UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL “RESISTENCIA DEL CONCRETO ADICIONANDO RESIDUO INDUSTRIAL LIMALLA EN EL ORDEN DEL 4%, 6% Y 8% EN CHIMBOTE” TESIS PARA OPTAR POR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL AUTORES: Bach. Emilia Edith Evangelista Aponte Bach. Luis Antón Castillo Vega ASESOR: Ms. Abner Itamar León Bobadilla CHIMBOTE – PERU 2019 INDICE I. GENERALIDADES……………………………………………….…..……5 1.1. TÍTULO………………………………………………………………6 1.2. INVESTIGADORES………………………………………………..6 1.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN……………………………………….6 1.4. LUGAR DONDE SE EJECUTA…………………………….……6 1.5. INSTITUCIÓN QUE EJECUTA EL PROYECTO……….………6 1.6. DURACIÓN……………………………………………….….……..6 1.7. CRONOGRAMA DE TRABAJO………………………….……...7 1.8. RECURSOS………………………………………………………...7 1.8.1. RECURSOS HUMANOS………………………………………….7 1.8.2. ÚTILES DE ESCRITORIO…………………………….………….7 1.8.3. EQUIPOS…………………………………………………………...7 1.8.4. SERVICIOS ………………………………………………………..7 1.8.5. RECURSOS INSTITUCIONALES……………………………….8 1.9. PRESUSPUESTO ANALÍTICO VIGENTE ……………………8 1.10. FINANCIAMIENTO………………………………………………..8 2 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN…………………………………………….....9 2.1. PROBLEMÁTICA…………………………………………………10 2.2. IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN………….………….11 2.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……….……..………....12 2.3.1. OBJETIVO GENERAL……………………………….…..………12 2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………….….……...12 2.4. MARCO REFERENCIAL……………………………….…..……12 2.5. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS……………………...…...17 2.6. PROPUESTA EXPERIMENTAL……………………………..…18 2.6.1. RECOLECCIÓN DE DATOS……………………………….…...18 2.6.2. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN……………..…...18 2.7. METODOLOGÍA………………………………………..………...19 2.7.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ……………….……………19 2.7.1.1. POBLACIÓN MUESTRAL……………………………….….19 2.7.2. VARIABLES………………………………………………………19 2.7.2.1. VARIABLE INDEPENDIENTE…………………………......19 2.7.2.2. VARIABLE DEPENDIENTE……………………………......19 2.7.3. POBLACIÓN MUESTRAL………………………………….......19 2.7.4. PLAN DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS …………………19 III. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS………………………………........20 3 RESUMEN En Chimbote como en el resto del Perú, no se tiene cuidado especial para desechar residuos o subproductos generados en la industria siderurgica, en este caso específico nos referimos a las limaduras de hierro fundido. Este material está compuesto de finas partículas que generan contaminación si no se desecha de manera adecuada. El presente proyecto de investigación busca darle un nuevo uso al emplearlo como agregado no convencional en la elaboración del concreto, además se busca incentivar el reciclaje y reutilización de este material. La investigación consistirá en emplear limaduras de hierro fundido en tres dosificaciones: 4%, 6% y 8% en peso del agregado fino, para lo cual se llevará a cabo el diseño, elaboración y curado de probetas de concreto, buscando incrementar la resistencia a la compresión del mismo. 4 I. GENERALIDADES 5 PROYECTO DE TESIS I. GENERALIDADES 1.1. TÍTULO “RESISTENCIA DEL CONCRETO ADICIONANDO RESIDUO INDUSTRIAL LIMALLA EN EL ORDEN DEL 4%, 6% Y 8% EN CHIMBOTE” 1.2. INVESTIGADORES TESISTAS: Bach. Emilia Edith Evangelista Aponte Bach. Luis Antón Castillo Vega ASESOR: Ms. Abner Itamar León Bobadilla 1.3. 1.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN Según su naturaleza: Experimental Según su propósito: Aplicada LUGAR DONDE SE EJECUTA EL PROYECTO DISTRITO : Nuevo Chimbote PROVINCIA : Santa DEPARTAMENTO : Ancash 1.5. INSTITUCIÓN QUE EJECUTA EL PROYECTO INSTITUCIÓN: Universidad Nacional Del Santa 1.6. RUC: 20148309109 DIRECCIÓN: Av. Universitaria s/n. DURACIÓN: (05) meses. 