Post on 19-Jun-2020
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
VÍAS
TEMA:
INCIDENCIA DE LAS FIBRAS DE POLIPROPILENO Y FIBRAS METÁLICAS EN UN HORMIGÓN PARA PAVIMENTO RÍGIDO
f´c = 350 KG/CM²
AUTORAS
KENIA PATRICIA LINDAO CEDEÑO ANA CRISTINA ROMERO ORTEGA
TUTOR
ING. GINO FLOR CHAVEZ
Año
2018
GUAYAQUIL -ECUADOR
ii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme la hermosa familia que tengo, por poder sentir el apoyo
de mis padres y de mis hermanos; y por poner en mi camino a personas
maravillosas como lo son mis amigos, los cuales los conocí justamente en el
transcurso de mi formación académica.
Gracias a nuestro tutor el Ing. Gino Flor, quien nos supo guiar en este proceso, nos
tuvo mucha paciencia y nos compartió todos sus conocimientos.
Kenia Lindao C.
Gracias a todos los que son parte de mi formación, sin ellos el camino hubiese sido
más largo; mi familia, mis amigos, quienes me brindaron un techo, su tiempo, su
cariño.
Gracias a mis profesores, por tanta paciencia, sus consejos y entrega a la docencia.
Gracias a los profesionales con quienes laboré, Ing. Chang por los permisos en el
trabajo e Ing. Añasco por su disposición en el laboratorio de hormigón.
Ana Romero O.
iii
DEDICATORIA
Este trabajo lo dedicó con todo mi amor a mis padres y a mi hermana Gabriela,
quienes son los que me han apoyado incondicionalmente desde el inicio de mi
carrera; a mi novio Andrés y a Ana, mi amiga y compañera de tesis.
De manera especial le dedicó mi tesis a dos de los seres que más adoro en la vida,
a mi sobrino Maximiliano, por ser quien me alegra los días con su hermosa sonrisa,
es mi inspiración y el amor más grande que puedo tener; y a mi fiel mascota Mateo.
Kenia Lindao C.
A mi madre, por ser mi motivación constante, a papá por apoyarme como más pudo,
a Willy por creer en mí, a mami Piedad por aconsejarme con tanto amor y a ti mi
CDLHS.
Ana Romero O.
iv
DECLARACIÓN EXPRESA
Articulo XI.- del Reglamento Interno de graduación de la Facultad de
Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.
La responsabilidad de los hechos ideas y doctrinas expuestas en este trabajo de
titulación corresponden exclusivamente al autor y al patrimonio intelectual de la
Universidad de Guayaquil.
Kenia Patricia Lindao Cedeño 0951740661
_____________________________________
Ana Cristina Romero Ortega 0921653812
v
TRIBUNAL DE GRADUACIÓN
Ing. Eduardo Santos Baquerizo, M.Sc
Decano Tutor
Vocal Vocal
vi
ANEXO 11
vii
ANEXO 12
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO
COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
Yo, ROMERO ORTEGA ANA CRISTINA con C.I. Nº 0921653812 , certifico que los contenidos
desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “INCIDENCIA DE LAS FIBRAS DE
POLIPROPILENO Y FIBRAS METÁLICAS EN UN HORMIGÓN PARA PAVIMENTO RÍGIDO f´c = 350
KG/CM²” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad y según el Art. 114 del CÓDIGO
ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN,
autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la
presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso
del mismo, como fuera pertinente.
FECHA: 05 de Septiembre de 2018
ROMERO ORTEGA ANA CRISTINA
C.I. Nº 0921653812
“CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial n. 899-Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación superior y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas, institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de arte y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación, proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines académicos.
viii
ANEXO 12
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO
COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
Yo, LINDAO CEDEÑO KENIA PATRICIA con C.I. Nº 0951740661, certifico que los contenidos
desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “INCIDENCIA DE LAS FIBRAS DE
POLIPROPILENO Y FIBRAS METÁLICAS EN UN HORMIGÓN PARA PAVIMENTO RÍGIDO f´c = 350
KG/CM²” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad y según el Art. 114 del CÓDIGO
ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN,
autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la
presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de Guayaquil, para que haga uso
del mismo, como fuera pertinente.
