Análisis comparativo de la resistencia a compresión

República Bolivariana de Venezuela
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Línea de investigación: Control de calidad.
Tema: Mezclas experimentales de concreto.
Análisis comparativo de la resistencia a compresión
de bloques huecos de concreto con la adición de fibra
de polipropileno.
Tutor:
Ing. Jorge Benítez
C.I. 4.854.156
CIV 97311
Trabajo de grado
para optar al título
de Ingeniero Civil,
presentado por:
Br. Acosta, Luis
C.I. 18.749.394
Caracas, Agosto 2014.
Análisis comparativo de la resistencia a compresión de bloques huecos de concreto con la adición de fibra de
polipropileno. by Luis Acosta is licensed under a Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual
4.0 Internacional License.
DEDICATORIA.
A mis padres y mis hermanas quienes estuvieron apoyándome
incondicionalmente en todas mis decisiones a lo largo de esta carrera.
A mi madre, por haber realizado su sueño de verme graduado de
ingeniero y de crecer tanto personal como profesionalmente
con la
culminación de mi carrera, este triunfo es para ti más que nada.
A mis amigos quienes forman una parte importante en mi vida y los
cuales me han brindado su apoyo en todos los aspectos durante toda la
carrera.
A Lázaro, fiel compañero canino quien ha estado conmigo por más de
20 años y espero que dure un poco más
A mis compadres Vicky y Carlos Llagostera, Daniel y Arturo Rafael
más que ahijado y amigo son como hermanos, y son como mi segunda
familia, este triunfo también es para ustedes.
A mi abuela Inés María que aunque no esté conmigo siempre la llevo
presente, este triunfo también es para ti.
Luis Acosta.
ii
AGRADECIMIENTOS.
Quiero agradecer a mis padres por todas las oportunidades que me
han brindado y todo el apoyo que me han dado en todas mis decisiones a lo
largo de mi vida, por la paciencia y tolerancia, en fin gracias por todo.
A la profesora y amiga Ing. Gladys Hernández la cual me brindó de
forma incondicional su apoyo y conocimiento no solo para este trabajo de
grado sino durante toda la carrera para ser un mejor profesional, gracias por
todo profe.
A mi tutor el Ing. Jorge Benítez el cual me brindó todo su conocimiento
para resolver y aclarar todas las dudas presentadas a lo largo de este trabajo
de grado.
A mis compañeros y amigos incondicionales los cuales tuve la
oportunidad de conocer durante mi carrera, Agostino Fruggiero, Michele
Solla, Francisco Ruiz, Luis Ruiz, Paulo de Sousa (G.I.), gracias por todo el
apoyo tanto académico como personal.
Luis Acosta.
iii
República Bolivariana de Venezuela
Universidad Nueva Esparta
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Trabajo de Grado II
Análisis comparativo de la resistencia a compresión de bloques huecos
de concreto con la adición de fibra de polipropileno.
Autor: Acosta, Luis.
Tutor: Ing. Jorge Benítez.
Año 2014.
Resumen:
Actualmente el concreto es uno de los materiales más utilizados a nivel
mundial para la construcción, lo que conlleva a una búsqueda de evolucionar en el
uso del mismo utilizando diferentes aditivos o fibras en combinación con el mismo.
El alcance de esta investigación es realizar un análisis comparativo de
resistencia a compresión en bloques huecos de concreto tradicionales y bloques
huecos de concreto con adición de fibra de polipropileno.
Para esto se realizaron una cantidad total de 18 bloques de concreto con
diferentes diseños de mezcla, los cuales posteriormente fueron sometidos a
esfuerzos de compresión pura en el laboratorio de materiales de la empresa
Consulcret C.A. después de 30 días de realizados los bloques y se obtuvieron
resultados los cuales fueron analizados y evaluados con detalle para determinar la
influencia que tienen los bloques con adición de fibra de polipropileno con respecto
a los bloques tradicionales de concreto.
iv
Bolivarian Republic of Venezuela
Nueva Esparta University
Faculty of Engineering
School of Civil Engineering
Comparative analysis of the compression strength of concrete building
blocks with the addition of polypropylene fiber.
Author: Acosta, Luis.
Tutor: Ing. Jorge Benítez.
Year 2014.
Summary:
Currently concrete is one of the most used worldwide for building materials,
leading to a search for evolution in the use of the same fiber using different additives
or in combination therewith..
The scope of this research is a comparative analysis of compressive strength
in traditional concrete hollow blocks and blocks of concrete with addition of
polypropylene fiber.
For this a total of 18 concrete blocks with different mix designs were
performed, which were subsequently subjected to pure compression efforts in
laboratory materials company Consulcret CA after 30 days made the blocks and
results which were analyzed and evaluated in detail to determine the influence of the
blocks with the addition of polypropylene fiber with respect to traditional concrete
blocks were obtained.
v
ÍNDICE
DEDICATORIA
ii
AGRADECIMIENTOS
iii
Resumen
iv
Summary
v
INTRODUCCIÓN
xii
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
1
1.1 Planteamiento del problema
2
1.2 Formulación del problema
4
1.3 Objetivos de la investigación
4
1.3.1 Objetivo general
4
1.3.2 Objetivo específico
4
1.4 Justificación de la investigación
5
1.5 Delimitaciones
5
1.5.1 Temática
5
1.5.2 Geográfica
6
1.5.3 Temporal
6
1.6 Limitaciones
6
1.7 Cronograma de ejecución del trabajo de grado
7
CAPÍTULO II. MARCO REFERENCIAL
8
2.1 Antecedentes de la investigación
2.2 Bases teóricas
9
13
2.2.1 Cemento
13
2.2.2 Tipos de cemento
13
2.2.3 Agregados
14
2.2.4 Características y propiedades de los agregados
15
2.2.4.1 Granulometría
15
2.2.4.2 Módulo de finura
16
2.2.4.3 Tamaño máximo del agregado
17
2.2.5 Concreto
17
2.2.5.1 Fraguado y endurecimiento
18
vi
2.2.5.2 Resistencia
19
2.2.5.3 Trabajabilidad
19
2.2.5.4 Durabilidad
20
2.2.5.5 Reología
20
2.2.5.6 Retracción del concreto
20
2.2.5.7 Curado del concreto
21
2.2.6 Componentes del concreto
22
2.2.7 Tipos de fibras
23
2.2.7.1 Fibra de vidrio
24
2.2.7.2 Fibra de Carbono
25
2.2.8 Fibra de polipropileno
26
2.2.9 Características de la fibra de polipropileno
26
2.2.10 Propiedades de la fibra de polipropileno
27
2.2.11 Fibra de polipropileno Sikafiber AD
28
2.2.11.1 Descripción de la fibra de polipropileno Sikafiber AD
29
2.2.11.2 Ventajas de la fibra de polipropileno Sikafiber AD
30
2.2.11.3 Precauciones de uso de la fibra Sikafiber Ad
30
2.2.12 Concreto reforzado con fibra de polipropileno
31
2.2.13 Bloques de concreto según Norma COVENIN
32
2.2.14 Clasificación de los bloques
32
2.2.14.1 Según sus agregados
32
2.2.14.2 Según su uso
32
2.2.14.3 Apariencia y acabado
33
2.2.14.4 Dimensiones de los bloques
33
2.2.14.5 Resistencia a compresión de los bloques
33
2.2.14.6 Método de ensayo
34
2.2.14.7 Preparación de la muestra de ensayo
35
2.3 Sistema de variables
35
2.3.1 Cuadro de operacionalización de variables
2.4 Definición de términos básicos
36
39
41
vii
CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de investigación
42
3.2 Diseño de la investigación
43
3.3 Población y muestra
44
3.2 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
44
46
CAPÍTULO IV. PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 Procedimiento para el cálculo del diseño de mezcla tradicional
47
4.2 Procedimiento para el cálculo de la mezcla experimental con adición
de fibra de polipropileno
4.3 Cálculo del diseño de mezcla tradicional
49
4.4 Cálculo del diseño de mezcla experimental con adición de fibra de
polipropileno
4.5 Proceso de fabricación de bloques de concreto tradicionales y
experimentales para ser sometidos a compresión
4.6 Preparación de la muestra para ser sometida a esfuerzos de
compresión
4.7 Ensayos a compresión en bloques de concreto
58
4.7.1 Procedimiento realizado en campo para someter los bloques de
concreto a ensayos a compresión
4.8 Resultados obtenidos de los esfuerzos a compresión en bloques de
concreto
4.9 Análisis comparativo de resistencia en bloques huecos de concreto
tradicionales y bloques huecos de concreto con adición de fibra de
polipropileno con diseño de mezcla de fabricación
4.10 Costos de fabricación de bloques de concreto tradicionales y
experimentales con fibra de polipropileno
4.11 Incremento de costos con respecto a la utilidad de los bloques
huecos de concreto
64
50
59
63
63
67
73
79
82
CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
85
5.2 RECOMENDACIONES
88
BIBLIOGRAFÍA
90
viii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla # 1
Tipos de cemento Portland
14
Tabla # 2
Dimensiones de los bloques de concreto
33
Tabla # 3
Resistencia a la compresión
34
Tabla # 4
Resistencia promedio a la compresión requerida, Fcr, cuando
no se dispone de datos para establecer la desviación estándar
48
Tabla # 5
Relación Arena / Agregado total, β (%)
50
Tabla # 6
Cálculo de Resistencia Promedio Requerida (Fcr)
51
Tabla # 7
Relación Agua / Cemento máxima permisible cuando no existen
datos de ensayos de resistencia o experiencia en obra
51
Tabla # 8
Interpolación del valor de resistencia especificada para este
trabajo de investigación
52
Tabla # 9
Representación gráfica de la Ley de Abrams
53
Tabla # 10
Relación entre la trabajabilidad (T), el contenido de cemento (C)
y la relación agua / cemento α
54
Tabla # 11
Resumen de dosificación de la mezcla
57
Tabla # 12
Resumen de dosificación por volumen
58
Tabla # 13
Dimensiones de bloque de concreto de 15cm
58
Tabla # 14
Dosificación para un bloque de concreto de 15cm
58
Tabla # 15
Dosificación de fibra de polipropileno para bloques
59
Tabla # 16
Dosificaciones para la mezcla experimental y para bloques de
concreto experimentales
59
Tabla # 17
Cuadro de resultados de ensayos a compresión en bloques de
concreto con diseño de mezcla calculado
67
Tabla # 18
Cuadro comparativo de resultados de ensayos a compresión en
bloques de concreto tradicionales y bloques de concreto con
fibra de polipropileno con diseño de mezcla de fabricación
74
Tabla # 19
Porcentaje de aumento de Rc (Kgf/cm2) de bloques de concreto
experimentales con fibras de polipropileno con respecto a los
bloques de concreto tradicionales
79
ix
Tabla # 20
Análisis de precio unitario de bloques de concreto tradicionales
80
Tabla # 21
Análisis de precio unitario para bloques de
experimentales con adición de fibra de polipropileno
concreto
81
Tabla # 22
Costos totales de fabricación de bloques de concreto
tradicionales y experimentales y porcentaje de incremento de
costos
82
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura # 1 Granulometría
16
Figura # 2 Concreto
18
Figura # 3 Retracción del concreto
22
Figura # 4 Curado del concreto
23
Figura # 5 Fibra de vidrio
25
Figura # 6 Fibra de Carbono Sika Carbodur
25
Figura # 7 Aplicación de fibra de carbono Sika Carbodur en estructuras
26
Figura # 8 Fibra de polipropileno
27
Figura # 9 Fibra de polipropileno Sikafiber AD
29
Figura # 10 Fibra de polipropileno Sikafiber AD
30
Figura # 11 Mezcla tradicional para bloques
61
Figura # 12 Mezcla experimental con fibra de polipropileno SIKAFIBER
61
Figura # 13 Máquina vibro-compactadora
62
Figura # 14 Bloques tradicionales de concreto
63
Figura # 15 Bloques de concreto con fibra de polipropileno SIKAFIBER
63
Figura # 16 Bloques de concreto con compuesto de yeso
64
Figura # 17 Peso de la muestra
65
Figura # 18 Planchas colocadas a ambos lados del bloque
66
Figura # 19 Bloque de concreto sometido a esfuerzo de compresión
66
x
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico # 1
Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales con diseño de
mezcla calculado
69
Gráfico # 2
Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales con diseño de
mezcla de fabricación
69
Gráfico # 3
Rc obtenida en bloques de concreto experimentales con adición
de fibra de polipropileno
70
Gráfico # 4
Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales
experimentales con diseños de mezcla utilizados
y
71
Gráfico # 5
Comparación de Rc obtenida en bloques de concreto
tradicionales y experimentales con el diseño de mezcla de
fabricación
72
Gráfico # 6
Análisis de resultados de Rc de bloques de concreto
tradicionales
75
Gráfico # 7
Análisis de resultados de Rc de bloques de concreto
experimentales con fibra de polipropileno
76
Gráfico # 8
Comparación de Rc entre bloques de concreto tradicionales y
bloques de concreto experimentales con fibra de polipropileno
77
Gráfico # 9
Comparación de Rc entre bloques tradicionales de concreto y
bloques experimentales con respecto a los diseños de mezcla
empleados
78
xi
INTRODUCCIÓN.
El concreto es un material que está formado principalmente por 3 elementos
básicos los cuales son: agua, cemento y agregados, se entiende por agregados
arena y piedra picada. El cemento es un material polvoriento que por sí mismo no es
aglomerante, y mezclado con agua se convierte en una pasta moldeable con
propiedades adherentes que en pocas horas fragua y se endurece.
En Venezuela se emplea el uso del concreto en cualquier tipo de obra civil
como son losas, vigas, columnas, bloques, pantallas atirantadas, puentes, entre
otros. Es por esto que este material es de gran importancia para la ingeniería y para
esta investigación que se basa en la fabricación de bloques de concreto
convencionales
y
bloques
de
concreto
con
fibra
de
polipropileno
para
posteriormente realizar un análisis comparativo de su resistencia a compresión pura.
Existen diversas investigaciones que demuestran que el uso del concreto con
fibra de polipropileno ha logrado una gran evolución en todas sus propiedades como
son: cálculo, diseño, resistencia, durabilidad, entre otras características que esta
fibra le proporciona al concreto buscando siempre mejorar.
Esta investigación está basada en el estudio de la resistencia a compresión
entre los bloques convencionales de concreto y los bloques convencionales con
fibra de polipropileno, en realizar un diseño de mezcla para un bloque convencional
el cual deberá tener una resistencia entre 25 y 30 kg/cm2 y este mismo diseño de
mezcla para un bloque convencional con la adición de fibra de polipropileno, para
posteriormente realizar ensayos a compresión pura y determinar si con la nueva
condición que le otorga la fibra se logra obtener una mayor resistencia.
Finalmente con esta investigación se desea contribuir al desarrollo en el
campo de la ingeniería civil y en el uso del concreto con fibra de polipropileno para
ampliar su utilidad en todos los niveles constructivos.
El presente trabajo de investigación está constituido por un primer capítulo
llamado marco problemático en el cual se expone detalladamente el problema de
xii
investigación juntos con sus objetivos generales y específicos los cuales son
importantes cumplir para lograr la meta planteada en dicha investigación.
Un segundo capítulo denominado marco referencial en el cual se exponen los
antecedentes de la investigación, los cuales consisten en plantear investigaciones
anteriormente realizadas en otras carreras de ingeniería u otras universidades
referentes al área de investigación del presente trabajo las cuales sirven para
reforzar conocimientos y complementar ideas. Adicionalmente a lo anterior en este
capítulo se expone detalladamente toda la parte técnica y experimental, como
normas Covenin, métodos de ensayo, materiales a utilizar, entre otros los cuales
son necesarios para llevar a cabo el desarrollo del presente trabajo de investigación
y para sustentar las conclusiones finales de acuerdo a los resultados obtenidos.
Un capitulo número tres denominado marco metodológico en el cual se explica
el tipo, diseño y nivel de investigación del presente trabajo, así como también los
instrumentos que van a ser utilizados para la recolección de datos y la población y
muestra que se va a estudiar para posteriormente hacerle sus respectivo análisis y
definir resultados y conclusiones.
El cuarto capítulo de esta investigación llamado procedimiento y análisis de
resultados consiste en plantear de manera detallada el procedimiento para el logro
de los objetivos específicos, en este capítulo se realizarán los cálculos de los
diseños de mezcla que se van a utilizar para la elaboración de los bloques huecos
de concreto, la mezcla experimental con fibra de polipropileno, se explicará el
procedimiento para ser sometidos a compresión pura y se expondrán los resultados
obtenidos de los ensayos de laboratorio para posteriormente realizar el análisis
comparativo de resistencia entre ambos tipos de bloques, el cual es el objetivo
principal de esta investigación, para llegar a una conclusión final con respecto a los
resultados obtenidos.
El quinto y último capítulo de este trabajo de grado se denomina conclusiones
y recomendaciones, en el cual una vez analizados los resultados obtenidos de los
ensayos realizados se determinarán los aportes positivos y negativos del ensayo
realizado para llegar a una conclusión final y posteriormente realizar una serie de
xiii
recomendaciones con respecto a que se debe mejorar, con que otro material se
podría trabajar, entre otros.
xiv
CAPÍTULO I.
EL PROBLEMA DE LA
INVESTIGACIÓN
.
1.1 Planteamiento del problema.
Actualmente, el concreto armado es uno de los materiales más usados en el
ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias
para cada uso del mismo. El uso de gran cantidad de aditivos en la mezcla de
concreto se ha utilizado para modernizar sus características, buscando siempre la
mejora de sus propiedades y comportamiento.
Según Blanco (2008), el concreto armado o reforzado apareció en la segunda
mitad del siglo XIX. Desde hace unos 4000 años ya se empleaban fibras a un
material para mejorar sus propiedades, pero estas fueron tan rusticas y de poca
resistencia comprobada que fueron sustituidas por fibras sintéticas. En1935, con la
invención del nylon, el interés del desarrollo de la fibra sintética creció de manera
rápida, ya que observaban la alta resistencia que obtenían con ella incorporándola a
la mezcla con un bajo costo de producción.
El concreto armado constructivamente es la utilización de concreto reforzado
con barras o malla de acero, también llamadas armaduras. Existe la posibilidad de
armarlo con fibras, que pueden ser plásticas, fibra de acero, fibra de vidrio o la
combinación entre ellas, dependiendo los requerimientos a los que estará sometido.
En los últimos años la utilización de fibra ha sido muy común en la aplicación de
concreto proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en
general.
Se ha experimentado que el concreto armado ha evolucionado a gran escala
en cuanto a su diseño, características, cálculo y tecnología, sin embargo todavía se
encuentran muchas interrogantes sobre lo que sucede cuando se agrega otro
compuesto a la mezcla de concreto, ya sea fibra de acero, polipropileno o
inorgánicas.
Las primeras adiciones que se hicieron a los materiales fueron con fibra
metálicas, sin embargo hoy en día el avance a gran escala de las industrias
petroquímicas ha permitido el empleo de fibras sintéticas, como la de polipropileno.
2
A través de los años se ha desarrollado el uso de la fibra sintética, logrando
obtener mano de obra especializada y una tecnología avanzada. Una de las
características que hace al concreto un elemento ideal para la construcción de
cualquier elemento estructural es su alta resistencia a la compresión; en ese sentido
la Norma Venezolana COVENIN 273 – 78 (1998), define los términos relativos sobre
agregados destinados a la elaboración de concretos y morteros.
En Venezuela y el mundo uno de los usos más comunes que se le ha dado
al concreto es para la fabricación de bloques huecos, al emplear estos en
estructuras
proporcionan una gran cantidad de ventajas con respecto a otros
materiales, tales como: su ventaja económico – arquitectónicas, facilidad de uso,
resistencia al fuego, aislante térmico y usando los procedimientos constructivos
adecuados se obtiene una buena resistencia sísmica.
Los requisitos mínimos que deben cumplir los bloques huecos de concreto
están citados en la norma COVENIN 42 – 1982, donde describe cuales son las
condiciones que se tienen que cumplir para que sean utilizados en la construcción
de
paredes,
como
elementos
para
aligerar
entrepisos
y
platabandas,
considerándolos a su vez solo como material de relleno.
La Norma Venezolana COVENIN solo habla sobre bloques de concreto, los
cuales solo están formados por polvillo de cemento, un agregado fino que es arena
y el agua, es por ello que la presente investigación estudia la posibilidad de