6 1.7. CRONOGRAMA DE TRABAJO 1.8. RECURSOS 1.8.1 RECURSOS HUMANOS - Tesistas - Asesor - Personal de Apoyo 1.8.2 ÚTILES DE ESCRITORIO - Papel Bond A4 75gr. Alpha. - Lapiceros Faber Castell Trilux 035 Fine. - Lápiz corrector Liquid paper. - Fólder A4. - Tintas HP 2675, negro y color. 1.8.3 EQUIPOS - Computadora Procesador i5 7ma Gen, 8GB de RAM. - Calculadora HP 50g. - Impresora HP 2675. - Memoria USB - 8GB. 1.8.4 SERVICIOS - Transporte (pasajes movilización) - Servicio de Internet. - Servicios básicos (luz, agua y desagüe) 7 - Servicios de empastado. - Copias. - Impresiones. 1.8.5 RECURSOS INSTITUCIONALES - Universidad Nacional del Santa: Biblioteca Central. 1.9. PRESUPUESTO ANALÍTICO EN BASE AL CLASIFICADOR DE GASTOS VIGENTE (Según Ley N°30693.- Ley de Presupuesto del Sector Público para el Año Fiscal 2018) TOTAL S/. 27’506.00 (*) El precio del Asesor interno es tomada de forma referencial debido a que en la Universidad Nacional del Santa no se contempla. 1.10. FINANCIAMIENTO El financiamiento se realizará con recursos propios de los tesistas. 8 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 9 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1. PROBLEMÁTICA El cemento Portland es un material que se utiliza ampliamente en la construcción de viviendas, puentes, vías, entre otras aplicaciones. En la actualidad existe un notable interés en la búsqueda de materiales cementantes que permitan mejorar la resistencia mecánica, la respuesta al ataque de los ácidos, y que favorezcan ciertas propiedades funcionales del concreto como la conductividad eléctrica, el apantallamiento contra la radiación electromagnética, y la radiación ionizada, entre otras. De otra parte, con el fin de potenciar y mejorar las propiedades del cemento con características especiales y reutilizar desechos industriales, para la mitigación de la contaminación ambiental, se viene proponiendo la adición de limalla. (Delgado y Delgado, 2008, pag.17) El concreto es el material más utilizado en la construcción por sus propiedades mecánicas a largo plazo y por los acabados que se pueden lograr cuando las prácticas de colocación son eficientes. Para la preparación de mezclas de concreto se requiere la dosificación de cemento, arena, piedra, agua y en ocasiones aditivos. La producción de los agregados naturales se hace, por lo general, mediante la explotación o mediante la extracción mecánica y/o manual de estos materiales pétreos; actividades que generan un gran impacto en el ambiente por el desgaste del recurso suelo y por la alteración del paisaje y de la calidad del aire y agua, en algunos casos. Por esta razón, surge la iniciativa de proponer mezclas de concreto en las cuales se adicionen proporciones de los agregados por residuos industriales (limalla). 10 Frente a esta problemática, se plantea mejorar las propiedades del concreto a través de la adición de este residuo industrial, que a su vez ayudará a mitigar los problemas con el medio ambiente. Por lo expuesto anteriormente, proponemos una alternativa que permita potenciar las propiedades del concreto y mitigar los problemas ambientales. Por lo que, formulamos la siguiente interrogante: ¿En qué porcentaje de adición al concreto, la limalla mejorará la resistencia del mismo? 2.2. IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN La presente investigación se sustenta en el reciclaje y reutilización de limalla (limaduras de hierro fundido) únicamente, las cuales al igual que muchos subproductos industriales se desechan sin tener en consideración ninguna medida de seguridad, lo cual genera la contaminación del suelo y aire, puesto que contiene partículas pequeñas y livianas, es por ello que mediante la presente investigación se busca reciclar y reutilizar este material y darle una nueva aplicación como material no convencional en la mezcla de concreto. Así mismo se decidió aplicarla en la realidad del Perú, específicamente en la ciudad de Chimbote. De la revisión bibliográfica que se realizó se encontraron antecedentes nacionales al respecto. En tal sentido los resultados de la investigación servirán para otras investigaciones o para el mejoramiento del concreto usando este subproducto. Asimismo, los resultados de la investigación serán útiles para otros investigadores y/o estudiantes. 