Post on 16-Nov-2021
CONCRETO MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO
JAIR ARTURO MONTAÑA BETANCOURT
JUAN CAMILO ZARTA TOCORA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT - CUNDINAMARCA
2017
CONCRETO MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO
ARTURO MONTAÑA BETANCOURT
JUAN CAMILO ZARTA TOCORA
Proyecto de grado para optar por el título de
Ingeniero Civil
Asesor
NESTOR LEVER CARDOZO SOTELO
Ingeniera Civil
Especialista En Suelos
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
GIRARDOT - CUNDINAMARCA
2017
3
Nota de aceptación
Presidente del Jurado
Jurado
Jurado
Jurado
Girardot, 15 de julio de 2019
4
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, agradezco a Dios quien me ha brindado la sabiduría y paciencia
necesaria para poder realizar mi trabajo de grado. A mi mamá Julieta
Betancourt Rodríguez que estuvo en todo momento para orientarme, y siempre
pensar que los sueños se pueden cumplir, por enseñarme a mirar las cosas
maravillosas de la vida, siendo eje fundamental en el transcurso de mi vida
personal y académica. A mi novia Zaida Carolina Pineda Ortega, quien con su
amor y conocimiento me orientaron en el desarrollo de mis actividades diarias.
A mis hermanos menores, que alegraron mi vida con su inocencia. A mis
docentes, quienes a través de su experiencia y conocimiento me permitieron
ampliar y crecer profesionalmente.
Arturo Montaña
Principalmente a Dios todopoderoso que me ha permitido alcanzar este logro
satisfactoriamente, dándome la sabiduría y el entendimiento para salir adelante
con este proyecto venciendo todo tipo de obstáculos.
A mis queridos padres que han sido toda mi vida mi fuerza y motivación para ir
paso a paso cumpliendo todos mis sueños y hoy gracias a ellos estoy logrando
una meta más.
A mi hermana y a mi novia por brindarme su apoyo anímico para no desfallecer
en los momentos difíciles
A la Ing. Sandra Pinzón por su apoyo moral como tutora inicial de la
investigación y a sus aportes técnicos ofrecidos durante el proyecto.
A mi compañero de tesis Jair Arturo Montaña por su paciencia, dedicación y
entrega total brindada a este proyecto.
Juan Camilo Zarta
5
CONTENIDO
Pág.
AGRADECIMIENTOS 4
GLOSARIO 16
INTRODUCCIÓN 18
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 19
1.1 DESCRIPCIÓN 19
1.2 FORMULACIÓN 19
1.2.1 Preguntas generadoras. 19
2. OBJETIVO 20
2.1 OBJETIVO GENERAL 20
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 20
3. JUSTIFICACIÓN 21
4. MARCOS DE REFERENCIA 22
4.1 MARCO REFERENCIAL 22
4.2 MARCO DE ANTECEDENTES 22
4.3 MARCO CONCEPTUAL 25
4.3.1 Papel. 25
4.4 MARCO LEGAL 32
5. DISEÑO METODOLÓGICO 34
6
5.1 ETAPA UNO 35
5.1.1 Compilación de información 35
5.2 ETAPA DOS 35
5.2.1 Selección del material 35
5.2.2 Selección del tipo de papel y tamaño de las partículas 35
5.3 ETAPA TRES 36
5.3.1 Selección 36
5.3.2 Cálculo contenido de aire 38
6. DESARROLLO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DEL
VOLUMEN DE PAPEL RECICLADO 49
6.1 PROPORCIONES FINALES PARA LA ELABORACIÓN
ESPECÍFICA DE ESPECÍMENES DE CONCRETO INCLUYENDO EL
PAPEL RECICLADO 49
6.2 ETAPA CUATRO 65
6.2.1 Ensayos de laboratorio 65
6.3 EQUIPOS UTILIZADOS 66
6.3.1 Registro fotográfico herramienta de trabajo. 67
6.3.2 Metodología del ensayo 67
6.3.3 Análisis comparativo de los resultados, conclusiones y
Recomendaciones 68
6.3.4 Resultados concreto modificado con papel f'c = 2500 psi. 69
6.3.5 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3000 psi 71
6.3.6 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3500 psi. 73
7
6.3.7 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4000 psi 75
6.3.8 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4500 psi 77
7. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA PRODUCCIÓN DE CONCRETO
MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO 81
8. CONCLUSIONES 98
9. RECOMENDACIONES 100
BIBLIOGRAFÍA 101
8
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Aditivos del papel según su uso. 26
Tabla 2. Componentes químicos de las fuentes de pasta y papel. 27
Tabla 3. Clasificación de los agregados según su tamaño. 31
Tabla 4. Clasificación del papel reciclado. 36
Tabla 5. Valores de a trabajar para diferentes estructuras. 38
Tabla 6. Selección de asentamiento. 38
Tabla 7. Contenido de aire 39
Tabla 8. Contenido de agua para mezclado 39
Tabla 9. Contenido agua cemento en la mezcla. 40
Tabla 10. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no hay
datos disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra. 41
Tabla 11. Relación agua – cemento y la resistencia a la compresión del
concreto. 41
Tabla 12. Correspondencia entre la relación agua – cemento y la resistencia
a la compresión del concreto 42
Tabla 13. Cálculo contenido de cemento. 43
Tabla 14. Formato para proporciones determinadas en el diseño 44
Tabla 15. Formato para proporciones determinadas en el diseño 44
Tabla 16. Relación cantidad de especímenes a elaborar 46
Tabla 17. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 50
9
Tabla 18. Valores para la elaboración muestras de concreto 50
Tabla 19. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 51
Tabla 20. Valores para la elaboración muestras de concreto 51
Tabla 21. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 52
Tabla 22. Valores para la elaboración muestras de concreto 52
Tabla 23. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 53
Tabla 24. Valores para la elaboración muestras de concreto. 53
Tabla 25. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 54
Tabla 26. Valores para la elaboración muestras de concreto. 54
Tabla 27. Proporciones para una mezcla con 15% de papel. 55
Tabla 28. Valores para la elaboración muestras de concreto 55
Tabla 29. Proporciones para una mezcla con 5% de papel 56
Tabla 30. Valores para la elaboración muestras de concreto 56
Tabla 31. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 57
Tabla 32. Valores para la elaboración muestras de concreto 57
Tabla 33. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 58
Tabla 34. Valores para la elaboración muestras de concreto 58
Tabla 35. Proporciones para una mezcla con 5% de papel. 59
Tabla 36. Valores para la elaboración muestras de concreto 59
Tabla 37. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 60
Tabla 38. Valores para la elaboración muestras de concreto. 60
10
Tabla 39. Proporciones para una mezcla con 15% de papel. 61
Tabla 40. Valores para la elaboración muestras de concreto 61
Tabla 41. Proporciones para una mezcla con 5% de papel. 62
Tabla 42. Valores para la elaboración muestras de concreto 62
Tabla 43. Proporciones para una mezcla con 10% de papel 63
Tabla 44. Valores para la elaboración muestras de concreto 63
Tabla 45. Proporciones para una mezcla con 15% de papel 64
Tabla 46. Valores para la elaboración muestras de concreto 64
Tabla 47. Valores para la elaboración muestras de concreto 65
Tabla 48. Longitudes especificas del molde cilíndrico 66
Tabla 49. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto
2500 modificado. 69
Tabla 50. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto
3000 modificado. 71
Tabla 51. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto
3500 modificado. 73
Tabla 52. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto
4000 modificado. 75
Tabla 53. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado concreto
4500 modificado. 77
Tabla 54. Diseño de concreto modificado variación peso arena y contenido
de papel. 79
Tabla 55. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi 82
Tabla 56. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi 83
11
Tabla 57. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi 85
Tabla 58. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi 86
Tabla 59. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi 88
Tabla 60. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi 89
Tabla 61. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi 91
Tabla 62. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi 92
Tabla 63. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 94
Tabla 64. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 95
Tabla 65. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi 96
12
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro de
fibra sobre la rejilla. 26
Figura 2. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro de
fibra sobre la rejilla. 28
Figura 3. Ilustración de la secuencia de proceso en las operaciones de
fabricación de pasta y papel. 29
Figura 4. Agregados Finos. Arcillas, limos y arenas. 31
Figura 5. Agregado grueso - Grava. 32
Figura 6. Moldes cilíndricos utilizados. 45
Figura 7. Probeta para compactación y Mezcladora de concreto. 46
Figura 8. Molde cilíndrico y Especímenes de concreto. 47
Figura 9. Prensa hidráulica-compresión y Dial de carga constante (KN). 47
Figura 10. Mecanismo para fallar ensayos a la compresión y Especímenes
de concreto. 47
Figura 11. Tablero digital dual de carga (kn) y Equipo resistencia a la
compresión 67
Figura 12. Lámina de acero inoxidable y Báscula digital. 67
Figura 13. Espécimen fallado en la prensa hidráulica y Posición cilindro
para fallo en la prensa. 68
Figura 14. Selección de agregados y posterior balaje 103
Figura 15. Proceso de embalaje de los agregados 104
Figura 16. Fabricación de especímenes según norma INVÍAS 104
13
Figura 17. Moldes para la elaboración de especímenes 105
14
LISTA DE GRÁFICAS
Pág.
Gráfica 1. Análisis de resultados concreto 2500 psi. 70
Gráfica 2. Análisis de resultados concreto 2500 psi testigo. 70
Gráfica 3. Análisis de resultados concreto 3000 psi. 72
Gráfica 4. Análisis de resultados concreto 3000 psi testigo 72
Gráfica 5. Análisis de resultados concreto 3500 psi. 74
Gráfica 6. Análisis de resultados concreto 3500 psi testigo. 74
Gráfica 7. Análisis de resultados concreto 4000 psi. 76
Gráfica 8. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo. 76
Gráfica 9. Análisis de resultados concreto 4500 psi. 78
Gráfica 10. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo. 78
Gráfica 11. Cuadro comparativo relación cantidad de arena. 80
Gráfica 12. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de
la resistencia. 84
Gráfica 13. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de
la resistencia. 87
Gráfica 14. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de
la resistencia. 90
Gráfica 15. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de
la resistencia. 93
Gráfica 16. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes de
la resistencia. 97
15
LISTA DE ANEXOS
Pág.
Anexo A. Descripción de ensayos realizados 103
Anexo B. Diseño de mezclas según método ACI 107
Anexo C. Granulometría de agregados gruesos y finos 117
16
GLOSARIO
ARBÓREAS: del árbol o parecido a él tallo arbóreo, silueta arbórea. Cosa que es
relativa al árbol.
BACHADA: cantidad de mezcla asfáltica o de concreto que se prepara durante un
ciclo del mezclador en las plantas de tipo discontinuo o por peso.
CANTERA: es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se
obtienen rocas industriales, ornamentales o áridas. Las canteras suelen ser
explotaciones de pequeño tamaño, aunque el conjunto de ellas representa,
probablemente, el mayor volumen de la minería mundial.
CELULÓSICO: de la celulosa o relacionado con esta sustancia. Industria celulósica;
estructura celulósica de las plantas.
CLINKER: es el principal componente del cemento Portland, el cemento más común
y, por tanto, del hormigón. Comprenden un grupo quizás monofilético de árboles o
arbustos altamente ramificados con hojas simples, esto es una posible apomorfia del
grupo. Las hojas de las coníferas son lineales, aciculares (como aguja) o con forma
de punzón. En algunas coníferas las hojas están agrupadas en ramas cortas, en los
cuales los internodos adyacentes son muy cortos. Un caso extremo es el fascículo.
CONÍFERAS: son el grupo más importante de gimnospermas desde un punto de
vista ecológico y económico. Filogenéticamente son un grupo parafilético respecto a
Gnetales. En un momento las coníferas fueron dominantes en las comunidades de
plantas en todo el mundo. En la actualidad fueron reemplazadas en muchos lugares
por las angiospermas, pero todavía son dominantes en muchos bosques de coníferas.
HENEQUÉN: planta de hojas radicales largas, triangulares, carnosas, terminadas
en un fuerte aguijón, y flores amarillentas en ramillete sobre un bohordo central; es
originaria de México; se emplea en la fabricación de fibras textiles y en la elaboración
de pulque, mezcal y tequila.
HOJA DE CADUCA: hoja que tiene un ciclo anual, tras el cual abandona el árbol.
Igualmente se puede extraer de las especias, como del pimentón. La oleorresina
resultante es utilizada cada vez más en la industria alimentaria como colorante. Se
utiliza con grandes propiedades surfactantes.
17
LIGANTE: sustancia química que se aplica a un sustrato adecuado para crear una
capa entre éste y el subsiguiente, o entre la superficie y el yeso que se le aplica.
También llamado agente ligante. Ligante: Partículas un compuesto adhesivo que
ligan y mantienen unidos dos elementos.
LIGNINAS: es una clase de polímeros orgánicos complejos que forman materiales
estructurales importantes en los tejidos de soporte de plantas vasculares y de
algunas algas. Las ligninas son particularmente importantes en la formación de las
paredes celulares, especialmente en la madera y la corteza, ya que prestan rigidez y
no se pudren fácilmente. Químicamente las ligninas son polímeros fenólicos
reticulados.
OLEORRESINA: es una mezcla más o menos fluida de resina y aceite esencial, como
por ejemplo la trementina de pino.
PRE MEZCLADO: es más que un producto. Es un paquete completo de servicios que
proporciona un conjunto importante de beneficios al usuario.
Renovada todos los años. Se caen en otoño y nuevas hojas salen en primavera.
Se forma tras calcinar caliza y arcilla a una temperatura que está entre 1350 y
1450°C. El Clinker es el producto del horno que se muele para fabricar el cemento
Portland. El promedio del diámetro de las partículas de un cemento típico es
aproximadamente 15 micrómetros. Hay cuatro compuestos principales en el Clinker
que totalizan el 90 % o más del peso del cemento Portland.
VERTIGINOSO: que se hace con mucha rapidez o intensidad.
18
INTRODUCCIÓN
Desde comienzos de la década de los 80, la empresa Familia vio la necesidad de
reciclar papel para hacer sus productos. Hoy, su materia prima más importante
es el papel reciclado, 80% de la materia prima es papel reciclado, y el 20% es
fibra virgen y se compra de bosques cultivados.1
Teniendo en cuenta lo anterior, la implementación del papel reciclado surge como
una alternativa necesaria para obtener rendimientos sostenibles y económicos
en diseños de concretos compuesto por otros elementos como la pasta de cemento,
agua libre, aire atrapado, adiciones, fibras y aditivos que mejoran sus
características, la mayor parte de las propiedades de éste, se deben a una
adecuada proporción y apropiada características de los agregados que permiten
obtener como resultado concretos económicos y de excelente calidad, que
cumplan dependiendo del uso y del ambiente de exposición.
El agregado como estructura de un concreto, cumple funciones específicas tales
como ser el soporte apropiado que apoya a la pasta (cemento y agua), reduciendo
el contenido de esta por metro cúbico de concreto. Por otro lado, existen diversos
estudios de investigación en el ámbito estudiantil y mercantil enfocado a la
implementación de nuevos recursos que permitan mejorar o modificar los
conceptos técnicos y teóricos de los recursos que se extraen de la explotación
ambiental adquiridos de afluentes y canteras.
Es por tal razón que el presente proyecto propone implementar el papel reciclado
a la estructura del concreto, cuya participación en el diseño de mezcla reduzca la
cantidad de agregados finos para conformar un concreto con nuevas alternativas,
sin modificar la resistencia a la flexión y compresión, asimismo conocer el punto
para la degradación del papel que permita realizar invención de un concreto pre
mezclado con agregados biodegradables.