adicionar al bloque convencional de concreto una fibra.
La intención de esta investigación es determinar si el uso de la fibra de
polipropileno puede lograr mejorar la resistencia de bloques de concreto
convencionales para posteriormente darles uso a nivel estructural, así como también
darle mejoramiento a la resistencia a compresión de dichos bloques y mayor
durabilidad.
3
1.2 Formulación del problema.
Los elementos expuestos anteriormente hacen que los investigadores se
formulen la siguiente interrogante:
¿La incorporación de la fibra de polipropileno en los bloques convencionales
de concreto aumentará la resistencia a compresión en comparación a los bloques
tradicionales sin adición de la fibra?
1.3 Objetivos de la investigación.
1.3.1 Objetivo general.
Analizar la resistencia a compresión de los bloques de concreto con adición
de fibra de polipropileno con respecto a la de los bloques tradicionales de concreto.
1.3.2 Objetivos específicos.
1. Diseñar una mezcla tradicional para bloques huecos de concreto con una
resistencia mínima de 25 kg/cm2.
2. Diseñar una mezcla tradicional para bloques huecos de concreto con la
adición de fibra de polipropileno, para una resistencia mínima de 25kg/cm2.
3. Modelar bloques huecos de concreto de 15cm mediante el uso de la
máquina
vibro-compactadora,
para
ser
sometidos
a
esfuerzos
de
compresión.
4. Determinar la resistencia de los bloques tradicionales de concreto sometidos
a compresión.
5. Determinar la resistencia de los bloques de concreto con la adición de fibra
de polipropileno sometidos a compresión.
6. Analizar comparativamente la resistencia de los bloques tradicionales de
concreto y los bloques con adición de fibra de polipropileno sometido a
esfuerzos de compresión.
4
1.4 Justificación de la investigación.
Actualmente en Venezuela realizar estudios de materiales compuestos en el
área de ingeniería civil es muy importante debido a la gran variedad de estos en el
mercado, así como también la escasez de muchos que son realmente necesarios al
momento de realizar una obra o proyecto.
Las primeras adiciones que se hicieron a los materiales fueron con fibra
metálicas, sin embargo hoy en día el avance a gran escala de las industrias
petroquímicas ha permitido el empleo de fibras sintéticas, como la de polipropileno.
Adicionalmente con la fibra de polipropileno se evitan agrietamientos del
concreto aportando un esfuerzo secundario a la tensión y otras fuerzas internas.
Esta investigación contribuiría al mejoramiento de las propiedades de bloques
huecos de concreto, así como también es un aporte al área de ingeniería civil desde
el punto de vista constructivo por el uso que se le puede dar a estos bloques con la
adición de esta nueva fibra. Adicionalmente a lo antes mencionado es una nueva
facilidad trabajar con la fibra de polipropileno debido a que actualmente en
Venezuela hay altos índices de escasez en los materiales
para los usos
tradicionales en la construcción, o sino los mismos deben ser adquiridos a altos
costos en el mercado negro. A comparación de los materiales tradicionales para la
construcción esta nueva fibra de polipropileno es de fácil adquisición y a un bajo
costo lo cual es una gran ventaja al momento de realizar una obra o proyecto
porque permite aminorar costos de construcción.
1.5 Delimitaciones.
1.5.1 Temática.
El campo de estudio de esta investigación se delimitó en el área de la
ingeniería civil, específicamente en el análisis comparativo de la resistencia del
bloque hueco de concreto convencional y el bloque de concreto con adición de fibra
de polipropileno, y de conocimientos propios de la unidad curricular de la cátedra
materiales y ensayos.
5
1.5.2 Geográfica.
La presente investigación se realizó en el Estado Miranda, Municipio El Hatillo,
dentro de la Universidad Nueva Esparta. Los ensayos de laboratorio a compresión
correspondientes se realizaron en los laboratorios de la empresa CONSULCRET
C.A.
1.5.3 Temporal.
Esta investigación tiene como tiempo estimado de duración 8 meses
aproximadamente a partir del mes de julio de 2013 hasta febrero de 2014.
1.6 Limitaciones.
La única limitación que se presentó en esta investigación fue la dificultad
para fabricar bloques de concreto según el diseño de mezcla calculado, por lo tanto
ajustándome a las políticas de trabajo de la Alfarería Brion, C.A. lugar donde se
realizaron los bloques de concreto se trabajó con un diseño mezcla calculado y un
diseño de mezcla de fabricación el cual es utilizado por dicha alfarería para fabricar
bloques de concreto.
1.7 Cronograma de ejecución del proyecto de grado.
Un cronograma de ejecución es una representación gráfica y ordenada para
que un conjunto de objetivos se lleven a cabo en un tiempo determinado. Los
cronogramas de ejecución son herramientas básicas de organización en un
proyecto, y sirven de guía para conocer los objetivos paso a paso para lograr
satisfactoriamente una meta determinada
A continuación se presenta el lapso de ejecución de los objetivos específicos
del presente trabajo de grado:
6
7
CAPÍTULO II.
MARCO REFERENCIAL
.
2.1 Antecedentes de la investigación.
Son todos aquellos estudios previos que tienen relación con el problema
planteado, como investigaciones y tesis de grado realizadas anteriormente que
tengan algún vínculo con el objetivo a estudiar.
En esta descripción se deben señalar los autores y año en el que se
realizó el estudio, los principales hallazgos y los objetivos de la investigación.
Según lo expuesto por Fidias, Arias, año 2005, se realizaron una serie de
investigaciones, de trabajos de grados anteriormente hechos, las cuales han
servido de apoyo para la elaboración, estructuración y sustento de esta
investigación que tiene por propósito el análisis comparativo de un bloque
convencional de concreto con un bloque de concreto con fibra de polipropileno.
Las investigaciones consultadas fueron las siguientes:
En la investigación de la Comparación experimental de losas macizas
sometidas a flexión pura reforzadas con diferentes tipos de fibra. Autor:
Alfredo Luis Cosson Gerstl, 2000, realizada en la Universidad Metropolitana
se comparó el comportamiento de losas con fibras metálicas y con fibra de
polipropileno sometidas a flexión pura para considerar la posibilidad de sustituir
la malla electrosoldada por un refuerzo que mejore las propiedades del concreto.
Se ensayaron losas macizas de 99x53cm y se llegó a la conclusión de que el
aporte de las fibras no es suficiente para sustituir la malla electrosoldada ya que
los valores de momento y deflexión de las losas con fibra estuvieron por debajo
de las losas restantes.
Dicha investigación aporta información sobre el comportamiento de las
losas macizas con diferentes tipos de fibra, como son la de polipropileno y
metálicas y su comportamiento cuando son sometidas a flexión, la cual es de
gran importancia para esta investigación ya que me permite observar el
comportamiento de las losas reforzadas con fibras al aplicarle esfuerzos de
flexión pura.
De acuerdo a la investigación sobre la Incidencia económica entre el
uso de tanquillas prefabricadas para aguas de lluvia utilizando fibras de
polipropileno, aditivos y agregado liviano y tanquillas realizadas en obra
9
realizada la Universidad Nueva Esparta en Caracas. Autor: Yahiro Cujar,
2006,
se determinó el impacto económico entre el uso de tanquillas
prefabricadas con fibra de polipropileno y el uso de tanquillas de concreto
realizadas en obra.
Para esta investigación se realizaron una serie de ensayos a compresión
en un lapso de 5 semanas obteniendo como conclusión que el uso de la fibra de
polipropileno en la fabricación de tanquillas para aguas de lluvia tiene un impacto
económico favorable en comparación con las tanquillas de concreto tradicional
hecho en obra.
Dicha investigación aporta información útil para este trabajo de
investigación sobre la reducción de costos al momento de trabajar con las
diferentes fibras de polipropileno aptas para la construcción así como también
aporta información sobre el impacto económico favorable que puede tener el uso
de la fibra de polipropileno al momento de combinar su uso con el concreto
tradicional, y la ventaja económica que tiene en la fabricación de tanquillas para
aguas de lluvia.
En la investigación de Estudio de la factibilidad del diseño de bloques
de concreto sustituyendo el agregado fino por aliven. Autores: Yurvary
Luna y Roger Pinedo, 2011, realizada en la Universidad Nueva Esparta,
Caracas, se realizaron estudios con la finalidad de encontrar un material efectivo
y de bajo impacto al ambiente para la elaboración de bloques de concreto. Para
cumplir con los objetivos se elaboraron 45 bloques de concreto sustituyendo el
agregado fino por agregado liviano (Aliven) y paralelamente se adquirieron en el
mercado nacional 10 bloques tradicionales.
Al obtener los resultados se obtuvieron bloques elaborados con 100%
agregado liviano cumplían con los principales parámetros que establece la
norma como lo es: resistencia a la compresión y absorción máxima. Luego se
realizó un estudio comparativo de los bloques comprados en el mercado y se
evidenció que los bloques de aliven obtuvieron un mejor porcentaje de absorción
que los demás bloques, y en cuanto a la resistencia estuvieron por encima de los
semi-pesados y a la par con los bloques pesados.
10
Dicha investigación aporta información de gran importancia para el
presente trabajo de grado sobre la metodología de realización de bloques de
concreto, metodología de sustitución del agregado fino por agregado liviano
(Aliven) y también aporta información sobre cómo realizar diferentes ensayos de
laboratorio en bloques de concretos para determinar diferentes características y
requisitos que deben cumplir los bloques para su posterior uso en la
construcción.
En la investigación de la Incidencia del poliestireno expandido
reciclado y la fibra de polipropileno en la resistencia a compresión del
concreto para un diseño de mezcla con f’c 250kg/cm2. Autores: Alejandro
Montes y Viviana Quiñones, 2011, realizada en la Universidad Nueva
Esparta, Caracas, se estudió la influencia que tiene el poliestireno expandido
reciclado y la fibra de polipropileno en la resistencia a compresión del concreto
para un diseño de mezcla de 250 kg/cm2 para la cual se realizaron probetas
cilíndricas con concreto mezclado en obra con un trompo de 60lts
aproximadamente.
Se realizaron un total de 60 probetas, 30 con poliestireno expandido y
otras 30 con fibra de polipropileno para ser sometidas a compresión y tener un
resultado significativo al momento de ser sometidos a esfuerzos de compresión
pura.
Luego de obtener los resultados de los ensayos a compresión de las
distintas mezclas se verificó que la mezcla con los agregados de poliestireno
expandido reciclado y la fibra de polipropileno inciden en la resistencia a
compresión, ya que estos poseen una alta porosidad generando una variación
de la densidad del mismo que conlleva a una disminución de la resistencia.
La información que proporciona dicha investigación es sobre la incidencia
de la fibra de polipropileno y el poliestireno expandido en un diseño de mezcla
para un concreto de 250 kg/cm2 y su comportamiento resistente al ser sometido
a esfuerzos de compresión pura. Esta información es de gran importancia para
esta investigación ya que me permite observar el comportamiento de la
resistencia en un diseño de mezcla cuando se le adiciona fibra de polipropileno y
de poliestireno expandido.
11
Una investigación denominada Diseño de hormigones con fibras de
polipropileno para resistencias a la compresión de 215 y 286 kg/cm2 con
agregados de la cantera de Pifo. Autores: Barros Fierro, Verónica Paulina y
Ramírez Cueva, Hugo Cesar, 2012, realizado en la Universidad Central de
Ecuador, Quito, Ecuador para optar al título de Ingeniero Civil, tuvo como
objetivo la utilización de fibras de polipropileno como refuerzo en hormigones,
debido a la poca o nula información que en la actualidad existe en nuestro país
acerca de este material compuesto con agregados propios de nuestra región, en
este caso, procedente de la cantera Construarenas Cía. Ltda. Ubicada en el
Sector de Pifo, Provincia de Pichincha y Cemento Selva Alegre. Se determinaron
las propiedades físicas y mecánicas tanto de los agregados como del cemento a
utilizar. En base a la resistencia a la compresión simple a la edad de 28 días en
probetas cilíndricas de prueba, se seleccionó el Método propuesto por el A.C.I.
para la obtención definitiva de la dosificación para la preparación de la mezcla,
sin refuerzo, de 215 kg/cm2 y 286 kg/cm2. Luego se incorporaron, por separado,
tres concentraciones distintas de fibra de polipropileno al mismo hormigón
definitivo obtenido anteriormente, con el objeto de seleccionar aquella que
proporcione mejoras a la resistencia a la compresión simple.
Esta investigación aporta información de gran importancia para este
trabajo ya que me permite observar el comportamiento del concreto cuando se le
adicionan diferentes tipos de fibras de polipropileno y su comportamiento con
respecto a la resistencia cuando es sometido a esfuerzos de compresión pura.
La investigación denominada Análisis comparativo de la resistencia a
compresión de bloques de concreto tipo C con y sin la adición de fibra
sintética. Autores: Luisana Espinoza y Edgar Méndez, 2012, realizada en la
Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de ingeniería civil, Escuela de
ingeniería civil, Maracaibo, Estado Zulia, planteó como objetivo principal analizar
la resistencia a la compresión de bloques de concreto tipo c con adición de fibra
sintética para determinar su resistencia a la compresión. Para estos diseños se
realizaron un total de 140 bloques tipo c de los cuales a 70 no se les adicionó
fibra sintética y a 70 si se les incorporó, ensayándolos a compresión a los 28
días. Luego de analizar los resultados obtenidos y comparándolos se concluyó
12
que los bloques de tipo C con adición de fibra sintética adquieren una resistencia
mayor a la resistencia obtenida en lo bloques de tipo C convencionales. Se
recomienda efectuar otras investigaciones empleando otros tipos de fibra para
evaluar el comportamiento de adquisición de resistencia así como la utilización
de bloques de arcilla.
La presente investigación aporta información sobre la metodología de
aplicación de la fibra de polipropileno a la mezcla, la forma de realizar ensayos
de laboratorio a compresión en bloques y el mejoramiento de bloques de
concreto tipo C cuando al diseño de mezcla se le adiciona fibra de polipropileno,
obteniendo así una mayor resistencia para emplearlos en otro tipo de uso
requerido como un bloque tipo B o mayor.
2.2 Bases Teóricas.
2.2.1 Cemento.
El cemento es una de los elementos principales del concreto, que se forma
a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinada y posteriormente molida, el
cual posee la propiedad de endurecerse al entrar en contacto con el agua. Al ser
mezclado con agregados pétreos como (grava y arena) y agua crea una mezcla
plástica, uniforme, maleable, de características plásticas, con propiedades
adherentes, que solidifica en horas y endurece de manera creciente durante
varias semanas hasta adquirir su resistencia característica, esta mezcla adquiere
consistencia pétrea que se denomina hormigón o concreto.
El cemento portland o cemente es un producto que se obtiene mediante la
pulverización del Clinker portland con la adición de sulfato de calcio el cual es un
tipo de yeso, también se adicionan otros productos, los cuales no modifican las
propiedades del cemento resultante y deben ser pulverizados juntos con el
Clinker.
13
2.2.2 Tipos de cementos.
Los tipos de cemento vienen dados mediante el proceso de trituración que
lleva la materia prima para convertirse en cemento procesado, debido a esto se
dispone de una gran variedad de cementos.
Según Porrero y otros autores (2009). Conforme con la Norma Venezolana
COVENIN 28 “Cemento Portland. Especificaciones” y la Norma norteamericana
ASTM C150, se consideran cinco tipos de cemento Portland, cuyas
características se presenta en la siguiente tabla:
Tabla # 1. Tipos de cemento Portland
(Fuente: Manual de Concreto Estructural, Porrero, 2012, p.96)
2.2.3 Agregados.
Se define a los agregados como granos o fragmentos, los cuales son
usualmente pétreos y cuyo propósito es dotar la mezcla de características
favorables, así como también disminuir su costo. Estos constituyen la mayor
parte de la masa del concreto, representando entre el 70 y el 85% de su peso,
debido a esto es que las propiedades de los agregados son tan importantes para
la calidad final de la mezcla. Los agregados deben poseer características que
favorezcan al desarrollo de ciertas propiedades en la mezcla de concreto, dentro
de ellas están: la trabajabilidad, la adherencia con la pasta y el desarrollo de
resistencia mecánica.
Según Construrama C.A, también se pueden definir los agregados como
componentes naturales o artificiales derivados de la trituración de diversas
14
piedras, los cuales pueden tener tamaños que van desde pedazos de piedra
hasta partículas casi invisibles.
Los agregados conforman el esqueleto granular del concreto y son el
elemento mayoritario del concreto, por lo que son responsables de gran parte de
las características del mismo. Los agregados son generalmente inertes y
estables en sus dimensiones.
Existen muchas formas de clasificar los agregados, pero una de las más
comunes es la que los separa en agregados gruesos y finos, esta depende del
diámetro que tienen las partículas y se define con las mallas de los tamices, si
usamos una malla número 4 (4.75milimetros), lo que se queda retenido en ella
son los agregados gruesos y lo que pasa por esta malla (pero queda retenido en
la malla del número 200, de 0.075 milímetros) se denominan agregados finos.
Los agregados gruesos son llamados gravas y los finos; arenas. Cada
elemento tiene un rol dentro de la masa de concreto y su proporción en la
mezcla es clave para lograr las propiedades que se desean, las cuales son:
trabajabilidad, resistencia, durabilidad y economía.
La Norma Venezolana COVENIN 277-2000 Agregados del concreto y sus
requisitos, es la que rige todas las exigencias y el control que deben tener todos
los agregados, también establece los procesos y ensayos que estos deben
llevar para tener un control en la calidad final que el producto brindará.
También se pueden usar otro tipo de agregados naturales como lo son las
fibras las cuales pueden sustituir parte de los agregados de la mezcla de
concreto convencional, siempre y cuando se mantengan los valores de calidad
y resistencia.
2.2.4 Características y propiedades de los agregados.
Todas las características y propiedades de los agregados vienen dadas
por:
15
2.2.4.1 Granulometría.
La granulometría de los agregados se refiere a la distribución del tamaño
de las partículas y del cálculo de la abundancia de los materiales
correspondientes a cada uno de los tamaños previstos por una escala
granulométrica. Uno de los métodos más sencillos
para determinar la
granulometría es por el ensayo de tamizados mediante mallas, donde los
alambres que integran las mallas se entretejen formando espacios cuadrados
con diferentes aberturas, actuando como coladores que sirven para filtrar los
granos.
En la Norma Venezolana COVENIN 255 y la COVENIN 264 especifica los
límites granulométricos tomando en cuenta el porcentaje pasante y el retenido en
cada una de las mallas de los tamices o cedazos.
Figura #1. Granulometría.
(Fuente: Página web www.premier.com.pt disponible en:
http://premier.com.pt/es.php#instalacoes revisado el 05 de febrero de 2014.)
16
2.2.4.2 Modulo de finura.
El módulo de finura es el índice aproximado que nos describe en forma
rápida y breve la proporción de finos o de gruesos que se tienen en las
partículas que lo constituyen.
Dicho módulo de finura se calcula sumando los porcentajes acumulados de
las mallas número 4,8, 16, 30, 50 y 100 inclusive y dividiendo el total entre 100.
Cuanto mayor sea el módulo de finura más grueso es el agregado.
2.2.4.3 Tamaño máximo del agregado.
Generalmente, el tamaño de los agregados siempre se emplea de dos
formas, en centímetros o en pulgadas. Cuando se usan agregados de tamaños
máximos esto hace que se reduzca la superficie que va a ser lubricada por lo
tanto se obtiene lo siguiente:

