cono de Abrams/
Elaboración Propia
64
ANEXO B
PROCESO DE CORTE DE LOS NEUMÁTICOS
Los neumáticos fueron reciclados artesanalmente por lo cual se decidió utilizar
las partes más blandas (partes laterales) y sin contenido de acero. Fueron cortados
con cuchillo, humedeciéndolo para facilitar el trabajo.
Se quitó primero el anillo interior de los neumáticos y luego se cortaron las
partes laterales las cuales fueron cortadas en trozos de 30- 40 mm y de 10 a 20 mm.
A continuación se presentan fotografías que describen el procedimiento
seguido para cortar los neumáticos.
a)
b)
65
c)
d)
Fotografía Nº20: a) a d) Reciclaje artesanal se neumáticos
Elaboración propia.
66
ANEXO C
CALCULO DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD
DATOS REGISTRADOS EN EL LABORATORIO DE ENSAYE
HORMIGÓN PATRÓN
Carga(Ton)
P1(pulg)
P2(pulg)
P3(pulg)
Promedio(pulg)
Δ (cm)
ε x 10⎯³
0
0
0
0
0
0
0
20
0,05
0,23
0,14
0,14
0,03556
1.578
40
0,09
0,28
0,17
0,18
0,04572
2.286
60
0,13
0,32
0,19
0,213
0,05418
2.790
80
0,17
0,36
0,245
0,258
0,0655
3.275
100
0,21
0,4
0,28
0,297
0,07536
3.768
120
0,254
0,44
0,31
0,335
0,08504
4.57
132.5
0,31
0,48
0,33
0,373
0,095
5.41
Cuadro Nº 24/ Elaboración propia
HORMIGÓN CON 5 % DE CAUCHO
Carga(Ton)
P1(pulg)
P2(pulg)
P3(pulg)
Promedio(pulg)
Δ (cm)
ε x 10⎯³
0
0
0
0
0
0
0
10
0,07
0,1
0,11
0,093
0,024
1.20
20
0,12
0,13
0,19
0,147
0,03842
1.921
30
0,17
0,145
0,25
0,188
0,04774
2.387
40
0,21
0,16
0,26
0,210
0,05366
2.683
50
0,25
0,17
0,29
0,237
0,06044
3.022
60
0,29
0,19
0,3
0,260
0,06636
3.180
67
70
0,33
0,21
0,315
0,285
0,07272
3.636
80
0,35
0,26
0,33
0,313
0,07946
3.973
90
0,37
0,29
0,345
0,335
0,0852
4.260
100
0,4
0,33
0,38
0,370
0,0919
4.595
110
0,45
0,37
0,42
0,413
0,10096
5.100
112
0,51
0,42
0,47
0,467
0,1152
5.760
Cuadro Nº 25/ Elaboración propia
HORMIGÓN CON 10 % DE CAUCHO
Carga(Ton)
P1(pulg)
P2(pulg)
P3(pulg)
Promedio(pulg)
Δ (cm)
ε x 10⎯³
0
0
0
0
0
0
0,000
10
0,12
0,147
0,14
0,136
0,0345
1,525
20
0,14
0,18
0,2
0,173
0,04382
2.191
30
0,16
0,21
0,23
0,200
0,0506
2.530
40
0,17
0,23
0,28
0,227
0,05736
2.868
50
0,19
0,25
0,33
0,257
0,06414
3.207
60
0,2
0,28
0,355
0,278
0,07092
3.546
70
0,215
0,31
0,39
0,305
0,07802
3.901
80
0,24
0,34
0,425
0,335
0,0852
4.260
90
0,26
0,37
0,45
0,360
0,0917
4.585
100
0,325
0,4
0,49
0,405
0,10246
5.123
103
0,41
0,45
0,53
0,463
0,1126
5.630
Cuadro Nº 26/ Elaboración propia
HORMIGÓN CON 15 % DE CAUCHO
Carga(Ton)
P1(pulg)
P2(pulg)
P3(pulg)
Promedio(pulg)
Δ (cm)
ε x 10⎯³
0
0
0
0
0
0
0
10
0,07
0,1
0,11
0,093
0,0437
1.8
20
0,12
0,13
0,19
0,147
0,05218
2.590
30
0,17
0,145
0,25
0,188
0,0598
2.990
68
40
0,21
0,16
0,26
0,210
0,06784
3.350
50
0,25
0,17
0,29
0,237
0,07504
3.752
60
0,29
0,19
0,3
0,260
0,0818
4.090
70
0,33
0,21
0,315
0,285
0,08942
4.471
80
0,35
0,26
0,33
0,313
0,09704
4.950
89.5
0,37
0,29
0,345
0,335
0,10446
5.690
Cuadro Nº 27/ Elaboración propia
HORMIGÓN CON 20 % DE CAUCHO
Carga(Ton)
P1(pulg)
P2(pulg)
P3(pulg)
Promedio(pulg)
Δ (cm)
ε x 10⎯³
0
0
0
0
0
0
0
10
0,24
0,19
0,25
0,227
0,06064
2.320
20
0,285
0,22
0,31
0,272
0,0708
2.928
30
0,32
0,26
0,37
0,317
0,08012
3.394
40
0,35
0,285
0,4
0,345
0,08732
3.754
50
0,39
0,31
0,43
0,377
0,09536
4.156
60
0,42
0,34
0,465
0,408
0,1034
4.558
70
0,46
0,36
0,5
0,440
0,112
4.988
80
0,5
0,41
0,54
0,483
0,12376
5.576
Cuadro Nº 28/ Elaboración propia
NOTA:
1)
P1: Probeta Nº 1;
P2: Probeta Nº 2;
P3: Probeta Nº 3.
2)
La última carga registrada representa el promedio de las cargas obtenidas con
cada probeta correspondiente a una determinada dosis de caucho
69
GRÁFICOS TENSIÓN VS DEFORMACIÓN DE CURVAS REPRESENTATIVAS
HORMIGÓN PATRÓN
Gráfico Nº 3: Cálculo del módulo de elasticidad del Hormigón Patrón/ Elaboración
Propia.
HORMIGÓN CON 5 % DE CAUCHO
Gráfico Nº 4: Cálculo del módulo de elasticidad del Hormigón con 5% de caucho/
Elaboración Propia.
70
HORMIGÓN CON 10 % DE CAUCHO
Gráfico Nº 5: Cálculo del módulo de elasticidad del Hormigón con 10% de caucho/
Elaboración Propia.
HORMIGÓN CON 15 % DE CAUCHO
Gráfico Nº 6: Cálculo del módulo de elasticidad del Hormigón con 15% de caucho/
Elaboración Propia.
71
HORMIGÓN CON 20 % DE CAUCHO
Gráfico Nº 7: Cálculo del módulo de elasticidad del Hormigón con 20% de caucho/
Elaboración Propia.
72
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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a título de Ingeniero en Construcción Civil, Universidad Austral de Chile, 2005.
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73
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