1 Diario occidente Cali 28/10/2016
19
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La idea de que el consumo de papel con la era digital iniciaría un descenso
vertiginoso resulta ser incorrecto, por la facilidad a la que se puede acceder a
equipos tecnológicos como computadores, impresoras. Recursos que hasta hace
unos 10 años era imposible transigir. “El consumo de papel en 2014 aumentó en
el país 6.5% con respecto a un año atrás al alcanzar 1,6 millones de toneladas”,
es por esta razón que la producción nacional registra un “comportamiento
creciente” que se evidencia al alcanzar el último año 1.20 millones de toneladas
de papel. Que nos da como resultado un exceso al uso de este recurso natural, es
decir, siendo limitada la implementación de nuevas formas de empleo para el
papel reciclado y desechado. (Reveló la Cámara de Pulpa, Papel y Cartón de la
ANDI).
1.1 DESCRIPCIÓN
La materia prima de donde se extraen los agregados para la fabricación de
concretos ha ocasionado un impacto directo en el ecosistema difícilmente de
recuperar, la región del alto magdalena por su estratégica ubicación es
proveedora de recursos óptimos para la extracción y explotación de cantera; no
obstante no se tiene conciencia del consumo, ni de los residuos generados
principalmente por desechos de las obras. Por ende la implementación de nuevos
recursos que permitan la eficacia en aspectos económicos, sostenibles y ecológicos
nos llevan a la idea de optimizar o implementar recursos que actualmente su uso
se creía poco competitivo al momento de mejorar la calidad de concreto.
1.2 FORMULACIÓN
¿Cuál es método apropiado para determinar el porcentaje óptimo de papel a
implementar en el diseño de mezclas para la fabricación de concretos
premezclados?
1.2.1 Preguntas generadoras.
¿Cuál es la método de recolección, clasificación y mezclado del papel reciclado
¿Cuál sería la aplicación de este concreto en la ingeniería civil y qué
beneficios trae para la economía de proyectos sostenibles?
20
2. OBJETIVO
2.1 OBJETIVO GENERAL
Evaluar la resistencia a la compresión del concreto tradicional modificado con
papel reciclado, determinando las proporciones adecuadas de sus componentes y
aditivo artificial (papel), a fin de analizar su utilidad como material durable,
económico y amigable con el medio ambiente.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Establecer el porcentaje óptimo de papel a aplicar al concreto tradicional a
fin de obtener las resistencias a la compresión propuesta para cada caso.
Comparar los costos de producción del concreto tradicional y el modificado,
teniendo en cuenta como punto de referencia el porcentaje óptimo de papel que
se establezca para cada resistencia obtenida.
Analizar el uso adecuado de las mezclas de concreto obtenidas para elementos
estructurales y no estructurales, teniendo en cuenta el tiempo progresivo de
degradación del papel.
21
3. JUSTIFICACIÓN
Desde el punto de vista ambiental y económico se considera atractiva la
utilización del reciclaje como fuente para impulsar el desarrollo de nuevas
alternativas al momento de elaborar concretos, siendo este capaz de ser
competitivo y proporcionar las mismas características de una mezcla con los
agregados tradicionales.
Es por esto que al realizar ensayos técnicos de nuevos elementos que se creían
poco aprovechables, sean aplicados en proyectos transitorios para la construcción
de obras preliminares de baja complejidad en la ingeniería civil, generaría
disminución de costos en la fabricación de concretos y la minimización de
recursos de explotación natural provenientes de canteras.
Por lo anterior, y pensando en generar un aporte a la investigación para la
construcción de concretos modificados, y al cuidado de los recursos del entorno;
el proyecto se centra en la implementación del papel como recurso porcentual en
la composición de la mezcla para brindar ahorro, tanto económico como
ambiental en la fabricación de concretos para obras que su tiempo de vida útil se
tiene programado y son de mediana complejidad.
22
4. MARCOS DE REFERENCIA
4.1 MARCO REFERENCIAL
Los métodos actuales para la construcción y edificación de macro proyectos, son
el resultado de años de investigación, que través de su historia ha evolucionado
para perfeccionar la manera de llevar acabo nuevas técnicas que permitan ser
más eficientes, duraderas y amigables con el ambiente. Sea ha optado por la
construcción como fuente para crear productos a base de la reutilización de
residuos sólidos, teniendo en cuenta el máximo de aprovechamiento de los
recursos naturales y construir con un mínimo impacto de contaminación
respondiendo a las necesidades para el desarrollo social y económico en el área
de influencia, es por ello que se ha implantado diversas metodologías.
4.2 MARCO DE ANTECEDENTES
En el campo de la investigación para efectos de la Ingeniería se han propuesto
artículos que demuestran el éxito a la hora de implementar materiales producto
del reciclaje a la línea de fabricación de concretos premezclados, dichas
investigaciones pueden radicar en el deseo de estabilizar un material o en alterar
sus propiedades mecánicas; Para afirmar lo anterior se expone la investigación
del ingeniero Aldemaro Manuel Gulfo Mendoza, docente de la Universidad Piloto
De Colombia acerca “Disposición final de material no biodegradable a través del
diseño de prefabricados no estructurales de concreto”
También podemos mencionar el "PAPERCRETE", como un material de
construcción amigable con la naturaleza recientemente desarrollado, que se
compone de una mezcla de cemento Portland (en muy baja proporción), arena y
papel. Patentado por primera vez en 1928, se ha reavivado desde la década de
1980. Eric Patterson y Mike McCain son quienes se han atribuido de manera
independiente "inventar" este material al que ellos lo llamaban "padobe"; EL
papel utilizado puede provenir de una variedad de fuentes, tales como:
Periódicos, revistas, libros, etc. obtenidos de la descarga local o de contenedores
de residuos.
Los ingenieros José Chanchi Golondrino, Diego Bonilla Campos, Jhon Gaviria
Rojas y Jhon Giraldo López de la Universidad Nacional de Colombia, sede
Manizales, realizaron un ensayo del módulo de rotura sobre una viga
simplemente apoyada de luz de 60 cm y de sección cuadrada de 12 x 12 cm,
elaborada a base de papel periódico reciclado, yuca rayada y agua en las
23
proporciones 3:2:1 respectivamente; La yuca rayada se usa como el engrudo
ligante del papel, previamente desintegrado al humedecerse.
El ensayo permitió evidenciar un material dúctil y de rigidez media, lo cual
prueba que puede ser una buena alternativa para los ladrillos convencionales, y
pueden ser usados como unidades de mampostería, destinadas a la conformación
de muretes que puedan ser contextualizados dentro del ámbito de la Ingeniería
civil (2008).
Es de resaltar la propuesta por los empresarios Edwin Quiroz, Mauricio Quiroz
y David de los Río, por adelantar una propuesta innovadora, aplicada con calidad
y excelencia en pos del bienestar de la gente, la empresa colombiana Green
Works Company fue escogida para recibir en Londres, el premio mundial a la
innovación, conocido como International Quality Crown Award. La empresa
recupera los altos Volúmenes -1.000 toneladas diarias en Colombia- del llamado
lodo papelero, un residuo del papel que queda después de todas las etapas de su
reciclaje.
Con ello, elaboran bloques que reducen hasta en un 30 por ciento el costo de la
vivienda de interés social y, de paso, libran al medio ambiente de un
contaminante. Esa mezcla de funcionalidad, a partir de la elaboración de un
material que le ha dado un nuevo rostro a las viviendas para colombianos de
escasos recursos, conquistó al jurado europeo que, en anteriores ocasiones ha
premiado a compañías como Hoteles Sheraton, (la cadena) al edificio más alto
del mundo, el Burj Dubai (Emiratos Árabes), o a la torre Ferrero Rochér (Italia).
La idea de la empresa nació de un par de jóvenes, estudiantes de ingeniería
mecánica de la Universidad Tecnológica de Pereira, que realizaban una tesis de
grado y poco a poco le fueron descubriendo múltiples ventajas al residuo
papelero. El premio incluye una corona de oro y medallas en el mismo material.
Actualmente la empresa colombiana Green Work, ubicada en Pereira, fabrica en
masa bloques sismo-resistentes para construcción a bases de residuos de papel,
los cuales son resistentes como un ladrillo de cemento; Para ello cuentan con la
primera planta del mundo productora de este elemento a partir de celulosa, que
constituye la materia prima del papel. 8.000 Bloques son producidos a diario en
la planta que está ubicada en Puerto Caldas donde cada ladrillo en el mercado
tiene un precio de $290, muy inferior a los ladrillos de arcilla que duplican su
valor, además que cada uno de estos elementos tienen como particularidad
resistir temperaturas de 1200°C y ser termo acústicos
24
(http://www.portafolio.co/negocios/empresas/empresa-bloques-desechos-
innovadora-98992, s.f.).
El arquitecto Héctor Zamora Zorrillo en su proceso de implementar el papel en
la arquitectura proyecta este elemento como una solución representativa en la
demanda de viviendas económicas “Arquitectura de casas” que lleva por nombre
el sistema de construcción de casas de bajo costo, donde la materia prima es papel
desechado reciclado que sirve para hacer un nuevo y conveniente material, por
ello la construcción a partir de este recurso es ecológica. La técnica y el material
de construcción producido llevan por nombre Papercrete, significa: concreto de
papel, son tres los materiales elaborados de forma parecida: Papercrete, Paper
Adobe, y Agstone.
Papel de diarios y revistas se combina con algo de arena y cantidades mínimas
de polvo de cemento Portland, para formar una mezcla moldeable muy
económica. También se usan arcillas y otros componentes tomados del suelo.
Es material para una forma de construir por poco dinero, con resultados
aceptables y durables. Estamos en el tiempo de crear conciencia ecológica y de
hacernos más responsables para encontrar soluciones de vivienda que sean
accesibles, y no comprometan la calidad del ambiente. Este material es un aporte
en este sentido.
Con ideas como esta, materiales de descarte (papel bond, revistas, papel cartón)
pasan a ser aprovechados en un proceso artesanal, antes de que la naturaleza
haga lo suyo, podemos usar desechos en la producción de un material útil para
la construcción, y así levantar casas económicas que sirvan a familias en lugares
de bajo desarrollo económico, donde los recursos son escasos.
Papercrete es el resultado de la mezcla de polvo de cemento Portland en baja
proporción, arena, y gran volumen de papel de diarios y revistas, con agua. Esta
combinación luego de pasar por una máquina cortadora mezcladora, se vierte en
moldes y pone a secar al sol ++. 2013-2015 Héctor Horacio Zorrilla
Han surgido nuevo problemas que se deben a la debilidad que posee el marco
regulatorio y a la falta de coordinación institucional, esto conlleva a la generación
de dificultades para que se pueda identificar los residuos industriales y no
permite una efectiva acción fiscalizadora en cuanto a la insuficiente dotación de
instalaciones de instalaciones que sean adecuadas para el tratamiento y
disposición final de los residuos ++ (Delarze Díaz, 2008)
25
4.3 MARCO CONCEPTUAL
4.3.1 Papel.
4.3.1.1 Definición. La estructura básica de la pasta y el papel es un
entramado de fibras de celulosa (polisacárido con 600 a 1000 unidades de
sacarosa) unidas mediante enlaces de hidrógeno. Una vez separadas del resto de
componentes no celulósicos, mediante el proceso de elaboración de la pasta de
papel, estas fibras tienen alta resistencia a la tracción, absorben los aditivos
empleados para transformar la pasta en papel y cartón, y son flexibles,
químicamente estables y blancas. Esos componentes no celulósicos son, en el caso
de la madera, principalmente hemicelulosas (con 15 a 90 unidades iguales de
sacarosa), ligninas (altamente polimerizadas y complejas, fundamentalmente
monómeros de fenil-propano; actúan como aglutinante de las fibras), extractos
(grasas, ceras, alcoholes, fenoles, ácidos aromáticos, aceites esenciales,
oleorresina, esteroles, alcaloides y pigmentos colorantes), y mineral y otros
compuestos inorgánicos. En la tabla se muestra como varía la proporción relativa
de estos componentes según la fuente de la fibra.
La principal fuente de fibra para la fabricación de pasta y de papel es la madera
de coníferas y de especies arbóreas de hoja de caduca. Fuentes secundarias son
la paja de trigo, centeno y el arroz; cañas como el bagazo; los tallos leñosos del
bambú, lino y cáñamo, y fibras de semillas, hojas y cortezas, como las del algodón,
el albaca y el henequén o sisal.
No podemos dejar de mencionar la importancia del componente de lignina, una
macromolécula que da el papel una mayor resistencia. La sustancia está
presente en grandes cantidades en algunos tipos de documentos, tales como
papel marrón (utilizado en bolsas de pan) y el cartón, ambos de capacidad
resistente. Por tanto, la coloración más oscura identifica aquellos papeles que
cuentan en su composición con un mayor porcentaje de lignina ++. Industria
Del Papel Y De La Pasta De Papel
26
Figura 1. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro
de fibra sobre la rejilla.
Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel
Tabla 1. Aditivos del papel según su uso.
Aditivo Aplicado en Finalidad/yo empleo de agentes
específicos
Aditivo más comúnmente utilizados
Talco: Extremo húmedo control de la mezcla extraíble (evita la
disposición y acumulación de la mezcla
extraíble)
Dióxido de titanio Extremo húmedo pigmento ( hoja brillante, mejora
impresión)
Alumbre Extremo húmedo precipita resina al encolar sobre las
fibras Ayuda a la retención (fija
aditivos a las fibras, mejora la
retención de las fibras de pasta)
Resina Extremo húmedo encolado interno (resistencia
penetración líquidos)
Arcilla (caolín) Húmedo /seco Apresto (confiere más brillantez, más
alisado, más opaco)
Almidón Húmedo /seco Encolado interno (resistencia a la
penetración de líquidos),
ayuda a la retención ( aditivos para
encuadernación del papel, mejora la
retención de fibra de la pasta
27
Tabla 2. Componentes químicos de las fuentes de pasta y papel.
Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel
4.3.1.2 Fabricación de papel y transformados. Pasta papelera, papel y
cartón
Los productos finales de la fábrica de pasta y de papel dependen del proceso de
preparación de la pasta, pero pueden incluir pasta papelera y varios tipos de
productos de papel y cartón. Por ejemplo, la pasta mecánica, relativamente
frágil, se transforma en productos de un solo uso, como papel prensa y papel de
seda. La pasta kraft se transforma en productos de papel de uso múltiple, como
papel de escritorio de alta calidad, libros o bolsas para comestibles. La pulpa al
sulfito, que es celulosa, que es celulosa fundamentalmente, se puede utilizar en
diversos productos, finales, tales como papeles especiales, rayón, película
fotográfica TNT, plásticos, adhesivos y hasta componentes para helados y dulces.
Las pastas mecano-químicas son excepcionalmente consistentes, ideales para la
estructura necesaria para los recipientes de cartón ondulado. Las fibras de la
pasta de papel reciclado son general-mente más corto, menos flexible y menos
permeable; por consiguiente, no pueden utilizarse en productos de papel de alta
calidad. El papel reciclado se utiliza, por tanto, para fabricar
Para producir pasta papelera, la suspensión de pasta se tamiza una vez más y
se ajusta su consistencia (4 al 10%) antes de que esté preparada para máquina.