FECHA: 05 de Septiembre de 2018
LINDAO CEDEÑO KENIA PATRICIA
C.I. Nº 0951740661
“CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN (Registro Oficial n. 899-Dic./2016) Artículo 114.- De los titulares de derechos de obras creadas en las instituciones de educación superior y centros educativos.- En el caso de las obras creadas en centros educativos, universidades, escuelas politécnicas, institutos superiores técnicos, tecnológicos, pedagógicos, de arte y los conservatorios superiores, e institutos públicos de investigación como resultado de su actividad académica o de investigación tales como trabajos de titulación, proyectos de investigación o innovación, artículos académicos, u otros análogos, sin perjuicio de que pueda existir relación de dependencia, la titularidad de los derechos patrimoniales corresponderá a los autores. Sin embargo, el establecimiento tendrá una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra con fines académicos.
ix
Resumen
Este trabajo tiene como fin mostrar una alternativa para mejorar el
comportamiento del hormigón convencional con la adición de fibras de polipropileno
y fibras metálicas para el diseño de un pavimento rígido f´c = 350 kg/cm². Los
progresos con los que aportan las fibras son la disminución de fisuras, el aumento
considerable de la resistencia a Tracción, así como el incremento de otras
propiedades.
Con la búsqueda de beneficios adicionales en lo que se refiere a incremento de
la durabilidad y reducción del refuerzo tradicional, las fibras son colocadas en
aplicaciones estructurales.
Debido a las nuevas preferencias constructivas el uso de hormigón reforzado
con fibra avanza a gran velocidad, en el campo de los hormigones especiales se
establece como una de las innovaciones más relevantes.
Cada vez más se emplea el uso de hormigón fibro-reforzado, se utiliza en
diferentes obras civiles, desde pavimentos rígidos hasta en el reforzamiento de
estabilidad de obras subterráneas, estabilización de taludes y ejecución de
piscinas.
La visión de la investigación es comparar los resultados obtenidos en el diseño
de hormigón simple y el hormigón reforzado con fibras, tomando en cuenta la
metodología de diseño, procedimiento constructivo y precios unitarios.
x
Summary
This work aims to show an alternative to improve the behavior of conventional
concrete with the addition of polypropylene fibers and metal fibers for the design of
a rigid pavement f'c = 350 kg / cm². The advances with which the fibers contribute
are the decrease of cracks, the considerable increase of the resistance to traction,
as well as the increase of other properties.
With the search for additional benefits in terms of increased durability and
reduction of traditional reinforcement, the fibers are placed in structural applications.
Due to the new constructive preferences, the use of fiber reinforced concrete
advances at high speed, in the field of special concretes it is established as one of
the most relevant innovations.
The use of fiber reinforced concrete is increasingly used, it is used in different
civil works, from rigid pavements to the reinforcement of stability of underground
works, stabilization of slopes and execution of swimming pools.
The vision of the research is to compare the results obtained in the design of
simple concrete and fiber reinforced concrete, taking into account the design
methodology, construction procedure and unit prices.
xi
INDICE
AGRADECIMIENTO .................................................................................................. ii
DEDICATORIA ......................................................................................................... iii
DECLARACIÓN EXPRESA ..................................................................................... iv
ANEXO 11 ................................................................................................................ vi
ANEXO 12 ............................................................................................................... vii
CAPÍTULO I.............................................................................................................. 1
Generalidades .......................................................................................................... 1
1.1. Introducción ................................................................................................. 1
1.2. Contexto de la investigación ....................................................................... 2
1.3. Planteamiento del problema ....................................................................... 4
1.4. Causas ........................................................................................................ 4
1.5. Objetivo General ......................................................................................... 5
1.5.1. Objetivos Específicos. .......................................................................... 5
1.6. Justificación ................................................................................................. 5
CAPITULO II............................................................................................................. 7
2. Marco teórico ..................................................................................................... 7
2.1. Generalidades ............................................................................................. 7
2.2. Antecedentes históricos .............................................................................. 7
2.3. Componentes del Hormigón ....................................................................... 9
2.3.1. Cemento. .............................................................................................. 9
2.3.2. Agregados. ......................................................................................... 10
2.3.3. Agua. .................................................................................................. 16
2.3.4. Aditivos. .............................................................................................. 16
2.4. Propiedades del hormigón ........................................................................ 17
2.4.1. Trabajabilidad. .................................................................................... 17
2.4.2. Resistencia. ........................................................................................ 19
2.4.3. Permeabilidad. ................................................................................... 20
2.4.4. Durabilidad. ........................................................................................ 21
2.5. Hormigón reforzado con fibras ................................................................. 21
2.6. Tipos de fibras adecuadas para hormigones ........................................... 23
2.6.1. Fibras de acero. ................................................................................. 23
2.6.2. Fibras de vidrio. .................................................................................. 25
2.6.3. Fibras de polipropileno. ...................................................................... 25
2.6.4. Fibras naturales. ................................................................................. 26
2.7. Influencia de las fibras de polipropileno en el hormigón .......................... 27
2.8. Influencia de las fibras metálicas en el hormigón ..................................... 28
2.9. Pavimento ................................................................................................. 29
CAPITULO III.......................................................................................................... 31
