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UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE
MOGROVEJO
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL
TÍTULO
EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO
MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLAND
AUTOR:
MIGUEL ANGEL MORALES GALOC
PROYECTO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO
DE
INGENIERO CIVIL AMBIENTAL
Chiclayo, Perú
2017
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 2
TÍTULO DE LA TESIS
Efecto del uso de cascote en las propiedades físico
mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
POR
Miguel Angel Morales Galoc
Proyecto de Tesis presentado a la Escuela de Ingeniería Civil Ambiental
de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo, para optar el
grado académico de
INGENIERO CIVIL AMBIENTAL
___________________________
APROBADO POR
_____________________________
……………………………
Presidente/a de Jurado
_____________________________
……………………………………………….
Secretario/a de Jurado
_____________________________
……………………………………………….
Vocal/Asesor de Jurado
CHICLAYO, 2017
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 3
I. INFORMACIÓN GENERAL______________________________ 4
RESUMEN ____________________________________________ 5
ABSTRACT ____________________________________________ 5
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN _____________________________ 6
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: __________________________ 6
2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA_____________________________________6
2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA__________________________________7
2.1.3 JUSTIFICACIÓN ______________________________________________7
2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA: _____________________ 9
2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA _________________________________9
2.2.2 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL_________________________________ 12
2.2.3 DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS ______________________________ 14
2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES: ________________________________ 14
2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS________________________________ 14
2.3.2 VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN_____________________________ 15
2.3.3 OBJETIVOS ________________________________________________ 15
2.4 DISEÑO METODOLÓGICO: ________________________________ 16
2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS_________ 16
2.4.2 POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO ___________________ 16
2.4.3 MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS _____ 16
2.4.4 PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS ________________ 17
2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:___________________________ 19
III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS _______________ 21
3.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ___________________________ 21
3.2 PRESUPUESTO ________________________________________ 23
3.3 FINANCIAMIENTO______________________________________ 24
ANEXOS ____________________________________________ 25
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 4
I. INFORMACIÓN GENERAL
1. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: Efectos del uso de cascote
en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
2. AUTOR: Miguel Angel Morales Galoc
3. ASESOR: Por definir
4. TIPO DE INVESTIGACIÓN:
Paradigma positivista, enfoque cuantitativo y diseño experimental.
5. ÁREA DE LA INVESTIGACIÓN:
Ciencia y tecnología.
6. LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE DESARROLLARÁ EL
PROYECTO:
Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo – Chiclayo, Perú.
7. DURACIÓN DEL PROYECTO
7.1 PERÍODO QUE DURARÁ EL PROYECTO: Nueve (12) meses
7.2 FECHA DE INICIO: Enero 2017.
8. FIRMA DEL AUTOR DEL PROYECTO
____________________________________
Autor: Miguel Angel Morales Galoc
9. FIRMA DEL ASESOR DEL PROYECTO
____________________________________
Asesor
10. FECHA DE PRESENTACIÓN: Enero, 2017.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 5
RESUMEN
El presente proyecto de investigación, denominado “Efectos del uso de cascote en las
propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland”; tiene como
objetivo determinar por medio de ensayos los efectos producidos por el uso de áridos
reciclados provenientes de la valorización de residuos de construcción y demolición,
en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, todo
ello con el fin de reutilizar estos residuos en la producción de concretos ecológicos. El
proyecto se ha programado en seis fases, Fase i: Recopilación de información, Fase ii:
Valorización de áridos reciclados de cascote, Fase iii: Ensayos de áridos reciclados y
naturales, Fase iv: Diseños de mezclas, Fase v: Ensayos a pastas y morteros, Fase vi:
Análisis de resultados, Fase vii: Informe final y sustentación.
PALABRAS CLAVE: Residuos de construcción y demolición, cascote, áridos naturales,
áridos reciclados, pasta y mortero.
ABSTRACT
The present research project, entitled "Effects of the use of the cascade on the
mechanical properties of portland cement pastes and mortars"; It aims to determine
by means of tests the effects produced by the use of recycled aggregates come from the
valorization of construction and demolition residues in the mechanical properties of
portland cement pastes and mortars, all in order to reuse these Waste In the
production of ecological concretes. The project has been programmed into six phases,
Phase i: Collection of information, Phase II: Utilization of recycled cascade aggregates,
Phase iii: Recycled and natural aggregate tests, Phase iv: Mixture designs, Phase v:
Mortars, Phase vi: Analysis of results, Phase vii: Final report and support.
KEYWORDS: Construction and demolition waste, cascades, natural aggregates,
recycled aggregates, pastes and mortars.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 6
II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
Se ha determinado que aproximadamente el 20% de la población mundial
consume 80 % de las materias primas. Asimismo, se conoce que la arena natural es
un componente fundamental para la elaboración del concreto y mortero que
tradicionalmente se utiliza en las obras de ingeniería. Existe una sensación de que
este árido fino está tan presente en el planeta, que podría decirse que hay una
cantidad infinita, pero no es así, un informe del Programa de Naciones Unidas para
el Medio Ambiente publicado en marzo del 2014, advierte que este recurso es más
escaso de lo que se puede imaginar, y sobre todo es no renovable.
La ONU manifiesta que entre los 47 y 59 millones de toneladas de materiales
que se extraen en el planeta a lo largo de un año, más de dos tercios (entre el 68% y
el 85%) son arenas y gravas. Es el recurso natural más empleado después del agua
y por delante del petróleo. El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima que
por cada tonelada de cemento, la industria de la construcción necesita entre seis y
siete veces más de arena. Cada año se producen en el planeta más de 3,7 billones de
toneladas de cemento, según la Agencia Científica Estadounidense. De tal manera,
se deduce que la demanda de arena que se necesita para realizar todo tipo de
construcciones a nivel mundial es bastante grande.
El avance del desarrollo tecnológico de la sociedad mundial, ha tenido como
consecuencia la generación de residuos de distinta procedencia, por lo que se ha
vuelto indispensable una adecuada gestión medioambiental. La Unión Europea
sabe que la mitad de sus residuos son provenientes de la albañilería. El mismo
Parlamento Europeo tiene como objetivo para el 2020, que al menos el 70% de estos
residuos sean reciclados. Es por ello que, las platas valorizadoras de residuos de
construcción y demolición, se han convertido en un negocio muy rentable para la
gestión de estos residuos en el viejo continente.
Las plantas de áridos reciclados tienes diferentes etapas y procesos de
trituración, del cual se obtiene, en su mayoría, residuos limpios de concreto y
cascotes, los que son aplicados como relleno, material de drenaje, base y sub base
de carreteras o como árido reciclado en la fabricación de concretos más sostenibles.
Por esto, el valorar esos residuos se han convertido en un tema importante de
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 7
investigación, siempre en busca de aplicaciones concretas para así tener un mayor
porcentaje de utilización.
En Sudamérica ya se han ido implementando este tiempo de plantas, en países
tales como, Chile, Colombia, Argentina, Brasil, entre otros. En Perú, quien cuenta
con un alto volumen de generación de residuos de construcción y demolición, se ha
propuesto un plan de negocio para una planta valorizadora de este tipo de residuos,
pero hasta la fecha no se ha puesto en servicio ninguna plata de este tipo, debido a
la mala gestión de estos residuos en las obras públicas y privadas. Morales Galoc,
(2016), estima que una de sus ciudades más importantes, Chiclayo, generará
aproximadamente 94 mil m3 de residuos provenientes del sector construcción, y
que para el 2020 alcanzará los 101 mil m3. Estos residuos tienen una concentración
de 43% de escombros de concreto y 18% de cascote.
Cae en esto, la importancia de investigar los efectos producidos por los áridos
reciclados, para así poder dar mayor valor a los residuos de construcción y
demolición.
2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cuáles serán los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de
pastas y morteros de cemento portland?
2.1.3 JUSTIFICACIÓN
Investigar los efectos producto del uso del cascote en las propiedades físico
mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, permitirán justificar
técnicamente el uso de concretos y morteros ecológicos, lo cual generará múltiples
beneficios.
Entre los más importantes destaca el poder reutilizar los residuos de
construcción y demolición. Este proyecto de investigación intenta dar un
fundamento técnico demostrado, para poder aprovechar la mayor cantidad posible
de estos residuos que se generan, específicamente los cascotes. Todo ello en aras de
promover una conciencia de construcciones autosostenibles; de modo que se
reduzca la explotación de canteras, disminuya la ocupación de vertederos, el
depósito de residuos en las calles y las principales vías de acceso a ciudades, baje el
consumo energético y se reduzca la emisión de CO2 al ambiente.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 8
Asimismo, también tiene una incidencia social, rompiendo el ciclo tradicional
de adquirir, consumir y luego desechar; algo que es muy difícil de romper en una
cultura como la nuestra, dado que los humanos siempre han producido residuos,
pero es ahora, en la sociedad del consumo, cuando el volumen de residuos ha
crecido de forma desorbitada hasta convertirse, como se dijo anteriormente, en un
gravísimo problema. El hecho de que los desperdicios sean arrojados en cualquier
lugar aumenta las probabilidades del desarrollo de enfermedades y el reducir los
residuos en circulación favorece a mantener ambientes más limpios y saludables.
El uso del cascote en concretos es una iniciativa a favor de impulsar el buen manejo
de desechos en pro de la salud, generando estilos de vida saludables.