Entonces se extiende en una tela metálica móvil o malla de plástico (conocida
como “rejilla”) en el “extremo húmedo” de la máquina de pasta, donde los
operadores vigilan la velocidad de la cinta en movimiento y el contenido en agua.
El agua y el filtrado se extraen a través de la cinta eliminando la humedad en la
fibra. La hoja de pasta pasa a través de una serie de rodillos rotatorios
28
(“prensas”) que escurren el agua y el aire hasta la consistencia es del 40 al 45%.
Se hace entonces flotar la hoja a través de una serie de pisos de secadores de aire
caliente hasta que la consistencia sea del 90 al 95 %. Finalmente, la lámina
continua se corta en pliego y se apila en balas. Las balas de pasta se comprimen,
se embalan y se empaquetan en resmas para su almacenamiento y transporte.
Aunque a primera vista parece bastante similar a la producción de hojas de pasta
papelera, la fabricación de papel es bastante más compleja. Algunas papeleras
emplean un surtido de diferentes pastas para optimizar la calidad del papel (p.
ej., una mezcla de madera dura, madera blanda, kraft, sulfito, pasta mecánica o
reciclada). Dependiendo del tipo de pasta utilizada, hay que seguir una serie de
pasos para obtener la hoja de papel. Generalmente, la pasta papelera seca se
rehidrata, al tiempo que se diluye la pasta de alta consistencia almacenada. Las
fibras de la pasta se pueden sacudir para aumentar la zona de enlaces entre
fibras para así mejorar la persistencia de la hoja. La pasta se mezcla con aditivos
del “extremo húmedo” (Tabla 72.4) y se pasa a través de un conjunto final de
cribas y lavaderos. Entonces la pasta queda preparada para la máquina de papel.
El esparcidor de la pasta y el cabezal distribuyen una suspensión fina (1 a 3 %)
de pasta depurada, en una rejilla móvil (semejante a la de la máquina de pasta,
sólo que a una velocidad mucho mayor, en ocasiones a más de 55 km/h) que forma
con las fibras una fina lámina afieltrada. La lámina se desplaza a través de una
serie de rodillos de prensado a la sección de secado, donde unos rodillos
calentados con vapor evaporan gran parte del agua restante. En esta etapa se
han desarrollado por completo los enlaces de hidrógeno entre las fibras.
Finalmente, el papel se pasa por la calandria y se enrolla en bobinas. El
calandrado es el proceso por el cual se alisa la superficie del papel y se reduce su
espesor. El papel seco alisado así obtenido.
Figura 2. Extremo húmedo de una máquina de papel mostrando fieltro
de fibra sobre la rejilla.
29
Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel
Figura 3. Ilustración de la secuencia de proceso en las operaciones de
fabricación de pasta y papel.
Fuente: Industria del papel y de la pasta de papel
Agregados. El tipo de agregado pétreo se puede determinar, de acuerdo a la
procedencia y a la técnica empleada para su extracción, se pueden clasificar en
los siguientes tipos:
Agregados naturales: Son los agregados que provienen de la explotación de
fuentes naturales tales como depósitos fluviales (arenas y gravas de ríos) o de
glaciales y de canteras de diversas rocas. Se pueden aprovechar en su gradación
natural o triturándolos mecánicamente, según sea el caso, de acuerdo con las
especificaciones requeridas, dependiendo del tipo de hormigón que se desea
fabricar.
Agregados artificiales: Estos agregados se obtienen a partir de productos y
procesos industriales tales como escorias de alto horno, clinker, limaduras de
hierro, cenizas del carbón, aserrín y viruta, poliuretanos.
30
4.3.1.3 Funciones de los agregados. La razón principal de la utilización de
agregados dentro de una mezcla de concreto es que estos actúan como material
relleno haciendo más económica la mezcla.
Los agregados, en combinación con la pasta fraguada, también proporcionan
parte de la resistencia mecánica características a la compresión, debido a que
como se mencionó anteriormente, éstos tienen una resistencia propia que aportar
al concreto como masa endurecida.
Cuando la mezcla de concreto pasa del estado plástico al estado endurecido
durante el proceso de fraguado, los agregados controlan los cambios volumétricos
de la pasta, evitando que se generen agrietamientos por retracción plástica que
puedan afectar la resistencia del concreto.
Agua. La razón de que los cementos se han hidráulicos es que estos tienen la
propiedad de fraguar y endurecer con el agua, en virtud de que experimentan
una reacción química con ella, de tal manera que el agua como material dentro
del concreto es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que
estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.
Al mezclarse el agua con el cemento se produce la pasta, la cuál puede ser más o
menos diluida, según la cantidad de agua que se agregue. Al endurecer la pasta,
como consecuencia del fraguado, parte del agua queda fija (agua de hidratación)
en la estructura rígida de la pasta y el resto queda como agua evaporable.
Aire. Cuando el concreto se encuentra en proceso de mezclado, es normal que
quede aire incluido dentro de la masa (aire naturalmente atrapado), el cuál
posteriormente es liberado por los procesos de compactación a que es sometido el
concreto una vez ha sido colocado. Sin embargo, como la compactación no es
perfecta queda siempre un aire residual dentro de la masa endurecida. Por otra
parte, e algunas ocasiones se incluyen burbujas de aire, por medio de aditivos,
con fines específicos.
4.3.1.4 Clasificación del agregado pétreo de acuerdo a su tamaño. La
forma más generalizada de clasificar los agregados es según su tamaño, el cual
varía desde fracciones de milímetros hasta varios centímetros en su sección
31
transversal. Esta distribución de tamaños se conoce como distribución
granulométrica.
Tabla 3. Clasificación de los agregados según su tamaño.
Fuente: Manual de agregados para el hormigón.
Figura 4. Agregados Finos. Arcillas, limos y arenas.
Fuente: Propia de autores
32
Figura 5. Agregado grueso - Grava.
Fuente: Propia de autores.
4.4 MARCO LEGAL
Estudio de los agregados.
4.4.1.1 Norma INVIAS (Instituto Nacional de Vías).
Norma INV. E 213-13: Análisis granulométrico de los agregados gruesos y
finos
Este método de ensayo tiene por objeto determinar cuantitativamente la
distribución de los tamaños de las partículas de los agregados gruesos y finos de
un material, por medio de tamizado
Norma INV. E 217-13: Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos
de los agregados en estado suelto y compacto
Este ensayo tiene por objeto establecer el método para determinar la densidad
bulk (peso unitario) de agregados finos, gruesos en una mezcla de ambos, en
condición suelta o compacta, y para calcular los vacíos.
Norma INV. E 222-13: Densidad relativa (gravedad especifica) absorción del
agregado fino
Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para determinar la
densidad promedio de una cantidad de partículas de agregados fino (sin incluir
33
los vacíos entre ellas), la densidad relativa (gravedad especifica) y la absorción
del agregado grueso.
Diseño de mezclas.
Método A.C.I. 211.1 (American Concrete Institute)
Instituto conocido como una de las entidades líderes mundiales en el manejo y
prácticas del concreto.
Ensayos para el concreto en estado fresco.
Norma INV. E – 401-13 Toma de muestras de concreto en estado fresco
Norma INV. E – 404-13 Asentamiento del concreto hidráulico
Norma INV. E – 405-13 Densidad (peso unitario) rendimiento y contenido de
aire
Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para determinar la
densidad promedio de una cantidad de partículas de agregados fino (sin incluir
los vacíos entre ellas), la densidad relativa (gravedad especifica) y la absorción
del agregado grueso.
Ensayos para el concreto en endurecido.
Norma INV. E – 402-13 Realización y curado de especímenes de concreto en
el laboratorio para ensayos a la compresión
Norma INV. E – 410-13 Resistencia a la compresión de cilindros de concreto
Concreto estructural.
Título C de la NSR – 10 (Norma Sismo Resistente Colombiano).
34
5. DISEÑO METODOLÓGICO
El producto de esta investigación busca generar un aporte, al uso actual del
reciclaje del papel desde el campo de la ingeniería, implementado nuevas formas
de reutilización de este residuo generando productos amigables con el ambiente,
donde se pueda reemplazar un porcentaje de finos (provenientes de recursos
naturales ríos y quebradas).
El proyecto busca implementar recursos provenientes del reciclaje para la
producción de concretos que generen economía en el presupuesto de las obras
donde se aplique esta metodología. La investigación consiste en hacer ensayos
de resistencia a la compresión normalizados en la Norma INV. E (NORMA
INVÍAS) realizando muestras de concreto natural y concreto modificado
incorporando el nuevo elemento “papel” al diseño de mezclas, para determinar el
porcentaje óptimo para aplicar en la granulometría del diseño.
Fuente: propia de los autores
ETAPA 1• Compilación de información
ETAPA 2
• Selección del material
• Selección del tipo del papel
ETAPA 3
• Diseño de concreto natural
• Proporciones y cantidades concreto natural
• Diseño y preparación de concreto modificado con papel
• Proporciones y cantidades del concreto modificado con papel
ETAPA 4
• Ensayo de laboratorio
• Análisis comparativos de los resultados fisicos recomendaciones y conclusiones
35
5.1 ETAPA UNO
5.1.1 Compilación de información. En la investigación realizada sobre el
sector y la región del alto magdalena se evidencia múltiples estudios sobre el
comportamiento de concretos con elementos reciclados de distinta índole, donde
en algunos casos presenta resultados positivos en la reutilización de residuos
sólidos para transformar las características de los agregados o diseño de mezclas.
Por ello se hace una exhaustiva investigación de la composición química y física
del papel producido en fábrica, y el papel reciclado, donde la configuración de
este segundo elemento es el resultado de un proceso de recolección y separación
de residuos sólidos el cuál el papel no sufre ninguna modificación en su
estructura química.
Las fuentes para la consulta fueron las siguientes:
Biblioteca Universidad Piloto Seccional Alto Magdalena
Tecnología del concreto Tomo 1
Tecnología del concreto Tomo 2
Norma Sismo Resistente colombiana (NSR 10 Titulo C)
5.2 ETAPA DOS
5.2.1 Selección del material. Para la ejecución de la propuesta se seleccionó
como proveedor de agregado grueso (triturado), y agregado fino (arena) la
empresa Agregados del Tolima., el cuál extrae sus principales agregados del río
cuello en el sector Cuello, localizado en la jurisdicción del Municipio de Cuello –
Tolima.
5.2.2 Selección del tipo de papel y tamaño de las partículas. El tipo de
papel seleccionado a implementar en el diseño de mezclas se obtiene de dos
maneras:
El papel producto del residuo de oficinas, comúnmente es tipo bond de
tonalidad blanca.
La bolsa para el saco de cemento que se obtiene una vez se haya consumido
el cemento, es de resaltar que las bolsas de cemento se convierte en una molestia
al momento de darle una disposición final responsable, ya que en su mayoría
estas bolsas terminan siendo incineradas y contaminan el aire del sector.
36
Para que una mezcla sea homogénea y las partículas que la componen se han
proporcionales al tamaño que propone el diseño, se determina hacer un corte al
papel no mayor al tamaño nominal del agregado grueso, para que el papel
cumpla la función de llenar los vacíos al interior de la estructura de la mezcla y
no presente abultamiento al momento de la compactación del concreto.
Los procedimientos estadísticos nos proporcionan fuentes valiosas para la
evaluación de los resultados de las pruebas de resistencia y, la información que
se deriva de estos procedimientos sirve para aclarar y reafirmar criterios y
especificaciones.
El porcentaje de papel seleccionado para llevar a cabo las modificaciones del
diseño de mezcla fueron los siguientes 5%,10%,15% y 20% con estas porcentajes
se pretende reemplazar el agregado fino (arena de triturada).
Tabla 4. Clasificación del papel reciclado.
1. El material fue recolectado en las diferentes obras en construcción del Condominio Hacienda el Paso Girardot –Cundinamarca. 2. Fue almacenado bajo cubierta donde las condiciones atmosféricas no afecten las propiedades del papel.
1. Se realiza recorte al papel en un tamaño de 1cm2, para tratar de dar homogenización a la mezcla con el agregado fino.
5.3 ETAPA TRES
5.3.1 Selección
De cantera a implementar los materiales. Se escoge como cantera los agregados
del rio cuello obtenidos a través de la empresa de agregados “Agregados del
Tolima”; posterior a esto y teniendo en cuenta la cantera, el tipo de material
seleccionado, se realiza el diseño de mezclas por el método ACI 2111.1-91,
37
(American Concrete Institute), organización sin fines de lucro de educación
técnica para la educación técnica.
Selección del tamaño máximo del agregado: esta nominación es requerida al
tipo de estructura, y resistencia requerida.
Selección de asentamiento: se debe tener en cuenta el tipo de estructura
requerida.
Cálculo contenido de aire: este porcentaje depende del tamaño máximo del
agregado y a la exposición a la cual se va a someter.
Estimación del contenido de agua (kg/m3): esta relación va de acuerdo al tipo
de cemento, asentamiento y tamaño del agregado.
Resistencia a la compresión (Mpa/psi): requerida en la investigación (2500psi,
3000psi, 3500psi, 4000psi, 4500 psi).
Cálculo relación agua cemento (Kg/m3): de acuerdo a la resistencia de diseño
y el tamaño del agregado.
Contenido de cemento para el diseño: relación directa agua/cemento.
Cálculo de las proporciones: se calcula proporciones en unidades de peso y
volumen.
Selección del tamaño máximo del agregado. El Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente (NSR 10), plantea que el tamaño máximo del
agregado debe ser a) la quinta parte de la separación entre los lados de la cimba,
b) las tres cuartas partes del espacio libre mínimo entre varillas de acero o entre
el acero y la formaleta.
Selección de asentamiento. Para identificar este primer parámetro se debe tener
en cuenta el tipo de estructura para la cual se va a diseñar, compactación del
concreto y vaciado. La siguiente tabla muestra valores recomendados de
asentamientos en función de la consistencia a obtener.
38
Tabla 5. Valores de a trabajar para diferentes estructuras.
Fuente: ACI 211.1-91 (American Concrete Institute)
Tabla 6. Selección de asentamiento.
1. Selección Del Asentamiento
Compactación Vibración normal
Consistencia Plástica - blanda
Fluidez (%) 60.00
Asentamiento promedio (cm) 7.50
Estructura medianamente reforzada- mezcla de consistencia media (pavimentos
compactados normalmente, losas, muros y vigas).
Fuente: Propia de los autores
5.3.2 Cálculo contenido de aire. Esta condición se relaciona con el
tamaño máximo del agregado y con el nivel de exposición durante la
elaboración del concreto (aire atrapado naturalmente, exposición
39
ligera, moderada y severa). Para los diseños propuestos, se
implementara aire atrapado naturalmente.
Tabla 7. Contenido de aire
Tamaño máximo
nominal de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
mm pulgadas Naturalmente
atrapado
Exposición
Ligera
Exposición
Moderada
Exposición
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4 Fuente: método ACI 211.1-“Tecnologia del concreto y del mortero pág. 232.
Estimación del contenido de agua (kg/m3). Para cada cuantía de cemento existe
una cantidad de agua del total de la agregada que se requiere para la hidratación
del cemento, el resto del agua solo sirve para aumentar la fluidez de la pasta
para que cumpla con el asentamiento requerido y se pueda obtener la
manejabilidad adecuada (Bernal, 2009). A continuación la tabla expresa el
contenido de agua de mezclado por metro cúbico de concreto (𝐾𝑔/𝑚3), para
diferentes asentamientos.