3. Metodología ..................................................................................................... 31
3.1. Generalidades ........................................................................................... 31
3.2. Ubicación .................................................................................................. 31
3.3. Resistencia de Diseño .............................................................................. 31
xii
3.4. Necesidades Técnicas .............................................................................. 32
3.5. Análisis físico-mecánico de los agregados ............................................... 32
3.5.1. Granulometría. ................................................................................... 32
3.5.2. Determinación de la densidad y absorción para agregados finos. .... 35
3.5.3. Determinación de la densidad y absorción para agregados gruesos.
37
3.5.4. Peso volumétrico suelto del agregado fino ........................................ 38
3.5.5. Peso volumétrico suelto del agregado grueso. .................................. 39
3.5.6. Peso volumétrico varillado del agregado grueso. .............................. 39
3.5.7. Ensayo de Abrasión de los Ángeles. ................................................. 40
3.6. Diseño de mezcla de hormigón convencional .......................................... 42
3.6.1. Dosificación de hormigón con adición de fibras. ................................... 43
3.7. Análisis del hormigón en estado fresco .................................................... 44
3.7.1. Medición de temperatura. ...................................................................... 44
3.7.2. Prueba de revenimiento. ....................................................................... 46
3.8. Análisis del hormigón en estado endurecido ............................................ 48
3.8.1. Determinación de la Resistencia a Compresión. .................................. 48
3.8.2. Determinación de la Resistencia a Flexión. .......................................... 50
CAPITULO IV ......................................................................................................... 53
4. Interpretación de Resultados ........................................................................... 53
4.1. Recolección de datos ................................................................................ 53
4.1.1. Diseño de mezcla de hormigón. ......................................................... 53
4.2. Resultados de Ensayos a Compresión ..................................................... 56
4.3. Resultados de Ensayos a Flexión ............................................................ 61
4.4. Análisis de Resultados .............................................................................. 65
4.4.1. Densidad del hormigón. ..................................................................... 66
4.5. Análisis económico ................................................................................... 67
4.6. Conclusiones ............................................................................................. 68
4.6.1. Con respecto al Estado Fresco del Hormigón. ..................................... 68
4.6.2. Con respeto al Estado Endurecido del Hormigón. ................................ 68
4.6.3. Con respecto al factor económico. ........................................................ 69
4.7. Recomendaciones .................................................................................... 69
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 71
ANEXOS ................................................................................................................. 72
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Granulometría de agregado fino ............................................................. 12
Tabla 2: Requisitos Granulométricos para agregados gruesos ............................ 14
Tabla 3: Clasificación de aditivos .......................................................................... 17
Tabla 4: Principales propiedades de fibras de distintos materiales ...................... 23
Tabla 5: Necesidades Técnicas para diseño de hormigón ................................... 32
Tabla 6: Granulometría del agregado grueso ....................................................... 33
Tabla 7: Granulometría del agregado fino (arena de rio) ...................................... 34
Tabla 8: Granulometría del agregado fino (arena triturada).................................. 34
Tabla 9: D.S.S.S del agregado fino ....................................................................... 36
Tabla 10: Absorción del agregado fino .................................................................. 37
Tabla 11: Absorción del agregado grueso ............................................................ 38
Tabla 12: DSSS del agregado grueso ................................................................... 38
Tabla 13: PVS del agregado fino ........................................................................... 39
Tabla 14: PVS del agregado grueso ..................................................................... 39
Tabla 15: PVV del agregado grueso ..................................................................... 40
Tabla 16: Tipo se abrasión según granulometría .................................................. 41
Tabla 17: Porcentaje de abrasión del agregado grueso ....................................... 42
Tabla 18: Dosificaciones de mezcla con cemento hidráulico ................................ 42
Tabla 19: Cantidad de agua y aire incluido en función del revenimiento del
hormigón y el tamaño máximo nominal del agregado grueso ............................... 53
Tabla 20: Cantidad de agua y aire incluido en función del revenimiento del
hormigón ................................................................................................................. 54
Tabla 21: Volumen de agregado grueso por unidad de concreto para diferentes
módulos de finura de la arena ................................................................................ 55
Tabla 22: Dosificaciones de mezclas con/sin fibras y condiciones del hormigón en
estado fresco .......................................................................................................... 56
Tabla 23: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 7 días de edad
................................................................................................................................ 57
Tabla 24: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 14 días de
edad ........................................................................................................................ 58
Tabla 25: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 28 días de