Mayor fluidez.

Aumenta la segregación al aumentar el tamaño máximo.

Se mantiene la retracción.

Disminuye la resistencia del concreto.

El precio no se altera.
(Porrero, 2012, p.56)
2.2.5 Concreto.
El concreto es un material compuesto formado por agua, cemento y
agregados.
El cemento es un material conglomerante que al mezclarse con agua e
hidratarse se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes que
en pocas horas fragua y se endurece.
17
La principal característica estructural del concreto es que resiste muy bien
los esfuerzos a compresión pero no tiene buen comportamiento cuando es
sometido a otro tipo de esfuerzo como tracción, flexión, cortante, entre otros,
debido a esta razón generalmente se hace uso del concreto asociada a ciertas
armaduras de acero para poder resistir otro tipo de esfuerzos, esta combinación
de concreto con armaduras de acero se denomina concreto armado.
Figura #2. Concreto.
(Fuente. Página web: www.matdeconstruccion.wordpress.com disponible en:
http://matdeconstruccion.wordpress.com/category/hormigon-o-concreto/ revisado el 04 de febrero
de 2014.)
2.2.5.1 Fraguado y endurecimiento.
El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones
químicas de hidratación entre los componentes del cemento. La fase inicial de
hidratación se llama fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado
fluido al estado sólido. Esto se observa de forma sencilla por simple presión con
un dedo sobre la superficie del hormigón. Posteriormente continúan las
reacciones de hidratación alcanzando a todos los constituyentes del cemento
que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un
progresivo desarrollo de resistencias mecánicas.
18
En condiciones normales un hormigón portland normal comienza a fraguar
entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y
termina el fraguado trascurridas sobre 10 o 12 horas. Después comienza el
endurecimiento que lleva un ritmo rápido en los primeros días hasta llegar al
primer mes, para después aumentar más lentamente hasta llegar al año donde
prácticamente se estabiliza.
2.2.5.2 Resistencia.
La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima
resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial.
Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm2) a
una edad de 28 días se le designe con el símbolo f’ c.
La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física
fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de
puente, de edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene
una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm cuadrado. Un concreto de
alta resistencia tiene una resistencia a la compresión de cuando menos 420
kg/cm cuadrado.
La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar
pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se
puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una vez que entre ellas
se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del
elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, también llamada módulo de
ruptura, para un concreto de peso normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65
veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión.
2.2.5.3 Trabajabilidad.
La trabajabilidad del concreto engloba varias propiedades como la
consistencia, la cohesión, la plasticidad y la tixotropía.
19
Una buena trabajabilidad facilita el transporte y uso del concreto en la
colocación en los encofrados y la compactación.
La trabajabilidad es la forma en la que se puede manipular el concreto, si
se tiene con mucha agua la mezcla será muy fluida y difícil de manipular, y si es
el caso contrario que se tiene con poca agua la mezcla se torna muy seca y
difícil de manipular haciendo que la trabajabilidad disminuya.
2.2.5.4 Durabilidad.
La durabilidad del concreto no tiene una definición como tal, sin embargo
se puede decir que es la capacidad que tiene el concreto para resistir los efectos
de la intemperie, ataque químico, abrasión, congelamiento o deshielo, entre
otros que pueden causar su deterioro.
2.2.5.5 Reología
La Reología del concreto son una serie de características con respecto a la
mezcla en estado fresco que hacen posible su manejo y compactación. Estas
características mencionadas anteriormente son las siguientes:

Fluidez: esta característica determina la trabajabilidad que pueda
tener la mezcla.

Compactibilidad: esta característica plantea que al momento de ser
vibrada la mezcla, esta se vuelve más fluida permitiendo que se
pueda distribuir más uniforme para lograr envolver bien las
armaduras.