Tabla 8. Contenido de agua para mezclado
Fuente: método ACI 211.1-“Tecnologia del concreto y del mortero pág. 234.
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
40
Tabla 9. Contenido agua cemento en la mezcla.
1. Determinación Del Contenido De Aire Y De Agua En La Mezcla
Asentamiento promedio (cm) 7.50
A) Contenido De Aire
Como no habrá condiciones severas de exposición, se deberá usar concreto sin
aire incluido. Pero se estima que para un tamaño máximo nominal de 25 mm
(1/2") el contenido de aire naturalmente atrapado es del 1.5% del volumen. Sin
embargo, para efectos prácticos, se asumirá este valor como cero.
Aire atrapado (%/m3 concreto) 2.50
b) Contenido De Agua
Sabiendo que se trata de agregados de forma y textura angular(triturados en
planta), que el concreto tendrá aire mínimo naturalmente atrapado, que el
tamaño máximo del agregado grueso es de 25 mm y que el asentamiento
previsto será de 7.50 cm
Agua de mezclado (Kg/m3 concreto) 195.00
Fuente: Propia de los autores
Resistencia a la compresión (Mpa/psi). Las Normas Colombianas de diseño y
Construcción Sismo-Resistente (NSR 10) y lo expuesto en el capítulo 5 (calidad
del concreto, mezclado y colocación). Este debe diseñarse y producirse para
garantizar una resistencia a la compresión promedio (fcr) lo suficientemente alta
para garantizar la frecuencia de resultados de pruebas de la resistencia por
debajo del valor de la resistencia a la compresión especificada del concreto (fc).
(Guzmán, 2001).
Para la investigación se realizaran cinco (5) diseños de mezcla para una
resistencia de, (2500 psi, 3000 psi, 3500 psi, 4000 psi, 4500 psi) Se obtiene a
partir de las recomendaciones del código ACI 318-02 (NSR-10) cuando no hay
datos disponibles para establecer una desviación estándar de la muestra:
41
Tabla 10. Resistencia promedio a la compresión requerida cuando no
hay datos disponibles para establecer una desviación estándar de la
muestra.
Fuente: NSR-10 (Norma Sismo Resistente)
Cálculo relación agua cemento (Kg/m3). Debido a que la resistencia del concreto
se rige principalmente por la resistencia e interacción de sus fases
constituyentes: pasta, agregado e interfaces de adherencia pasta-agregado, es
común que los diferentes agregados y cementos produzcan resistencias distintas
con la mismas relación agua – cemento. Por esta razón, es importante conocer o
desarrollar la correspondencia entre la resistencia y la relación agua cemento,
para cada grupo de materiales en particular y para diferentes edades.
Tabla 11. Relación agua – cemento y la resistencia a la compresión del
concreto.
Relación Agua/Cemento
Según Tabla 11.13 (Tec. Del Concreto)
Resistencia Compresión (Kg/Cm2) A/C
Línea Media
140 0.72
175 0.65
210 0.58
245 0.53
280 0.48
315 0.44
350 0.40
385 0.37
420 0.34
42
Relación Agua/Cemento
Según Tabla 11.13 (Tec. Del Concreto)
Resistencia Compresión (Kg/Cm2) A/C
Línea Media
6. Relación Agua Cemento A/C 0.51
Fuente: “Tecnología del concreto y del mortero” por el Ing. Diego Sánchez de Guzmán pág. 238.
Tabla 12. Correspondencia entre la relación agua – cemento y la
resistencia a la compresión del concreto
Fuente: ACI 211.1-91 (American Concrete Institute)
Contenido de cemento para el diseño. De acuerdo con A.M. Neville, el método
A.C.I. 211.1 aprovecha el hecho de que “la relación óptima del volumen seco y
compactado de agregado grueso al volumen total del concreto, depende
únicamente del tamaño máximo del agregado y de la granulometría del agregado
fino”. (Guzmán 2001). Por tal motivo el siguiente tabal muestra los volúmenes
de agregado por volumen unitario de concreto.
El estudio realizado el módulo de finura corresponde a un valor de 3.6%.
43
Tabla 13. Cálculo contenido de cemento.
Tabla 11.15 Volumen De Agregado Por Volumen Unitario De Concreto
Tamaño
Máximo
Nominal Del
Agregado
Módulo De Finura De La Arena
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80
Mm Pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
Cálculo Contenido
Cemento
378.43
Kg/M3
Volumen De Agregado Por Volumen
De Concreto 0.53
Módulo De
Finura 3.06%
Fuente: Compilado del método ACI 211.1-tabla 11.15 “Tecnología del concreto y del mortero” por
el Ing. Diego Sánchez de Guzmán pág. 241.
Ajuste por humedad. La configuración de la humedad se lleva a cabo cuando se
realiza la primera muestra de la mezcla, esto debido a la tipología que presenta
el material, antes de involucrarse en el proceso de mezclado, es importante
realizar este ajuste al diseño de mezclas para determinar una configuración
precisa en el contenido de agua, y poder elaborar una mezcla homogénea,
compacta y manejable, que permite eliminar los vacíos en la elaboración de los
especímenes de concreto.
44
Tabla 14. Formato para proporciones determinadas en el diseño
Fuente: Recopilación del método ACI 211.1- “Tecnología del concreto y del mortero” por el Ing.
Diego Sánchez de Guzmán.
Proporciones estimadas para cada resistencia. Es de recordar que el método
aplicado en esta investigación es el A.C.I 211.1 donde se realizaron cinco (5)
diseños de mezcla cada uno con diferentes resistencias a la compresión (2500 psi,
3000 psi, 3500 psi, 4000 psi, 4500 psi), esto con el fin de verificar el
comportamiento y exactitud de las proporciones estimadas para cada diseño; de
igual manera realizar un comparativo del comportamiento frente a las
resistencias modificadas con la inclusión del papel reciclado y bolsas de papel de
cemento.
Tabla 15. Formato para proporciones determinadas en el diseño
Tabla De Proporciones Según (Tecnología Del Concreto)
Material Peso Seco
Kg/M3
Peso
Específico O
Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Peso Volumen
Cemento
Agua
Contenido De Aire
Agregado Grueso
Humedad de los agregados
A) Seca al horno: toda la humedad del agregado es removida por secado a
100% de temperatura hasta obtener peso constante.B) Seco al aire: toda la humedad removida de la superficie, pero los poros
internos parcialmente saturados.
C) Saturado y superficialmente seco: todos los poros llenos de agua, pero sin
película de humedad sobre la superficie de las partículas.
D) Húmedo: todos los poros completamente llenos de agua y adicionalmente
con una película de humedad sobre la superficie de las partículas.
45
Tabla De Proporciones Según (Tecnología Del Concreto)
Material Peso Seco
Kg/M3
Peso
Específico O
Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Peso Volumen
Agregado Fino
Total
Fuente: Formato laboratorio universidad piloto de Colombia seccional Alto Magdalena
Proporciones y cantidades de muestras de concreto natural y Modificado. Para
cada resistencia objeto de investigación fueron necesario realizar siete (7)
especímenes cilíndricos con un molde de 6” de diámetro, (6) seis especímenes se
fallan a edades de (7), (14), y (28) días, el cilindro (testigo) se falla en el día 42,
con el fin de comprobar la resistencia esperada.
Figura 6. Moldes cilíndricos utilizados.
Fuente propia de los autores
A continuación se expresa el número de muestras necesaria para el objetivo de
la investigación, en el cuál la cantidad de especímenes evidencia un manejo
adecuado de la normatividad actual y vigente que rige estos ensayos.
46
Tabla 16. Relación cantidad de especímenes a elaborar
Fuente: Propia de los autores
Los implementos utilizados en la elaboración del concreto natural y concreto
modificado para la posterior realización de especímenes, fueron suministrados
por el laboratorio de estructuras de la Universidad Piloto de Colombia- Seccional
Alto Magdalena
Figura 7. Probeta para compactación y Mezcladora de concreto.
Fuente: Propia de los autores
Concreto Natural 2500 0% 7.0
Concreto Natural 2500 0% 7.0
Concreto Natural 2500 0% 7.0
Concreto Modificado 2500 5% 7.0
Concreto Modificado 2500 10% 7.0
Concreto Modificado 2500 15% 7.0
Concreto Modificado 3000 5% 7.0
Concreto Modificado 3000 10% 7.0
Concreto Modificado 3000 15% 7.0
Concreto Modificado 3500 5% 7.0
Concreto Modificado 3500 10% 7.0
Concreto Modificado 3500 15% 7.0
Concreto Modificado 4000 5% 7.0
Concreto Modificado 4000 10% 7.0
Concreto Modificado 4000 15% 7.0
Concreto Modificado 4500 5% 7.0
Concreto Modificado 4500 10% 7.0
Concreto Modificado 4500 15% 7.0
126.0
Consolidado elaboración de cilindros
Resistencia requerida Número de especímenes
Total
47
Figura 8. Molde cilíndrico y Especímenes de concreto.
Fuente: Propia de los autores
Figura 9. Prensa hidráulica-compresión y Dial de carga constante (KN).
Fuente: Propia de los autores
Figura 10. Mecanismo para fallar ensayos a la compresión y
Especímenes de concreto.
Fuente: Propia de los autores
48
Diseño para la elaboración de muestras de concreto modificado con Papel
reciclado y bolsa de papel de cemento. Para la fabricación de especímenes
cilíndricos, los autores de la investigación utilizaron herramientas y equipos del
laboratorio de estructuras de la Universidad Piloto de Colombia, suministrando
únicamente a la investigación tiempo, cemento, agregados pétreos. Se cita la
norma INV e 402 – 13 “Realización y curado de especímenes de concreto en el
laboratorio para ensayos de compresión”
Para la realización de cada diseño de 2500 PSI, 3000 PSI, 3500 PSI, 3500 PSI,
4000 PSI, 4500 PSI, Se tiene en cuenta el siguiente proceso matemático:
Nota 1: Los datos iniciales para el proceso del diseño y cálculo de las proporciones
son la densidad del agregado fino (gr/cm3), las proporciones de la mezcla a
realizar en peso y volumen, y el contenido de cemento por metro cúbico de
concreto (Kg/cm3).
Nota 2: la cantidad de papel reciclado y papel de la bolsa de cemento requerido
en la investigación se calculó en (cm3) en una probeta, para garantizar que el
volumen evaluado sea preciso, se apisonó suavemente dentro de la probeta para
eliminar vacíos. Los materiales indicados como: cemento, agregado grueso,
agregado fino y el agua fueron cuantificados por peso (kg) para elaboración de la
mezcla.
49
6. DESARROLLO MATEMÁTICO PARA EL CÁLCULO DEL
VOLUMEN DE PAPEL RECICLADO
Densidad del agregado fino= X 3.06 gr/cm3
Cantidad de agregado fino= Y (gr)
Porcentaje de grava a reemplazar = w (%)
Entonces:
)cm/gr(aX
Y 3
Para incorporar el porcentaje de papel sugerido se multiplica el valor de la
variable (a), para conocer la cantidad de papel a implementar para el diseño.
a*w%= Cantidad de papel en Cm3 a implementar
6.1 PROPORCIONES FINALES PARA LA ELABORACIÓN
ESPECÍFICA DE ESPECÍMENES DE CONCRETO INCLUYENDO
EL PAPEL RECICLADO
Las tablas expresan las cantidades en pesos requeridos para la elaboración de
los especímenes para cada resistencia con un porcentaje de papel con el (5%, 10%
y 15%) de papel reciclado y la bolsa de papel de cemento, en referencia al concreto
natural con el 0% de papel.
Nota 1: Fue importante determinar el tipo de papel a implementar, y clasificarlo
para aprovechar el 100% de sus características, es por ello que se recolecta el
papel de oficina desechado tipo (Bond) libre de residuos y partículas que alteren
el tratamiento; la bolsa de papel de cemento tipo (Kraft) se recolecta de las obras
situadas en el condominio campestre Hacienda el Pasó de Girardot
Cundinamarca, donde se desarrolla la construcción de viviendas campestres. Ya
en el laboratorio se realiza una separación a las bolsas de papel de cemento
(Kraft), para retirar las bolsas que contengan partículas de cemento, o cualquier
material orgánico incorporado en el momento que fueron desechadas.
Nota 2: El lugar de mezclado se requirió de un área aislada de cualquier
corriente de aire y polvo para evitar perder precisión en el manejo de las
partículas del papel Bond seleccionado y papel del saco de cemento (Kraft)
50
Tabla 17. Proporciones para una mezcla con 5% de papel
Proporciones Para Concreto 2500 Psi 5% Papel
Material Peso Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Peso Final
Para
Cilindros
(Kg)
Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena Final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 13.5
Agregado
Grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9
Agregado Fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.20
Total 1000.00
Fuente: Propia de los autores
Tabla 18. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 378.43
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 6 Cilindros= 12.04
Densidad De La Arena 1.35
Cantidad De Arena En Ml 10,516
Arena Gr 14,196
Porcentaje De Papel (5)% Ml 525.78
Agregado Fino Gr 9,990
M=P*V Gr 13,486
Arena En Kg 13.49
51
Fuente: Propia de los autores.
Tabla 19. Proporciones para una mezcla con 10% de papel
Proporciones para concreto 2500 psi 10% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Proporción
Final (Kg)
Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 12.8
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9
Agregado fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.20
Total 1000.00
Tabla 20. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Cálculo Contenido Cemento 378.43
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X M3 6 Cilindros= 12.04
Densidad De La Arena 1.35
Cantidad De Arena En Ml 10,516
Arena En Gr 14,196
Porcentaje De Papel (10)% Ml 1051.56
Cantidad De Arena Final Gr 9,464
M=P*V Gr 12,777
Arena En Kg 12.78
52
Fuente: Propia de los autores
Tabla 21. Proporciones para una mezcla con 15% de papel
Proporciones Para Concreto 2500 Psi 15% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 378.43 3.14 120.52 1.0 1.0 12.0
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 12.1
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 2.1 3.0 12.9
Agregado fino 446.30 1.36 328.65 1.2 2.7 14.2
Total 1000.00
Tabla 22. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Cálculo Contenido Cemento 378.43
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X M3 6 Cilindros= 12.04
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 10,438
Arena En Gr 14,196
Porcentaje De Papel (15)% Ml 1565.75
Cantidad De Arena Final Gr 8,873
M=P*V Gr 12,067
Arena En Kg 12.07
53
Fuente: Propia de los autores
Tabla 23. Proporciones para una mezcla con 5% de papel
Proporciones Para Concreto 3000 Psi % Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena Final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 13.4
Agregado
Grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9
Agregado Fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1
Total 1000.00
Tabla 24. Valores para la elaboración muestras de concreto.
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 386.00
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 6 Cilindros= 12.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 10,362
Arena Gr 14,092
Porcentaje De Papel (5)% Ml 518.09
Agregado Fino Gr 9,844
M=P*V Gr 13,387
Arena En Kg 13.39
54
Fuente: Propia de los autores
Tabla 25. Proporciones para una mezcla con 10% de papel
Proporciones Para Concreto 3000 Psi 10% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena Final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 12.7
Agregado
Grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9
Agregado Fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1
Total 1000.00
Tabla 26. Valores para la elaboración muestras de concreto.
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 386.00
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 6 Cilindros= 12.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 10,362
Arena Gr 14,092
Porcentaje De Papel (10)% Ml 1036.18
Agregado Fino Gr 9,326
M=P*V Gr 12,683
Arena En Kg 12.68
55
Fuente: Propia de los autores
Tabla 27. Proporciones para una mezcla con 15% de papel.