edad ........................................................................................................................ 59
Tabla 26: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 7 días de edad ....... 61
Tabla 27: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 14 días de edad ..... 62
Tabla 28: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 28 días de edad ..... 63
Tabla 29: Cálculo de relación entre Resistencia a Compresión y módulo de rotura
................................................................................................................................ 65
Tabla 30: Incremento de Resistencia a Compresión según edades .................... 66
Tabla 31: Resultados promediados de ensayos a Compresión en cilindros ........ 66
Tabla 32: Densidades de los distintos tipos de hormigón en estado fresco ......... 66
Tabla 33: Costos de metro cúbico de diferentes tipos de hormigón ..................... 67
xiv
ÍNDICE DE IMÁGENES
Ilustración 1: Ensayo de Revenimiento ................................................................ 18
Ilustración 2: Curva granulométrica del agregado grueso ................................... 34
Ilustración 3: Curva granulométrica de agregados finos ..................................... 35
Ilustración 4: Ensayo de abrasión de los ángeles ............................................... 41
Ilustración 5: Proporciones de materiales para un hormigón f’c = 350 kg/cm2
para 1 m³ de hormigón ........................................................................................... 43
Ilustración 6: Ensayo de Medición de temperatura .............................................. 45
Ilustración 7: Medición de temperatura ................................................................ 45
Ilustración 8: Prueba de revenimiento ................................................................. 47
Ilustración 9: Medición de revenimiento ............................................................... 47
Ilustración 10: Compactación de cilindros con varilla .......................................... 48
Ilustración 11: Colocación de la fecha de elaboración en los cilindros de concreto
................................................................................................................................ 49
Ilustración 12: Ensayo de resistencia a la Compresión del Concreto ................. 50
Ilustración 13: Compactación de vigas con varilla ............................................... 51
Ilustración 14: Ensayo de Resistencia a Flexión ................................................. 52
Ilustración 15: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 7 días
de probetas convencionales y reforzadas con fibras ............................................. 57
Ilustración 16: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 14 días
de probetas convencionales y reforzadas con fibras ............................................. 58
Ilustración 17: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 28 días
de probetas convencionales y reforzadas con fibras ............................................. 59
Ilustración 18: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a diferentes
edades de probetas convencionales y reforzadas con fibras ................................ 60
Ilustración 19: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 7 días de vigas
convencionales y reforzadas con fibra ................................................................... 61
Ilustración 20: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 14 días de vigas
convencionales y reforzadas con fibra ................................................................... 62
Ilustración 21: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 28 días de vigas
convencionales y reforzadas con fibra ................................................................... 63
Ilustración 22: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a diferentes edades de
vigas convencionales y reforzadas con fibra ......................................................... 64
1
CAPÍTULO I
Generalidades
1.1. Introducción
El hormigón es uno de los materiales más utilizados en la industria de la
construcción, es un material pétreo artificial, obtenido de la mezcla en proporciones
determinadas de cemento, agregado fino, agregado grueso y agua. En algunos
casos para mejorar o modificar algunas de sus propiedades se le añaden aditivos.
Como consecuencia de diversos problemas surge como recurso el concreto
reforzado con fibras, debido a que el hormigón no resiste los esfuerzos de Tracción;
lo que conlleva a tener que reforzarlo con barras de acero o mallas, teniendo que
usar grandes cantidades de mezcla para protegerlos de la corrosión, por tal motivo
los elementos resultantes adquieren gran espesor y consumen mayor cantidad de
materiales.
Este problema de incremento considerable de precios al tener que gastar en
aceros y materiales, llevó a la industria de la construcción a la utilización de
hormigón reforzado con fibras ya que solucionan los problemas antes
mencionados, es decir se consigue un hormigón resistente a los esfuerzos de
Tracción.
El concepto de usar fibras para intentar mejorar el comportamiento mecánico y
estructural de los materiales de construcción, es muy antiguo. Con la adición de
fibras de distintos tipos (acero, vidrio, polipropileno, etc.) se mejora la matriz del
hormigón convirtiéndolo en un material con más ductilidad y de fisuración más
controlada.
2
En los concretos reforzados con fibras, la Resistencia a Compresión no es
considerablemente mayor de lo que sería si el concreto es simple, sin embargo son
considerablemente más firmes y más resistentes al agrietamiento y al impacto.
Cabe recalcar que una varilla refuerza solo en la dirección en la que se la coloca,
mientras que las fibras se distribuyen de manera aleatoria proporcionando
resistencia en todas las direcciones.
En los años 70 comienza la incorporación de fibras como refuerzo en el hormigón
para uso de pavimentos rígidos. Parker (1974) fue el primero en desarrollar curvas
de diseño de espesores de pavimentos, añadiendo como criterio la deformación del
concreto una vez ocurrida la primera fractura. Sus investigaciones concluyeron que
utilizando altas dosis de fibras era posible disminuir el espesor del pavimento entre
un 30 y 50%.
En los capítulos siguientes de este trabajo se detallara cómo se vienen dando
las investigaciones del hormigón, y que las adiciones mejoran su comportamiento.
También se presentarán los cambios que se generan en las mezclas de concreto
al utilizar fibras de acero y fibras de polipropileno, y realizar una comparación con
el hormigón convencional sin fibra, especificando la mejor opción para el diseño de
un pavimento rígido f´c = 350 kg/cm².