Por otro lado, a medida que se cambie las proporciones de mezcla de las arenas
recicladas, las propiedades resultantes en la pasta y mortero también llegan a
alterarse debido a su composición. Es caso de la trabajabilidad, esta influye mucho
en la colocación del concreto (incluye al mortero) y el rendimiento del asentado de
los ladrillos. También el “tiempo de utilización”, periodo en el que el concreto aún
está fresco y puede ser usado por los obreros. Igualmente, la capacidad de retención
de agua, propiedad que tiene el concreto para evitar la pérdida de la misma por
absorción (succión). El contenido de aire es importante, ya que influye mucho en la
durabilidad, especialmente en las situaciones de hielo-deshielo. Otra propiedad de
interés por parte de los albañiles, es la adherencia en el estado fresco, que es la
resistencia a la separación o deslizamiento en el caso de los morteros sobre la
superficie de contacto con el soporte, puesto que les facilita el trabajo sobre las
operaciones verticales. Las resistencias mecánicas son quizá las más importantes
en el estado endurecido del concreto, soportar las cargas que actúan sobre ellos de
acuerdo al sistema constructivo establecido. La adhesión también en este estado, es
un propiedad de mucho interés porque determina el trabajo conjunto entre el
mortero y la unidad de albañilería, y lo es para todo tipo de mortero, puesto que una
buena adhesión minimiza la entrada de agua y humedad; además interviene en la
resistencia a las fuerzas generadas por el viento, acciones estructurales, movimiento
de ladrillos o cambios térmicos. Otra de las propiedades en todo tipo de concreto es
la retracción, que no es nada más que la pérdida de volumen que se produce durante
el fraguado y el principio de endurecimiento, y es de tomar en cuenta ya que si esta
es alta, se pueden producir fisuras en la superficie del concreto, generando
problemas de carácter estético y aumenta la permeabilidad de los mismos.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 9
En el aspecto financiero, se puede decir que el uso de arenas recicladas con un
eficiente plan de gestión integral de los residuos de la construcción para la
reutilización en cualquier fin viable - entre uno de ellos los concretos y morteros
ecológicos -, aprovechará los residuos que se generan y no solo para los de nuestra
ciudad, sino que puede ser adaptada a cualquier otro medio. Con ello se ahorrará
en la inversión de transporte a los diferentes focos donde se depositan finalmente
los residuos; se aprovecharán las áreas de terrenos ocupadas, que pueden ser
usadas para otros fines como la agricultura, habilitaciones urbanas, entre otras
necesidades que hacen falta a nuestra ciudad. Así también, una mejor gestión del
manejo de residuos generará muchos empleos, ya que se necesitará una gran fuerza
laboral para recolectar este material, seleccionarlo, triturarlo y tamizarlo para hacer
que luego esté apto para su posterior reutilización. Un plan de gestión integral bien
definido es capaz de generar muchos ingresos al optimizar el uso de recursos que
aparentemente no tiene ningún otro uso, disminuyendo el costo de inversión en la
materia prima natural; de modo que se maximiza beneficios y genera utilidades con
el nuevo producto.
Para finalizar, como se dijo al inicio, la investigación sobre la reutilización de
los residuos del tipo cascote, como agregados finos no ha sido del todo estudiada, a
comparación de la parte gruesa, por lo que es necesario el mejorar la técnica, calidad
del diseño y proceso de gestión, ya que sirve como componente importante para la
elaboración de concretos de todo tipo. Este proyecto además de hacer posible la
reducción de residuos, conduce al desarrollo de nuevas tecnologías, garantizando
que el índice de recuperación y de reciclado de los residuos de la construcción
incremente en el futuro.
2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA:
2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
La Universidad de Córdova, en el año 2015, informa en su portar web que un
equipo de ingenieros de la construcción y de químicos inorgánicos de la Escuela
Politécnica Superior de Belmez (Córdoba), en colaboración con colegas del Instituto
Superior Técnico de la Universidad de Lisboa ha analizado la viabilidad de una
arena procedente de materiales reciclados de construcción y la capacidad que tiene
como alternativa de uso a la arena extraída de la naturaleza. Los investigadores
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 10
observaron que el 50% de la arena convencional puede ser substituida por arena
reciclada sin que afectara significativamente a las propiedades de los morteros de
albañilería. Fernández et al., (2015) midieron diferentes variables como la
trabajabilidad, las propiedades mecánicas, la adherencia, la absorción de agua o la
durabilidad del mortero resultante. “El porcentaje de substitución del 100%, por
ejemplo, reducía la trabajabilidad de este ecomortero y se reducía ligeramente su
resistencia. Tampoco vimos que fuera más eficiente substituir la arena natural en
un 25% o un 75%”, resume Jiménez, miembro del equipo de investigación, en un
trabajo publicado recientemente en Journal of Cleaner Production, una de las
revistas internacionales más importantes del sector.
En el mundo ya existen plantas valorizadoras de residuos de construcción y
demolición, que reducen los escombros de concreto de resistencias menores a
20MPa a partículas por debajo de los 5 mm. A partir de éstas se han ido estudiando
el comportamiento que tienen estos agregados dentro del concreto.
Por ejemplo en el estado fresco, Vegas et al., (2009) estudió la variación del
coeficiente de absorción según el porcentaje de agregado reciclado. Donde se
aprecia que a absorción del agua se ve afectada al utilizar estas arenas, ya que esta
es superior al de las arenas naturales. Hincapié y Aguja (2003), consideran que los
resultados finales de la absorción de agua de las arenas recicladas se mantienen
dentro de unos límites satisfactorios para la caracterización técnica del producto.
De igual modo Evecarría et al. (2005) afirma que debido a la disposición y
reactividad de estas arenas, presenta un mecanismo de reacción y capilaridad que
es capaz de atenuar, e incluso eliminar, los efectos provocados por la alta absorción
de agua.
La trabajabilidad en este caso es muy buena, al margen del material que
constituya la fuente de la arena reciclada o el f’c de diseño de la mezcla, siempre
controlando la relación a/c efectiva (Hung et al., 2008). Bektas et al., (2009) afirma
que la fluidez, que es una medida de la trabajabilidad, desciende al aumentar la
cantidad de contenido de ladrillos triturados en la mezcla. Además Hincapié y Aguja
(2003), define que si bien la trabajabilidad es igual, esta lo es por un periodo de
tiempo corto, debido al mayor porcentaje de absorción del agregado.
Respecto al contenido de aire ocluido, Vegas et al. (2009) obtiene valores del
12%, muy parecidos a su muestra patrón, reflejando que no existen cambios
significativos en esta propiedad.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 11
Por otro lado en el estado endurecido, la porosidad llega a ser mucho mayor
cuando se utiliza arena reciclada, debido a que son más porosos que las naturales
(Corinaldesi, 2009). En el caso de la resistencia a compresión, que es sin lugar a
dudas la propiedad más importante en este estado, se ve afectada al aumentar el
contenido de arena reciclada, afirma Álvarez et al., 1997. Por el contrario, Hincaié
y Aguja (2003) observa que a los 7 días se presenta un aumento de hasta el 30% de
la resistencia utilizando arena natural, sin embarco a los 28 días cambia, siendo
mayor en un 10% la resistencia de este último. En el caso de resistencias a periodos
más largos la acción del ladrillo triturado, al igual en el concreto reciclado, llega a
tener un incremento debido a la acción puzolánica del ladrillo triturado; en el caso
de la resistencia a flexión, la incidencia del agregado que presenta este al mezclarse
es similar a la de la compresión, salvo que el contenido de ladrillos triturados no
produce ningún efecto beneficioso (Corinaldesi et al., 2002).
La adhesión, en el caso del mortero en conjunto con la unidad de albañilería,
presenta una mejor resistencia cuando se utiliza arena reciclada, concluye
Corinaldesi (2009).
Por el contrario, la retracción es uno de los problemas a los que hay que
enfrentarse cuando se trabaja con concretos que incluyen agregados reciclados,
pero Bektas et al. (2009) obtiene resultados que para un mortero de 10 y 20% de
arena reciclada la retracción es muy parecida a su muestra control.
En el caso de la durabilidad, la introducción de arenas recicladas permite una
mejor resistencia a los ciclos de hielo-deshielo, ya que esta crean burbujas de aire;
para el ataque de sulfato de magnésico, la cantidad de sustitución de arena natural
por reciclada juega un papel importante, sin embargo Lee et al. (2005) determina
que hasta un 50% de sustitución es efectivo para resistir a los ataques por sulfato
magnésico, al margen del tipo de arena reciclada que se considere; por el contrario
para la reacción álcali-arena Bektas et al. (2009) realiza un ensayo en el que si bien
la expansión es alta a un 30% de contenido de ladrillos, a partir de esta comienza a
descender.
A su vez, Silva et al. (2009) constatan que los morteros de revestimiento con un
10% de sustitución de cemento por polvo de ladrillo presenta una mejora en el
comportamiento de prácticamente todas sus propiedades por la acción puzolánica
que esta presenta, salvo para la retracción y permeabilidad.
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2.2.2MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
- Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboración de ecomortero utilizando residuos
de albañilería de la ciudad de Chiclayo: Tesis de pre grado que diseñó un mortero
ecológico con altos porcentajes de contenido de áridos reciclados. Asimismo,
planteó propuesta económica muy rentable para la constitución de una Planta
valorizadora de residuos de construcción y demolición. Como también,
cuantificar los beneficios medioambientales que este genera.
- Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y
demolición y áridos reciclados: Este nuevo manual del grupo editorial Fueyo
Editores cuenta con trece capítulos y se encuentra dividido en dos bloques. La
primera parte, titulada Residuos de Construcción y Demolición, trata de la
composición de los RCD, su situación en España y Europa, el marco legal, su
gestión, su origen en las demoliciones, rehabilitaciones y deconstrucciones, y su
tratamiento en las plantas de valorización. Bajo el título Áridos Reciclados, la
segunda parte de este manual estudia los áridos reciclados (características,
propiedades y ensayos) respecto a los áridos naturales, y analiza
pormenorizadamente los áridos reciclados para hormigón, para carreteras y para
morteros.
- ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of
hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens): Este método
de prueba cubre la determinación de la resistencia a la compresión de morteros
de cemento hidráulico, utilizando muestras en forma de cubo de 2 pulgadas [50
mm].
- ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry
Prisms: Este método de ensayo proporciona un medio para verificar que los
materiales de albañilería utilizados en construcción dan como resultado
albañilería que cumple con la resistencia a la compresión especificada.
- ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal
consistency of hydraulic cement paste: Este método de ensayo trata sobre la
determinación de la cantidad de agua necesaria para obtener pastas de
consistencia normal de cemento hidráulico.
- ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement
by Vicat Needle: Este método de prueba proporciona un medio para determinar
el cumplimiento con un límite de especificación para el tiempo de establecimiento
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 13
de Vicat. El tiempo de ajuste medido por este método no proporcionará
necesariamente los mismos resultados que el tiempo de colocación de la pasta de
cemento hidráulico medida por otros métodos, o el tiempo de colocación del
mortero o del concreto.
- ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests
of hydraulic cement: Esta especificación cubre los requisitos para la mesa de flujo
y los aparatos accesorios usados en la realización de pruebas de flujo de
consistencia de morteros en ensayos de cemento hidráulico. La mesa de flujo
consistirá en un bastidor de hierro rígido de fundición integral y un tablero de
mesa rígido circular. Otros detalles de la tabla de flujo, su montaje y lubricación
se describen en la especificación. También se discute el molde cónico para la
colada del espécimen de flujo y el calibre para medir el diámetro del mortero
después de haber sido esparcido por el funcionamiento de la mesa.
- ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed
concrete by the pressure method: Este método de ensayo cubre la determinación
del contenido de aire del hormigón recién mezclado. La prueba determina el
contenido de aire de concreto recién mezclado exclusivo de cualquier aire que
pueda existir dentro de huecos dentro de las partículas de agregado. Por esta
razón, es aplicable a hormigón hecho con partículas de agregado relativamente
denso y requiere la determinación del factor de corrección agregado.
- ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement
pastes and mortars of plastic consistency: Esta práctica está destinada a ser
utilizada en la mezcla mecánica de pastas y morteros de consistencia plástica para
el ensayo de cementos hidráulicos.
- ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete
Mixtures by Penetration Resistance: Dado que el ajuste del concreto es un proceso
gradual, cualquier definición de tiempo de configuración debe necesariamente
ser arbitraria. En este método de ensayo, los tiempos necesarios para que el
mortero alcance valores especificados de resistencia a la penetración se utilizan
para definir los tiempos de ajuste.
- ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear)
in Masonry Assemblages: Este método de ensayo fue desarrollado para medir
con mayor exactitud la resistencia a la tracción diagonal (cizalladura) de la
mampostería de lo que era posible con otros métodos disponibles. El tamaño de
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 14
la muestra se seleccionó como el más pequeño que sería razonablemente
representativo de un ensamblaje de mampostería de tamaño completo y que
permitiría el uso de máquinas de prueba tales como las que usan muchos
laboratorios.
- UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12:
Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering
mortars on substrates: Esta norma detalla el procedimiento normalizado para
este ensayo, el cual permite determinar la resistencia a la adhesión de los
morteros de revoco y enlucido endurecidos aplicados sobre soportes.
2.2.3DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS
- Residuos de construcción y demolición: Cualquier residuo que se genere en una
obra de construcción y demolición.
- Cascote: Conjunto de escombros y desechos que resultan del derribo de un
edificio o de una obra de albañilería.
- Áridos naturales: Es el que procede del laboreo de un yacimiento y que ha sido
sometido únicamente a procesos mecánicos. En cuanto a su forma se distinguen
en redondeados y angulares.
- Áridos reciclados: Son el producto resultante del tratamiento de los residuos de
construcción y demolición, que una vez que cumplen con la normativa técnica de
aplicación, constituyen una alternativa al empleo de los áridos naturales.
- Pasta ecológica de cemento portland: Es la mezcla del cemento portland con filler
de áridos reciclados y agua, aquella parte del concreto endurecido.
- Mortero ecológico de cemento portland o ecomortero: Conglomerante compuesto
por cemento portland, porcentajes de arenas naturales y recicladas, agua y en
algunos casos cal, que se usa en la construcción para fijar ladrillos, cubrir paredes
y demás.
2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES:
2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS
- Hipótesis general: El uso cascote tiene efectos positivos y negativos en las
propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
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- Hipótesis nula: El uso cascote no tiene efectos positivos en las propiedades físico
mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
2.3.2VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN
VARIABLE DIMENSIÓN INDICADOR INSTRUMENTO
Cascote
Áridos
reciclados
Granulometría Tamices y balanza
Contenido de absorción Fiolas y balanza
Contenido de sales Bekers y horno
Contenido de humedad Horno y moldes
Peso específico Fiolas y balanza
Peso unitario Moldes y balanza
Pasta ecológica
Resistencia compresión Testigo y prensa
Fluidez Mesa de flujo
Densidad Testigo y balanza
Tiempo de fraguado Aparato de Vicat
Consistencia Aparato de Vicat
Absorción Testigos y horno
Contenido de aire Olla Washington
Mortero
ecológico o
ecomortero
Resistencia compresión Testigo y prensa
Adherencia Prensa y mecanismo
Fluidez Mesa de flujo
Absorción Testigos y hornos.
Contenido de aire Olla Washington
Tiempo de fraguado Aparato de Vicat
Endurecimiento Penetrómetro y pilas
Compresión axial de pilas Pilas y prensa
Compresión diagonal de muretes Muretes y prensa
Densidad Testigos y balanza
2.3.3 OBJETIVOS
Objetivo general:
- Determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas
de pastas y morteros de cemento portland.
Objetivos específicos:
- Precisar las propiedades físico mecánicas de los áridos reciclados provenientes
de la valorización del cascote.
- Definir las propiedades físico mecánicas de pastas de cemento portland con
porcentajes de cascote pulverizado.
- Especificar las propiedades físico mecánicas de morteros de cemento portland
con porcentajes de cascote triturado.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 16
2.4 DISEÑO METODOLÓGICO:
2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS
- El tipo de estudio científico es experimental, siendo el objetivo del presente
proyecto el determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico
mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
- El diseño de contrastación de hipótesis, es válido por su aporte y consistencia
científica.
2.4.2POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO
- Población: Cascote, es un tipo de residuo de construcción de demolición
proveniente de la albañilería.
- Muestra: Cascote acumulado en las principales vías de acceso a la ciudad de
Chiclayo, Perú.
- Muestreo: Aleatorio, por ser el más riguroso y científico.
2.4.3MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS
MÉTODO
- Métodos empíricos de la investigación científica: Representan un nivel en el
proceso de investigación cuyo contenido procede fundamentalmente de la
experiencia, el cual es sometido a cierta elaboración racional y expresado en un
lenguaje determinado.
TÉCNICAS
- Experimentación: Al manipularse las variables de estudio a diversos ensayos para
determinar las propiedades y el comportamiento de la pasta y mortero de
cemento portland.
- La observación: Elemento fundamental de todo proceso investigativo; en ella se
apoya el investigador para obtener el mayor número de datos. Gran parte del
acervo de conocimientos que constituye la ciencia ha sido lograda mediante la
observación.
INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
 Programas de cómputo
- Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, entre otros).
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 17
 Ensayos de materiales
- Granulometría
- Contenido de absorción
- Contenido de sales
- Contenido de humedad
- Peso específico
- Peso unitario
 Ensayos especiales
Mortero de cemento portland
- Ensayo de resistencia a
compresión
- Ensayo de absorción
- Ensayo de densidad
- Ensayo de fluidez
- Ensayo de contenido de aire
- Ensayo de adherencia
- Ensayo de tiempo de fraguado
- Ensayo de resistencia a la
compresión de axial de pilas
- Ensayo de resistencia a la
compresión diagonal de muretes
- Ensayo de endurecimiento
Pasta de cemento portland
- Ensayo de resistencia a
compresión
- Ensayo de contenido de aire
- Ensayo de tiempo de fraguado
- Ensayo de absorción
- Ensayo de fluidez
- Ensayo de densidad
- Ensayo de consistencia
2.4.4PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS
El análisis de datos del proyecto de investigación está dividido en 6 fases, las cuales
se describen a continuación:
FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto.
2. Revisión de las normas nacionales e internacionales.
FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE
3. Movilización de residuos de construcción y demolición.
4. Selección del residuo del tipo cascote.
5. Triturado de cascote.
6. Tamizado de cascote.
FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES
7. Ensayos de laboratorio
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 18
- Granulometría
- Contenido de absorción
- Contenido de sales
- Contenido de humedad
- Peso específico
- Peso unitario
8. Resultados de propiedades físicas de áridos.
FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS
9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control.
10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados.
FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS
11. Experimentación con mortero de cemento portland
- Ensayo de resistencia a compresión
- Ensayo de absorción
- Ensayo de densidad
- Ensayo de fluidez
- Ensayo de contenido de aire
- Ensayo de adherencia
- Ensayo de tiempo de fraguado
- Ensayo de resistencia a la compresión de axial de pilas
- Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes
- Ensayo de endurecimiento
12. Experimentación con pasta de cemento portland
- Ensayo de resistencia a compresión
- Ensayo de contenido de aire
- Ensayo de tiempo de fraguado
- Ensayo de absorción
- Ensayo de fluidez
- Ensayo de densidad
- Ensayo de consistencia
FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS
13. Obtención de los resultados.
14. Análisis de los resultados de ensayos.
15. Preparación de informe final
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 19
16. Conclusiones y recomendaciones.
FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN
17. Presentación del informe de tesis y sustentación
18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final.
2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
- Álvarez, J.L., Urrutia, F., Lecusay, D. y Fernández, A. (1997). Masonry mortars
with demolition debris. Construction Materials, 47: 43-48.
- ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of
hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens).
https://www.astm.org/
- ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry
Prisms. https://www.astm.org/
- ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal
consistency of hydraulic cement paste. https://www.astm.org/
- ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement
by Vicat Needle. https://www.astm.org/
- ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests
of hydraulic cement. https://www.astm.org/
- ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed
concrete by the pressure method. https://www.astm.org/
- ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement
pastes and mortars of plastic consistency. https://www.astm.org/
- ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete
Mixtures by Penetration Resistance. https://www.astm.org/
- ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in
Masonry Assemblages. https://www.astm.org/
- Bektas, F., Wang, K. y Ceylan, H. (2009). Effects of crushed clay krick aggregate
on mortar durability. Construction and Building Materials, 23: 1909-1914.
- Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y
demolición y áridos reciclados. España.
- Córdova of University (UCO). (2015). They find ways to halve the use of sand for
construction. http://www.uco.es/
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 20
- Corinaldesi, V. (2009). Mechanical behavior of masonry assemblages
manufactured with recycled-aggregate mortars. Cement & Concrete Composites,
31:505-510.
- Corinaldesi, V., Giuggliolini, M. y Moriconi, G. (2002). Use of rubble from
building demolition in mortars. Waste Management, 22:893-899.
- Echevarría, M., Parra, J.L. y Sanabría, C. (2005).
Manufacture of mortars with recycled aggregate. Ingeopres, 141: 26-28.
- Fernández Ledesma, E., Ramón Jiménez, J., Ayuso, J., Fernández José M., De
Brito, Jorge. ‘Maximum feasible use of recycled sand from construction and
demolition waste for eco-mortar production – Part 1: ceramic masonry waste’.