Estabilidad a la segregación: este proceso ocurre cuando se
separan los granos gruesos del mortero, relacionándose con la
cantidad y tamaño de los granos usados en la mezcla.
20
2.2.5.6 Retracción del concreto
Este proceso es mediante el cual el concreto sufre una etapa de
disminución de su volumen o encogimiento, la cual se debe a la perdida de agua
durante las primeras horas llegando a producir grietas en los elementos. Este
fenómeno
se
puede
disminuir
distribuyendo
las
armaduras
de
acero
adecuadamente, ya que la restringen y la reparten de forma más conveniente.
“La retracción depende de numerosos factores tales como la geometría
de las piezas, las condiciones atmosféricas de velocidad, de viento, humedad y
temperatura, y la proporción de los componentes de la mezcla”. (Porrero, 2012,
p.52)
“Al aumentar el agua, o al aumentar conjuntamente la dosis de cemento y
agua, es decir al aumentar la pasta la retracción se hace mayor. El exceso de
ultrafinos aumenta el requerimiento de agua para mantener la fluidez con lo cual
hay exceso de agua y a su vez mayor retracción por secado” (Porrero, 2012,
p.52)
Este proceso de retracción generalmente puede ocurrir en dos etapas
diferentes en el proceso de realización del concreto, una de ellas se puede
producir en los momentos iniciales del fraguado debido a la perdida de parte de
agua de la mezcla, la cual se conoce como retracción de fraguado. La otra etapa
en la cual se puede producir la retracción es cuando el concreto ya está
endurecido la cual se denomina retracción hidráulica y es de menor escala que
la anterior.
La retracción en concretos de temprana edad es un riesgo permanente
cuando las obras son realizadas en climas tropicales, por lo que este proceso se
puede combatir aplicando técnicas de curado del concreto, o utilizando toldos
protectores y pantallas corta vientos para defender la calidad del concreto.
21
Figura #3. Retracción del concreto.
(Fuente:
Página
web:
http://fiorellabiondi-imd2012.blogspot.com/
disponible
en:
http://fiorellabiondi-imd2012.blogspot.com/2012/09/tipos-de-fisuras-en-hormigon.html revisado el
20 de enero de 2014.)
2.2.5.7 Curado del concreto.
“El curado es la operación mediante la cual se protege el desarrollo de
las reacciones de hidratación del cemento, evitando la pérdida parcial de agua
de reacción por efecto de la evaporación superficial” (Porrero, 2012, p.219).
Esta proceso de curado es importante ya que si no se evita la perdida de
agua se pueden llegar a producir grietas en los elementos de concreto por
retracción plástica o de fraguado abriéndole paso a los agentes agresivos del
medio externo provocando que se corroan las armaduras de acero embebidas
en el concreto causando daños mayores con el paso del tiempo a los elementos
estructurales, este es uno de los motivos por lo cual se recurre al curado ya que
mediante este proceso se logra mejorar la resistencia mecánica, se gana
impermeabilidad, se aumenta la durabilidad, entre otras ventajas que este
proceso de curado brinda.
22
Figura #4. Curado del concreto.
(Fuente: Página web: es.dreamstime.com disponible en: http://es.dreamstime.com/imagen-dearchivo-curado-concreto-image10060161 revisado el 14 de enero de 2014.
2.2.6 Componentes del concreto.
El concreto está compuesto básicamente por 3 elementos: agua, cemento
y agregados. Estos tres elementos deben cumplir con una serie de
características para asegurar que la mezcla tendrá los patrones necesarios para
cumplir su máxima función de acuerdo al uso que se le vaya a dar.
Al momento de realizar la mezcla el agua debe estar libre de aceites, sales
y materias orgánicas, es decir debe estar limpia por lo tanto es recomendable
usar agua potable, la principal función del agua es hidratar el cemento para
facilitar la trabajabilidad de la mezcla.
El cemento es un material conglomerante derivado del Clinker, que surge
al momento de calcinar caliza y arcilla a altas temperaturas, el cual se convierte
en cemento como tal después de agregarle yeso, este último material es el que
le da la propiedad a la mezcla para que pueda fraguar y endurecerse al
momento de ser mezclado con agua. El cemento más utilizado en el área de la
construcción es el Portland tipo I.
23
El agregado fino básicamente es arena natural proveniente de canteras la
cual debe estar inerte y sin presencia de arcillas limos o materias orgánicas, el
tamaño de las partículas puede llegar hasta los 10mm y su forma debe ser
cubica o esférica. Este agregado constituye aproximadamente un 60% en peso
del concreto fraguado y endurecido.
El agregado grueso no es más que roca o grava triturada y al igual q el
agregado fino debe estar inerte y no debe poseer ningún tipo de material que
pueda alterar su propiedad como materias orgánicas o polvo, su forma debe ser
cubica y el tamaño debe oscilar entre 19 y 25mm.
2.2.7 Tipos de fibras.
Actualmente en el área de la construcción se están usando una serie de
fibras para el mejoramiento de las condiciones de los materiales, las más
utilizadas son:
 Fibra de vidrio
 Fibra de carbono
 Fibra de polipropileno
2.2.7.1 Fibra de vidrio.
La fibra de vidrio se produce por medio de un proceso de hilado bajo
fusión, la alta resistencia que posee este material se debe a los enlaces
covalentes entre el silicio y los radicales de oxígeno.
Estas fibras son las primeras que han hallado una amplia aplicación como
fibra de refuerzo y en su mayor parte están constituidas por silicio.
Las características más importantes que presenta esta fibra de refuerzo
para el área de la construcción son las siguientes:
 Alta resistencia a la tensión.
24
 Excelente resistencia a la intemperie y factores químicos
corrosivos.
 Baja conductividad térmica.
 Biológicamente inerte.
Figura #5. Fibra de vidrio.
(Fuente: Página web: http://www.resplachile.cl/ disponible en:
http://www.resplachile.cl/2010/09/11/chile-fibra-de-vidrio/ revisado el 20 de noviembre de 2013.)
2.2.7.2 Fibra de carbono.
Figura #6. Fibra de carbono Sika Carbodur.
(Fuente:
Página
web:
http://col.sika.com/
http://col.sika.com/es/solutions_products/02/02a013/02a013sa06103.html
noviembre de 2013.
disponible
revisado el
24
en:
de
Es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5-10 micrómetros
de diámetro constituidos principalmente por carbono. Tiene propiedades
similares a la del acero y es tan ligera como la madera o el plástico.
En el área de la construcción se usa para refuerzos a flexión, corte,
confinamiento de elementos estructurales como vigas, columnas, losas, entre
25
otros, ya que esta fibra posee unas características muy favorables las cuales
son:
 Alta resistencia.
 Bajo peso.
 No es afectada por agentes corrosivos.
 Es flexible.
 Resistencia a altas temperaturas.
Figura #7. Aplicación de fibra de carbono Sika Carbodur en estructuras.
(Fuente: Página web: http://mex.sika.com/ disponible en: http://mex.sika.com/es/solucionesproductos/construccion/productos-construccion-sika/reforzamiento-estructuras-sika-carbodur.html
revisado el 24 de noviembre de 2013.)
2.2.8 Fibra de polipropileno.
Según Propilven (Polipropileno de Venezuela, S.A.) ,
http://www.propilven.com/paginas/polipropileno_esp.html
extraído de
el 25 de octubre de
2013 plantea la siguiente definición:
La fibra de polipropileno es una resina termoplástica que se obtiene de la
polimerización del propileno, monómero derivado del proceso de refinación del
petróleo, en presencia de un sistema catalítico y bajo condiciones controladas de
presión y temperatura. De igual forma esta resina, exhibe una baja densidad, alta
resistencia química, resistencia a la deformación por calor y baja permeabilidad
al vapor de agua, características que hacen esta resina más atractiva a los
consumidores y adicionalmente es capaz de competir con otros materiales más
costosos.
Adicionalmente a lo antes mencionado esta fibra viene en forma de
multifilamentos y es utilizado como refuerzo secundario en el concreto y
26
morteros para brindarle características de gran importancia antes mencionadas
para una mejor eficiencia del material.
2.2.9 Características de la fibra de polipropileno.
Las principales características de la fibra de polipropileno son:

Reduce los agrietamientos en estado plástico.

Reduce la segregación.

Reduce el agua de sangrado.

Reduce el agrietamiento por temperatura.

Reduce la permeabilidad.

Incrementa la resistencia a flexión, corte y torsión.

Resistencia a la corrosión y al oxido.

Fácil de mezclar con el concreto.
Figura #8. Fibra de polipropileno.
(Fuente: www.fibermesh.com disponible en: Fibermesh (Documento en línea) http://www.basfcc.com.ve/es/productos/AdicionesPolvosyFibras/Fibras/FibermeshFibers/Documents/Fibermesh%2
0Fibers%20-%20spa.pdf. Revisado el 08 de octubre de 2013.)
2.2.10 Propiedades de la fibra de polipropileno.
a) Propiedades físicas

La densidad del polipropileno, está comprendida entre 0.90 y 0.93
gr/cm3.Por ser tan baja permite la fabricación de productos ligeros.
27

Es un material más rígido que la mayoría de los termoplásticos. Una
carga de 25.5 kg/cm2, aplicada durante 24 horas no produce deformación
apreciable a temperatura ambiente y resiste hasta los 70 grados C.

Posee una gran capacidad de recuperación elástica.

Tiene una excelente compatibilidad con el medio.

Es un material fácil de reciclar

Posee alta resistencia al impacto.
b) Propiedades mecánicas

Puede utilizarse en calidad de material para elementos deslizantes no
lubricados.

Tiene buena resistencia superficial.

Tiene buena resistencia química a la humedad y al calor sin deformarse.

Tiene buena dureza superficial y estabilidad dimensional.
c) Propiedades químicas

Tiene naturaleza apolar, y por esto posee gran resistencia a agentes
químicos.

Presenta poca absorción de agua, por lo tanto no presenta mucha
humedad.

Tiene gran resistencia a soluciones de detergentes comerciales.

El polipropileno como los polietilenos tiene una buena resistencia química
pero una resistencia débil a los rayos UV (salvo estabilización o
protección previa).

Punto de Ebullición de 320 °F (160°C).

Punto de Fusión (más de 160°C).
(Fuente: www.quiminet.com disponible en: Quiminet [Documento en
línea]:
http://www.quiminet.com/articulos/propiedades-del-polipropileno-
2671066.htm Revisado el 08 de octubre de 2013.)
28
2.2.11 Fibra de polipropileno Sikafiber AD.
Para efectos de esta investigación se utilizara la fibra de polipropileno
Sikafiber AD, de la compañía Sika Venezuela, ya que la mencionada fibra le
brinda una serie de características a la mezcla como anular la tendencia a
reducir la trabajabilidad, disminución del agrietamiento, entre otros que se
explicarán de forma más detallada en los puntos siguientes. Generalmente este
tipo de fibra se usa como apoyo o refuerzo secundario y se puede agregar a la
mezcla en planta en el caso de que sea un concreto premezclado o directamente
en obra a la mezcla de concreto, su dosificación según datos técnicos obtenidos
por Sika Venezuela y especificaciones del producto es de aproximadamente 0.8
a 1kg/m3 de mezcla.
Figura #9. Fibra de polipropileno Sikafiber AD.
(Fuente: Propia)
2.2.11.1 Descripción de la fibra de polipropileno Sikafiber AD.
Es un refuerzo de fibra de polipropileno modificada que disminuye el
agrietamiento de concretos y morteros y está compuesta por una mezcla de
monofilamentos reticulados y enrollados y polímeros sintéticos que anulan la
tendencia a reducir la trabajabilidad y el asentamiento del concreto, propia de
otro tipo de fibras convencionales.
29
Durante la mezcla, Sikafiber Ad se distribuye aleatoriamente dentro de la
masa de concreto o mortero formando una red tridimensional uniforme.
Figura #10. Fibra de polipropileno Sikafiber AD.
(Fuente: https://col.sika.com disponible en:
https://col.sika.com/dms/.../Concreto%20reforzado%20con%20fibras.pdf Revisado el 12 de
septiembre de 2013.)
2.2.11.2 Ventajas de la fibra de polipropileno Sikafiber AD.
La adición de Sikafiber AD sustituye la armadura destinada a absorber las
tensiones que se producen durante el fraguado y endurecimiento del concreto,
aportando una serie de ventajas que se nombran a continuación:

Reducción de la fisuración por retracción impidiendo su
propagación.

No modifica la trabajabilidad ni el asentamiento de la mezcla.

Mejora la resistencia al impacto, reduciendo la fragilidad.

No afecta el proceso de hidratación del cemento.

En menor cuantía, mejora la resistencia a tracción y a compresión.
30
2.2.11.3 Precauciones de uso de la fibra Sikafiber AD.
Esta fibra no puede sustituir armaduras principales y secundarias
resultantes del cálculo, así como también no evita grietas derivadas de un mal
dimensionamiento y aunque ayuda a controlarlo, no evita las grietas producto de
un deficiente curado.
Es de suma importancia destacar que este tipo de productos debe
mantenerse fuera del alcance de los niños, y al momento de aplicarlo a la mezcla
se recomienda usar lentes de seguridad y mascarillas anti polvo.
2.2.12 Concreto reforzado con fibra de polipropileno.
Las fibras sintéticas como la de propileno se diseñan y se producen
específicamente para el concreto las cuales son añadidas durante el proceso de
mezclado. Normalmente se empacan en bolsas degradables que se agregan a la
mezcla en la planta de dosificación y el mezclado, o se vierten en el camión de
concreto premezclado en lugar de la obra. Se recomienda utilizar la primera
opción de agregar la fibra a la mezcla ya que mediante ella se tiene un mejor
control de calidad con respecto al agregado de la fibra en la mezcla y se
garantiza la uniformidad de dicha fibra en la mezcla de concreto.
Estas fibras se utilizan para mejorar diferentes propiedades que el
concreto armado no posee, la más importante de la fibra de polipropileno es
evitar la formación de grietas o fisuración del concreto por tracción.
Una de las grandes fallas del concreto armado es que está sometido a
agentes externos corrosivos y al momento de formarse una grieta estos agentes
acceden hasta el refuerzo de acero produciendo su corrosión, es por esto que
una de las grandes ventajas que la fibra de polipropileno ofrece es que no
permite que el acero interno se corroa ya que el material es 100% inerte y tienen
la capacidad de coser las fisuras o agrietamientos para evitar que este tipo de
fenómeno suceda.
Adicionalmente a lo antes mencionado es importante que destacar que la
fibra de polipropileno no puede sustituir el acero principal de refuerzo sino que es
31
utilizado como refuerzo secundario ya que no proporcionan suficiente resistencia
para soportar esfuerzos tan altos.
2.2.13 Bloques de concreto según Norma Covenin.
Según la Norma Covenin 42-82 los bloques huecos de concreto son
elementos simples en forma de paralelepípedo con perforaciones paralelas a
una de las aristas, los cuales deben cumplir con una serie de requisitos para que
puedan ser utilizados en la construcción de paredes.
Dichos bloques tienen que ser fabricados con cemento Portland y
agregados inertes inorgánicos adecuados.
2.2.14 Clasificación de los bloques.
Según la Norma Covenin 42-82 los bloques se clasifican en:
2.2.14.1 Según sus agregados:

Pesados: agregados normales, el peso del concreto seco es mayor a
2000 kg/m3.