1.2. Contexto de la investigación
El enfoque principal de esta investigación es la incidencia de fibras metálicas y
fibras de polipropileno en un hormigón para pavimento rígido f´c = 350 kg/cm², sobre
las cuales actualmente ha habido gran interés y numerosas investigaciones.
Para la elaboración de las muestras se utilizó fibras DRAMIX 3D 80/60 BG con
3
una dosificación de 30 kg/m³, según la recomendación del fabricante, y EPS
Fibratex (fibras de polipropileno), con dosificación de 142 gr por cada 50 kilogramos
de cemento.
Con el objetivo de comprobar el comportamiento mecánico del concreto
fibroreforzado y determinar la autenticidad de los datos dados en las
especificaciones técnicas, se desarrollaron probetas cilíndricas y prismáticas tipo
vigas, utilizando una resistencia f´c = 350 kg/cm², tamaño nominal del agregado de
¾ y dos tipos de fibras (Dramix 80/60 y EPS Fibratex).
Para la elaboración de los especímenes, desarrollo del ensayo y recopilación de
datos, se utilizaron dos metodologías de ensayo: ASTM C39 “Método de ensayo
normalizado para resistencia a la Compresión de especímenes cilíndricos de
concreto” y ASTM C78 que consiste en ensayar probetas de sección prismática
falladas a Flexión, aplicando cargas a los tercios de la luz libre y apoyándola sobre
dos soportes rotulados separados 45 cm.
Para la Resistencia a Compresión, para la aceptación del hormigón reforzado
con fibras, de acuerdo con los requisitos de NTE INEN 1576 y ASTM C192, se
deben analizar al menos dos muestras. Cuando se utiliza resistencia a la Flexión,
de acuerdo con los requisitos de muestreo de ASTM C1609/ C1609M, se deben
realizar al menos tres muestras de ensayo.
Mediante esta investigación se consigue conocer el comportamiento del concreto
reforzado con fibras aplicado en pavimentos, y lograr una reducción de costos, tanto
de implementación como de construcción de estos elementos.
4
1.3. Planteamiento del problema
Debido al cambio climático, las estructuras de hormigón con el paso del tiempo
han sufrido fisuraciones a temprana edad, lo que ha provocado un deterioro más
rápido de dicha estructura, lo que ha incitado la búsqueda de nuevas tecnologías
para evitar estos efectos. Para esto actualmente existen fibras de diversos
materiales que ayudan a mejorar las propiedades físicas mecánicas del hormigón.
Desde hace miles de años se establece como una práctica la adición de fibras,
la cual sirve como refuerzo en materiales frágiles o quebradizos, es decir que no es
nueva la idea de usar fibras para refuerzo de materiales de construcción.
Según normativas y otras experiencias, se ha demostrado que las fibras de acero
son un medio eficaz para mejorar la tenacidad del concreto, aumentar la resistencia
y su capacidad de deformación; y controlar la propagación de fisuras.
Las fibras de polipropileno son más favorables en el momento del mezclado del
hormigón, debido a que tienen ciertas propiedades, son estables, no quitan agua
de la mezcla por lo que presentan una superficie impermeable, pueden alcanzar
resistencias medianas a la tensión, son tenaces y con costos más bajos que otros
tipos de fibras.
Algunos de los parámetros que presentan diferencias al reforzar el concreto con
fibras son: módulo de rotura, agrietamiento por temperatura, mecanismo de colapso
esfuerzo –deformación, entre otros.
1.4. Causas
El hormigón sufre un fenómeno llamado retracción, relacionado con la pérdida
5
de agua en la mezcla, el cual experimenta variaciones de volumen por causas
físico-químicas. La retracción es una deformación impuesta al hormigón que le
ocasiona tensiones de Tracción, las cuales se presentan durante el fraguado y
primera etapa de endurecimiento del concreto.
Este fenómeno y la baja resistencia a la Tracción del hormigón convencional,
son los causantes de la deformación de fisuras de retracción, se presentan en
mayor medida en elementos como losas de pavimentos.
1.5. Objetivo General
Determinar las propiedades físico-mecánicas de los hormigones diseñados, ante
la presencia de distintos tipos de fibras como para aquellos sin refuerzo alguno.
1.5.1. Objetivos Específicos.
Analizar el comportamiento del hormigón en estado fresco y endurecido al
incorporar distintos tipos de fibras.
Obtener un análisis comparativo de precios de los hormigones reforzados
con fibra.
Presentar y analizar los resultados obtenidos en la investigación para
establecer conclusiones que permitan exponer un juicio crítico al respecto.
1.6. Justificación
El hormigón es uno de los materiales de construcción más antiguos que se
conocen. Se ha producido en las últimas décadas de la industria de la construcción
grandes avances, no solo debido a las técnicas de diseño y cálculo, sino también a
las nuevas metodologías del hormigón como material.