Proporciones Para Concreto 3000 Psi 15% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 386.00 3.14 122.93 1.0 1.0 12.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
5 1.6 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 12.0
Agregado
grueso 797.70 357.83 357.83 2.1 2.9 12.9
Agregado fino 443.02 1.36 326.24 1.1 2.7 14.1
Total 1000.00
Tabla 28. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 386.00
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 6 Cilindros= 12.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 10,362
Arena Gr 14,092
Porcentaje De Papel (15)% Ml 1554.26
Agregado Fino Gr 8,807
M=P*V Gr 11,978
Arena En Kg 11.98
56
Fuente: Propia de los autores
Tabla 29. Proporciones para una mezcla con 5% de papel
Proporciones Para Concreto 3500 Psi 5% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.4 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 14.9
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.9
Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7
Total 1000.00
Tabla 30. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 448.84
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 6 Cilindros= 14.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,547
Arena Gr 15,705
Porcentaje De Papel (5)% Ml 577.37
Agregado Fino Gr 10,970
M=P*V Gr 14,919
Arena En Kg 14.92
57
Fuente: Propia de los autores
Tabla 31. Proporciones para una mezcla con 10% de papel
Proporciones Para Concreto 3500 Psi 10% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.4 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 14.1
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.85
Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7
Total 1000.00
Tabla 32. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 448.84
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 14.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,547
Arena Gr 15,705
Porcentaje De Papel (10)% Ml 1154.75
Agregado Fino Gr 10,393
M=P*V Gr 14,134
Arena En Kg 14.13
58
Fuente: Propia de los autores
Tabla 33. Proporciones para una mezcla con 15% de papel
Proporciones Para Concreto 3500 Psi 15% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 448.84 3.14 142.94 1.0 1.0 14.3
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.4 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 13.3
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 1.8 2.5 12.850
Agregado fino 415.85 1.36 306.23 1.1 2.1 15.7
Total 1000.00
Tabla 34. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 448.84
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 6 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 14.28
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,547
Arena Gr 15,705
Porcentaje De Papel (15)% Ml 1732.12
Agregado Fino Gr 9,815
M=P*V Gr 13,349
Arena En Kg 13.35
59
Tabla 35. Proporciones para una mezcla con 5% de papel.
Proporciones Para Concreto 4000 Psi 5% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.2 6.1
Arena Final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 15.0
Agregado
Grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.590
Agregado Fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7
Total 1000.00
Tabla 36. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 494.87
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 15.74
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,574
Arena Gr 15,741
Porcentaje De Papel (5)% Ml 1157.44
Agregado Fino Gr 10,417
M=P*V Gr 14,167
Arena En Kg 14.17
Fuente: Propia de los autores
60
Tabla 37. Proporciones para una mezcla con 10% de papel
Proporciones Para Concreto 4000 Psi 10% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.2 6.1
Arena Final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 14.2
Agregado
Grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.590
Agregado Fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7
Total 1000.00
Tabla 38. Valores para la elaboración muestras de concreto.
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 494.87
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 15.74
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,574
Arena Gr 15,741
Porcentaje De Papel (10)% Ml 1157.44
Agregado Fino Gr 10,417
M=P*V Gr 14,167
Arena En Kg 14.17
Fuente: Propia de los autores
61
Tabla 39. Proporciones para una mezcla con 15% de papel.
Proporciones Para Concreto 4000 Psi 15% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/m3
Peso
Específico
o densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 494.87 3.14 157.60 1.0 1.0 15.7
Agua 193.00 1.00 193.00
0.
4 1.2 6.1
Arena final 0.00 0.00 0.00
0.
0 0.0 13.4
Agregado
grueso 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 12.59
Agregado fino 395.94 1.36 291.57 1.0 1.9 15.7
Total 1000.00
Tabla 40. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 494.87
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 15.74
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 11,574
Arena Gr 15,741
Porcentaje De Papel (15)% Ml 1736.16
Agregado Fino Gr 9,838
M=P*V Gr 13,380
Arena En Kg 13.38
Fuente: Propia de los autores
62
Tabla 41. Proporciones para una mezcla con 5% de papel.
Proporciones Para Concreto 4500 Psi 5% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 536.11 3.14 193.00
0.
4 1.2 6.7
Agua 193.00 1.00 0.00
0.
0 0.0 0.0
Arena Final 797.70 2.23 357.83 1.6 2.3 16.2
Agregado
Grueso 395.94 2.23 291.57 1.0 1.9 12.59
Agregado Fino 0.00 0.00 1000.00 1.0 0.0 17.1
Total 1842.40
Tabla 42. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 536.11
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 17.05
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 12,539
Arena Gr 17,053
Porcentaje De Papel (5)% Ml 626.95
Agregado Fino Gr 11,912
M=P*V Gr 16,200
Arena En Kg 16.20
Fuente: Propia de los autores
63
Tabla 43. Proporciones para una mezcla con 10% de papel
Proporciones Para Concreto 4500 Psi 10% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 536.11 3.14 0.00
0.
0 0.0 0.0
Agua 193.00 1.00 357.83 1.6 2.3 27.5
Arena Final 395.94 2.23 291.57 1.0 1.9 15.3
Agregado
Grueso 0.00 2.23 1000.00 1.0 0.0 12.59
Agregado Fino 0.00 0.00 1842.40 1.0 0.0 17.1
Total 3491.80
Tabla 44. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 536.11
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 17.05
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 12,539
Arena Gr 17,053
Porcentaje De Papel (10)% Ml 1253.89
Agregado Fino Gr 11,285
M=P*V Gr 15,348
Arena En Kg 15.35
Fuente: Propia de los autores
64
Tabla 45. Proporciones para una mezcla con 15% de papel
Proporciones Para Concreto 4500 Psi 15% Papel
Material
Peso
Seco
Kg/M3
Peso
Específico
O Densidad
Gr/Cm3
Volumen
Absoluto
L/M3
Proporciones
Pes
o
Volume
n
Agregado
Papel (Kg)
Cemento 536.11 3.14 357.83 1.6 2.3 27.5
Agua 193.00 1.00 291.57 1.0 1.9 17.1
Arena Final 0.00 2.23 1000.00 1.0 0.0 14.5
Agregado
Grueso 0.00 2.23 1842.40 1.0 0.0 12.59
Agregado Fino 0.00 0.00 3491.80 1.0 0.0 17.1
Total 6983.59
Tabla 46. Valores para la elaboración muestras de concreto
Calculo Contenido De Papel Relación Agregado Fino
Contenido Cemento 536.11
Volumen De 1 Cilindro 0.005301
Volumen De 7 Cilindros 0.0318086
X Kg 7 Cilindros= 17.05
Densidad De La Arena 1.36
Cantidad De Arena En Ml 12,539
Arena Gr 17,053
Porcentaje De Papel (15)% Ml 1880.84
Agregado Fino Gr 10,658
M=P*V Gr 14,495
Arena En Kg 14.49
65
6.2 ETAPA CUATRO
6.2.1 Ensayos de laboratorio
6.2.1.1 Ensayos en estado fresco. Después de la elaboración de las mezclas
en el laboratorio, se puede incluir que la manejabilidad de un concreto depende
de las proporciones de sus agregados, de la relación agua-cemento, este ensayo
se realizó en estado fresco tomando el asentamiento de cada mezcla elaborada.
Tabla 47. Valores para la elaboración muestras de concreto
Fuente: Propia de los autores
Los asentamientos presentados en la tabla contemplaron variables entre 5 cm y
10 cm, indicando que cumple el parámetro estipulado para cada diseño en el
coeficiente de asentamientos.
Concreto Modificado 2500 5% 2.52 6.4
Concreto Modificado 2500 10% 2.76 7.0
Concreto Modificado 2500 15% 2.56 6.5
Concreto Modificado 3000 5% 2.95 7.5
Concreto Modificado 3000 10% 2.95 7.5
Concreto Modificado 3000 15% 2.95 7.5
Concreto Modificado 3500 5% 2.95 7.5
Concreto Modificado 3500 10% 2.76 7.0
Concreto Modificado 3500 15% 2.76 7.0
Concreto Modificado 4000 5% 3.15 8.0
Concreto Modificado 4000 10% 3.15 8.0
Concreto Modificado 4000 15% 3.35 8.5
Concreto Modificado 4500 5% 2.95 7.5
Concreto Modificado 4500 10% 2.95 7.5
Concreto Modificado 4500 15% 2.76 7.0
Mezcla de concreto Ascentamiento (cm)Ascentamiento (pulg)
66
Tabla 48. Longitudes especificas del molde cilíndrico
Fuente: Propia de los autores
6.2.1.2 Ensayos de resistencia a la compresión. El concreto objeto de esta
investigación es sometido al ensayo para determinar la resistencia a la
compresión, para esto fue necesario fallar los especímenes es cuatros edades
diferentes, 7, 14, 28, y un testigo a los 42 días. Utilizando los equipos disponibles
en el laboratorio de Estructuras de la universidad Piloto de Colombia Seccional
Alto Magdalena, con el acompañamiento del personal encardo de las
instalaciones.
6.3 EQUIPOS UTILIZADOS
Una Prensa hidráulica con carga constante dual, estandarizada con los
parámetros normativos de la Norma INV E. 410-13 “Resistencia a la compresión
de cilindros de concreto.”
Mezcladora de ½ bulto, fuente de poder energía eléctrica.
Moldes cilíndricos especificaciones técnicas norma INV e 402 – 13
Herramienta menor (recipientes de 35 onzas, pala, lámina en acero
inoxidable)
Báscula digital unidad de medida Kilogramos (Kg)
Diámetro de molde m 0.15
Altura molde m 0.30
Volumen molde 0.005301
Volumen de 1 molde
𝑚3
67
6.3.1 Registro fotográfico herramienta de trabajo.
Figura 11. Tablero digital dual de carga (kn) y Equipo resistencia a la
compresión
Figura 12. Lámina de acero inoxidable y Báscula digital.
Fuente: Propia de los autores
6.3.2 Metodología del ensayo
Los criterios para la fabricación de especímenes se rigen bajo la norma INV
E – 402-13 “Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de concreto para
ensayos de compresión”
Veinticuatro horas posteriores a la fundición de las muestras se
desencofraron, y se vertieron a las piscinas de laboratorio de Estructuras de la
Universidad Piloto.
68
En las edades determinadas por la norma (7,14 y 28) días, se ubicaron en la
prensa hidráulica aplicando carga al cilindro para generar su respectiva falla.
Se registran los datos obtenidos en el tablero digital de la prensa hidráulica y se
tabulan en los respectivos formatos generados para la investigación.
Figura 13. Espécimen fallado en la prensa hidráulica y Posición cilindro
para fallo en la prensa.
6.3.3 Análisis comparativo de los resultados, conclusiones y
Recomendaciones. En esta fase corresponde elaborar un análisis que
permita identificar las variables en las propiedades mecánicas y físicas
de los diseños implementados en el proceso de la investigación
cumpliendo con los requerimientos de la norma INV. E. 402, en el cuál
69
certifica el debido procedimiento a seguir para la correcta realización
de ensayos a la compresión.
6.3.4 Resultados concreto modificado con papel f'c = 2500 psi.
Tabla 49. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado
concreto 2500 modificado.
Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno
expandido. Autor Juan David Peña y Leidy Moncaleano.
Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio
2500 PSI 0% Papel 7 1539 62%
2500 PSI 0% Papel 7 1549 62%
2500 PSI 0% Papel 14 2054 82%
2500 PSI 0% Papel 14 2065 83%
2500 PSI 0% Papel 28 3166 127%
2500 PSI 0% Papel 28 2555 102%
2500 PSI 0% Papel 42 3166 3166 127% 127%
2500 PSI 5% Papel 7 1516 62%
2500 PSI 5% Papel 7 1506 60%
2500 PSI 5% Papel 14 2005 80%
2500 PSI 5% Papel 14 2000 80%
2500 PSI 5% Papel 28 2370 95%
2500 PSI 5% Papel 28 2508 100%
2500 PSI 5% Papel 42 2559 2559 102% 102%
2500 PSI 10% Papel 7 1560 62%
2500 PSI 10% Papel 7 1575 63%
2500 PSI 10% Papel 14 2055 82%
2500 PSI 10% Papel 14 2044 82%
2500 PSI 10% Papel 28 2524 101%
2500 PSI 10% Papel 28 2543 102%
2500 PSI 10% Papel 42 2969 2969 119% 119%
2500 PSI 15% Papel 7 1502 60%
2500 PSI 15% Papel 7 1493 60%
2500 PSI 15% Papel 14 1817 73%
2500 PSI 15% Papel 14 1855 74%
2500 PSI 15% Papel 28 2275 96%
2500 PSI 15% Papel 28 2438 98%
2500 PSI 15% Papel 42 2402 2402 63% 63%
1498 60%
1836 73%
2356 97%
1567 63%
2050 82%
2533 101%
2439 98%
1544 62%
2060
2860
82%
114%
1511 61%
2002 80%
70
Gráfica 1. Análisis de resultados concreto 2500 psi.
Gráfica 2. Análisis de resultados concreto 2500 psi testigo.
114%98% 101% 97%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
CONCRETONATURAL
CONCRETO CON EL5% DE PAPEL
CONCRETO CON EL10% PAPEL
CONCRETO CON EL15% PAPEL
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
C O M PA R AT I VO R E S I T E N C I A P R O M E D I O C O N C R E TO M O D I F I C A D O 2 5 0 0 P S I
127%
102%
119%
63%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS
71
6.3.5 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3000 psi
Tabla 50. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado
concreto 3000 modificado.
Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno
expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano
Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio
3000 PSI 0% Papel 7 1935 64%
3000 PSI 0% Papel 7 1931 64%
3000 PSI 0% Papel 14 2485 83%
3000 PSI 0% Papel 14 2446 82%
3000 PSI 0% Papel 28 3142 134%
3000 PSI 0% Papel 28 3013 100%
3000 PSI 0% Papel 42 3347 3347 134% 134%
3000 PSI 5% Papel 7 1810 60%
3000 PSI 5% Papel 7 1786 60%
3000 PSI 5% Papel 14 2409 80%
3000 PSI 5% Papel 14 2400 80%
3000 PSI 5% Papel 28 3032 101%
3000 PSI 5% Papel 28 2976 99%
3000 PSI 5% Papel 42 3291 3291 110% 110%
3000 PSI 10% Papel 7 1894 63%
3000 PSI 10% Papel 7 1890 63%
3000 PSI 10% Papel 14 2527 84%
3000 PSI 10% Papel 14 2487 83%
3000 PSI 10% Papel 28 3110 104%
3000 PSI 10% Papel 28 3122 104%
3000 PSI 10% Papel 42 3504 3504 140% 140%
3000 PSI 15% Papel 7 1658 55%
3000 PSI 15% Papel 7 1643 55%
3000 PSI 15% Papel 14 2170 72%
3000 PSI 15% Papel 14 2362 79%
3000 PSI 15% Papel 28 2960 99%
3000 PSI 15% Papel 28 2984 99%
3000 PSI 15% Papel 42 3071 3071 102% 102%
1650 55%
2266 76%
2972 99%
1892 63%
2507 84%
3116 104%
1798 60%
2404 80%
3004 100%
1933 64%
2465 82%
3077 117%
72
Gráfica 3. Análisis de resultados concreto 3000 psi.