Semipesados: mescla de agregados normales y livianos, el peso del
concreto seco es entre 1400 kg/m3 y 2000 kg/m3.

Livianos: agregados 100% livianos, el peso del concreto seco es menor
de 1400 kg/m3.
2.2.14.2 Según su uso:

Tipo A: bloques para paredes de carga expuestas a humedad, a su vez
este tipo de bloques se clasifican en dos tipos:
o
Clase A1: para paredes exteriores, bajo o sobre el nivel del suelo
y expuestas a la humedad.
o
Clase A2: para paredes exteriores, bajo o sobre el nivel del suelo
y no expuestas a la humedad
32

Tipo B: bloques para paredes que no soportan cargas o para paredes
divisorias, al igual que los anteriores pueden ser :
o
Clase B1: para paredes expuestas a la humedad.
o
Clase B2: para paredes no expuestas a la humedad.
2.2.14.3 Apariencia y acabado
Los bloques deben ser sólidos y no deben presentar ningún tipo de
grietas que no sean las especificadas a continuación:

Para bloques tipo A. “No deben presentar grietas paralelas a la
carga. Si aparecen imperfecciones estas no deben ser más del 5%
del pedido, siempre y cuando las grietas perpendiculares a la carga
que aparezcan no tengan una longitud mayor de 2.5cm”. (Norma
Covenin 42-82, bloques huecos de concreto, año 1982, p.6)

Para bloques tipo B. “Pueden presentar grietas menores
producidas en la fabricación o fragmentos producidos en el manejo”
(Norma Covenin 42-82, bloques huecos de concreto, año 1982, p.6).
2.2.14.4 Dimensiones de los bloques.
Las dimensiones usuales de los bloques huecos de concreto, son las
indicas en la tabla a continuación:
Tabla #2. Dimensiones de los bloques de concreto.
(Fuente: Norma Covenin 42-82 Bloques huecos de concreto.)
2.2.14.5 Resistencia compresión de los bloques.
La resistencia mínima a los 28 días es la especificada en la siguiente
tabla a continuación:
33
Tabla #3. Resistencia a la compresión.
(Fuente: Norma Covenin 42-82 Bloques huecos de concreto.)
“Los bloques después de ser convenientemente curados por métodos
aprobados, deben tener una resistencia a la compresión igual o mayor al 80% de
la especificada en la tabla anterior” (Norma Covenin 42-82, p.8).
2.2.14.6 Método de ensayo.
El método de ensayo de los bloques de concreto para esta investigación
será por medio de la resistencia a compresión el cual se debe realizar de la
siguiente forma, según lo establecido en la Norma Covenin 42-82 para bloques
huecos de concreto:

La máquina de ensayo debe tener la capacidad suficiente de aplique de
carga para que se produzca la rotura de las probetas.

Debe poseer dos platos de carga, los cuales deben ser de acero, de
superficie lisa y con un diámetro de 15cm.

“Placas adicionales de acero con una dureza no inferior a 60rc, un
espesor de 1/3 de la distancia existente entre el borde del plato de carga
a la esquina más distante del bloque de ensayo” (Norma Covenin 42-82,
p.7).

Se colocan los bloques de ensayo de una forma tal que la carga se
aplique en la misma dirección que las cargas o peso propio actúen sobre
ellos en la construcción.

“Se hace coincidir el centro de la superficie esférica de la rótula con el
centro del plato de carga que se va a poner en contacto con el bloque”
(Norma Covenin 42-82, p9).
34

“En caso de que la superficie de los platos de carga no sean suficientes
para cubrir el área de ensayo del bloque a ensayar, se utilizarán placas
adicionales” (Norma Covenin 42-82, 1982, p9).

“Se aplica la carga a cualquier velocidad hasta la mitad de la carga
máxima supuesta, el resto de la carga debe aplicarse gradualmente y a
una velocidad constante en un período no menor de 1 minuto ni mayor a
dos” (Norma Covenin 42-82, 1982, p9).
2.2.14.7 Preparación de la muestra de ensayo.
Existen diferentes formas para preparar la muestra, según lo establecido
en la Norma Covenin 42-82 se pueden aplicar las siguientes:

Compuesto de yeso especial

Compuesto con material granular y sulfuroso
Para efectos de esta investigación se utilizará el compuesto de yeso
especial el cual consiste en aplicarle al bloque una pasta de yeso esparcida
uniformemente sobre una superficie rígida con una resistencia no menor a 245
kg/cm2 , la cual debe tener un espesor de 3.2mm aproximadamente siendo este
el tamaño máximo permitido. Adicionalmente a esto no se permite la reparación
de la pasta una vez fraguada, debe removerse por completo las capas que
presenten fallas o defectos y aplicarle una nueva capa.
2.3 Sistema de variables.
Según el autor D’Ary, 1982 la variable se define como las características
o atributos que admiten diferentes valores. De acuerdo a esto las variables se
clasifican en categóricas y continuas, la categórica clasifica a los sujetos
distribuyéndolos en grupos y la continua miden atributos que toman un número
infinito de valores.
La operacionalización de variables es un proceso que se inicia con la
definición de las variables en función de factores estrictamente medibles a los
que se les llama indicadores.
35
El proceso obliga a realizar una definición conceptual de la variable para
romper el concepto difuso que ella engloba y así darle sentido concreto dentro
de la investigación, luego en función de ello se procede a realizar la definición
operacional de la misma para identificar los indicadores que permitirán realizar
su medición de forma empírica y cuantitativa, al igual que cualitativamente
llegado al caso.
La operacionalización de las variables está estrechamente vinculada al
tipo de técnica o metodología empleadas para la recolección de datos.
Estas deben ser compatibles con los objetivos de la investigación a la vez
que responden al enfoque empleado, al tipo de investigación que se realiza.
Estas técnicas en líneas generales, pueden ser cualitativas o cuantitativas.
Las dimensiones vendrían a ser sub-variables o variables con un nivel
más cercano al indicador.
Los indicadores es la forma mediante la cual se medirá directamente una
propiedad
latente
que
nos
interesa.
Generalmente
es
la
cifra
que
razonablemente representa a los “n” datos obtenidos.
2.3.1 Cuadro de Operacionalización de variables.
Según Sampieri (1997) la definición operacional constituye el conjunto de
procedimientos que describe las actividades que un observador debe realizar
para recibir las impresiones sensoriales, las cuales indican la existencia de un
concepto teórico en mayor o menor grado. En otras palabras especifica que
actividades u operaciones deben realizarse para medir una variable.
36
37
38
2.4 Definición de términos básicos.
Agregado: “Son los constituidos por partículas inertes, naturales o artificiales,
apropiadas para la elaboración de morteros y concretos”.
(Fuente: Norma COVENIN 273-1998, p.2.)
Asentamiento: “Es la diferencia de altura entre el molde y la probeta hecha en él,
cuando está fuera de éste. Se mide en el eje y se expresa en cm. Se refiere
usualmente al asentamiento medido en el Cono de Abrams”.
(Fuente: Norma COVENIN 337-78).
Relación agua-cemento: “Es la relación entre las masas de agua (excluyendo el
agua absorbida por los agregados), y de cemento en una mezcla de concreto”.
(Fuente: Norma COVENIN 273-1998, p.5)
COVENIN: “La Comisión Venezolana de Normas Industriales y tiene inherencia
en las cuestiones técnicas con respecto a la información y aplicación de las
reglas que orientan las actividades de normalización y control de calidad en
Venezuela”. (Fuente: http://legislaciondelaadministraciondedesastresii.bligoo.com.ve/normascovenin Consultado el 13 de febrero de 2014).
39
CAPÍTULO III.
MARCO METODOLÓGICO
.
El marco metodológico dentro de una investigación consiste en definir una
cantidad de elementos que te permiten realizar un análisis de todos los aspectos
necesarios para establecer posición o conclusiones con respecto al objetivo que se
quiere alcanzar con la presente investigación.
3.1 Tipo de investigación
“El tipo de investigación se refiere a la clase de estudio que se va a realizar.
Orienta sobre la finalidad general del estudio y sobre la manera de recoger las
informaciones o datos necesarios” (Santa Palella, 2010, p.88).
Según lo expuesto anteriormente la investigación se puede clasificar en
diferentes tipos, las cuales determinaran la forma y el cómo se va a llevar a cabo la
indagación para responder al problema planteado.
“El nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con
que se aborda un fenómeno u objeto de estudio” (Arias, 2006, p.23).
Según el nivel la investigación se puede clasificar en varios tipos:

Investigación exploratoria: se efectúa sobre un tema poco
estudiado, por lo tanto sus resultados forman una visión aproximada del
tema u objeto desconocido.

fenómeno
Investigación descriptiva: consiste en caracterizar un hecho,
o
individuo
con
el
fin
de
establecer
su
estructura o
comportamiento.

Investigación explicativa: consiste en buscar el porqué de los
hechos mediante el establecimiento de relaciones causa efecto.
Según lo expuesto anteriormente esta investigación es de tipo exploratoria
ya que involucra realizar un estudio el cual arrojara una serie de resultados con los
cuales se realizara un análisis detallado para determinar de forma eficaz el
42
comportamiento de la resistencia en los bloques huecos de concreto tradicionales y
los bloques huecos de concreto con adición de fibra de polipropileno.
3.2 Diseño de la investigación.
“El diseño de investigación es la estrategia general que adopta el
investigador para responder al problema planteado. En atención al diseño, la
investigación se clasifica en: documental, de campo y experimental”.
(Arias,
2006, p.26).

búsqueda,
Investigación documental: es un proceso basado en la
recuperación,
análisis,
crítica
e
interpretación
de
datos
registrados por otros investigadores con la finalidad de aportar nuevos
conocimientos.

Investigación de campo: este tipo de investigación tiene como
finalidad recolectar datos directamente donde ocurren los hechos, los cuales
no deben ser alterados por el investigador.

Investigación experimental: consiste en someter a un objeto o
grupo de individuos a ciertas condiciones para observar las reacciones o
efectos que se producen en ellos.
Según lo mencionado anteriormente y de acuerdo al diseño esta
investigación será experimental ya que se debe manipular maquinaria para realizar
ensayos de laboratorio con la finalidad de someter los bloques tradicionales y
experimentales a esfuerzos de compresión pura para obtener datos para analizar su
capacidad resistente a tal esfuerzo y de campo, ya que se debe recurrir al lugar
donde
se
encuentra
la
máquina
de
flexo-compresión
para
observar
el
comportamiento y procedimiento de realización del ensayo, así como también
recurrir al sitio donde se realizarán los modelos de bloques con la máquina fibrocompactadora para fabricar los bloques de concreto tradicionales y experimentales..
43
3.3 Población y muestra.
“La población se define como la totalidad del fenómeno a estudiar donde las
unidades de población posee una característica común la cual se estudia y da
origen a los datos de la investigación”. (Tamayo y Tamayo, 1997, p.114).
En este caso la población serían los bloques huecos de concreto de espesor
15cm que van a ser ensayadas a compresión en el laboratorio, las cuales están
compuestas por agua, cemento y agregados. “La muestra es la que puede
determinar la problemática ya que es capaz de generar los datos con los cuales se
identifican las fallas dentro del proceso” (Tamayo, 1997, p.38).
Para esta investigación la muestra serán los bloques huecos de concreto con
adición de fibra de polipropileno los cuales serán sometidas a esfuerzos de
compresión para determinar el comportamiento de su resistencia en comparación a
los bloques tradicionales de concreto.
3.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
Las técnicas son las distintas de formas que se utilizan para
obtener la información. Algunos tipos de técnicas son:
observación directa, encuestas en sus dos modalidades oral
y escrita, entrevistas, análisis documental o de contenido,
entre otros. Los instrumentos de recolección de datos es
cualquier recurso que el investigador utiliza para registrar o
almacenar la información obtenida mediante el uso de las
técnicas mencionadas anteriormente. (Arias, 2006, p.58)
Según lo expuesto anteriormente la técnica utilizada en esta investigación es
la de observación directa, que consiste en captar mediante la vista, información
válida y confiable de los hechos en función de objetivos de investigación
previamente establecidos. Esta técnica es importante en esta investigación ya que
mediante ella es posible observar el comportamiento de los bloques huecos de
concreto de 15cm al ser sometidos a esfuerzos de compresión pura.
44
Debido a que la presente investigación es de campo se deben realizar
continuamente visitas al laboratorio para someter a esfuerzos de compresión pura
los bloques de concreto con y sin fibra para recolectar datos y resultados obtenidos
arrojados de este estudio, así como también una memoria fotográfica del desarrollo
del mismo.
Los instrumentos que se utilizarán en esta investigación para la recolección
de datos son:

Cuadro de resultados: son datos obtenidos mediante la máquina
utilizada para someter a esfuerzos de compresión los bloques, los cuales sirven
para realizar un análisis detallado del comportamiento de su resistencia para dar
un resultado final.

Cámara fotográfica: permite registrar paso a paso el comportamiento
del bloque mientras se le está aplicando el esfuerzo de compresión y también
permite observar detalladamente mediante imágenes el momento en que se
produzca la falla, así como otros aspectos de importancia.

Block de notas: permite realizar anotaciones importantes referentes al
desarrollo del ensayo de laboratorio.
45
CAPÍTULO IV.
PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS
DE RESULTADOS.
.
Según Porrero, 2008, p.125 Se conoce como diseño de mezcla el
procedimiento mediante el cual se calculan cantidades que debe haber de todos y
cada uno de los componentes que intervienen en una mezcla de concreto, para
obtener de ese material el componente deseado, tanto durante su estado plástico
como después, en estado endurecido.
La mezcla está constituida por la combinación de un determinado agregado
fino con un determinado agregado grueso, cada uno de ellos con su respectiva
granulometría conocida previamente y, en algunos casos, subdivididos en
fracciones. Dentro de la mezcla actúa el agregado combinado, para que ese
agregado combinado produzca mezclas de calidad y economía su granulometría
debe estar comprendida entre ciertos límites constituyendo zonas granulométricas
de acuerdo con los tamaños .máximos correspondientes
4.1 Procedimiento para el cálculo del diseño de mezcla tradicional.
Para realizar un diseño de mezcla inicial el cual según lo establecido en la
Norma Covenin 42-82 sobre bloques huecos de concreto debe tener una resistencia
mínima a compresión de 25 kg/cm2 se deben realizar una serie de procedimientos,
los cuales se describen a continuación:

Se debe establecer el valor de β adecuado para la mezcla, este valor es
en porcentaje.