6
Debido a la gran producción de volúmenes de hormigón en el campo de la
Ingeniería Civil se realizan avances en la tecnología del mismo. Por esta razón
diversas investigaciones señalan que la aplicación de fibras en el hormigón simple
provocan mejoras en el material y al mismo tiempo optimizaciones en los diseños
de dichas estructuras.
Si los hormigones especiales no se empiezan a incorporar en el campo de la
construcción, el uso del hormigón convencional seguirá con la problemática de la
durabilidad, lo que afecta directamente al servicio que brindan las estructuras.
Como una alternativa para el diseño y construcción de losas industriales se
muestran las fibras de acero y fibras de polipropileno, dando un cambio a los
métodos convencionales.
El comportamiento de los pavimentos rígidos no es constante al transcurso del
tiempo ya que disminuye la servicialidad al irse deteriorando y podría comprometer
estructuras a las cuales el pavimento está soportando. Por este motivo los nuevos
procesos como es el caso de la aplicación de fibras dentro del diseño y construcción
de losas de pavimento, resulta ser una solución óptima.
Con el fin de innovar en el campo de la construcción se debe tener conocimiento
sobre el comportamiento de nuevos materiales que se puedan incorporar al
hormigón convencional, obteniendo un concreto con mejores características.
Los beneficios que involucra el uso de un hormigón especial, son de total
importancia para poder realizar esta investigación que se enfocara en cuantificar
los progresos brindados por la adición de fibras de acero y fibras de polipropileno
al hormigón, para así tener nuevas alternativas en los diseños futuros.
7
CAPITULO II
2. Marco teórico
2.1. Generalidades
El cemento, el agua y los áridos son los tres elementos que el hormigón
considera dentro de su composición tradicional. Los áridos aportan a la resistencia
mecánica de la mezcla disminuyendo el consumo de cemento y los costos de
fabricación debido a que constituyen la mayor parte del volumen y masa del
hormigón.
El hormigón tiene como característica primordial la resistencia a los esfuerzos de
Compresión, sin embargo no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de
esfuerzos, por esta razón es normal usarlo asociado con el acero.
Con el fin de modificar o mejorar las características o el comportamiento del
concreto, se pueden añadir aditivos tales como: colorantes, aceleradores,
retardadores de fraguado, impermeabilizantes, fibras, entre otros.
2.2. Antecedentes históricos
Es muy probable que con el descubrimiento del fuego también se haya
descubierto el concepto de hormigón, no se tiene certeza de quien lo utilizó por
primera vez. Según hallazgos en Lepensky de la edad de piedra hace 7500 años,
se tiene la seguridad que los habitantes construían el suelo de sus viviendas
uniendo tierra caliza, arena, grava y agua, lo que se podría considerar como un
hormigón primitivo.
En Roma desde el siglo III A.C se utilizaba un mortero formado por cal y
8
puzolana, con el cual unían grandes bloques de paredes, el problema que
presentaba el mortero con cal viva es que no resistía muy bien la acción del agua
durante largos periodos. Se descubrió mediante pruebas empíricas una mayor
resistencia y durabilidad tanto en aguas dulces como saladas en arenas
provenientes de ciertas rocas volcánicas. Las rocas formadas por cenizas
volcánicas que contienen sílice y alumina, combinadas con cal dieron como
resultado lo que ahora se conoce como cemento puzolánico.
El teatro de Pompeya es una de las obras Romanas más importantes que fueron
elaboradas con hormigón. Intentaron reforzar las estructuras con barras y láminas
de bronce, siendo los resultados no satisfactorios, presentando agrietamientos y
descascaramientos, con muros demasiado pesados y gruesos. Como solución para
reducir el peso y aligerar el hormigón incluyeron jarras de barro y agregado de
procedencia volcánica de baja densidad.
Los arcos del coliseo Romano, la Basílica de Constantino y el domo del panteón
fueron construidos con hormigón aligerado. Estas obras se han conservado durante
largo tiempo, demostrando las propiedades que tiene el hormigón.
El hormigón debido a la cocción incompleta de la cal y escasez de tobas
volcánicas, se consideró de mala calidad y fue poco utilizado en la edad media y el
Renacimiento.
Debido al mejoramiento de la calidad del hormigón, se volvió a utilizar después
del siglo XII, siendo un ejemplo la Torre de Londres la cual aún mantiene su
cimentación en buen estado.
En 1824 el constructor Joseph Aspdin adquirió la patente para producir el primer
9
cemento Portland, el cual es una mezcla calcinada de tres partes de piedra caliza
por una de arcilla.