Gráfica 4. Análisis de resultados concreto 3000 psi testigo
117%
100%
104%
99%
90%
95%
100%
105%
110%
115%
120%
CONCRETONATURAL
CONCRETO CON EL5% DE PAPEL
CONCRETO CON EL10% PAPEL
CONCRETO CON EL15% PAPEL
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
C O M PA R AT I VO R E S I T E N C I A P R O M E D I O C O N C R E TO M O D I F I C A D O 3 0 0 0 P S I
134%
110%
140%
102%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 3000 PSI
73
6.3.6 Resultados concreto modificado con papel f'c = 3500 psi.
Tabla 51. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado
concreto 3500 modificado.
Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno
expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano
Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio
3500 PSI 0% Papel 7 2243 64%
3500 PSI 0% Papel 7 2280 65%
3500 PSI 0% Papel 14 2960 85%
3500 PSI 0% Papel 14 2800 80%
3500 PSI 0% Papel 28 3532 101%
3500 PSI 0% Papel 28 3540 101%
3500 PSI 0% Papel 42 4055 4055 162% 162%
3500 PSI 5% Papel 7 2051 59%
3500 PSI 5% Papel 7 2032 58%
3500 PSI 5% Papel 14 2748 79%
3500 PSI 5% Papel 14 2748 79%
3500 PSI 5% Papel 28 3370 96%
3500 PSI 5% Papel 28 3504 100%
3500 PSI 5% Papel 42 3189 3189 91% 91%
3500 PSI 10% Papel 7 2284 65%
3500 PSI 10% Papel 7 2280 65%
3500 PSI 10% Papel 14 2961 85%
3500 PSI 10% Papel 14 2918 83%
3500 PSI 10% Papel 28 3551 101%
3500 PSI 10% Papel 28 3548 101%
3500 PSI 10% Papel 42 4016 4016 115% 115%
3500 PSI 15% Papel 7 2068 59%
3500 PSI 15% PAPEL 7 2087 60%
3500 PSI 15% PAPEL 14 2721 78%
3500 PSI 15% PAPEL 14 2764 79%
3500 PSI 15% PAPEL 28 2960 99%
3500 PSI 15% Papel 28 2984 99%
3500 PSI 15% Papel 42 3858 3858 110% 110%
2262 65%
2880 82%
3536 101%
2077 59%
2743 78%
2972 99%
2282 65%
2940 84%
3550 101%
2041 58%
2748 79%
3437 98%
74
Gráfica 5. Análisis de resultados concreto 3500 psi.
Gráfica 6. Análisis de resultados concreto 3500 psi testigo.
101%
98%
101%
99%
96%
97%
98%
99%
100%
101%
102%
CONCRETONATURAL
CONCRETO CON EL5% DE PAPEL
CONCRETO CON EL10% PAPEL
CONCRETO CON EL15% PAPEL
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
COMPARATIVO RESITENCIA PROMEDIO CONCRETO MODIF ICADO 3500 PSI
162%
91%
115% 110%
0%
50%
100%
150%
200%
TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 3500 PSI
75
6.3.7 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4000 psi
Tabla 52. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado
concreto 4000 modificado.
Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno
expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano
Elemento Edad (dias) Resistencia (PSI) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio
4000 PSI 0% Papel 7 2745 69%
4000 PSI 0% Papel 7 2761 69%
4000 PSI 0% Papel 14 3273 82%
4000 PSI 0% Papel 14 2952 74%
4000 PSI 0% Papel 28 4032 202%
4000 PSI 0% Papel 28 4016 100%
4000 PSI 0% Papel 42 4567 4567 183% 183%
4000 PSI 5% Papel 7 2347 59%
4000 PSI 5% Papel 7 2402 60%
4000 PSI 5% Papel 14 2740 69%
4000 PSI 5% Papel 14 2756 69%
4000 PSI 5% Papel 28 4528 113%
4000 PSI 5% Papel 28 4646 116%
4000 PSI 5% Papel 42 5000 5000 125% 125%
4000 PSI 10% Papel 7 2772 69%
4000 PSI 10% Papel 7 2756 69%
4000 PSI 10% Papel 14 3347 84%
4000 PSI 10% Papel 14 3386 85%
4000 PSI 10% Papel 28 4134 103%
4000 PSI 10% Papel 28 4173 104%
4000 PSI 10% Papel 42 4614 4614 115% 115%
4000 PSI 15% Papel 7 2732 59%
4000 PSI 15% Papel 7 2761 60%
4000 PSI 15% Papel 14 3150 69%
4000 PSI 15% Papel 14 3189 69%
4000 PSI 15% Papel 28 3268 113%
4000 PSI 15% Papel 28 3898 116%
4000 PSI 15% Papel 42 4055 4055 125% 125%
2747 59%
3169 69%
3583 115%
2764 69%
3366 84%
4154 104%
2374 59%
2748 69%
4587 115%
2753 69%
3112 78%
4024 151%
76
Gráfica 7. Análisis de resultados concreto 4000 psi.
Gráfica 8. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo.
151%
115%104%
115%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
CONCRETONATURAL
CONCRETO CON EL5% DE PAPEL
CONCRETO CON EL10% PAPEL
CONCRETO CON EL15% PAPEL
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
COMPARATIVO RESITENCIAPROMEDIO CONCRETO MODIF ICADO 4000 PSI
100%
98%104%
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 4000 PSI
77
6.3.8 Resultados concreto modificado con papel f'c = 4500 psi
Tabla 53. Datos resumidos en resistencia y porcentaje alcanzado
concreto 4500 modificado.
Fuente: Datos propios de la investigación, formato tabla tesis concreto modificado con polietileno
expandido. Autor Juan pela y Leidy Moncaleano
Elemento Edad (dias) Resistencia (psi) Resistencia prom. (psi) % Alcanzado % Promedio
4500 PSI 0% Papel 7 2777 62%
4500 PSI 0% Papel 7 2794 62%
4500 PSI 0% Papel 14 3643 81%
4500 PSI 0% Papel 14 3706 82%
4500 PSI 0% Papel 28 4725 105%
4500 PSI 0% Papel 28 4808 107%
4500 PSI 0% Papel 42 4921 4921 197% 197%
4500 PSI 5% Papel 7 2748 61%
4500 PSI 5% Papel 7 2740 61%
4500 PSI 5% Papel 14 3307 73%
4500 PSI 5% Papel 14 3268 73%
4500 PSI 5% Papel 28 4528 113%
4500 PSI 5% Papel 28 4646 103%
4500 PSI 5% Papel 42 5000 5000 125% 125%
4500 PSI 10% Papel 7 3063 68%
4500 PSI 10% Papel 7 3055 68%
4500 PSI 10% Papel 14 3764 84%
4500 PSI 10% Papel 14 3693 82%
4500 PSI 10% Papel 28 4843 108%
4500 PSI 10% Papel 28 4764 106%
4500 PSI 10% Papel 42 5433 5433 121% 121%
4500 PSI 15% Papel 7 2732 68%
4500 PSI 15% Papel 7 2761 69%
4500 PSI 15% Papel 14 3150 79%
4500 PSI 15% Papel 14 3189 80%
4500 PSI 15% Papel 28 3268 82%
4500 PSI 15% Papel 28 3898 97%
4500 PSI 15% Papel 42 4055 4055 101% 101%
2747 69%
3169 79%
3583 90%
3059 68%
3729 83%
4803 107%
2744 61%
3288 73%
4587 108%
2785 62%
3674 82%
4766 106%
78
Gráfica 9. Análisis de resultados concreto 4500 psi.
Gráfica 10. Análisis de resultados concreto 4000 psi testigo.
105% 101% 108%
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
CONCRETONATURAL
CONCRETO CON EL5% DE PAPEL
CONCRETO CON EL10% PAPEL
CONCRETO CON EL15% PAPEL
RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
COMPARATIVO RESITENCIA CONCRETO MODIF ICADO 4500 PSI
197%
125% 121%101%
0%
50%
100%
150%
200%
250%
TESTIGO NATURAL TESTIGO 5% TESTIGO 10% TESTIGO 15%RES
ISTE
NC
IA E
QU
IVA
LEN
TE E
N %
RESISTENCIA REPRESENTADA A LOS 28 DÍAS
ESTADISTICA COMPARATIVA TESTIGO 42 DÍAS 4000 PSI
79
Tabla 54. Diseño de concreto modificado variación peso arena y contenido de papel.
Diseño de mezclas
Nombre del material Variación
Arena peso inicial (Kg) Arena peso modificado (Kg) Papel (mI)
Concreto Modificado 2500 5% 14.196 13.486 525.78
Concreto Modificado 2500 10% 14.200 12.777 1051.56
Concreto Modificado 2500 15% 14.200 12.067 1565.75
Concreto Modificado 3000 5% 14.200 13.387 518.09
Concreto Modificado 3000 10% 14.200 12.683 1036.18
Concreto Modificado 3000 15% 14.200 11.978 1554.26
Concreto Modificado 3500 5% 15.705 14.919 577.37
Concreto Modificado 3500 10% 15.705 14.134 1154.75
Concreto Modificado 3500 15% 15.705 11.978 1732.12
Concreto Modificado 4000 5% 15.741 14.954 578.72
Concreto Modificado 4000 10% 15.741 14.167 1157.44
Concreto Modificado 4000 15% 15.741 13.380 1736.16
Concreto Modificado 4500 5% 17.053 16.200 626.95
Concreto Modificado 4500 10% 17.053 14.167 1253.89
Concreto Modificado 4500 15% 17.053 14.495 1880.84 Fuente: Propia de los autores
80
Gráfica 11. Cuadro comparativo relación cantidad de arena.
Fuente: Propia de los autores
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Pes
o d
el c
ilín
dro
en
grs
Número de muestras seleccionadas
Cuadro comparativo relación cantidad de arena
Arena peso inicial (Kg) Arena peso modificado (Kg)
81
7. ANÁLISIS ECONÓMICO PARA PRODUCCIÓN DE CONCRETO
MODIFICADO CON PAPEL RECICLADO
Para el siguiente estudio se ha realizado una investigación financiera para la
producción de concreto modificado con elementos provenientes del reciclaje, es
quizás este análisis más importante a lo largo de la investigación, para poder
determinar cuánto las características sobre las investigaciones realizadas a
sustituir los tradicionales materiales (Agregados gruesos, agregados finos).
Es considerable la reducción que se generó al implementar un nuevo recurso
proveniente del reciclaje y las bolsas de papel de cemento, intentar cambiar la
disposición final de estos elementos sólidos es una alternativa ecológica,
anteriormente no se consideraba manejar estos elementos desde un concepto
ambientalmente efectivo, por el contrario se generaban actividades poco
amigables con el ambiente generando incineraciones, recolección y posterior
desechos en áreas no aptas para la recepción de estos materiales, considerando
las bolsas de cemento como un problema sanitario ambiental generadas en
cualquier tipo de construcción que requiere cemento.
Este análisis muestra características importantes para poder analizar y
determinar la factibilidad al momento de considerar este concreto en actividades
que no requieran de altas resistencias, si no por el contrario, la función del
concreto permita dar funcionamiento a estructuras de baja complejidad que no
requiera altas resistencias del concreto, y poder reducir los costos de producción
por m3 de concreto al menos en un 10% de la unidad.
A continuación presentamos los análisis de precios unitarios contemplados para
cada resistencia y su muestra estadística para la interpretación acertada de los
resultados.
82
Tabla 55. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 2500 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.306 45,000.00 13,770.00
M3 0.270 43,000.00 11,610.00
Kg 378 550.00 207,900.00
Lt 200 162.00 32,400.00
Sub-total 265,680
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1.00 50,000.00 50,000.00
Sub-total 50,000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0.80 6,069 4,855.20
HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192
Total Costo Directo 334,372
Descripción
Transporte
Descripción
1. Ayudante
4 Obreros
Arena
Cemento
Agua
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 2500 PSI 0% DE
PAPEL
Descripción
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Grava 1/2
83
Tabla 56. Análisis de precios unitarios concreto de 2500 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 2500 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.306 45,000.00 13,770.00
M3 0.243 43,000.00 10,449.00
Kg 378 550.00 207,900.00
Lt 200 162.00 32,400.00
Ml 33,059 - -
Sub-total 232119
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Transporte Gl 1 50,000.00 50,000
Sub-total 50000
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0.80 6,069 4,855.20
HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192
Total Costo Directo 300811
4 Obreros
Grava 1/2
Arena
Cemento
Agua
Descripción
Papel
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO CON EL 10% DE
PAPEL RECILADO
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
III. TRANSPORTES
IV. MANO DE OBRA
1. Ayudante
Descripción
84
Gráfica 12. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes
de la resistencia.
Fuente: Propia de los autores
$280.000,00
$290.000,00
$300.000,00
$310.000,00
$320.000,00
$330.000,00
$340.000,00
0% 5% 10% 15%
RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 2500 PSI
85
Tabla 57. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 3000 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.290 45,000.00 13,050.00
M3 0.270 43,000.00 11,610.00
Kg 386 550.00 212,300.00
Lt 195 162.00 31,590.00
Sub-total 268,550
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1.00 50,000.00 50,000.00
Sub-total 50,000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0.80 6,069 4,855.20
HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192
Total Costo Directo 337,242
1. Ayudante
4 Obreros
Arena
Cemento
Agua
Descripción
Transporte
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO PSI 0% DE PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
86
Tabla 58. Análisis de precios unitarios concreto de 3000 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 3000 psi
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0,3 10.000,00 3.000,00
% 0,05 50.000,00 2.500,00
Sub-total 5.500,00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0,306 45.000,00 13.770,00
M3 0,243 43.000,00 10.449,00
Kg 378 550,00 207.900,00
Lt 200 162,00 32.400,00
Ml 32.575 - -
Sub-total 232.119,00
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1,00 50.000,00 50.000,00
Sub-total 50.000
IV. MANO DE OBRA
Prestaciones Jornal total Rendimiento Valor Unitario
1. Oficial 30000 21.000 51.000,00 9 5.666,67
4 Obreros 80000 56.000 136.000,00 9 15.111,11
Sub-total 20.777,78
Total Costo Directo 308.396,78
Transporte
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO CON EL 10% DE PAPEL
RECILADO
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
Arena
Cemento
Agua
Descripción
Papel
87
Gráfica 13. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes
de la resistencia.
Fuente: Propia de los autores.
$290.000,00
$295.000,00
$300.000,00
$305.000,00
$310.000,00
$315.000,00
$320.000,00
$325.000,00
$330.000,00
$335.000,00
$340.000,00
0% 5% 10% 15%
RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 3000 PSI
88
Tabla 59. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi
ITEM: Concreto 3500 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0,3 10.000,00 3.000,00
% 0,05 50.000,00 2.500,00
Sub-total 5.500,00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0,290 45.000,00 13.050,00
M3 0,210 43.000,00 9.030,00
Kg 449 550,00 246.860,47
Lt 195 162,00 31.590,00
Sub-total 300.530
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1,00 50.000,00 50.000,00
Sub-total 50.000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0,80 6.069 4.855,20
HH 0,80 10.421 8.336,80
Sub-total 13.192
Total Costo Directo 369.222
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 0% DE PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
Arena
Cemento
Agua
Descripción
1. Ayudante
4 Obreros
Transporte
Descripción
89
Tabla 60. Análisis de precios unitarios concreto de 3500 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 3500 psi
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.290 45,000.00 13,050.00
M3 0.179 43,000.00 7,675.50
Kg 449 550.00 246,860.47
Lt 195 162.00 31,590.00
Ml 54,455 - -
Sub-total 299,175.97
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1.00 50,000.00 50,000.00
Sub-total 50,000
Descripción Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
1. Ayudante HH 0.80 6,069 4,855.20
4 Obreros 80000 HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192.00 Total Costo Directo 367,868
Transporte
Papel
IV. MANO DE OBRA
Arena
Cemento
Agua
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 15% DE PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
90
Gráfica 14. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes
de la resistencia.