Se calcula la resistencia promedio requerida (Fcr), como es una
resistencia menor a los 350 kgf/cm2 se utilizan las siguientes formulas:
o
Fcr = Fc + 1,34σ
o
Fcr = Fc + 2,34σ – 35 kgf/cm2
(Fuente: Porrero, 2012, p.133)

Si se posee un registro de 30 ensayos consecutivos como mínimo, es
posible conocer la desviación estándar mediante los resultados arrojados
por los ensayos, dicha desviación es necesaria para el cálculo de la
47
resistencia promedio requerida la cual debe ser mayor a la resistencia
ideal que se está necesitando en el proyecto o en el caso de
investigación.

Si no se posee un registro de ensayos consecutivos se debe modificar la
desviación estándar según especifica la siguiente tabla:
Resistencia requerida a compresión Fcr
Resistencia especificada
a la compresión Fc
(kgf/cm2)
Control de
Control de
Sin Control
calidad
calidad
de calidad
excelente
intermedio
Menor de 210
Fc + 45
Fc + 80
Fc + 130
De 210 a 350
Fc + 60
Fc + 95
Fc + 170
Más de 350
Fc + 75
Fc + 110
Fc + 110
Tabla # 4. Resistencia promedio a la compresión requerida, Fcr, cuando no se
dispone de datos para establecer la desviación estándar.
(Fuente: Porrero, 2012, p.134)

Se procede al cálculo de la resistencia a la compresión del concreto,
relacionada con la Ley de Abrams.

Se establecen los parámetros para el cálculo de la relación triangular, en
la cual están implicados la trabajabilidad, relación agua/cemento y dosis
de cemento.

Se calcula el volumen de aire atrapado en la mezcla mediante la
siguiente formula:
V= C / P (litros/m3)
Dónde: la dosis C se expresa en kgf/m3 y el tamaño máximo P se
expresa en milímetros. (Porrero, 2012, p143)

Se calcula el volumen absoluto de los granos de cemento, volumen
absoluto de agua y volumen absoluto de los agregados.

Y Finalmente se emplean ecuaciones de volumen y cálculo de dosis de
agregados para finalizar el diseño de mezcla. Según el Manual de
48
Concreto Estructural Porrero, 2012 las ecuaciones planteadas para este
cálculo final son las siguientes:
o
A= β (A + G)
o G= (1-β) (A + G). Donde A y G son los pesos de la arena y el
agregado grueso respectivamente.
4.2 Procedimiento para el cálculo de la mezcla experimental con adición
de fibra de polipropileno.
Para este cálculo simplemente se realizarán los pasos mencionados en el
punto anterior con la unica condición que se le adicionará a la mezcla la fibra de
polipropileno. Dicha fibra deberá aportar nuevas condiciones a la mezcla para su
posterior evaluación, cabe destacar que 1kg de fibra de polipropileno rinde para 1m3
de mezcla aproximadamente, por lo cual después de haber realizado las mezclas a
ser sometidas a análisis se establecerá una nueva condición para la fabricación de
los bloques huecos de concreto los cuales seran sometidos a esfuerzos de
compresión pura para determinar su comportamiento en cuanto la resistencia.
4.3 Cálculo de diseño de mezcla tradicional.
Para iniciar con el cálculo del diseño de mezcla tradicional se debe calcular
la relación β, la cual se realizará de forma empirica con respecto a los
requerimientos de la mezcla para este trabajo de investigación, se empleará la tabla
presentada a continuación para realizar el cálculo.
49
Tabla #5. Relación Arena / Agregado total, β (%)
(Fuente: Porrero, 2012, p.128)
Generalmente, la relación beta debe estar en un rango entre 60 y 40% con
respecto a los requerimientos para el diseño de mezcla, como en el caso de este
trabajo de investigación el mayor porcentaje de agregado será del tamiz N° 8 en
adelante se debe obtener una relación beta mayor, es decir mas cerca hacia el
límite máximo que es 60% por lo tanto su cálculo será de la siguiente forma:
Con respecto a la tabla # 5 el valor intermedio entre 41.5% y 62.5% es 52%
aproximadamente, ahora para obtener el beta requerido se establece el valor
intermedio entre 52 y 62,5% que es el valor mas alto dentro del rango establecido,
tomando en cuenta esto tenemos el siguiente resultado:
50
β = 57% siendo este el valor final de beta.
Como no se posee un registro de ensayos consecutivos se procede a
determinar la desviación estandar mediante la tabla # 2 estableciendo un control de
calidad excelente para determinar la resistencia promedio requerida .
Fc
25
Resistencia promedio requerida (Fcr)
Control de calidad
Procedimiento
Cálculo
Excelente
Fc + 45
25 + 45
Total fcr
70
Tabla #6. Cálculo de Resistencia Promedio Requerida (Fcr).
(Fuente: Propia.)
Igualmente, como se dispone de suficiente información para sustentar la
desviación estandar la norma Covenin 1753:2006 autoriza la dosificación del
concreto mediante el uso de la siguiente tabla:
Relación Agua/Cemento máxima permisible cuando
no existen datos de ensayos de resistencia o
experiencia en obra
Relación agua / cemento por peso
Resistencia
especificada
Fc (kgf/cm2)
150
210
250
300
350
Concreto sin aire
incorporado
Concreto con
aire
incorporado
0,62
0,52
0,44
0,37
0,51
0,42
0,34
Tabla #7. Relación Agua/Cemento máxima permisible cuando no existen datos
de ensayos de resistencia o experiencia en obra.
(Fuente: Porrero, 2012, p.135.)
51
Se procede a interpolar el valor de resistencia especificada para este
trabajo de investigación mediante la siguiente tabla:
Relación Agua/Cemento máxima permisible cuando no existen
datos de ensayos de resistencia o experiencia en obra
Relación agua / cemento por peso
Resistencia
especificada
Fc (kgf/cm2)
25
150
210
250
300
350
Concreto sin aire
incorporado
Concreto con aire
incorporado
0,103
0,62
0,52
0,44
0,37
0,08
0,51
0,42
0,34
Tabla #8. Interpolación del valor de resistencia especificada para este trabajo
de investigación.
(Fuente: Propia.)
Se procede a calcular la Ley de Abrams mediante la siguiente formula:
α= 3,147 – 1,065 . Log Ṝ28 (kgf/cm2).
Extraido de manual de concreto estructural, Porrero 2012, p.136.
Se utiliza una resistencia de 25 kgf/cm2 por lo cual utilizando la formula antes
mencionada obtenemos el siguiente resultado:
α= 3,147 – 1,065 . Log 25.28
α= 1.65
(Fuente: Propia)
52
Con este valor obtenido se procede a calcular la resistencia a la compresión
a los 28 dias con la siguiente formula establecida en el Manual de Concreto
Estructural de Joaquin Porrero.
Tabla #9. Representacion gráfica de la Ley de Abrams.
(Fuente: Porrero, 2012, p.137)
53
Ṝ28=
Ṝ28=
obteniendo el siguiente resultado
= 25.47 kgf/cm2
Ṝ28= 25.47 kgf/cm2
(Fuente. Propia)
Este valor obtenido es la resistencia ideal requerida a los 28 dias para
bloques huecos de concreto de espesor 15cm.
Posteriormente se procede a realizar el cálculo de la relación triangular
utilizando la tabla y formula a continuación:
Tabla #10. Relación entre la trabajabilidad (T), el contenido de cemento (C) y la
relación agua/cemento α.
(Fuente: Porrero, 2012, p.140)
54
Con un asentamiento de 6” se procede a realizar el siguiente cálculo de
dosis de cemento utilizando la formula planteada en la tabla anterior:
obteniendo el siguiente resultado:
C = 81.41 Kgf / m3
(Fuente. Propia)
Este valor obtenido de cemento se multiplica por 0,30 para obtener el
volumen absoluto de granos de cemento obteniendo el siguiente resultado:
C = 81.41 kgf/m3, con volumen: 81.41 x 0.3 = 24.42 l/m3
Se calcula el volumen de aire atrapado de la siguiente forma:
V= C / P donde C es la dosis de cemento que se expresa en kgf/m3 y P el
tamaño máximo que se expresa en milimetros. (Porrero, 2012, p.143).
Usando la fórmula anteriormente planteada se obtiene el siguiente
resultado:
V = 34.20 %
(Fuente: propia)
Se calcula la cantidad de agua necesaria, con la siguiente fórmula:
a = C x α. Expresado en kgf/m3 (Porrero, 2012, p.143).
55
Se obtiene el siguiente resultado:
a = 81.41 x 1.65 = 134.32 kgf/m3 = 134 l/m3
a = 134 l/m3
(Fuente: Propia)
Para calcular el volumen absoluto de agregados se debe conocer su peso
especifico el cual es determinado en el laboratorio, debido a que no se disponen
esos datos se usará un valor promedio de 2.65 para ambos agregados y para su
combinacion como lo establece el Manual de Concreto Estructural de Joaquin
Porrero.
La ecuación para calcular el volumen será la siguiente:
(
)(
)
(Fuente: Porrero, 2012. P.155)
Empleando la fórmula anterior se obtiene el siguiente resultado:
(
)
(Fuente. Propia)
En vista de que para el diseño de mezcla de bloques de concreto no se
utilizará agregado grueso se tomará el valor de G=0, obteniendo asi lo siguiente:
Con G= 0 nos queda entonces:
A= 2140 kgf/m3.
56
Con un volumen de:
(Fuente: Propia.)
Resumiendo resultados la dosificación quedará de la siguiente forma:
Componente
Peso (kgf/m3)
Volumen Absoluto (litros/m3)
Cemento
81,41
24,42
Agua
134
134
Arena lavada
2140
807,5
Aire
34,20
Total
2355.41
1000
Tabla #11. Resumen de dosificación de la mezcla
(Fuente: Propia)
Para detallar un poco mas el cálculo se realizará la dosificación por volumen
obteniendo los siguientes resultados:

Dosis de cemento, se emplea la formula Cv = C/42.5 (Porrero, 2012, p.155)
y se obtiene el siguiente resultado Cv = 81.41 / 42.5 entonces Cv = 2 sacos /
m3. (Fuente. Propia.)

“Como no se conocen los pesos unitarios de los agregados se utilizarán los
valores usuales promedio PU = 1.45 kgf/litro para arena lavada” (Porrero,
2012, p.155).

Se emplean las siguientes fórmulas para obtener las dosis de volumen de
agregados:
o

Gv = Gp / PU
Aplicando las fórmulas anteriores se obtienen los siguientes resultados:
o
57
En resumen se tiene que la dosificación por volumen es la siguiente:
Componente
Dosis
Cemento
2 sacos/m3
Agua
134 litros/m3
Arena lavada
1475 litros/m3
Tabla #12. Resumen de dosificacion por volumen.
(Fuente: Propia)
Dosificacion requerida para un bloque de concreto de 15cm es la siguiente:
Dimensiones de bloque de 15cm en M
Largo
Ancho
Alto
Total m3
0,4
0,15
0,2
0,012
Tabla #13. Dimensiones de bloque de concreto de 15cm.
(Fuente: Propia.)
Dosificación para 1 bloque de concreto de 15cm
Componente
Peso (kgf/m3)
Volumen Absoluto (l/m3)
Cemento
1,0
0,3
Agua
2
2
Arena lavada
26
10
Total
28,3
12,3
Tabla #14. Dosificacion para un bloque de concreto de 15cm.
(Fuente: Propia.)
58
4.4 Cálculo de diseño de mezcla experimental con adición de fibra de
polipropileno.
Con los datos de dosificaciones obtenidos en la parte anterior para 1m3 de
concreto se procede a adicionarle fibra de polipropileno la cual según
especificaciones tecnicas del producto establece la cantidad requerida para 1m3 de
mezcla de concreto por lo cual se realizó la siguiente tabla:
Dosificación de fibra de polipropileno para bloques de concreto
Área del bloque (M3) Para 1m3 de mezcla (kg) Para 1 bloque concreto
0,012
0,9
0,011
Tabla #15. Dosificación de fibra de polipropileno para bloques.
(Fuente: Propia)
Una vez obtenido las dosificaciones para la adicion de la fibra de
polipropileno para la mezcla experimental las dosificaciones quedaron de la
siguiente forma:
Dosificaciones para la mezcla experimental y bloques de concreto
experimentales
Volumen Absoluto
Volumen Absoluto
Componente
(l/m3) para la mezcla
(l/m3) para los bloques
Cemento
24,42
0,3
Agua
134
2
Arena lavada
807.5
10
Aire
34,2
Sikafiber AD. (Fibra
polipropileno)
Total
0,9
0,011
1001
12,31
Tabla #16. Dosificaciones para la mezcla experimental y para bloques de
concreto experimentales.
(Fuente: Propia.)
59
Una vez obtenidos los resultados para realizar las mezclas respectivas para
cada tipos de bloques se procede a someterlos a ensayos de compresión pura, para
evaluar su comportamiento resistente a tal esfuerzo aplicado.
Con lo obtenido en el laboratorio se realiza el análisis comparativo de los
resultados de ambos tipos de bloques para fijar posición y llegar a una conclusión
lógica del comportamiento de los mismos cuando se les aplica tal esfuerzo.
4.5 Proceso de fabricación de bloques de concreto tradicionales y
experimentales para ser sometidos a compresión.
Para la realización de los bloques de concreto se realizó el diseño de mezcla
siguiendo los parámetros establecidos en el Manual de Concreto Estructural de
Joaquín Porrero y los lineamientos establecidos en el cálculo para tal diseño de
mezcla.
Debido al bajo control de calidad que hay actualmente en Venezuela en las
distintas alfarerías que se encargan de fabricar bloques se procederá a trabajar de
una forma muy particular, con tres diseños de mezcla, el primer diseño de mezcla
será el calculado para la producción de tres muestras que fue lo permitido por una
alfarería, después de producidas estas tres primeras muestras de bloques
tradicionales se procedió a realizar las otras 15 muestras adaptando el cálculo del
diseño de mezcla propuesto en esta investigación a la forma de trabajo de la
alfarería para posteriormente someter todas las muestras a ensayos de compresión
y determinar resultados, análisis y conclusiones.
Primero se realizó la mezcla tradicional para los tres primeros bloques de
concreto según los lineamientos establecidos en el diseño de mezcla calculado y
posteriormente según la metodología de mezcla utilizado por la alfarería se
realizaron el resto de las muestras de bloques tradicionales y experimentales.
60
Figura # 11. Mezcla tradicional para bloques.
(Fuente: Propia.)
Posteriormente se realizó la mezcla experimental para bloques huecos de
concreto adicionándole la fibra de polipropileno SIKAFIBER AD.
Figura#12. Mezcla experimental con fibra de polipropileno SIKAFIBER.
(Fuente: Propia.)
61
Finalmente para la realización de los bloques se utilizó una maquina vibrocompactadora, ubicada en las instalaciones de la Alfarería Brion C.A., Municipio
Brion, Sector Higuerote, Estado Miranda. Dicha máquina posee una mesa vibratoria
en la cual se vibra y se vierte la mezcla en el molde de bloques que posee dicha
máquina y posteriormente mediante el uso de una palanca desmoldar y obtener los
bloques, dicha máquina produce aproximadamente entre 300 y 400 bloques por
cada turno de 8 horas de trabajo, es de fácil instalación y ocupa poco espacio, estas
características fueron suministradas por el técnico encargado de maniobrar el
equipo.
Figura#13. Máquina Vibro-compactadora.
(Fuente: Propia.)
Una vez realizadas la mezcla tradicional calculada, la mezcla tradicional de
fabricación y la mezcla de fabricación experimental, se pasaron por la máquina
vibro-compactadora y se obtienen los bloques huecos de concreto los cuales
después de haber pasado por el proceso de curado y secado pasarán por un
proceso de preparación para posteriormente ser sometidos a esfuerzos de
compresión.
62
Figura # 14. Bloques tradicionales de concreto.
(Fuente: Propia.)
A continuación se observan los bloques experimentales de concreto con
adición de fibra de polipropileno SIKAFIBER:
Figura # 15. Bloques de concreto con fibra de polipropileno SIKAFIBER.
(Fuente: Propia.)
63
4.6 Preparación de la muestra para ser sometida a esfuerzos de
compresión.
Según la norma COVENIN 42-82 para bloques huecos de concreto se
debe cubrir la superficie por donde va a ser aplicada la carga con una
cubierta de yeso, la cual debe quedar totalmente plana y no debe ser mayor
a 3.2mm de espesor. Se apoya la cara que va a ser sometida a compresión
del bloque sobre la pasta y se presiona firmemente hacia abajo con un solo
movimiento.
Una vez colocada dicha pasta y después de haber fraguado no se
permite la reparación de la misma, debe removerse y aplicar el procedimiento
nuevamente.
Figura # 16. Bloques de concreto con compuesto de yeso.
(Fuente: Propia.)
64
4.7 Ensayos a compresión en bloques de concreto.
El ensayo a compresión es el esfuerzo máximo que puede soportar un
elemento cuando es sometido a una carga de aplastamiento, dicha resistencia se
calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original del elemento que
está siendo sometido a carga.
4.7.1 Procedimiento realizado en campo para someter los bloques de
concreto a ensayos de compresión.