Con la producción de Clinker del cemento Portland también se empieza la
fabricación de objetos que combinan el acero con hormigón, dando inicio al primer
hormigón armado en el sur de Francia. El material no tuvo la aceptación esperada
a pesar de los descubrimientos y fue hasta 1890 que tuvo impulso, siendo asumido
por la sociedad como un material confiable.
El hormigón se encuentra constantemente en busca de mejoras en su
comportamiento mecánico, en la actualidad el hormigón está presente en todas las
construcciones.
2.3. Componentes del Hormigón
2.3.1. Cemento.
El cemento es uno de los materiales indispensables en la construcción, es el
elemento principal en una mezcla de concreto o de mortero, es un pegante de bajo
costo y versátil. En la actualidad no hay obra que se pueda realizar sin su presencia.
Se puede definir al cemento como un conglomerante hidráulico, es decir, un
material inorgánico finamente molido que amasado con agua, forma una pasta que
fragua y endurece por medio de reacciones y procesos de hidratación y que, una
vez endurecido conserva su resistencia y estabilidad incluso bajo el agua, tiene
propiedades de adherencia y cohesión, que permiten unir fracciones inorgánicas
entre sí, mediante su capacidad aglomerante. Instituto Español del Cemento y sus
aplicaciones (2017) Componentes y propiedades del cemento.
10
La norma INEN 152 cubre diez tipos de cemento portland que son:
Tipo I. Para ser utilizado cuando no se requieren las propiedades especiales
especificadas para cualquier otro tipo.
Tipo I A. Cemento con incorporador de aire para los mismos usos del Tipo I,
donde se desea incorporación de aire.
Tipo II. Para uso general, en especial cuando se desea una moderada
resistencia a los sulfatos.
Tipo II A. Cemento con incorporador de aire para los mismos usos del tipo
II, donde se desea incorporación de aire.
Tipo II (MH). Para uso general, en especial cuando se desea un moderado
calor de hidratación y una moderada resistencia a los sulfatos.
Tipo II (MH) A. Cemento con incorporador de aire para los mismos usos del
Tipo II (MH). Donde se desea incorporación de aire.
Tipo III. Para ser utilizado cuando se desea alta resistencia inicial o
temprana.
Tipo III A. Cemento con incorporador de aire para los mismos usos del Tipo
III, donde se desea incorporación de aire.
Tipo IV. Para ser utilizado cuando se desea bajo calor de hidratación.
Tipo V. Para ser utilizado cuando se desea alta resistencia a la acción de los
sulfatos.
2.3.2. Agregados.
Los agregados componen entre el 65 y 85% del volumen total del hormigón,
conformando el esqueleto pétreo o granular del mismo. Se pueden estimar como
agregados aquellos materiales que teniendo una resistencia propia, no perturban
11
ni afectan las propiedades del hormigón, además garantizan una adherencia
suficiente con la pasta endurecida de cemento.
Los áridos o agregados son materiales inertes, los cuales no desarrollan ningún
tipo de reacciones con los demás componentes del hormigón, en especial con el
cemento; sin embargo hay algunos como: las escorias de alto horno, los materiales
de origen volcánico con sílice activa y el ladrillo triturado, interfieren el desarrollo
temporal de la resistencia mecánica, característica primordial del hormigón
endurecido.
2.3.2.1. Agregado Fino.
Los agregados finos son arenas naturales o piedras trituradas con un tamaño de
sus partículas menor que 5mm, las cuales deben ser partículas durables, limpias,
resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimiento de arcilla o de
otros materiales que afecten la adherencia e hidratación de la pasta cementicia.
La norma ASTM C 33 establece ciertos requisitos que la arena debe cumplir con
respecto a su calidad, no debe contener cantidades dañinas de limo, arcilla, álcalis,
materiales orgánicos y otras sustancias nocivas.
El porcentaje máximo en peso de sustancias perjudiciales no deberá exceder de
los siguientes valores, indicados en porcentaje del peso:
Material que pasa por el tamiz Nº. 200: máx. 3%
Materiales ligeros: máx. 1%
Grumos de arcilla: 1%
Otras sustancias dañinas (álcalis, limo, mica): máx. 2%
Pérdida por meteorización: máx. 10%
12
Los ensayos que se le deben realizar al agregado fino son:
2.3.2.1.1. Granulometría.
El agregado fino tiene una granulometría aceptable para la mayoría de los
concretos dentro de los límites de la norma ASTM C 33, los cuales dependen del
tamaño de las mallas (ver tabla 1).
Tabla 1: Granulometría de agregado fino
Tamaño de la malla Porcentaje que pasa en peso
9.52 mm (3/8”) 100
4.75 mm (No.4) 95 a 100
2.36 mm (No.8) 80 a 100
1.18 mm (No.16) 50 a 85
0.60 mm (No.30) 25 a 60
0.30 mm (No.50) 10 a 30
0.15 mm (No.100) 2 a 10
Fuente: Norma ASTM C 33 Elaborado: Lindao Kenia y Romero Ana
Algunos requisitos de la norma ASTM con respecto a la granulometría del
agregado fino son:
Que el agregado fino no tenga más del 45% retenido entre dos mallas
consecutivas.