Fuente: Propia de los autores
$367.000,00
$367.500,00
$368.000,00
$368.500,00
$369.000,00
$369.500,00
0% 5% 10% 15%
RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 3500 PSI
91
Tabla 61. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 4000 psi
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.290 45,000.00 13,050.00
M3 0.190 43,000.00 8,170.00
Kg 495 550.00 272,179.49
Lt 195 162.00 31,590.00
Sub-total 324,989
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1.00 50,000.00 50,000.00
Sub-total 50,000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0.80 6,069 4,855.20
HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192
Total Costo Directo 393,681
1. Ayudante
4 Obreros
Transporte
Descripción
Arena
Cemento
Agua
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4000 PSI 0% DE
PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
92
Tabla 62. Análisis de precios unitarios concreto de 4000 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 4000 psi
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0.3 10,000.00 3,000.00
% 0.05 50,000.00 2,500.00
Sub-total 5,500.00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0.290 45,000.00 13,050.00
M3 0.181 43,000.00 7,761.50
Kg 495 550.00 272,179.49
Lt 195 162.00 31,590.00
Ml 14,557 - -
Sub-total 324,580.99
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1.00 50,000.00 50,000.00
Sub-total 50,000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
1. Ayudante HH 0.80 6,069 4,855.20
4 Obreros 80000 HH 0.80 10,421 8,336.80
Sub-total 13,192.00
Total Costo Directo 393,272.99
Papel
Transporte
Descripción
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 5% DE PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
Arena
Cemento
Agua
93
Gráfica 15. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes
de la resistencia.
Fuente: Propia de los autores
$391.800,00
$392.000,00
$392.200,00
$392.400,00
$392.600,00
$392.800,00
$393.000,00
$393.200,00
$393.400,00
$393.600,00
$393.800,00
0% 5% 10% 15%
RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 4000 PSI
94
Tabla 63. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 4500 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0,3 10.000,00 3.000,00
% 0,05 50.000,00 2.500,00
Sub-total 5.500,00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0,290 45.000,00 13.050,00
M3 0,160 43.000,00 6.880,00
Kg 536 600,00 321.666,67
Lt 195 162,00 31.590,00
Sub-total 373.187
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1,00 50.000,00 50.000,00
Sub-total 50.000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0,80 6.069 4.855,20
HH 0,80 10.421 8.336,80
Sub-total 13.192
Total Costo Directo 441.879
Agua
Descripción
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4500 PSI 0% DE
PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
4 Obreros
Transporte
Descripción
1. Ayudante
Arena
Cemento
95
Tabla 64. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi
Fuente: Propia de los autores
ITEM: Concreto 2500 psi básico
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0,3 10.000,00 3.000,00
% 0,05 50.000,00 2.500,00
Sub-total 5.500,00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0,290 45.000,00 13.050,00
M3 0,160 43.000,00 6.880,00
Kg 536 600,00 321.666,67
Lt 195 162,00 31.590,00
Sub-total 373.187
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1,00 50.000,00 50.000,00
Sub-total 50.000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
HH 0,80 6.069 4.855,20
HH 0,80 10.421 8.336,80
Sub-total 13.192
Total Costo Directo 414.215$
Descripción
1. Ayudante
4 Obreros
Grava 1/2
Arena
Cemento
Agua
Descripción
Transporte
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 4500 PSI 0% DE
PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
96
Tabla 65. Análisis de precios unitarios concreto de 4500 psi
Fuente: Propia de los autores
0
ITEM: Concreto 4500 psi
UNIDAD: M3
I. EQUIPO
Unidad Cant. Vr. Unitario Valor Unitario
H 0,3 10.000,00 3.000,00
% 0,05 50.000,00 2.500,00
Sub-total 5.500,00
II. MATERIALES EN OBRA
Unidad Cant. Rendimiento Valor Unitario
M3 0,290 45.000,00 13.050,00
M3 0,152 43.000,00 6.536,00
Kg 495 600,00 296.923,08
Lt 195 162,00 31.590,00
Ml 21.681 - -
Sub-total 348.099,08
III. TRANSPORTES
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
Gl 1,00 50.000,00 50.000,00
Sub-total 50.000
IV. MANO DE OBRA
Unidad Tarifa/hora Vr.cuadr Valor Unitario
1. Ayudante HH 0,80 6.069 4.855,20
4 Obreros 80000 HH 0,80 10.421 8.336,80
Sub-total 13.192,00
Total Costo Directo 416.791,08
Agua
Papel
Transporte
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS CONCRETO MODIFICADO 5% DE PAPEL
Descripción
Mezcladora
Herramientas varias
Descripción
Grava 1/2
Descripción
Descripción
Arena
Cemento
97
Gráfica 16. Análisis comparativos costos de producción en porcentajes
de la resistencia.
Fuente: Propia de los autores.
$290.000,00
$295.000,00
$300.000,00
$305.000,00
$310.000,00
$315.000,00
$320.000,00
$325.000,00
$330.000,00
$335.000,00
$340.000,00
0% 5% 10% 15%
RENDIMIENTO ECONÓMICO PARA UN CONCRETO 4500 PSI
98
8. CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos posteriores a los ensayos de carga realizados en el
laboratorio fueron representados en gráficas para analizar las diferencias
evidenciadas en la resistencia a compresión de los especímenes fallados, los
cuales presentan variaciones sin una tendencia definida, sin embargo, se
consiguen datos favorables en los casos en donde el concreto es modificado al
reemplazar un 10% de agregado fino por papel. De acuerdo a lo anterior, para un
concreto de 2500 PSI y un 10 % de papel reciclado incorporado a la mezcla como
agregado artificial, el porcentaje alcanzado fue de 101% comparado con el
concreto de agregados tradicional de 114% porcentaje alcanzado, con una
variación del 11%. El concreto con resistencia de 3000 PSI los resultados
obtenidos al momento de fallar los especímenes del concreto tradicional en la
prensa hidráulica presentó un incremento en la variación 12%, con referencia al
concreto con agregado artificial del 104%. Para el concreto de 3500 PSI natural
y el modificado con papel reciclado se obtuvieron resistencias paralelas sin
presentar variación. En la resistencia esperada de 4000 PSI sin agregado
artificial se obtuvo una variación del 32% con una resistencia alcanzada de 151%.
En la resistencia de 4500 PSI se identificó una tolerancia mayor del concreto
modificado con papel del 3% con un porcentaje alcanzado del 108% frente a la
resistencia del concreto tradicional de 105%.
Con base a los resultados anteriores se estableció un compartimiento positivo en
todos los casos donde se incorporó el 10 % de papel reciclado a las proporciones
del diseño de mezcla, siendo un valor constante para cada una de la resistencias
propuestas; con este resultado se puede concluir que de manera parcial la
implementación del papel reciclado como agregado artificial a las proporciones
en el diseño de mezclas cumple con los objetivos normativos de los ensayos a la
compresión logrando reducir de manera parcial la explotación y consumo del
agregado fino proveniente de la extracción de canteras. El análisis normativo se
aplica al número total de pruebas efectuadas a una mezcla modificada con
porcentajes de papel reciclado, que se han producido de manera consecutiva y en
condiciones similares durante todo el tiempo.
Observando los costos de producción del concreto y analizando la unidad de
volumen de la arena, se identifica una reducción del 10% en el contenido de
agregado fino, siendo reemplazado por el papel reciclado con un factor del 50%
de papel bond y un 50% de papel tipo Kraft. Estos costos se exponen de la
siguiente manera:
99
Para la fabricación de un concreto con características de 2500 PSI con el
porcentaje óptimo establecido del 10% para esta resistencia, el ahorro en costos
por metro cúbico (m3) de concreto es de $ 33.561 pesos.
Para un concreto con características de 3000 PSI, el porcentaje óptimo de
papel reciclado es del 10% de papel reciclado obteniendo un margen de ahorro en
costos de $28.846.
Para un concreto de 3500 PSI implementando el 10% de papel reciclado como
porcentaje óptimo para esta resistencia, no evidenció variación representativa,
en el costo de producción del metro cúbico de concreto generando un pequeño
margen de $ 903 pesos con respecto a la producción del concreto sin agregado
artificial.
En el análisis de precios unitarios implementando el 5% de papel reciclado
como porcentaje óptimo para una resistencia de 4000 PSI, no evidenció variación
representativa en el costo de producción del metro cúbico de concreto generando
un pequeño margen de $ 1.000 pesos con respecto a la producción del concreto
sin agregado artificial.
El costo por metro cúbico de concreto implementado el 10% de papel como
porcentaje óptimo a una resistencia de 4500 PSI, igual que las resistencias
anteriores no evidenció variación representativa en el costo de producción del
metro cúbico de concreto generando un margen de $ 1.100 pesos con respecto a
la producción del concreto sin agregado artificial.
Se puede destacar que los resultados y análisis que se realizaron a los ensayos
de compresión mostraron datos favorables para cada resistencia propuesta con
porcentajes de papel incorporado. Es oportuno identificar las aplicaciones del
concreto modificado con papel reciclado en obras donde se tenga definido un
tiempo de vida no superior a los dos años contados a partir de su construcción.
Limitándose en el uso y construcción de elementos no estructurales y
componentes de amueblamiento urbano.
100
9. RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar un estudio para conocer el tiempo y cambios físicos para
la degradación del papel en el concreto, esto con el fin de conocer la durabilidad
del papel como compuesto del diseño para concreto estructurales.
Se recomienda a los investigadores que requieran profundizar las propiedades
mecánicas del concreto modificado con papel reciclado, aplicar ensayo a la flexión
según la norma recomendada INV E 414 – 13 “cuyo objeto es la determinación
de la resistencia a la flexión”.
Teniendo en cuenta el porcentaje óptimo de papel reciclado en el diseño de
mezclas, se sugiere realizar ensayos de humedad al papel reciclado (BOND Y
KRAFT), para establecer la reacción que se genera con el contenido de agua en
diseño de mezclas.
Se sugiere ampliar la investigación del concreto con papel reciclado, teniendo en
cuenta la composición de los agregados provenientes de otras canteras diferentes
a la utilizada, con el fin de que se garantice la misma durabilidad y si no es así,
profundizar en dicha variación
101
BIBLIOGRAFÍA
Artículo publicado en el número 8 de la revista Residuos: Producción de residuos
de construcción y reciclaje, tomado de la página web:
Cartilla José Concreto manual de consejos prácticos sobre el concreto. (Asocreto-
Sena). Abril de (2002) D.vinni Ltda
Consejo mundial empresarial para el desarrollo sostenible. Tomado de la página
web: http://ficem.org/publicaciones-CSI/DOCUMENTO-CSI-RECICLAJE-DEL-
CONCRETO/RECICLAJE-D-CONCRETO_1.pdf
Guía práctica para el diseño de mezclas de Hormigón. Trabajo para promoción a
profesor asistente. Medellín, Octubre de 1987. Tomado de la página web:
http://www.bdigital.unal.edu.co/40215/1/3352874.19873.pdf
Guzmán, D.S. (2002). Tecnología del concreto y del mortero. Santafé de Bogotá
D.C- Colombia: Brandar editores.
ACI. (2008). American Concrete Institute. Fuente de consulta virtual
https://www.concrete.org/
Junca, (02 de 06 de 2013). Un lugar para la consciencia, el alma y el cuerpo
obtenido de http://www.laconcienciadeki.com/wordpress/?p=2228Greenpeace
G.P (2012)
http://archivo.estepais.com/inicio/historicos/94/14_Medio%20ambiente_El%20p
apel_greenpeace.pdf
José C. Chanchí Golondrino Ensayos a compresión y tensión diagonal sobre
muretes hechos a base de papel periódico reciclado y engrudo de almidón de
yucahttp://www.scielo.cl/pdf/ric/v23n3/art02.pdf 05 de 06 de 2008
Aldana, J.1; Serpell, A.2 (15 de AGOSTO de 2002)
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718915X2012000200002&script=sci_artt
ext
G.P(2015)https://www.academia.edu/7832748/Tesis_Sobre_La_aplicacion_de_la
_tecnica_del_reciclaje_de_papel
102
Valverde, T. y Cano, Z (2007) Libro: Manual para la recuperación y
aprovechamiento de basuras. Pág. 175.
Óliver (2005) Información sobre la importancia de la técnica del reciclaje de
papel. Disponible en:http://abremente.blogspot.com/2008/08/la-Importancia-del-
reciclado-parte-3.html. [Consulta-2013 Abril 21]
Reciclaje Ámbito universitario (2014)
http://repository.ucatolica.edu.co/jspui/bitstream/10983/2025/3/Articulo_Constr
uccion-con-material-reciclable.pdf
Mr. Barry J. Linvind In paper 2016 http://livinginpaper.com/
103
ANEXO A. DESCRIPCIÓN DE ENSAYOS REALIZADOS
Elaboración y curado en el laboratorio de muestras de concreto para ensayos de
compresión I.N.V.E – 402-07 norma Invías. – 07. De igual manera se procede a
utilizar la muestra de agregados del río cuello, proveniente de la cantera
triturados del Tolima, para evitar la segregación del agregado grueso, el
agregado se debe separar en fracciones de tamaño individual y recombinar
posteriormente, para cada espécimen, con las proporciones necesaria para
producir la mezcla deseada. Para una llegar a resultados exactos y en calidad de
permitir calcular una medida exacta en las proporciones de los materiales se
procede a pesar en recipiente definido en el laboratorio cada una de las muestras
seleccionadas como el agregado grueso, el agregado fino y el cemento.
Figura 14. Selección de agregados y posterior balaje
Fuente: Propia de los autores.
Antes de que empiece la rotación de la mezcladora se debe introducir el agregado
grueso con algo del agua que se use en la mezcla. Se pone en funcionamiento la
mezcladora, al cabo de unos cuantas revoluciones se adiciona n el agregado fino,
el cemento y el agua, con la mezcladora en funcionamiento. Instituto Nacional
de Vías E 402 - 8 Si para una mezcla particular o para un determinado ensayo
no resulta práctico incorporar al agregado fino, el cemento y el agua con la
mezcladora funcionando, ellos se incluirán con la máquina detenida, luego de
haberse permitido algunas revoluciones. Seguidamente se debe mezclar el
concreto durante 3 minutos a partir del momento en que todos los ingredientes
estén en la mezcladora. Se apaga la mezcladora durante 3 minutos y se pone en
funcionamiento durante 2 minutos de agitación final.
104
Figura 15. Proceso de embalaje de los agregados
Fuente: Propia de los autores.
Figura 16. Fabricación de especímenes según norma INVÍAS
Fuente: Propia de los autores.
Agregados livianos: se incorpora el papel reciclado a la mezcla luego de haber
calculado el peso del agregado fino y descontar una masa del 10 % del peso de la
arena para la elaboración de seis especímenes se procede a cortar el papel
seleccionado procedente de las bolsas del cemento y papel reciclado de oficina. El
tamaño del papel es aproximadamente de 30 mm por 40 mm, para que al
momento del vaciado en la mezcladora se incorpore fácilmente a la mezcla y se
adhiera a la mezcla fácilmente produciendo una mezcla más homogénea. La
preparación de especímenes satisfactorios requiere diferentes métodos de
consolidación. Los métodos de consolidación son el apisonado con varilla y la
vibración interna o externa. La selección del método de consolidación se debe
105
hacer con base en el asentamiento, a menos que el método sea establecido en las
especificaciones bajo las cuales se trabaja.