La capa de yeso que se debe colocar al bloque con una resistencia
no menor a 245 kg/cm2 debe tener por lo menos 24 horas de
colocada.

Se colocan los bloques de ensayo de manera que la carga aplicada
vaya en la misma dirección que las cargas actúen sobre la superficie
en la construcción.

Se debe pesar cada muestra y tomar las medidas para determinar el
área del bloque.
Figura # 17. Peso de la muestra.
(Fuente: Propia)
65

Se debe colocar dos planchas metálicas por ambos lados del bloque,
las cuales deben tener un espesor no menor a 12,7 mm según la
Norma COVENIN 42-82 para bloques huecos de concreto.
Figura#18. Planchas colocadas a ambos lados del bloque.
(Fuente: Propia.)

Se hace coincidir el centro de la superficie esférica de la máquina con
el centro de la plancha de carga que va a estar en contacto con el
bloque y se le aplica la carga al bloque hasta llegar a su máximo
soporte.
Figura # 19. Bloque de concreto sometido a esfuerzo de compresión.
(Fuente. Propia.)
66
4.8 Resultados obtenidos de los esfuerzos a compresión en bloques de concreto.
CUADRO DE RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN DE BLOQUES DE CONCRETO SIN FIBRA CON DISEÑO DE MEZCLA CALCULADO
CARGA
EDAD DE
LARGO ANCHO ALTO ESPESOR AREA DEL
DENSIDAD MAXIMA
N°
FECHA DE
PESO
Rc
ENSAYO ELEMENTO BLOQUE BLOQUE BLOQUE PAREDES BLOQUE
CONCRETO DEL
MUESTRA ELABORACIÓN
(kg)
(kgf/cm2)
(DÍAS)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm) (CM2)
(kg/m3) ENSAYO
(kgf)
M-1
24/03/2014
30 BLOQUE SIN FIBRA 39
13.9
19
2
235.2 11,400
2470
6480
28
M-2
24/03/2014
30 BLOQUE SIN FIBRA 39
13.8
19
2.1
231.3 11,790
2490
6350
27
M-3
24/03/2014
30 BLOQUE SIN FIBRA 39
13.8
19
2
231.3 11,380
2484
6580
28
Tabla # 17. Cuadro de resultados ensayos a compresión en bloques de concreto con diseño de mezcla
calculado.
(Fuente: Propia)
Nota: Resultados obtenidos en el laboratorio de ensayos de la empresa CONSULCRET, C.A.
67
CUADRO DE RESULTADOS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN DE BLOQUES DE CONCRETO CON DISEÑO DE MEZCLA DE FABRICACIÓN
EDAD DE
LARGO
ANCHO
ALTO ESPESOR
DENSIDAD CARGA MAXIMA
FECHA DE
PESO
Rc
N° MUESTRA
ENSAYO
ELEMENTO
BLOQUE BLOQUE BLOQUE PAREDES
CONCRETO DEL ENSAYO
ELABORACIÓN
(kg)
(kgf/cm2)
(DÍAS)
(cm)
(cm)
(cm)
(cm)
(kg/m3)
(kgf)
M-1
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.9
19
2
10,562
2363
4170
18
M-2
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.8
19
2.1
10,124
2180
4565
19
M-3
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.8
19
2
10,473
2352
4075
17
M-4
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.9
19
2
10,104
2261
3530
15
M-5
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.8
19
2
11,011
2472
5330
23
M-6
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.8
18.9
2
9.959
2248
4315
18
M-7
24/03/2014
30
BLOQUE SIN FIBRA
39
13.8
19
2
10,428
2341
3325
14
M-8
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA
39
13.8
20
2
11,380
2427
5880
25
M-9
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 38.8
13.8
19.8
2
11,106
2401
5290
23
M-10
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.3
14
19.9
2
11,792
2498
4560
19
M-11
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.2
13.8
19.9
2
11,174
2387
4575
19
M-12
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.3
14
18.4
2
10,600
2429
3345
14
M-13
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.1
13.7
20.2
2
11,598
2454
4135
18
M-14
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.2
13.6
19.9
2
10,727
2308
3215
14
M-15
24/03/2014
30
BLOQUE CON FIBRA 39.1
13.8
17.7
2
9,776
2352
2115
9
Tabla # 18. Cuadro de resultados de ensayos a compresión en bloques de concreto.
(Fuente: Propia)
Nota: Resultados obtenidos en el laboratorio de ensayos de la empresa CONSULCRET, C.A.
68
BLOQUES DE CONCRETO TRADICIONALES
CON DISEÑO DE MEZCLA CALCULADO
Rc (Kgf/cm2)
30
25
20
Rc (kgf/cm2)
M-1
M-2
M-3
28
27
28
Gráfico # 1. Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales con
diseño de mezcla calculado.
(Fuente: Propia)
RC (kgf/cm2)
BLOQUE DE CONCRETO TRADICIONALES CON
DISEÑO DE MEZCLA DE FABRICACIÓN
Rc (kgf/cm2)
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Rc (kgf/cm2)
M-1
M-2
M-3
M-4
M-5
M-6
M-7
18
19
17
15
23
18
14
Gráfico # 2. Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales con
diseño de mezcla de fabricación.
(Fuente. Propia)
69
Rc (kgf/cm2)
BLOQUE DE CONCRETO EXPERIMENTALES CON
FIBRA DE POLIPROPILENO CON DISEÑO DE
MEZCLA DE FABRICACIÓN.
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Rc (kgf/cm2)
M-8
M-9
M-10
M-11
M-12
M-13
M-14
M-15
25
23
19
19
14
18
14
9
Gráfico # 3. Rc obtenida en bloques de concreto experimentales con
adición de fibra de polipropileno.
(Fuente. Propia).
70
Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales y
experimentales con los diseños de mezcla utilizados (Kgf/cm2)
M-1
M-2
M-3
M-4
M-5
M-6
M-7
M-8
M-9
M-10
M-11
M-12
M-13
M-14
M-15
M-16
M-17
M-18
Rc D.M Calculado
28
28
Rc D.M Fabricación + Fibra de polipropileno
27
Rc D.M Fabricación
25
23
23
19
19
18
19
18
18
17
15
14
14
14
9
Rc obtenida (Kgf/cm2)
Gráfico # 4. Rc obtenida en bloques de concreto tradicionales y
experimentales con los diseños de mezcla utilizados.
(Fuente: Propia)
71
Comparación de Rc obtenida en bloques de concreto
tradicionales y experimentales (Kgf/cm2)
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
BLOQUES TRADICIONALES
M-1
M-2
M-3
M-4
M-5
M-6
M-7
BLOQUES EXPERIMENTALES
M-8
M-9
M-10
M-11
M-12
M-13
M-14
Gráfico # 5. Comparación de Rc obtenida en bloques de concreto
tradicionales y experimentales con el diseño de mezcla de fabricación.
(Fuente: Propia)
72
M-15
4.9 Análisis comparativo de resistencia en bloques huecos de concreto
tradicionales y bloques huecos de concreto con adición de fibra de
polipropileno con diseño de mezcla de fabricación.
Una vez obtenido los resultados de laboratorio de los ensayos a compresión
de los respectivos bloques de concreto tradicionales y experimentales con fibra se
procederá a trabajar con los resultados obtenidos en el diseño de mezcla de
fabricación para determinar qué impacto causó la fibra de polipropileno en los
bloques de concreto. Se descartaron una serie de resultados que estaban fuera del
margen de resistencia a evaluar, obteniendo así los siguientes resultados:
73
Tabla # 18. Cuadro comparativo de resultados de ensayos a compresión en bloques de concreto
tradicionales y bloques de concreto con fibra de polipropileno con diseño de mezcla de fabricación.
(Fuente: Propia)
74
Según el análisis y el cuadro de resultados planteados anteriormente se
puede evidenciar que hay un aumento en la resistencia de bloques con adición de la
fibra de polipropileno SIKAFIBER, se puede notar que en un 67% de las muestras
experimentales ensayadas con respecto a las tradicionales hubo un incremento de
resistencia a compresión, lo cual es un efecto positivo en cuanto al uso de la fibra en
bloques de concreto.
ANÁLISIS DE RESULTADOS DE Rc
(kgf/cm2) DE BLOQUES DE
CONCRETO TRADICIONALES
20
18
16
Rc (kgf/cm2)
14
12
10
8
6
4
2
0
Rc obtenida (kgf/cm2)
M-1
M-2
M-3
M-4
M-6
18
19
17
15
18
Gráfico # 6. Análisis de resultados de Rc de bloques de concreto
tradicionales.
(Fuente: Propia.)
75
Rc (kgf/cm2)
ANÁLISIS DE RESULTADOS DE
Rc (kgf/cm2) DE BLOQUES DE
CONCRETO EXPERIMENTALES
CON FIBRA DE POLIPROPILENO
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Rc obtenida
(kgf/cm2)
M-8
M-9
M-10
M-11
M-12
25
23
19
19
14
Gráfico # 7. Análisis de resultados de Rc de bloques de concreto
experimentales con fibra de polipropileno.
(Fuente: Propia)
A continuación se presenta un gráfico comparativo de resistencias promedio
entre bloques de concreto tradicionales y bloques de concreto experimentales con
adición de fibra de polipropileno:
76
COMPARACIÓN DE Rc (kgf/CM2) ENTRE
BLOQUES DE CONCRETO TRADICIONALES Y
BLOQUES DE CONCRETO EXPERIMENTALES
CON FIBRA DE POLIPROPILENO
20
Rc (kgf/cm2)
19
18
17
16
Rc (kgf/cm2)
Resistencia Promedio
Bloques tradicionales
(kgf/cm2)
17
Resistencia Promedio
Bloques experimentales
con fibra (kgf/cm2)
20
Gráfico # 8. Comparación de Rc entre bloques de concreto tradicionales
y bloques de concreto experimentales con fibra de polipropileno.
(Fuente: Propia)
77
En el gráfico a continuación se presentará una comparación entre las
Resistencias a compresión promedios obtenidas con respecto a los diseños de
mezcla utilizados para cada elaboración de las diferentes muestras que fueron
sometidas a esfuerzo.
Comparación de Rc (kgf/cm2) entre bloques
tradicionales de concreto y bloques experimentales
con fibra con respecto a los diseños de mezcla
empleados
Diseño de mezcla
calculado
30
Diseño de Mezcla de
fabricación + Fibra de
polipropileno
25
Rc (kgf/cm2)
20
Diseño de
Mezcla de
fabricación
15
10
5
0
Rc (kgf/cm2)
Resistencia
Promedio Bloques
tradicionales
(kgf/cm2)
17
Rc promedio Bloques
experimentales con
fibra (Kgf/cm2)
Rc promedio bloques
tradicionales diseño
de mezcla calculado
20
28
Gráfico # 9. Comparación de Rc entre bloques tradicionales de concreto y
bloques experimentales con respecto a los diseños de mezcla empleados.
(Fuente: Propia)
78
En la siguiente tabla se presenta el porcentaje de aumento de los bloques
experimentales con fibra de polipropileno con respecto a los bloques tradicionales
de concreto:
Tipo de
Rc promedio
% de aumento de Rc
Bloque
(Kgf/cm2)
(kgf/cm2)
Bloque tradicional de
concreto
17
18
Bloque experimental con
adición de fibra de
20
polipropileno.
Tabla # 19. Porcentaje de aumento de Rc (kgf/cm2) de bloques de concreto
experimentales con fibra de polipropileno con respecto a los bloques de
concreto tradicionales.
(Fuente: Propia)
4.10 Costos de fabricación de bloques de concreto tradicionales y
experimentales con fibra de polipropileno.
En este punto de la investigación se darán detalles de los costos
asociados a la fabricación de los bloques tradicionales de concreto y los
bloques experimentales con fibra de polipropileno, los cuales posterior a su
fabricación fueron sometidos a esfuerzos de compresión, los costos aquí
presentados son ajustados a la situación actual del país tomando en cuenta
la dificultad que hay en la producción y fácil adquisición de materiales.
79
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
Fecha:
27/04/2014
ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra:
Partida N°:
1
ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE BLOQUES HUECOS DE CONCRETO CON
LA ADICIÓN DE FIBRA DE POLIPROPILENO.
Cliente: LUIS A COSTA
Partida: FABRICACIÓN DE BLOQUES DE CONCRETO TRADICIONAL E=15 CM.
C o v e nin: S/C
Código de Obra:
Unida d:
12345
C a nt ida d: R e ndim ie nt o :
P ZA
7.00
300.000000 P ZA /dia
1.- MATERIALES
C ó digo
D e s c ripc ió n
Unida d
C a nt ida d
C o sto B s.
% D e s p.
T o tal B s.
A GR060
A RENA LAVADA EN B OLSA
sco
1.00000
37.50
5.00
39.38
CEM 010
CEM ENTO GRIS P ORTLAND TIP O I 42.5 KG-P M V
sco
0.02500
200.00
5.00
5.25
A GR001
A GUA TA RIFA INDUSTRIA L
m3
0.00200
10.99
0.00
0.02
T o t a l M a t e ria le s :
44.65
Unit a rio M a t e ria le s :
44.65
2.- EQUIPOS
C ó digo
D e s c ripc ió n
C a nt ida d
T a rif a B s .
% D e pr.
A LB013
JUEGO DE P A LA, P ICO Y CA RRETILLA
1.00000
24.89
1.00000
CP T008
VIB ROCOM P A CTA DORA A UTOP ROP ULSADA
1.00000
760,628.22
T o tal B s.
24.89
0.00400
3,042.51
T o t a l E quipo s :
3,067.40
Unit a rio E quipo s :
10.22
3.- MANO DE OBRA
C ó digo
1-1.2
D e s c ripc ió n
C a nt ida d
A YUDA NTE
1.00000
Desarrollado por: Lulo Software C.A,
S a la rio B s .
T o tal B s.
134.95
134.95
T o t a l M a no de O bra M e no r:
134.95
T o t a l M a no de O bra :
134.95
3 0 0 .0 0 % P re s t a c io ne s S o c ia le s :
404.85
T o t a l M a no de O bra :
539.80
Unit a rio M a no de O bra :
1.80
C o s t o D ire c t o po r Unida d:
56.67
15 .0 0 % A dm inis t ra c ió n y G a s t o s G e ne ra le s :
8.50
S ubt o t a l:
65.17
10 .0 0 % Ut ilida d e Im pre v is t o s :
6.52
Para uso exclusivo de: LUIS ACOSTA
PRECIO UNITARIO:
Tabla # 20. Análisis de precio unitario de bloques de concreto
tradicionales.
(Fuente. Propia)
80
80.29
UNIVERSIDAD NUEVA ESPARTA
Fecha:
27/04/2014
ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO
Obra:
Cliente:
Partida:
Partida N°:
2
ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE BLOQUES HUECOS DE CONCRETO CON
LA ADICIÓN DE FIBRA DE POLIPROPILENO.
Código de Obra:
12345
FABRICACIÓN DE BLOQUES DE CONCRETO EXPERIMENTAL CON FIBRA DE POLIPROPILENO SIKAFIBER E=15
CM.
LUIS A COSTA
C o v e nin: S/C
Unida d:
C a nt ida d:
P ZA
8.00
R e ndim ie nt o :
300.000000 P ZA /dia
1.- MATERIALES
C ó digo
D e s c ripc ió n
Unida d
C a nt ida d
C o sto B s.
% D e s p.
T o tal B s.
FIB RA
FIB RA DE P OLIP ROP ILENO SIKA FIB ER
KG
0.01100
265.00
5.00
3.06
CEM 010
CEM ENTO GRIS P ORTLA ND TIP O I 42.5 KG-P M V
sco
0.02500
200.00
5.00
5.25
A GR001
A GUA TA RIFA INDUSTRIA L
m3
0.00200
10.99
0.00
0.02
A GR060
A RENA LA VA DA EN B OLSA
sco
1.00000
37.50
5.00
39.38
T o t a l M a t e ria le s :
47.71
Unit a rio M a t e ria le s :
47.71
2.- EQUIPOS
C ó digo
D e s c ripc ió n
C a nt ida d
T a rif a B s .
% D e pr.
A LB 013
JUEGO DE P A LA , P ICO Y CA RRETILLA
1.00000
24.89
1.00000
CP T008
VIB ROCOM P A CTA DORA A UTOP ROP ULSA DA
1.00000
760,628.22
T o tal B s.
24.89
0.00400
3,042.51
T o t a l E quipo s :
3,067.40
Unit a rio E quipo s :
10.22
3.- MANO DE OBRA
C ó digo
1-1.2
D e s c ripc ió n
C a nt ida d
A YUDA NTE
1.00000
Desarrollado por: Lulo Software C.A,
Para uso exclusivo de: LUIS ACOSTA
S a la rio B s .
T o tal B s.
134.95
134.95
T o t a l M a no de O bra M e no r:
134.95
T o t a l M a no de O bra :
134.95
3 0 0 .0 0 % P re s t a c io ne s S o c ia le s :
404.85
T o t a l M a no de O bra :
539.80
Unit a rio M a no de O bra :
1.80
C o s t o D ire c t o po r Unida d:
59.73
15 .0 0 % A dm inis t ra c ió n y G a s t o s G e ne ra le s :
8.96
S ubt o t a l:
68.69
10 .0 0 % Ut ilida d e Im pre v is t o s :
6.87
PRECIO UNITARIO:
Tabla # 21. Análisis de precio unitario para bloques de concreto
experimentales con adición de fibra de polipropileno.
(Fuente .Propia)
81
84.63
En la tabla a continuación se presentan los costos totales de fabricación de
bloques de concreto tradicionales y experimentales para este trabajo de grado,
según los precios unitarios presentados en la parte anterior:
COSTOS TOTALES DE FABRICACIÓN DE BLOQUES TRADICIONALES
Y EXPERIMENTALES, Y PORCENTAJE DE INCREMENTO DE COSTOS.
DESCRIPCIÓN
FABRICACÍON DE
BLOQUES DE
CONCRETO
TRADICIONALES E=
15CM
FABRICACIÓN DE
BLOQUES DE
CONCRETO
EXPERIMENTALES
CON FIBRA DE
POLIPROPILENO E =
15CM
UNIDAD
CANT.
P.U.
TOTAL
BS.F
PZA
10
80.29
802.90
% AUMENTO
P.U.
6
PZA
8
84.63
677.04
Tabla # 22. Costos totales de fabricación de bloques de concreto
tradicionales y experimentales, y porcentaje de incremento de costos.
(Fuente. Propia)
De acuerdo con la tabla mostrada en la parte anterior se puede observar un
incremento en los costos de los precios unitarios de 6% por cada unidad fabricada
con fibra de polipropileno con respecto a las unidades fabricadas tradicionales.
4.11 Incremento de costos con respecto a la utilidad de los bloques de
concreto.
A pesar del incremento del 6% en el costo de elaboración en los bloques
experimentales de concreto con respecto a los bloques tradicionales, este primer
82
bloque brinda una serie de ventajas las cuales son muy beneficiosas al momento de
su uso.
Las principales ventajas que ofrece este nuevo bloque de concreto
experimental con adición de fibra de polipropileno son las siguientes:

Aumento de la permeabilidad.

Evita el paso de agentes corrosivos en estructuras de concreto
armado.

Aumento la resistencia a compresión del bloque.

Aumento la resistencia del bloque por esfuerzos de fisuración.

Aumenta la calidad y durabilidad del bloque.
83
CAPÍTULO V.
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
.
5.1 Conclusiones.
Diseñar una mezcla tradicional para bloques huecos de concreto con una
resistencia mínima de 25 kg/cm2.

Se realizaron los cálculos tal cual como lo establece el manual de
concreto estructural de Joaquín Porrero, determinando la relación
beta, relación agua cemento, trabajabilidad, y por último se obtuvo la
dosificación para proceder con el diseño de mezcla con la resistencia
indicada.
Diseñar una mezcla tradicional para bloques huecos de concreto con la
adición de fibra de polipropileno, para una resistencia mínima de 25kg/cm2.

Empleando la misma metodología de cálculo del diseño anterior se
hicieron los cálculos respectivos y se obtuvieron las dosificaciones
con la única diferencia que se le agregó fibra de polipropileno
SIKAFIBER a la mezcla para realizar los bloques de concreto
experimentales.
Modelar bloques huecos de concreto de 15cm mediante el uso de la
máquina vibro-compactadora, para ser sometidos a esfuerzos de compresión.

El método empleado para la fabricación de los bloques fue mediante
el uso de una maquina vibro-compactadora ya que la misma
garantiza un buen acabado en los bloques, así como también una
buena resistencia.

Al momento de modelar los bloques tanto tradicionales como
experimentales se tuvo que establecer diferentes diseños de mezcla
ya que después de hacer un recorrido por las distintas alfarerías
ninguna tiene un control de calidad establecido para la elaboración de
los diferentes bloques de concreto usados en la construcción.
También es importante destacar que debido a políticas de trabajo de
la Alfarería Brion, lugar donde se fabricaron los bloques solamente
permitieron fabricar tres muestras utilizando el diseño de mezcla
calculado
en
esta
investigación
85
para
la
resistencia
mínima
establecida por la Norma Covenin 42-82 para bloques huecos de
concreto.
Determinar la resistencia de los bloques tradicionales de concreto sometidos
a compresión.

Los ensayos a compresión de los bloques de concreto se realizaron
en el laboratorio de materiales de la empresa Consulcret, C.A. y
arrojaron un valor de resistencia promedio de 17 kgf/cm2 en el diseño
de mezcla utilizado para la fabricación y una resistencia promedio de
28 kgf/cm2 con respecto al diseño de mezcla calculado en este
trabajo de grado.
Determinar la resistencia de los bloques de concreto con la adición de fibra
de polipropileno sometidos a compresión.

Los ensayos a compresión en los bloques experimentales realizados
en los laboratorios de la empresa CONSULCRET, C.A. arrojaron un
valor de resistencia promedio de 20 kgf/cm2 demostrando un
incremento en la resistencia con respecto a los bloques tradicionales
con el mismo diseño de mezcla de fabricación empleado para fabricar
estos bloques.
Analizar comparativamente la resistencia de los bloques tradicionales de
concreto y los bloques con adición de fibra de polipropileno sometido a esfuerzos de
compresión.
Se encontró una diferencia de resistencia a compresión entre los bloques de
concreto tradicionales realizados con el diseño de mezcla calculado en este trabajo
de grado con respecto al diseño de fabricación empleado en la realización del resto
de las muestras, tal diferencia fue de 17 kgf/cm2 en bloques de concreto
tradicionales con diseño de mezcla de fabricación por la alfarería y de 28 kgf/cm2
para los bloques de concreto tradicionales realizados con el diseño de mezcla
calculado.
86
Esta diferencia de resistencias entre un diseño y otro se debe a que
actualmente en Venezuela a nivel de alfarerías, bloqueras y diferentes empresas
que se encargan de la realización de bloques de concreto no utilizan ningún control
de calidad para asegurar que los materiales que salen a la calle cuentan con los
requisitos mínimos establecidos en la norma COVENIN para su uso en la
construcción.
En cuanto a la comparación entre los diseños de mezcla de fabricación y el
diseño de mezcla de fabricación con fibra, una vez obtenidos los resultados a
compresión de bloques tradicionales y bloques experimentales se despreciaron una
serie de valores que no se encontraban en el rango establecido de resistencia a
compresión (kgf/cm2) y se determinó que la resistencia promedio a compresión para
un bloque tradicional fue de 17 kgf/cm2 y para los bloques experimentales con fibra
de polipropileno se determinó que la resistencia promedio a compresión fue de 20
kgf/cm2 lo que arroja un aumento de la resistencia en un 18%, demostrando así que
la fibra de polipropileno hace que la resistencia a compresión en los bloques de
concreto aumente.
Otra de las ventajas que se pudieron presenciar en el ensayo de estos
bloques con fibra es que hubo mejoras en la fisuración de los mismos, a pesar de
que los bloques de concreto trabajan a compresión en la construcción es importante
destacar esta ventaja. Al momento de producirse la falla por compresión la fibra
hace un efecto de malla o tejido y no permite que el bloque se rompa por completo
sino que mantiene la homogeneidad del mismo entre un 80 y 90%.
Con respecto al análisis de costos de fabricación de bloques de concreto, se
determinó que para bloques de concreto tradicionales el costo de producción por
unidad fue de 80,29 Bs. F y para bloques de concreto con adición de fibra de
polipropileno el costo de producción por unidad fue de 84,63 Bs. F lo que genera un
incremento en los costos de producción en un 6% con respecto a los bloques
tradicionales, cabe destacar que estos costos están ajustados al verdadero costo de
los materiales de construcción en la actualidad en Venezuela.
87
A pesar del incremento obtenido en los costos de fabricación de los bloques
de concreto experimentales con respecto a los bloques de concreto tradicionales,
este brinda una serie de características adicionales las cuales brindan una serie de
ventajas a este nuevo material para su uso en la construcción, las ventajas más
importantes que tiene este bloque experimental es que aumenta la permeabilidad
ayudando a que el agua no dañe el material ni sufra agrietamientos por humedad o
por otro factor externo.
Otra de las ventajas que brinda este bloque es que no permite el paso de
agentes corrosivos para generar posibles daños al acero embebido en el concreto
en el caso de las estructuras de concreto armado. También es importante destacar
que este bloque experimental tiene mayor calidad y durabilidad con respecto al
tradicional.
5.2 Recomendaciones.

Debido al poco o nulo control de calidad que hay actualmente en el
país con respecto a la fabricación de bloques, se recomienda realizar
inspecciones de control de calidad programadas en las distintas
bloqueras, alfarerías y demás empresas en el área de fabricación de
bloques de concreto para mejorar los procesos de fabricación y
asegurar que los materiales al momento de salir a la calle para darles
uso en la construcción cumplan con los requisitos mínimos
establecidos en la norma COVENIN. Dichas inspecciones de control
de calidad deben ser programadas y ejecutadas por el Colegio de
Ingenieros
de
Venezuela
y
la
Cámara
Venezolana
de
la
Construcción.

Gracias a la resistencia que le da la fibra a los bloques con respecto a
la fisuración, se recomienda realizar ensayos por corte para
determinar la verdadera capacidad de soporte que pueden tener
estos bloques de concreto con fibra cuando es sometido a este
esfuerzo.
88

Se recomienda utilizar aditivos en la mezcla para bloques de concreto
para posteriormente determinar si su resistencia a compresión
aumenta y que tan factible resulta económicamente hablando su
fabricación con este tipo de producto.

En vista de la escasez y altos costos por sobreprecio en la
adquisición de materiales para la construcción, se recomienda utilizar
materiales reciclables en la fabricación de bloques para determinar su
resistencia a compresión, por corte, impacto de costos, entre otros
factores que son importantes tomar en cuenta.

En busca de la mejora de resistencia en bloques de concreto
sometidos a compresión y debido a la gran cantidad de ventajas que
ofrecen las distintas fibras en el mercado actual, se recomienda
implementar otro tipo de fibra diferente a la utilizada en este trabajo
de grado con la finalidad de determinar que otras mejoras y ventajas
pueden aportar a nivel de fabricación de bloques de concreto.
89
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