Journal of Cleaner Production. 87 (2015). 692-706
- Hincapié, A.M. y Aguja, E.A. (2003). Recycled aggregate for mortars. EAFIT
University Magazine, 39: 76-89.
- Hung, L. V., Nam, V. H. y Pong, V. H. (2008). Study on recycling demolished
building water to use as aggregate for concrete and mortar. The 3° ACF
International Conference-ACV/VCA: 372-382.
- Lee, S. T., Swamy, R.N., Kim, S. S. y Park, Y. G. (2008). Durability of mortars
made with recycled fine aggregates exposed to sulfate solutions. Journal of
Materials in Civil Engineering, 20: 63-70.
- Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboration of ecomorter using residues of
masonry of Chiclayo city. Santo Toribio de Mogrovejo Catholic University, Perú.
- Silva, J., Brito, J. y Veiga, R. (2008). Fine ceramics replacing cement in mortan.
Partial replacement of cement with fine ceramics in rendering mortars. Materials
and Structures, 41: 1333-1344.
- UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12:
Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering
mortars on substrates. http://www.aenor.es/
- Vegas, I., Azcarate, I., Juarrero, A. y Frías, M. (2009). Design and performance of
masonry mortar made from recycled aggregates from concrete debris.
Construction Materials, 59:5-18.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 21
III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS
3.1CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto.
2. Revisión de la normas nacional e internacional.
Revisiones parciales por parte del asesor
3. Movilización de residuos de construcción y demolición.
4. Selección del residuo del tipo cascote.
5. Triturado de cascote.
6. Tamizado de cascote.
Revisiones parciales por parte del asesor
7. Ensayos de laboratorio
• Granulometría
• Contenido de absorción
• Contenido de sales
• Contenido de humedad
• Peso específico
• Peso unitario
8. Resultados de propiedades físicas de áridos.
Revisiones parciales por parte del asesor
9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control.
10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados.
Revisiones parciales por parte del asesor
FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES
FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS
S1 S2 S3 S4
FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE
S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2
MES 5 MES 6 MES 7 MES 8 MES 9 MES 10
CRONOGRAMA DEL DESARROLLO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE INGENIERO CIVIL AMBIENTAL
Responsable del proyecto: MIGUEL ANGEL MORALES GALOC
Título de la tesis : EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLAND
Distrito: CHICLAYO Provincia: CHICLAYO Departamento: LAMBAYEQUE Fecha: ENERO 2017
DESCRIPCIÓN
MES 1 MES 2 MES 3 MES 4
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 22
11. Experimentación con mortero de cemento portland
• Ensayo de resistencia a compresión
• Ensayo de absorción
• Ensayo de densidad
• Ensayo de fluidez
• Ensayo de contenido de aire
• Ensayo de adherencia
• Ensayo de tiempo de fraguado
• Ensayo de endurecimiento
• Ensayo de resistencia a compresión axial de pilas
• Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes
12. Experimentación con pasta de cemento portland
• Ensayo de resistencia a compresión
• Ensayo de contenido de aire
• Ensayo de tiempo de fraguado
• Ensayo de absorción
• Ensayo de fluidez
• Ensayo de densidad
• Ensayo de consistencia
Revisiones parciales por parte del asesor
13. Obtención de los resultados.
14. Análisis de los resultados de ensayos.
15. Preparación de informe final
16. Conclusiones y recomendaciones.
Revisiones parciales por parte del asesor
17. Presentación del informe de tesis y sustentación
18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final.
Revisiones parciales por parte del asesor
S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4
MES 7 MES 8 MES 9 MES 10
S1 S2 S3 S4 S1 S2
DESCRIPCIÓN
MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6
S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2
FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS
FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN
FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 23
3.2 PRESUPUESTO
CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD PERSONAL TIEMPO
PRECIO
UNIT.
PARCIAL TOTAL
01.00.00 MANO DE OBRA 11500
Personal de apoyo Día 10 30 25 7500
Personal técnico Día 2 50 40 4000
02.00.00 MATERIALES S/. 1333
Papel A-4 Millar 5 25 125
Libros relacionados al tema de tesis Glb 5 60 300
Memorias USB 16 GB Unid 2 30 60
CD, DVD Glb 15 1.5 22.5
Tintas para impresiones menores Glb 15 35 525
Útiles de escritorio Glb 1 300 300
03.00.00 ALQUILER DE EQUIPOS Y/O ADQUISICIÓN DE EQUIPOS MENORES S/. 4100
Laptop Glb 1 3000 3000
Impresora multifuncional Glb 1 400 400
Uso de oficina y ambiente de trabajo Glb 1 500 500
Cámara fotográfica digital Unid 1 200 200
04.00.00 SERVICIOS DE TERCEROS S/. 4910
Tipeos de proyectos definitivos Hojas 500 1 500
Dibujo de planos Glb 2 200 400
Ploteos Unid 2 5 10
Fotocopias Glb 2000 0.1 200
Empastados Glb 12 50 600
Servicios de internet Mes 10 100 1000
Energía eléctrica Mes 10 100 1000
Alquiler de almacén de materiales y equipos Mes 8 150 1200
05.00.00 VALORIZACIÓN DEL CASCOTE Y ENSAYOS A ÁRIDOS NATURALES Y RECICLADOS S/. 13500
Trituración de cascote Glb 1 1000 1000
Tamizado de cascote Glb 1 500 500
Granulometría Glb 20 100 2000
Contenido de absorción Glb 20 100 2000
Contenido de humedad Glb 20 100 2000
Contenido de sales Glb 20 100 2000
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 24
Peso específico Glb 20 100 2000
Peso unitario Glb 20 100 2000
07.00.00
TRANSPORTE DE MATERIALES Y
VISITAS
S/. 400
Movilización de residuos de cascote Glb 1 200 200
Movilización de residuos de materiales Glb 1 200 200
08.00.00 ENSAYOS A UTILIZAR S/. 37500
Resistencia a compresión Glb 400 5 2000
Absorción Glb 400 5 2000
Densidad Glb 400 5 2000
Fluidez Glb 90 50 4500
Adherencia Glb 45 50 2250
Tiempo de fraguado Glb 30 50 1500
Contenido de aire Glb 30 50 1500
Edurecimiento Glb 15 400 6000
Resistencia a compresión axial de pilas Glb 15 450 6750
Resistencia a la compresión diagonal de muretes Glb 15 550 8250
Consistencia Glb 15 50 750
09.00.00 VIÁTICOS Y ASIGNACIONES S/. 4000
Movilidad local Glb 1 1000 1000
Alimentación eventual por jornada de trabajos Dias 300 10 3000
COSTO TOTAL DE LA TESIS 77242.5
3.3 FINANCIAMIENTO
- Recursos disponibles: Laboratorio de mecánica de suelos de la escuela de ingeniería civil ambiental de la Universidad Católica
Santo Toribio de Mogrovejo.
- Recursos no disponibles: Autofinanciamiento
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 25
ANEXOS
ANEXO 01:
Ensayo de resistencia a compresión: Usando briquetas estándar de 50mmx50mm
(izquierda) sometidas a esfuerzos de compresión (derecha).
ANEXO 02:
Ensayo de absorción: Por medio de cubos de 50mmx50mmx50mm colocados en un
horno, en el que se cuantifica el porcentaje de agua retenido en cada muestra.
Anexo 01:
Ensayo de
resistencia a
compresión.
Morales Galoc,
2016.
Anexo 02:
Ensayo de
absorción.
Morales Galoc,
2016.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 26
ANEXO 03:
Ensayo de peso unitario o densidad: Se tiene establecido el volumen de
50cmx50cmx50cm dado por las briquetas, por lo que es necesario el peso de la muestra.
ANEXO 04:
El ensayo de fluidez: Es determinado usando una mesa de flujo o de rebote, en la que se
medirá el porcentaje de variación del diámetro de la base de la mezcla.
Anexo 03:
Ensayo de peso
unitario o
densidad.
Morales Galoc,
2016.
Anexo 04:
Ensayo de peso
unitario o
densidad.
Morales Galoc,
2016.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 27
ANEXO 05:
Ensayo de contenido de aire con Olla Washington: Se podrá medir el porcentaje de
vacíos de la mezcla, ejerciendo presión tal como se muestra la imagen.
ANEXO 06:
Ensayo de adherencia: Medirá el esfuerzo de corte al someter la pila de ladrillos
asentados en la izquierda, tal como se muestra en la imagen derecha.Ladrillo
Mortero
CARGA
200 mm
250 mm
50 mm
Anexo 05:
Ensayo de
contenido de
aire con Olla
Washington.
Morales Galoc,
2016.
Anexo 06:
Ensayo de
contenido de
aire con Olla
Washington.
Morales Galoc,
2016.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 28
ANEXO 07:
Ensayo de tiempo de fraguado y consistencia normal: En estos dos ensayos se utilizará
el aparato de Vicat con una sonda representados en la imagen.
ANEXO 08:
Ensayo de tiempo de resistencia a compresión axial de pilas de ladrillos adheridos con
mortero.
Anexo 07:
Aparato de
Vicat y sonda de
penetración.
Morales Galoc,
2016.
Anexo 08:
Ensayo de
resistencia a
compresión
axial de pilas de
ladillos. Morales
Galoc, 2016.
MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 29
ANEXO 09:
Ensayo de la resistencia a compresión diagonal de muretes de ladrillo adheridos con
mortero.
ANEXO 10:
Penetrómetro de Acme empleado en el ensayo de penetración de tarrajeo de pilas.
Anexo 09:
Ensayo de
compresión
diagonal de
muretes de
ladillos. Morales
Galoc, 2016.
Anexo 10:
Ensayo de
endurecimiento.
Morales Galoc,
2016.