Figura 17. Moldes para la elaboración de especímenes
Fuente: Propia de los autores.
Si el concreto tiene un asentamiento igual o mayor de 25 mm (1") se puede usar
los métodos de apisonado o el de vibración. Si el asentamiento es inferior a 25
mm (1"), se debe usar el método de vibración (Nota 2). No se debe usar vibración
interna para cilindros con diámetro inferior a 100 mm ni para prismas de 100
mm de profundidad o menos. El concreto se debe colocar en los moldes utilizando
un palustre o utensilio similar. Se debe seleccionar cada palada de concreto de
tal manera que sea representativa de la muestra; además, la mezcla de concreto
en el recipiente se debe remezcla continuamente durante el moldeo de los
especímenes, con el objeto de prevenir la segregación. El palustre se debe mover
alrededor del borde superior del molde a medida que se descarga el concreto, con
el fin de asegurar una distribución simétrica de éste y minimizar la segregación
del agregado grueso dentro del molde. Posteriormente se distribuye el concreto
con la varilla compactadora, antes del inicio de la consolidación.
Ensayo de resistencia a la compresión: La resistencia a la compresión se mide
con una prensa, que aplica carga sobre la superficie superior del cilindro a una
velocidad especificada mientras ocurre la falla. La operación tarda entre 2 y 3
minutos y la carga a la que la falla la probeta queda registrada en un tablero
anexo a la máquina; este valor se divide por el área de la selección transversal
del cilindro obteniéndose así el esfuerzo de rotura del concreto.
f'c=Pmax
Área
106
Se toma como base la resistencia máxima a la compresión a los 28 días, el
aumento promedio de la resistencia con el tiempo es aproximadamente la que se
indica gráficamente en la Figura, en el caso de los concretos preparados con
cemento tipo I colombiano.
Porcentaje de resistencia esperada a cada edad:
3 Días 39% a 47% 14 Días 81% a 85%
7 Días 62% a 68% 28 Días 100% como mínimo
107
ANEXO B. DISEÑO DE MEZCLAS SEGÚN MÉTODO ACI
7.5 cm
1/2" pulg
2.5 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4
193 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
108
25.8 Mpa
δ (Mpa)
8.3
0.51
378.43 Kg/m3
0.53 3.06%
mm pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
17.5 25.8
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0.72
175 0.65
210 0.58
245 0.53
280 0.48
315 0.44
350 0.40
385 0.37
420 0.34
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80
378.43 3.14 120.52 1.0 1.0
193.00 1.00 193.00 0.5 1.6
0.00 0.00 0.00 0.0 0.0
797.70 2.23 357.83 2.1 3.0
446.30 1.36 328.65 1.2 2.7
1000.00
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso
TOTAL
Volumen
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
109
7.5 cm
1/2" pulg
2.5 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4
193 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
110
29.4 Mpa
δ (Mpa)
8.3
0.5
386.00 Kg/m3
0.53 3.06%
mm pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
386.00 3.14 122.93 1.0 1.0
193.00 1.00 193.00 0.5 1.6
0.00 0.00 0.00 0.0 0.0
797.70 2.23 357.83 2.1 2.9
443.02 1.36 326.24 1.1 2.7
1000.00
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
21.1 29.4
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0.72
175 0.65
210 0.58
245 0.53
280 0.48
315 0.44
350 0.40
385 0.37
420 0.34
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso
TOTAL
Volumen
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
111
7.5 cm
1/2" pulg
2.5 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4
193 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
112
32.8 Mpa
δ (Mpa)
8.3
0.43
448.84 Kg/m3
0.53 3.06%
mm pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
448.84 3.14 142.94 1.0 1.0
193.00 1.00 193.00 0.4 1.4
0.00 0.00 0.00 0.0 0.0
797.70 2.23 357.83 1.8 2.5
415.85 1.36 306.23 1.1 2.1
1000.00
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
24.5 32.8
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0.72
175 0.65
210 0.58
245 0.53
280 0.48
315 0.44
350 0.40
385 0.37
420 0.34
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso
TOTAL
Volumen
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
113
7.5 cm
1/2" pulg
2.5 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4
193 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
114
36.1 Mpa
δ (Mpa)
8.3
0.39
494.87 Kg/m3
0.53 3.06%
mm pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
494.87 3.14 157.60 1.0 1.0
193.00 1.00 193.00 0.4 1.2
0.00 0.00 0.00 0.0 0.0
797.70 2.23 357.83 1.6 2.3
395.94 1.36 291.57 0.8 1.9
1000.00
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
27.8 36.1
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0.72
175 0.65
210 0.58
245 0.53
280 0.48
315 0.44
350 0.40
385 0.37
420 0.34
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO MÓDULO DE FINURA
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso
TOTAL
Volumen
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
115
7.5 cm
1/2" pulg
2.5 %
mm pulgNaturalmente
atrapado
Exposicion
Ligera
Exposicion
Moderada
Exposicion
Severa
9.51 3/8 3 4.5 6 7.5
12.7 1/2 2.5 4 5.5 7
19 3/4 2 3.5 5 6
25.4 1 1.5 3 4.5 6
38.1 1 1/2 1 2.5 4.5 5.5
50.8 2 0.5 2 4 5
76.1 3 0.3 1.5 3.5 4.5
152 6 0.2 1 3 4
193 Kg/m3
mm pulg 9,51 o 3/4 12,7 o 1/2 19 o 3/4 25,4 o 1 38,1 o 1 1/2 50,8 o 2 64 o 2 1/2 76,1 o 3
0 0 198 176 166 152 143 132 130 122
25 1 206 183 174 158 149 138 136 128
50 2 211 189 179 164 155 144 142 134
75 3 216 193 183 169 159 149 146 138
100 4 219 196 186 172 163 152 150 141
125 5 222 200 190 176 167 156 153 144
150 6 226 205 194 180 171 161 157 148
175 7 230 210 199 185 177 166 162 153
200 8 235 215 204 190 182 171 168 158
4. ESTIMACION DEL CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO
ASENTAMIENTO Tamaño maximo del agregado, en mm - pulg
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLA SEGÚN METODO ACI
1. SELECCIÓN DE ASENTAMIENTO
2. TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO
3. PORCENTAJE DE CONTENIDO DE AIRE
Tamaño maximo nominal
de la muestra Contenido de aire en porcentaje (por volumen)
116
39.3 Mpa
δ (Mpa)
8.3
0.36
536.11 Kg/m3
0.53 3.06%
mm pulg
9.51 3/8" 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 0.4 0.38 0.36
12.7 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 0.49 0.47 0.45
19 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 0.56 0.54 0.52
25.4 1" 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61 0.59 0.57
38.1 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.61
50.8 2" 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68 0.66 0.64
76.1 3" 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.68
152 6" 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73
536.11 3.14 170.74 1.0 1.0
193.00 1.00 193.00 0.4 1.1
0.00 0.00 0.00 0.0 0.0
797.70 2.23 357.83 1.5 2.1
378.11 1.36 278.44 0.7 1.6
1000.00
0.37
0.34
385
420
2.40 2.60 2.80 3.00 3.20
9. ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES
Cemento
Agua
Contenido de Aire
Agregado grueso
Agregado fino
TOTAL
TABLA DE PROPORCIONES SEGÚN (TECNOLOGIA DEL CONCRETO)
MaterialPeso Seco
Kg/m3
Peso
Específico o
densidad
gr/cm3
Volumen
absoluto
L/m3
Proporciones
Peso Volumen
7. CÁLCULO CONTENIDO CEMENTO
8. VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN DE CCTO
TABLA 11.15 VOLUMEN DE AGREGADO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL DEL AGREGADO
MODULO DE FINURA DE LA ARENA
3.40 3.60 3.80
MÓDULO DE FINURA
280 0.48
315 0.44
350 0.40
175 0.65
210 0.58
245 0.53
RELACIÓN AGUA/CEMENTO
SEGÚN TABLA 11.13 (TEC. DEL CONCRETO)
RESISTENCIA COMPRESION
(Kg/cm2)
A/C
LINEA MEDIA140 0.72
Según Tabla C.5.3.2.2 - NSR 10 - Título C
Resistencia específica a la Resistencia promedio
31 39.3
6. RELACIÓN AGUA CEMENTO A/C
5. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA
117
ANEXO C. GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCION:Grava TMN 3/4"
FECHA:
TAMIZ
PESO
RETENIDO
(gr)
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%
PASA
ESPECIFICACION
(I.N.V.E 630; Tabla 630 -4)
AG-38
2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0%
1 1/2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100
1" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 95 - 100
3/4" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% -
1/2" 2406.0 68.8% 68.8% 31.2% 25 - 60
3/8" 623.8 17.8% 86.6% 13.4% -
N°4 404.0 11.5% 98.1% 1.9% 0 - 10
N°8 65.0 1.9% 100.0% 0.0% 0 - 5
N°16 0.0 0.0% 100.0% 0.0%
N°30 0.0 0.0% 100.0% 0.0%
N°50 0.0 0.0% 100.0% 0.0%
No. 100 0.0 0.0% 100.0% 0.0%
No. 200 0.0 0.0% 100.0% 0.0%
Fondo 0.0 0.0% 100.0%
TOTAL 3498.8
Clasificación
Grava (%) 98.1% Cu: 1.88
Arena (%) 1.9% Cc: 1.30
Pasa 200 (%) 0.0% USC:
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS
NORMA: INV-E-213
118
119
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
CURVA GRANULOMETRICA - GRAVA TMN 3/4"
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%0.00.11.010.0100.0
% P
AS
A
TAMIZ en mm
120
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCION: Grava TMN 1/2"
FECHA:
PRUEBAS 1 2 DESCRIPCIÓN
Temperatura (°C) 35
Wsss(g.) 3522 Peso saturado superficialmente seco.
Ww (g.) 1965 Peso en el agua.
Ws (g.) 3471 Peso seco.
Vs (cm3)= Wsss - Ww 1557 Volumen de solidos.
D.aparente (g/cm3) 2.23 Densidad aparente.
Absorcion (%) 1.47% Absorcion.
Observaciones :
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS GRUESOS
121
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCIÓN:Grava TMN 3/4"
1 2 3 Promedio
Volumen del Recipiente (V) cm3 2864 2864 2864
Peso Material Suelto (W) gr. 4149 4147 4151
W
V
Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1.433 1.432 1.434 1.433
Volumen del Recipiente (V) cm3 2864 2864 2864
Peso Material Compactado (W) gr. 4356 4358 4360
W
V
Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1.504 1.505 1.506 1.505
Peso recipiente + muestra húmeda (gr.) 500 610
Peso recipiente + muestra seca (gr.) 498 607
Peso recipiente (gr.) 112 112
Humedad (%) 0.52% 0.61%
Observaciones : según norma INV. E - 217
Peso Unitario Suelto
Peso Unitario Compactado (gr/cm3) 1.521
Humedad del material 0.6%
H U M E D A D
Promedio
0.56%
1.522
Humedad del material 0.6%
PESO UNITARIO COMPACTADO
Método de Compactación Vibrado
1.522
1.522
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
PESO UNITARIO SUELTO
Ensayo Nº
Tamaño Máximo Nominal 3/4"
1.449
(gr/cm3) 1.449 1.448 1.449
PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTO DE AGREGADO GRUESO
122
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCION:Grava TMN 3/4"
FECHA:
TAMIZ
PESO
RETENIDO
(gr)
%
RETENIDO
% RETENIDO
ACUMULADO
%
PASA
ESPECIFICACION
I.N.V.E - 630
(Tabla 630-2)
1/2" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100
3/8" 0.0 0.0% 0.0% 100.0% 100
No. 4 47 4.7% 4.7% 95.3% 95 - 100
No. 8 100 10.0% 14.7% 85.3% 80 - 100
No. 16 110.0 11.0% 25.8% 74.2% 50 - 85
No. 30 500 50.2% 75.9% 24.1% 25 - 60
No. 50 100 10.0% 86.0% 14.0% 10 a 30
No. 100 128 12.8% 98.8% 1.2% 2 a 10
N° 200 10 1.0% 99.8% 0.2%
Fondo 2
TOTAL 997.0
Grava (%) 4.7% Cu: 11.20
Arena (%) 95.1% Cc: 0.86
Pasa 200 (%) 0.2% USC:
MF : 3.06%
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PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
NORMA: INV-E-213
SP (ARENA MAL GRADADA)
ANALISIS GRANULOMETRICO DE AGREGADOS GRUESOS Y FINOS
123
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
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DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
CURVA GRANULOMETRICA - ARENA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%0.11.010.0
% P
AS
A
TAMIZ en mm
124
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCION: Grava TMN 3/4"
FECHA:
PRUEBAS 1 2 DESCRIPCION
Matraz N° 1
Temperatura (°C) 35
Wpa (gr.) 648.0 Peso de agua y picnómetro (calibración).
Wpas (gr.) 779.8 Peso picnómettro, suelo y agua.
Ws (gr.) 490.0 Peso seco del suelo = peso de sólidos.
Vs = Wpa - ( Wpas - Ws ) (cc) 358.20 Volúmen de sólidos.
Wsss (gr.) 500.00 Masa de la muestra saturada y superficialmente seca
Ww = ( Wsss - Ws ) (gr.) 10.0 Agua en los poros de las partículas.
Vss = ( Vs + Ww ) (cc) 368.2 Vol. Sólidos saturado con humedad equivalente.
Gs = Ws/Vss 1.331 Peso bulk o densidad seca.
Gss = Wsss / Vss 1.358 Densidad aparente.
G = Ws / Vss - Ww 1.368 Gravedad específica o relativa.
Abs=Wsss-ws / ws * 100 2.0% Absorcion
Observaciones :
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCION DE AGREGADOS FINOS
125
PROYECTO:
SOLICITANTE:
CANTERA: Río Coello
DESCRIPCIÓN: Grava TMN 3/4"
1 2 3 Promedio
Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864
Peso Material Suelto (P) 4167 4165 4168
P
V
Peso Unitrario Seco Suelto Kg/dm3 1.431 1.430 1.431 0.000
Volumen del Recipiente (V) 2864 2864 2864
Peso Material Compactado (P) 4599 4589 4605
P
V
Peso Unitrario Seco Compactado Kg/dm3 1.579 1.576 1.581 1.578
Peso recipiente + muestra húmeda (g.) 393 393
Peso recipiente + muestra seca (g.) 391 391
Peso recipiente (g.) 36 36
Humedad (%) 0.56% 0.56%
Observaciones : según norma INV. E - 217
LABORATORIO DE SUELOS, PAVIMENTOS Y CONCRETOS
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
PESO UNITARIO SUELTO
Ensayo Nº
Tamaño Máximo Nominal N°4
Peso Unitario Suelto (Kg/dm3) 1.455 1.454
1.605
Humedad del material 0.6%
1.455
Humedad del material 0.6%
PESO UNITARIO COMPACTADO
Método de Compactación Varillado
1.455
H U M E D A D
Promedio
0.56%
Peso Unitario Compactado (Kg/dm3) 1.606 1.602 1.608
PESO UNITARIO SUELTO Y COMPACTO DE AGREGADO FINO