11 2.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 2.3.1. OBJETIVO GENERAL Determinar la resistencia del concreto adicionando residuo industrial limalla en el orden del 4%, 6% y 8% en Nuevo Chimbote” 2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Constatar si las propiedades Físicas, como trabajabilidad, de la limalla cumple con las recomendaciones para elaborar mezclas de concreto, adicionando el 4%, 6%, y 8% mitigando así la contaminación del medio ambiente. Constatar si las propiedades Químicas de la limalla cumplen con las recomendaciones para elaborar mezclas de concreto, mitigando así la contaminación del medio ambiente. Determinar la resistencia a la compresión del concreto al adicionar 4%, 6% y 8% de limalla en peso del agregado fino. 2.4. MARCO REFERENCIAL CONCRETO Es una mezcla de cemento portland, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la resistencia. El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las partículas de los agregados, constituyendo un material heterogéneo, algunas veces se añaden ciertas sustancias, llamadas aditivos, que mejoran o modifican algunas propiedades del concreto. (Revista Educación en Ingeniería, 2011. Pag.12) 12 La presente investigación trata de un concreto conformado con los siguientes materiales: Cemento portland, adición de limalla, agregado fino, agregado grueso y agua, entonces es necesario conocer las componentes y su interrelación de los materiales antes descritos. MATERIALES PARA LA ELABORACION DEL CONCRETO El concreto es una mezcla de dos componentes: pasta y agregados. La pasta está compuesta de cemento portland, agua y aire. Los agregados son materiales inertes como arena, grava y piedra triturada. La calidad del cemento está directamente relacionada con la calidad de la pasta de cemento. A su vez, la calidad de la pasta, está relacionada con la cantidad de agua que se mezcla con el concreto y el grado de curado. Al reducir la cantidad de agua, la resistencia de la pasta aumenta, haciendo el concreto más fuerte y durable CEMENTO PORTLAND El cemento Portland es un aglomerante utilizado en obras de ingeniería civil, proveniente de la pulverización del Clinker Portland con la adición eventual de sulfato de calcio. (Reyes, J. y Rodríguez, Y., 2010 pag. 32). Se admite la adición de otros productos siempre que no excedan del 1% en peso del total y que la norma correspondiente determine que su inclusión no afecte las propiedades del cemento resultante. Los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el Clinker. 13 AGREGADOS Si solo se utilizara la mezcla de cemento y agua, se producirá un material supremamente costoso, la contracción seria excesiva y a resistencia a la abrasión muy mala, por lo que se recurre a los agregados como material de relleno. Ellos cuben entre el 60 y 80% el volumen del concreto y deben poseer una gradación que permita conformar una masa de forma tal que los espacios entre unos y otros los llenen partículas de menos tamaño como las arenas. Por esto se utilizan dos tipos de agregados: agregados gruesos y agregados finos. Los agregados gruesos están conformados por piedra triturada o roca, producto resultante de la explotación de canteras y procesamiento de rocas naturales o ríos como cantos rodados. El agregado fino lo constituye partículas naturales o manufacturadas que van en tamaño de 0,006 pulgadas a 3/16 de pulgadas. AGUA El agua necesaria para la producción de concreto debe ser limpia y libre de sustancias nocivas, contaminantes, sedimentos, aceites, azucares o químicos que puedan afectar la resistencia y el fraguado del cemento. Dada la necesidad de hidratar al cemento, es la cantidad de agua con relación a la cantidad de cemento la cifra clave para determinar la calidad del concreto que se obtiene medido en peso. La relación agua/cemento es determinante para la calidad del concreto ya que el agregar agua adicional a la mezcla diluye la pasta y la debilita. 