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Formulación de proyectos de tesis en ingeniería y construcción: Efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland

  • 1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL TÍTULO EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLAND AUTOR: MIGUEL ANGEL MORALES GALOC PROYECTO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE INGENIERO CIVIL AMBIENTAL Chiclayo, Perú 2017
  • 2. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 2 TÍTULO DE LA TESIS Efecto del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland. POR Miguel Angel Morales Galoc Proyecto de Tesis presentado a la Escuela de Ingeniería Civil Ambiental de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo, para optar el grado académico de INGENIERO CIVIL AMBIENTAL ___________________________ APROBADO POR _____________________________ …………………………… Presidente/a de Jurado _____________________________ ………………………………………………. Secretario/a de Jurado _____________________________ ………………………………………………. Vocal/Asesor de Jurado CHICLAYO, 2017
  • 3. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 3 I. INFORMACIÓN GENERAL______________________________ 4 RESUMEN ____________________________________________ 5 ABSTRACT ____________________________________________ 5 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN _____________________________ 6 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: __________________________ 6 2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA_____________________________________6 2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA__________________________________7 2.1.3 JUSTIFICACIÓN ______________________________________________7 2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA: _____________________ 9 2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA _________________________________9 2.2.2 MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL_________________________________ 12 2.2.3 DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS ______________________________ 14 2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES: ________________________________ 14 2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS________________________________ 14 2.3.2 VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN_____________________________ 15 2.3.3 OBJETIVOS ________________________________________________ 15 2.4 DISEÑO METODOLÓGICO: ________________________________ 16 2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS_________ 16 2.4.2 POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO ___________________ 16 2.4.3 MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS _____ 16 2.4.4 PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS ________________ 17 2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:___________________________ 19 III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS _______________ 21 3.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ___________________________ 21 3.2 PRESUPUESTO ________________________________________ 23 3.3 FINANCIAMIENTO______________________________________ 24 ANEXOS ____________________________________________ 25
  • 4. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 4 I. INFORMACIÓN GENERAL 1. TÍTULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: Efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland. 2. AUTOR: Miguel Angel Morales Galoc 3. ASESOR: Por definir 4. TIPO DE INVESTIGACIÓN: Paradigma positivista, enfoque cuantitativo y diseño experimental. 5. ÁREA DE LA INVESTIGACIÓN: Ciencia y tecnología. 6. LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE DESARROLLARÁ EL PROYECTO: Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo – Chiclayo, Perú. 7. DURACIÓN DEL PROYECTO 7.1 PERÍODO QUE DURARÁ EL PROYECTO: Nueve (12) meses 7.2 FECHA DE INICIO: Enero 2017. 8. FIRMA DEL AUTOR DEL PROYECTO ____________________________________ Autor: Miguel Angel Morales Galoc 9. FIRMA DEL ASESOR DEL PROYECTO ____________________________________ Asesor 10. FECHA DE PRESENTACIÓN: Enero, 2017.
  • 5. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 5 RESUMEN El presente proyecto de investigación, denominado “Efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland”; tiene como objetivo determinar por medio de ensayos los efectos producidos por el uso de áridos reciclados provenientes de la valorización de residuos de construcción y demolición, en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, todo ello con el fin de reutilizar estos residuos en la producción de concretos ecológicos. El proyecto se ha programado en seis fases, Fase i: Recopilación de información, Fase ii: Valorización de áridos reciclados de cascote, Fase iii: Ensayos de áridos reciclados y naturales, Fase iv: Diseños de mezclas, Fase v: Ensayos a pastas y morteros, Fase vi: Análisis de resultados, Fase vii: Informe final y sustentación. PALABRAS CLAVE: Residuos de construcción y demolición, cascote, áridos naturales, áridos reciclados, pasta y mortero. ABSTRACT The present research project, entitled "Effects of the use of the cascade on the mechanical properties of portland cement pastes and mortars"; It aims to determine by means of tests the effects produced by the use of recycled aggregates come from the valorization of construction and demolition residues in the mechanical properties of portland cement pastes and mortars, all in order to reuse these Waste In the production of ecological concretes. The project has been programmed into six phases, Phase i: Collection of information, Phase II: Utilization of recycled cascade aggregates, Phase iii: Recycled and natural aggregate tests, Phase iv: Mixture designs, Phase v: Mortars, Phase vi: Analysis of results, Phase vii: Final report and support. KEYWORDS: Construction and demolition waste, cascades, natural aggregates, recycled aggregates, pastes and mortars.
  • 6. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 6 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: 2.1.1 SITUACIÓN PROBLEMÁTICA Se ha determinado que aproximadamente el 20% de la población mundial consume 80 % de las materias primas. Asimismo, se conoce que la arena natural es un componente fundamental para la elaboración del concreto y mortero que tradicionalmente se utiliza en las obras de ingeniería. Existe una sensación de que este árido fino está tan presente en el planeta, que podría decirse que hay una cantidad infinita, pero no es así, un informe del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente publicado en marzo del 2014, advierte que este recurso es más escaso de lo que se puede imaginar, y sobre todo es no renovable. La ONU manifiesta que entre los 47 y 59 millones de toneladas de materiales que se extraen en el planeta a lo largo de un año, más de dos tercios (entre el 68% y el 85%) son arenas y gravas. Es el recurso natural más empleado después del agua y por delante del petróleo. El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima que por cada tonelada de cemento, la industria de la construcción necesita entre seis y siete veces más de arena. Cada año se producen en el planeta más de 3,7 billones de toneladas de cemento, según la Agencia Científica Estadounidense. De tal manera, se deduce que la demanda de arena que se necesita para realizar todo tipo de construcciones a nivel mundial es bastante grande. El avance del desarrollo tecnológico de la sociedad mundial, ha tenido como consecuencia la generación de residuos de distinta procedencia, por lo que se ha vuelto indispensable una adecuada gestión medioambiental. La Unión Europea sabe que la mitad de sus residuos son provenientes de la albañilería. El mismo Parlamento Europeo tiene como objetivo para el 2020, que al menos el 70% de estos residuos sean reciclados. Es por ello que, las platas valorizadoras de residuos de construcción y demolición, se han convertido en un negocio muy rentable para la gestión de estos residuos en el viejo continente. Las plantas de áridos reciclados tienes diferentes etapas y procesos de trituración, del cual se obtiene, en su mayoría, residuos limpios de concreto y cascotes, los que son aplicados como relleno, material de drenaje, base y sub base de carreteras o como árido reciclado en la fabricación de concretos más sostenibles. Por esto, el valorar esos residuos se han convertido en un tema importante de
  • 7. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 7 investigación, siempre en busca de aplicaciones concretas para así tener un mayor porcentaje de utilización. En Sudamérica ya se han ido implementando este tiempo de plantas, en países tales como, Chile, Colombia, Argentina, Brasil, entre otros. En Perú, quien cuenta con un alto volumen de generación de residuos de construcción y demolición, se ha propuesto un plan de negocio para una planta valorizadora de este tipo de residuos, pero hasta la fecha no se ha puesto en servicio ninguna plata de este tipo, debido a la mala gestión de estos residuos en las obras públicas y privadas. Morales Galoc, (2016), estima que una de sus ciudades más importantes, Chiclayo, generará aproximadamente 94 mil m3 de residuos provenientes del sector construcción, y que para el 2020 alcanzará los 101 mil m3. Estos residuos tienen una concentración de 43% de escombros de concreto y 18% de cascote. Cae en esto, la importancia de investigar los efectos producidos por los áridos reciclados, para así poder dar mayor valor a los residuos de construcción y demolición. 2.1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Cuáles serán los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland? 2.1.3 JUSTIFICACIÓN Investigar los efectos producto del uso del cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland, permitirán justificar técnicamente el uso de concretos y morteros ecológicos, lo cual generará múltiples beneficios. Entre los más importantes destaca el poder reutilizar los residuos de construcción y demolición. Este proyecto de investigación intenta dar un fundamento técnico demostrado, para poder aprovechar la mayor cantidad posible de estos residuos que se generan, específicamente los cascotes. Todo ello en aras de promover una conciencia de construcciones autosostenibles; de modo que se reduzca la explotación de canteras, disminuya la ocupación de vertederos, el depósito de residuos en las calles y las principales vías de acceso a ciudades, baje el consumo energético y se reduzca la emisión de CO2 al ambiente.
  • 8. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 8 Asimismo, también tiene una incidencia social, rompiendo el ciclo tradicional de adquirir, consumir y luego desechar; algo que es muy difícil de romper en una cultura como la nuestra, dado que los humanos siempre han producido residuos, pero es ahora, en la sociedad del consumo, cuando el volumen de residuos ha crecido de forma desorbitada hasta convertirse, como se dijo anteriormente, en un gravísimo problema. El hecho de que los desperdicios sean arrojados en cualquier lugar aumenta las probabilidades del desarrollo de enfermedades y el reducir los residuos en circulación favorece a mantener ambientes más limpios y saludables. El uso del cascote en concretos es una iniciativa a favor de impulsar el buen manejo de desechos en pro de la salud, generando estilos de vida saludables. Por otro lado, a medida que se cambie las proporciones de mezcla de las arenas recicladas, las propiedades resultantes en la pasta y mortero también llegan a alterarse debido a su composición. Es caso de la trabajabilidad, esta influye mucho en la colocación del concreto (incluye al mortero) y el rendimiento del asentado de los ladrillos. También el “tiempo de utilización”, periodo en el que el concreto aún está fresco y puede ser usado por los obreros. Igualmente, la capacidad de retención de agua, propiedad que tiene el concreto para evitar la pérdida de la misma por absorción (succión). El contenido de aire es importante, ya que influye mucho en la durabilidad, especialmente en las situaciones de hielo-deshielo. Otra propiedad de interés por parte de los albañiles, es la adherencia en el estado fresco, que es la resistencia a la separación o deslizamiento en el caso de los morteros sobre la superficie de contacto con el soporte, puesto que les facilita el trabajo sobre las operaciones verticales. Las resistencias mecánicas son quizá las más importantes en el estado endurecido del concreto, soportar las cargas que actúan sobre ellos de acuerdo al sistema constructivo establecido. La adhesión también en este estado, es un propiedad de mucho interés porque determina el trabajo conjunto entre el mortero y la unidad de albañilería, y lo es para todo tipo de mortero, puesto que una buena adhesión minimiza la entrada de agua y humedad; además interviene en la resistencia a las fuerzas generadas por el viento, acciones estructurales, movimiento de ladrillos o cambios térmicos. Otra de las propiedades en todo tipo de concreto es la retracción, que no es nada más que la pérdida de volumen que se produce durante el fraguado y el principio de endurecimiento, y es de tomar en cuenta ya que si esta es alta, se pueden producir fisuras en la superficie del concreto, generando problemas de carácter estético y aumenta la permeabilidad de los mismos.
  • 9. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 9 En el aspecto financiero, se puede decir que el uso de arenas recicladas con un eficiente plan de gestión integral de los residuos de la construcción para la reutilización en cualquier fin viable - entre uno de ellos los concretos y morteros ecológicos -, aprovechará los residuos que se generan y no solo para los de nuestra ciudad, sino que puede ser adaptada a cualquier otro medio. Con ello se ahorrará en la inversión de transporte a los diferentes focos donde se depositan finalmente los residuos; se aprovecharán las áreas de terrenos ocupadas, que pueden ser usadas para otros fines como la agricultura, habilitaciones urbanas, entre otras necesidades que hacen falta a nuestra ciudad. Así también, una mejor gestión del manejo de residuos generará muchos empleos, ya que se necesitará una gran fuerza laboral para recolectar este material, seleccionarlo, triturarlo y tamizarlo para hacer que luego esté apto para su posterior reutilización. Un plan de gestión integral bien definido es capaz de generar muchos ingresos al optimizar el uso de recursos que aparentemente no tiene ningún otro uso, disminuyendo el costo de inversión en la materia prima natural; de modo que se maximiza beneficios y genera utilidades con el nuevo producto. Para finalizar, como se dijo al inicio, la investigación sobre la reutilización de los residuos del tipo cascote, como agregados finos no ha sido del todo estudiada, a comparación de la parte gruesa, por lo que es necesario el mejorar la técnica, calidad del diseño y proceso de gestión, ya que sirve como componente importante para la elaboración de concretos de todo tipo. Este proyecto además de hacer posible la reducción de residuos, conduce al desarrollo de nuevas tecnologías, garantizando que el índice de recuperación y de reciclado de los residuos de la construcción incremente en el futuro. 2.2 MARCO DE REFERENCIA DEL PROBLEMA: 2.2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA La Universidad de Córdova, en el año 2015, informa en su portar web que un equipo de ingenieros de la construcción y de químicos inorgánicos de la Escuela Politécnica Superior de Belmez (Córdoba), en colaboración con colegas del Instituto Superior Técnico de la Universidad de Lisboa ha analizado la viabilidad de una arena procedente de materiales reciclados de construcción y la capacidad que tiene como alternativa de uso a la arena extraída de la naturaleza. Los investigadores
  • 10. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 10 observaron que el 50% de la arena convencional puede ser substituida por arena reciclada sin que afectara significativamente a las propiedades de los morteros de albañilería. Fernández et al., (2015) midieron diferentes variables como la trabajabilidad, las propiedades mecánicas, la adherencia, la absorción de agua o la durabilidad del mortero resultante. “El porcentaje de substitución del 100%, por ejemplo, reducía la trabajabilidad de este ecomortero y se reducía ligeramente su resistencia. Tampoco vimos que fuera más eficiente substituir la arena natural en un 25% o un 75%”, resume Jiménez, miembro del equipo de investigación, en un trabajo publicado recientemente en Journal of Cleaner Production, una de las revistas internacionales más importantes del sector. En el mundo ya existen plantas valorizadoras de residuos de construcción y demolición, que reducen los escombros de concreto de resistencias menores a 20MPa a partículas por debajo de los 5 mm. A partir de éstas se han ido estudiando el comportamiento que tienen estos agregados dentro del concreto. Por ejemplo en el estado fresco, Vegas et al., (2009) estudió la variación del coeficiente de absorción según el porcentaje de agregado reciclado. Donde se aprecia que a absorción del agua se ve afectada al utilizar estas arenas, ya que esta es superior al de las arenas naturales. Hincapié y Aguja (2003), consideran que los resultados finales de la absorción de agua de las arenas recicladas se mantienen dentro de unos límites satisfactorios para la caracterización técnica del producto. De igual modo Evecarría et al. (2005) afirma que debido a la disposición y reactividad de estas arenas, presenta un mecanismo de reacción y capilaridad que es capaz de atenuar, e incluso eliminar, los efectos provocados por la alta absorción de agua. La trabajabilidad en este caso es muy buena, al margen del material que constituya la fuente de la arena reciclada o el f’c de diseño de la mezcla, siempre controlando la relación a/c efectiva (Hung et al., 2008). Bektas et al., (2009) afirma que la fluidez, que es una medida de la trabajabilidad, desciende al aumentar la cantidad de contenido de ladrillos triturados en la mezcla. Además Hincapié y Aguja (2003), define que si bien la trabajabilidad es igual, esta lo es por un periodo de tiempo corto, debido al mayor porcentaje de absorción del agregado. Respecto al contenido de aire ocluido, Vegas et al. (2009) obtiene valores del 12%, muy parecidos a su muestra patrón, reflejando que no existen cambios significativos en esta propiedad.
  • 11. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 11 Por otro lado en el estado endurecido, la porosidad llega a ser mucho mayor cuando se utiliza arena reciclada, debido a que son más porosos que las naturales (Corinaldesi, 2009). En el caso de la resistencia a compresión, que es sin lugar a dudas la propiedad más importante en este estado, se ve afectada al aumentar el contenido de arena reciclada, afirma Álvarez et al., 1997. Por el contrario, Hincaié y Aguja (2003) observa que a los 7 días se presenta un aumento de hasta el 30% de la resistencia utilizando arena natural, sin embarco a los 28 días cambia, siendo mayor en un 10% la resistencia de este último. En el caso de resistencias a periodos más largos la acción del ladrillo triturado, al igual en el concreto reciclado, llega a tener un incremento debido a la acción puzolánica del ladrillo triturado; en el caso de la resistencia a flexión, la incidencia del agregado que presenta este al mezclarse es similar a la de la compresión, salvo que el contenido de ladrillos triturados no produce ningún efecto beneficioso (Corinaldesi et al., 2002). La adhesión, en el caso del mortero en conjunto con la unidad de albañilería, presenta una mejor resistencia cuando se utiliza arena reciclada, concluye Corinaldesi (2009). Por el contrario, la retracción es uno de los problemas a los que hay que enfrentarse cuando se trabaja con concretos que incluyen agregados reciclados, pero Bektas et al. (2009) obtiene resultados que para un mortero de 10 y 20% de arena reciclada la retracción es muy parecida a su muestra control. En el caso de la durabilidad, la introducción de arenas recicladas permite una mejor resistencia a los ciclos de hielo-deshielo, ya que esta crean burbujas de aire; para el ataque de sulfato de magnésico, la cantidad de sustitución de arena natural por reciclada juega un papel importante, sin embargo Lee et al. (2005) determina que hasta un 50% de sustitución es efectivo para resistir a los ataques por sulfato magnésico, al margen del tipo de arena reciclada que se considere; por el contrario para la reacción álcali-arena Bektas et al. (2009) realiza un ensayo en el que si bien la expansión es alta a un 30% de contenido de ladrillos, a partir de esta comienza a descender. A su vez, Silva et al. (2009) constatan que los morteros de revestimiento con un 10% de sustitución de cemento por polvo de ladrillo presenta una mejora en el comportamiento de prácticamente todas sus propiedades por la acción puzolánica que esta presenta, salvo para la retracción y permeabilidad.
  • 12. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 12 2.2.2MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL - Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboración de ecomortero utilizando residuos de albañilería de la ciudad de Chiclayo: Tesis de pre grado que diseñó un mortero ecológico con altos porcentajes de contenido de áridos reciclados. Asimismo, planteó propuesta económica muy rentable para la constitución de una Planta valorizadora de residuos de construcción y demolición. Como también, cuantificar los beneficios medioambientales que este genera. - Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y demolición y áridos reciclados: Este nuevo manual del grupo editorial Fueyo Editores cuenta con trece capítulos y se encuentra dividido en dos bloques. La primera parte, titulada Residuos de Construcción y Demolición, trata de la composición de los RCD, su situación en España y Europa, el marco legal, su gestión, su origen en las demoliciones, rehabilitaciones y deconstrucciones, y su tratamiento en las plantas de valorización. Bajo el título Áridos Reciclados, la segunda parte de este manual estudia los áridos reciclados (características, propiedades y ensayos) respecto a los áridos naturales, y analiza pormenorizadamente los áridos reciclados para hormigón, para carreteras y para morteros. - ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens): Este método de prueba cubre la determinación de la resistencia a la compresión de morteros de cemento hidráulico, utilizando muestras en forma de cubo de 2 pulgadas [50 mm]. - ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry Prisms: Este método de ensayo proporciona un medio para verificar que los materiales de albañilería utilizados en construcción dan como resultado albañilería que cumple con la resistencia a la compresión especificada. - ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal consistency of hydraulic cement paste: Este método de ensayo trata sobre la determinación de la cantidad de agua necesaria para obtener pastas de consistencia normal de cemento hidráulico. - ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement by Vicat Needle: Este método de prueba proporciona un medio para determinar el cumplimiento con un límite de especificación para el tiempo de establecimiento
  • 13. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 13 de Vicat. El tiempo de ajuste medido por este método no proporcionará necesariamente los mismos resultados que el tiempo de colocación de la pasta de cemento hidráulico medida por otros métodos, o el tiempo de colocación del mortero o del concreto. - ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests of hydraulic cement: Esta especificación cubre los requisitos para la mesa de flujo y los aparatos accesorios usados en la realización de pruebas de flujo de consistencia de morteros en ensayos de cemento hidráulico. La mesa de flujo consistirá en un bastidor de hierro rígido de fundición integral y un tablero de mesa rígido circular. Otros detalles de la tabla de flujo, su montaje y lubricación se describen en la especificación. También se discute el molde cónico para la colada del espécimen de flujo y el calibre para medir el diámetro del mortero después de haber sido esparcido por el funcionamiento de la mesa. - ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed concrete by the pressure method: Este método de ensayo cubre la determinación del contenido de aire del hormigón recién mezclado. La prueba determina el contenido de aire de concreto recién mezclado exclusivo de cualquier aire que pueda existir dentro de huecos dentro de las partículas de agregado. Por esta razón, es aplicable a hormigón hecho con partículas de agregado relativamente denso y requiere la determinación del factor de corrección agregado. - ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement pastes and mortars of plastic consistency: Esta práctica está destinada a ser utilizada en la mezcla mecánica de pastas y morteros de consistencia plástica para el ensayo de cementos hidráulicos. - ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance: Dado que el ajuste del concreto es un proceso gradual, cualquier definición de tiempo de configuración debe necesariamente ser arbitraria. En este método de ensayo, los tiempos necesarios para que el mortero alcance valores especificados de resistencia a la penetración se utilizan para definir los tiempos de ajuste. - ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in Masonry Assemblages: Este método de ensayo fue desarrollado para medir con mayor exactitud la resistencia a la tracción diagonal (cizalladura) de la mampostería de lo que era posible con otros métodos disponibles. El tamaño de
  • 14. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 14 la muestra se seleccionó como el más pequeño que sería razonablemente representativo de un ensamblaje de mampostería de tamaño completo y que permitiría el uso de máquinas de prueba tales como las que usan muchos laboratorios. - UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12: Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering mortars on substrates: Esta norma detalla el procedimiento normalizado para este ensayo, el cual permite determinar la resistencia a la adhesión de los morteros de revoco y enlucido endurecidos aplicados sobre soportes. 2.2.3DEFINICIÓN DE TÉMINOS BÁSICOS - Residuos de construcción y demolición: Cualquier residuo que se genere en una obra de construcción y demolición. - Cascote: Conjunto de escombros y desechos que resultan del derribo de un edificio o de una obra de albañilería. - Áridos naturales: Es el que procede del laboreo de un yacimiento y que ha sido sometido únicamente a procesos mecánicos. En cuanto a su forma se distinguen en redondeados y angulares. - Áridos reciclados: Son el producto resultante del tratamiento de los residuos de construcción y demolición, que una vez que cumplen con la normativa técnica de aplicación, constituyen una alternativa al empleo de los áridos naturales. - Pasta ecológica de cemento portland: Es la mezcla del cemento portland con filler de áridos reciclados y agua, aquella parte del concreto endurecido. - Mortero ecológico de cemento portland o ecomortero: Conglomerante compuesto por cemento portland, porcentajes de arenas naturales y recicladas, agua y en algunos casos cal, que se usa en la construcción para fijar ladrillos, cubrir paredes y demás. 2.3 HIPÓTESIS Y VARIABLES: 2.3.1 FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS - Hipótesis general: El uso cascote tiene efectos positivos y negativos en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland.