14 RESIDUOS Se sabe que los residuos son el producto de las actividades humanas diarias, debido a que, en el hogar, industria, comercio, transporte, campo, etc., se producen siempre algún tipo de desperdicios. La clasificación de los residuos tiene gran relevancia en la búsqueda de una forma útil de darle uso a estos. Clasificación de los residuos según su composición Orgánicos: Son aquellos cuyo componente principal es el carbono; provienen de materia viva tanto vegetal como animal y están representados principalmente por residuos alimentarios, y de parques o jardines, y pueden transformarse para su posterior reutilización. Inorgánicos: Es materia inerte proveniente de material no vivo. Tiene la característica de no ser biodegradable, por lo que conserva su forma y propiedades por mucho tiempo, utilizándose como materia prima o subproductos reciclables en diferentes industrias. Clasificación según su posible utilización posterior Reciclables o recuperables: Son aquellos que si son seleccionados o rescatados de la basura pueden venderse a diferentes industrias, las que, mediante tratamientos diversos, los utilizan como materia prima, reintegrándolos posteriormente al ciclo de consumo. Entre estos desperdicios tenemos; hueso, trapo, cartón, papel, metal, vidrio, plástico. No recuperable nocivos: comprenden los desperdicios provenientes de hospitales, casas de cuna, sanatorios, etc. Pueden ser muy peligrosos y se les debe dar un tratamiento especial. 15 No recuperables inertes: Son aquellos que pueden servir como material de relleno: tierra, piedras, cascajo, etc. Transformables: Son aquellos susceptibles de ser transformados en productos innocuos y aprovechables, están referidos principalmente a los orgánicos: residuos alimentarios de parque y jardines, y agrícolas e industriales de naturaleza orgánica. Residuos Industriales Los residuos industriales son los materiales procedentes de los procesos industriales, que han sido utilizados en la fabricación de productos y que ya no tienen, en la mayoría de los casos, valor económico. En muchas actividades industriales es muy frecuente el reciclado de productos residuales, por lo que es muy complejo conocer las producciones a nivel de un país o, incluso, a nivel de determinados sectores de actividades. Los residuos industriales se clasifican en: Residuos gaseosos (contaminantes atmosféricos) Residuos líquidos (aguas residuales) Residuos sólidos (industriales) LIMALLA En la búsqueda de utilizar material reciclado en la industria de la construcción se estudia el aprovechamiento de la limalla como agregado para el concreto con el fin de contribuir al mejoramiento del medio ambiente y a su utilidad como material de construcción. 16 Este residuo proveniente de industrias siderurgicas, pertenece al grupo de residuos inorgánicos reciclables, se puede encontrar con diferente forma y tamaño dependiendo del tipo proceso que haya llevado. La limadura es un residuo sólido proveniente de procesos industrializados elaborados con el hierro gris, por lo tanto, presenta el mismo color y textura de éste. Su tamaño se encuentra distribuido, en gran porcentaje, entre el tamiz de 1.18 mm (No 16) y 0.075 mm (N°200). Es un material dúctil y maleable debido a que presentan características físicas muy similares a las del hierro gris (Reyes, J. y Rodríguez, Y., 2010). En la ciudad de Chimbote, este material es producido como un sub producto del trabajo de la empresa siderúrgica de la misma localidad. 