  • 15. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 15 - Hipótesis nula: El uso cascote no tiene efectos positivos en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland. 2.3.2VARIABLES – OPERACIONALIZACIÓN VARIABLE DIMENSIÓN INDICADOR INSTRUMENTO Cascote Áridos reciclados Granulometría Tamices y balanza Contenido de absorción Fiolas y balanza Contenido de sales Bekers y horno Contenido de humedad Horno y moldes Peso específico Fiolas y balanza Peso unitario Moldes y balanza Pasta ecológica Resistencia compresión Testigo y prensa Fluidez Mesa de flujo Densidad Testigo y balanza Tiempo de fraguado Aparato de Vicat Consistencia Aparato de Vicat Absorción Testigos y horno Contenido de aire Olla Washington Mortero ecológico o ecomortero Resistencia compresión Testigo y prensa Adherencia Prensa y mecanismo Fluidez Mesa de flujo Absorción Testigos y hornos. Contenido de aire Olla Washington Tiempo de fraguado Aparato de Vicat Endurecimiento Penetrómetro y pilas Compresión axial de pilas Pilas y prensa Compresión diagonal de muretes Muretes y prensa Densidad Testigos y balanza 2.3.3 OBJETIVOS Objetivo general: - Determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland. Objetivos específicos: - Precisar las propiedades físico mecánicas de los áridos reciclados provenientes de la valorización del cascote. - Definir las propiedades físico mecánicas de pastas de cemento portland con porcentajes de cascote pulverizado. - Especificar las propiedades físico mecánicas de morteros de cemento portland con porcentajes de cascote triturado.
  • 16. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 16 2.4 DISEÑO METODOLÓGICO: 2.4.1 TIPO DE ESTUDIO Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS - El tipo de estudio científico es experimental, siendo el objetivo del presente proyecto el determinar los efectos del uso de cascote en las propiedades físico mecánicas de pastas y morteros de cemento portland. - El diseño de contrastación de hipótesis, es válido por su aporte y consistencia científica. 2.4.2POBLACIÓN, MUESTRA DE ESTUDIO Y MUESTREO - Población: Cascote, es un tipo de residuo de construcción de demolición proveniente de la albañilería. - Muestra: Cascote acumulado en las principales vías de acceso a la ciudad de Chiclayo, Perú. - Muestreo: Aleatorio, por ser el más riguroso y científico. 2.4.3MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECIÓN DE DATOS MÉTODO - Métodos empíricos de la investigación científica: Representan un nivel en el proceso de investigación cuyo contenido procede fundamentalmente de la experiencia, el cual es sometido a cierta elaboración racional y expresado en un lenguaje determinado. TÉCNICAS - Experimentación: Al manipularse las variables de estudio a diversos ensayos para determinar las propiedades y el comportamiento de la pasta y mortero de cemento portland. - La observación: Elemento fundamental de todo proceso investigativo; en ella se apoya el investigador para obtener el mayor número de datos. Gran parte del acervo de conocimientos que constituye la ciencia ha sido lograda mediante la observación. INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS  Programas de cómputo - Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, entre otros).
  • 17. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 17  Ensayos de materiales - Granulometría - Contenido de absorción - Contenido de sales - Contenido de humedad - Peso específico - Peso unitario  Ensayos especiales Mortero de cemento portland - Ensayo de resistencia a compresión - Ensayo de absorción - Ensayo de densidad - Ensayo de fluidez - Ensayo de contenido de aire - Ensayo de adherencia - Ensayo de tiempo de fraguado - Ensayo de resistencia a la compresión de axial de pilas - Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes - Ensayo de endurecimiento Pasta de cemento portland - Ensayo de resistencia a compresión - Ensayo de contenido de aire - Ensayo de tiempo de fraguado - Ensayo de absorción - Ensayo de fluidez - Ensayo de densidad - Ensayo de consistencia 2.4.4PLAN DE PROCESAMIENTO PARA ANÁLISIS DE DATOS El análisis de datos del proyecto de investigación está dividido en 6 fases, las cuales se describen a continuación: FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto. 2. Revisión de las normas nacionales e internacionales. FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE 3. Movilización de residuos de construcción y demolición. 4. Selección del residuo del tipo cascote. 5. Triturado de cascote. 6. Tamizado de cascote. FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES 7. Ensayos de laboratorio
  • 18. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 18 - Granulometría - Contenido de absorción - Contenido de sales - Contenido de humedad - Peso específico - Peso unitario 8. Resultados de propiedades físicas de áridos. FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS 9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control. 10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados. FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS 11. Experimentación con mortero de cemento portland - Ensayo de resistencia a compresión - Ensayo de absorción - Ensayo de densidad - Ensayo de fluidez - Ensayo de contenido de aire - Ensayo de adherencia - Ensayo de tiempo de fraguado - Ensayo de resistencia a la compresión de axial de pilas - Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes - Ensayo de endurecimiento 12. Experimentación con pasta de cemento portland - Ensayo de resistencia a compresión - Ensayo de contenido de aire - Ensayo de tiempo de fraguado - Ensayo de absorción - Ensayo de fluidez - Ensayo de densidad - Ensayo de consistencia FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS 13. Obtención de los resultados. 14. Análisis de los resultados de ensayos. 15. Preparación de informe final
  • 19. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 19 16. Conclusiones y recomendaciones. FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN 17. Presentación del informe de tesis y sustentación 18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final. 2.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: - Álvarez, J.L., Urrutia, F., Lecusay, D. y Fernández, A. (1997). Masonry mortars with demolition debris. Construction Materials, 47: 43-48. - ASTM C109 / C109M - 16ª. Standard test method for compressive strength of hydraulic cement mortars (using 2-in. or [50-mm] cube specimens). https://www.astm.org/ - ASTM C1314 – 16. Standard Test Method for Compressive Strength of Masonry Prisms. https://www.astm.org/ - ASTM C187 – 16. Standard test method for amount of water required for normal consistency of hydraulic cement paste. https://www.astm.org/ - ASTM C191 – 13. Standard test methods for time of setting of hydraulic cement by Vicat Needle. https://www.astm.org/ - ASTM C230 / C230M – 14. Standard specification for flow table for use in tests of hydraulic cement. https://www.astm.org/ - ASTM C231 / C231M – 14. Standard test method for air content of freshly mixed concrete by the pressure method. https://www.astm.org/ - ASTM C305 – 14. Standard practice for mechanical mixing of hydraulic cement pastes and mortars of plastic consistency. https://www.astm.org/ - ASTM C403 / C403M – 16. Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance. https://www.astm.org/ - ASTM E519 / E519M – 15. Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in Masonry Assemblages. https://www.astm.org/ - Bektas, F., Wang, K. y Ceylan, H. (2009). Effects of crushed clay krick aggregate on mortar durability. Construction and Building Materials, 23: 1909-1914. - Bustillo Revuelta, Manuel (2010). Manual de residuos de construcción y demolición y áridos reciclados. España. - Córdova of University (UCO). (2015). They find ways to halve the use of sand for construction. http://www.uco.es/
  • 20. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 20 - Corinaldesi, V. (2009). Mechanical behavior of masonry assemblages manufactured with recycled-aggregate mortars. Cement & Concrete Composites, 31:505-510. - Corinaldesi, V., Giuggliolini, M. y Moriconi, G. (2002). Use of rubble from building demolition in mortars. Waste Management, 22:893-899. - Echevarría, M., Parra, J.L. y Sanabría, C. (2005). Manufacture of mortars with recycled aggregate. Ingeopres, 141: 26-28. - Fernández Ledesma, E., Ramón Jiménez, J., Ayuso, J., Fernández José M., De Brito, Jorge. ‘Maximum feasible use of recycled sand from construction and demolition waste for eco-mortar production – Part 1: ceramic masonry waste’. Journal of Cleaner Production. 87 (2015). 692-706 - Hincapié, A.M. y Aguja, E.A. (2003). Recycled aggregate for mortars. EAFIT University Magazine, 39: 76-89. - Hung, L. V., Nam, V. H. y Pong, V. H. (2008). Study on recycling demolished building water to use as aggregate for concrete and mortar. The 3° ACF International Conference-ACV/VCA: 372-382. - Lee, S. T., Swamy, R.N., Kim, S. S. y Park, Y. G. (2008). Durability of mortars made with recycled fine aggregates exposed to sulfate solutions. Journal of Materials in Civil Engineering, 20: 63-70. - Morales Galoc, Miguel A. (2016). Elaboration of ecomorter using residues of masonry of Chiclayo city. Santo Toribio de Mogrovejo Catholic University, Perú. - Silva, J., Brito, J. y Veiga, R. (2008). Fine ceramics replacing cement in mortan. Partial replacement of cement with fine ceramics in rendering mortars. Materials and Structures, 41: 1333-1344. - UNE-EN 1015-12:2000. Methods of test for mortar for masonry - Part 12: Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering mortars on substrates. http://www.aenor.es/ - Vegas, I., Azcarate, I., Juarrero, A. y Frías, M. (2009). Design and performance of masonry mortar made from recycled aggregates from concrete debris. Construction Materials, 59:5-18.
  • 21. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 21 III. ACTIVIDADES Y PREVISIÓN DE RECURSOS 3.1CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 1. Recolección de información bibliográfica y antecedentes del proyecto. 2. Revisión de la normas nacional e internacional. Revisiones parciales por parte del asesor 3. Movilización de residuos de construcción y demolición. 4. Selección del residuo del tipo cascote. 5. Triturado de cascote. 6. Tamizado de cascote. Revisiones parciales por parte del asesor 7. Ensayos de laboratorio • Granulometría • Contenido de absorción • Contenido de sales • Contenido de humedad • Peso específico • Peso unitario 8. Resultados de propiedades físicas de áridos. Revisiones parciales por parte del asesor 9. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero control. 10. Elaboración de diseño de mezclas de pasta y mortero con áridos reciclados. Revisiones parciales por parte del asesor FASE III: ENSAYOS DE ÁRIDOS RECICLADOS Y NATURALES FASE IV: DISEÑOS DE MEZCLAS S1 S2 S3 S4 FASE I: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN FASE II: VALORIZACIÓN DE ÁRIDOS RECICLADOS DE CASCOTE S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2S3 S4 S1 S2 S3 S4S1 S2 S3 S4 S1 S2 MES 5 MES 6 MES 7 MES 8 MES 9 MES 10 CRONOGRAMA DEL DESARROLLO DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE INGENIERO CIVIL AMBIENTAL Responsable del proyecto: MIGUEL ANGEL MORALES GALOC Título de la tesis : EFECTOS DEL USO DE CASCOTE EN LAS PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DE PASTAS Y MORTEROS DE CEMENTO PORTLAND Distrito: CHICLAYO Provincia: CHICLAYO Departamento: LAMBAYEQUE Fecha: ENERO 2017 DESCRIPCIÓN MES 1 MES 2 MES 3 MES 4
  • 22. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 22 11. Experimentación con mortero de cemento portland • Ensayo de resistencia a compresión • Ensayo de absorción • Ensayo de densidad • Ensayo de fluidez • Ensayo de contenido de aire • Ensayo de adherencia • Ensayo de tiempo de fraguado • Ensayo de endurecimiento • Ensayo de resistencia a compresión axial de pilas • Ensayo de resistencia a la compresión diagonal de muretes 12. Experimentación con pasta de cemento portland • Ensayo de resistencia a compresión • Ensayo de contenido de aire • Ensayo de tiempo de fraguado • Ensayo de absorción • Ensayo de fluidez • Ensayo de densidad • Ensayo de consistencia Revisiones parciales por parte del asesor 13. Obtención de los resultados. 14. Análisis de los resultados de ensayos. 15. Preparación de informe final 16. Conclusiones y recomendaciones. Revisiones parciales por parte del asesor 17. Presentación del informe de tesis y sustentación 18. Levantamiento de observaciones y presentación de informe final. Revisiones parciales por parte del asesor S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4S3 S4 S1 S2 S3 S4 MES 7 MES 8 MES 9 MES 10 S1 S2 S3 S4 S1 S2 DESCRIPCIÓN MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6 S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2S1 S2S3 S4 S1 S2 FASE VI: ANÁLISIS DE RESULTADOS FASE VII: INFORME FINAL Y SUSTENTACIÓN FASE V: ENSAYOS A PASTAS Y MORTEROS
  • 23. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 23 3.2 PRESUPUESTO CÓDIGO DESCRIPCIÓN UNIDAD PERSONAL TIEMPO PRECIO UNIT. PARCIAL TOTAL 01.00.00 MANO DE OBRA 11500 Personal de apoyo Día 10 30 25 7500 Personal técnico Día 2 50 40 4000 02.00.00 MATERIALES S/. 1333 Papel A-4 Millar 5 25 125 Libros relacionados al tema de tesis Glb 5 60 300 Memorias USB 16 GB Unid 2 30 60 CD, DVD Glb 15 1.5 22.5 Tintas para impresiones menores Glb 15 35 525 Útiles de escritorio Glb 1 300 300 03.00.00 ALQUILER DE EQUIPOS Y/O ADQUISICIÓN DE EQUIPOS MENORES S/. 4100 Laptop Glb 1 3000 3000 Impresora multifuncional Glb 1 400 400 Uso de oficina y ambiente de trabajo Glb 1 500 500 Cámara fotográfica digital Unid 1 200 200 04.00.00 SERVICIOS DE TERCEROS S/. 4910 Tipeos de proyectos definitivos Hojas 500 1 500 Dibujo de planos Glb 2 200 400 Ploteos Unid 2 5 10 Fotocopias Glb 2000 0.1 200 Empastados Glb 12 50 600 Servicios de internet Mes 10 100 1000 Energía eléctrica Mes 10 100 1000 Alquiler de almacén de materiales y equipos Mes 8 150 1200 05.00.00 VALORIZACIÓN DEL CASCOTE Y ENSAYOS A ÁRIDOS NATURALES Y RECICLADOS S/. 13500 Trituración de cascote Glb 1 1000 1000 Tamizado de cascote Glb 1 500 500 Granulometría Glb 20 100 2000 Contenido de absorción Glb 20 100 2000 Contenido de humedad Glb 20 100 2000 Contenido de sales Glb 20 100 2000
  • 24. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 24 Peso específico Glb 20 100 2000 Peso unitario Glb 20 100 2000 07.00.00 TRANSPORTE DE MATERIALES Y VISITAS S/. 400 Movilización de residuos de cascote Glb 1 200 200 Movilización de residuos de materiales Glb 1 200 200 08.00.00 ENSAYOS A UTILIZAR S/. 37500 Resistencia a compresión Glb 400 5 2000 Absorción Glb 400 5 2000 Densidad Glb 400 5 2000 Fluidez Glb 90 50 4500 Adherencia Glb 45 50 2250 Tiempo de fraguado Glb 30 50 1500 Contenido de aire Glb 30 50 1500 Edurecimiento Glb 15 400 6000 Resistencia a compresión axial de pilas Glb 15 450 6750 Resistencia a la compresión diagonal de muretes Glb 15 550 8250 Consistencia Glb 15 50 750 09.00.00 VIÁTICOS Y ASIGNACIONES S/. 4000 Movilidad local Glb 1 1000 1000 Alimentación eventual por jornada de trabajos Dias 300 10 3000 COSTO TOTAL DE LA TESIS 77242.5 3.3 FINANCIAMIENTO - Recursos disponibles: Laboratorio de mecánica de suelos de la escuela de ingeniería civil ambiental de la Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo. - Recursos no disponibles: Autofinanciamiento
  • 25. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 25 ANEXOS ANEXO 01: Ensayo de resistencia a compresión: Usando briquetas estándar de 50mmx50mm (izquierda) sometidas a esfuerzos de compresión (derecha). ANEXO 02: Ensayo de absorción: Por medio de cubos de 50mmx50mmx50mm colocados en un horno, en el que se cuantifica el porcentaje de agua retenido en cada muestra. Anexo 01: Ensayo de resistencia a compresión. Morales Galoc, 2016. Anexo 02: Ensayo de absorción. Morales Galoc, 2016.
  • 26. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 26 ANEXO 03: Ensayo de peso unitario o densidad: Se tiene establecido el volumen de 50cmx50cmx50cm dado por las briquetas, por lo que es necesario el peso de la muestra. ANEXO 04: El ensayo de fluidez: Es determinado usando una mesa de flujo o de rebote, en la que se medirá el porcentaje de variación del diámetro de la base de la mezcla. Anexo 03: Ensayo de peso unitario o densidad. Morales Galoc, 2016. Anexo 04: Ensayo de peso unitario o densidad. Morales Galoc, 2016.
  • 27. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 27 ANEXO 05: Ensayo de contenido de aire con Olla Washington: Se podrá medir el porcentaje de vacíos de la mezcla, ejerciendo presión tal como se muestra la imagen. ANEXO 06: Ensayo de adherencia: Medirá el esfuerzo de corte al someter la pila de ladrillos asentados en la izquierda, tal como se muestra en la imagen derecha.Ladrillo Mortero CARGA 200 mm 250 mm 50 mm Anexo 05: Ensayo de contenido de aire con Olla Washington. Morales Galoc, 2016. Anexo 06: Ensayo de contenido de aire con Olla Washington. Morales Galoc, 2016.
  • 28. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 28 ANEXO 07: Ensayo de tiempo de fraguado y consistencia normal: En estos dos ensayos se utilizará el aparato de Vicat con una sonda representados en la imagen. ANEXO 08: Ensayo de tiempo de resistencia a compresión axial de pilas de ladrillos adheridos con mortero. Anexo 07: Aparato de Vicat y sonda de penetración. Morales Galoc, 2016. Anexo 08: Ensayo de resistencia a compresión axial de pilas de ladillos. Morales Galoc, 2016.
  • 29. MORALESGALOC.BLOGSPOT.PE 29 ANEXO 09: Ensayo de la resistencia a compresión diagonal de muretes de ladrillo adheridos con mortero. ANEXO 10: Penetrómetro de Acme empleado en el ensayo de penetración de tarrajeo de pilas. Anexo 09: Ensayo de compresión diagonal de muretes de ladillos. Morales Galoc, 2016. Anexo 10: Ensayo de endurecimiento. Morales Galoc, 2016.