2.5. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS 2.5.1 HIPOTESIS Si se adiciona el residuo industrial LIMALLA al concreto en los porcentajes del 4%, 6% y 8%; Entonces la resistencia del concreto de modificará. La adición de residuo industrial: limalla, en porcentajes de 4%, 6% y 8%, mejora la resistencia a compresión del concreto con respecto a los 28 días de su elaboración. La adición de residuo industrial: limalla, en porcentajes de 4%, 6% y 8%, optimiza la trabajabilidad del concreto fresco. 17 2.6. PROPUESTA EXPERIMENTAL Para el desarrollo de la presente tesis, con objetivo de potenciar las propiedades del concreto y mitigar la contaminación ambiental con el uso de este residuo industrial, se recolectará datos, procedentes de los diversos ensayos a realizar en el laboratorio de suelos de esta universidad, que posteriormente serán presentados en gráficos, tablas, cuadros, dibujos, generado por el procesamiento de los mismos. 2.6.1. RECOLECCIÓN DE DATOS Se realizará un plan de trabajo con procedimientos estandarizados que permitan recopilar los datos con un fin específico. Los resultados obtenidos serán llevados a una matriz de datos y se prepararán para el procesamiento respectivo. 2.6.2. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION El procesamiento de la información, obtenida de los ensayos a realizar, serán clasificados con la finalidad de dar una respuesta a: 2.7. Problema de Investigación Objetivos Hipótesis del estudio METODOLOGÍA 2.7.1. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 2.7.1.1. POBLACIÓN MUESTRAL 18 Las muestras estarán conformadas por probetas de concreto, realizadas en laboratorio de suelos de la Universidad del Santa. Las cuales tendrán una adición al cemento portland en proporciones de 4%, 6% y 8% de limalla. 2.7.2. VARIABLES 2.7.2.1. Variable Independiente Adición del producto Industrial LIMALLA 2.7.2.2. Variable Dependiente Resistencia del concreto Estructural 2.7.3. POBLACIÓN MUESTRAL Probetas de concreto con adición de residuo industrial: limalla, en proporciones de 4%, 6% y 8% (48 unidades). 2.7.4. PLAN DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS Los resultados obtenidos serán llevados a una matriz de datos y se prepararán para el procesamiento respectivo, que serán presentados en gráficos, tablas, cuadros, dibujos, entre otros. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS “Diseño de una mezcla de concreto utilizando residuos industriales y escombros”. 19 http://biblioteca.upbbga.edu.co/docs/digital_19858.pdf “Análisis comparativo de la resistencia a flexión del hormigón armado adicionando fibras comerciales, virutas y limallas de acero.” http://repo.uta.edu.ec/bitstream/123456789/25826/1/Tesis%201140%20%20Flores%20Fiallos%20Alex%20Mauricio.pdf “Resistencia a la compresión de un concreto con Adición de limaduras de hierro fundido”. http://repositorio.unc.edu.pe/bitstream/handle/UNC/515/T%20620.191%20CH 512%202014.pdf?sequence=1&isAllowed=y Concreto preparado con residuos industriales. file:///D:/EMY%20LUIS/02%20LIMALLA/01%20116-224-1-SM.pdf Análisis de la influencia de la limalla de Acero en la resistencia a la compresión y Flexión del concreto con porcentajes de 5%, 7%, 9% y 11% respecto al agregado fino de la Mezcla utilizando aditivo súper plastificante. http://repositorio.uandina.edu.pe/bitstream/UAC/732/1/RESUMEN.pdf Evaluación de las propiedades mecánicas del Concreto adicionado con viruta de acero en Porcentajes de 10 y 12 % respecto al agregado Fino de la mezcla. http://repositorio.ufpso.edu.co:8080/dspaceufpso/bitstream/123456789/1607/1 /30119.pdf a 20