El módulo de finura debe estar entre 2,3 y 3,1; no puede variar más de 0,2
del valor obtenido en la fuente de abastecimiento del agregado. Si llegara a
sobrepasar dicho valor, se deberá rechazar el agregado, a menos que se
ajusten las proporciones del agregado fino y grueso.
2.3.2.1.2. Módulo de finura.
El módulo de finura (FM) de acuerdo con la norma ASTM C 125, se obtiene
sumando los porcentajes acumulados en peso de los agregados retenidos por las
mallas especificadas y la suma total dividida para 100. El MF indica que, mientras
13
más sea el valor obtenido, más grueso será el agregado.
2.3.2.1.3. Densidad.
Consiste en la relación del peso del agregado fino con respecto al peso de un
volumen absoluto igual de agua. La DSSS es usada en proporcionamientos de
ciertos cálculos de mezclas.
2.3.2.1.4. Absorción.
Es el incremento en la masa de un agregado seco cuando durante 24 horas es
sumergido en agua. El aumento de masa se debe al agua que se introduce en los
poros del agregado sin incluir el agua que se adhiere a la superficie de las
partículas. Es expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la arena, y es
el índice de porosidad del material.
2.3.2.1.5. Contenido de humedad.
Determina la cantidad de agua presente en una muestra de arena, con respecto
al peso seco. Antes de hacer una mezcla de concreto se debe hacer esta prueba,
con la finalidad de ajustar la cantidad de agua de mezclado.
2.3.2.1.6. Peso volumétrico suelto.
Obtiene la cantidad de agregado en kilogramos que se usara en un metro cúbico
de concreto, al vaciar el material a un recipiente de volumen conocido y sin
acomodar las partículas.
2.3.2.2. Agregado grueso.
El agregado grueso es uno de los componentes principales del concreto, cuya
14
calidad es de suma importancia, garantizando resultados satisfactorios en la
preparación de estructuras de hormigón. Consisten en una grava o agregado
triturado, con partículas mayores que 5 mm y principalmente entre 9,5 y 38 mm.
Las partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles al
resquebrajamiento son indeseables.
El agregado grueso debe someterse a diversos ensayos, algunos de ellos son:
2.3.2.2.1. Granulometría.
Los requerimientos de la granulometría del agregado grueso según la norma
ASTM C 33, permiten límites amplios y una gran variedad de tamaños
granulométricos (Tabla 2). El tamaño del agregado está en función de las
necesidades para el diseño del hormigón.
Tabla 2: Requisitos Granulométricos para agregados gruesos
Tamiz Especificaciones ASTM
2” 1 ½” 1” ¾ ”
2 ½ ’’ 100 - - -
2’’ 95-100 100 - -
1 ½ ’’ - 95-100 100 -
1’’ 35-70 - 95-100 100
¾ ’’ - 35-70 - 90-100
½ ’’ 10-30 - 25-60 -
3/8’’ - 10-30 - 20-5
Nº4 0-5 0-5 0-10 0-10
Nº8 - - 0-5 0-5
Fondo
Fuente: Norma ASTM C33 Elaborado: Lindao Kenia y Romero Ana
2.3.2.2.2. Densidad y absorción de gravas.
La densidad de las gravas se determina empleando el Principio de Arquímedes,
con el fin de obtener el volumen de las gravas y el porcentaje de absorción. Para el
diseño de hormigón los resultados de estos ensayos son de gran importancia.
15
2.3.2.2.3. Contenido de Humedad.
Establece la cantidad de agua presente en una muestra de agregado grueso,
con respecto al peso seco.
2.3.2.2.4. Peso volumétrico suelto.
Obtiene la cantidad de agregado grueso en kilogramos que se usara en un metro
cúbico de concreto, al vaciar el material a un recipiente de volumen conocido y sin
acomodar las partículas.
2.3.2.2.5. Peso volumétrico varillado.
Obtiene la cantidad de agregado grueso en kilogramos que se puede lograr por
metro cúbico, al vaciar el material a un recipiente de volumen conocido y
acomodando las partículas por medio de golpes de varilla.
2.3.2.2.6. Ensayo de abrasión en la máquina de los Ángeles.
Este método determina la resistencia al desgaste de los agregados gruesos
menores a 1 ½ pulgadas (37,5 mm) en la máquina de los Ángeles. De acuerdo con
la norma ASTM C 131, se coloca el agregado dentro de un cilindro rotatorio con un
diámetro interno de 28 pulg y el largo interior de 20 pulg; con cargas abrasivas en
forma de esferas de acero de diámetro aproximado de 46,8 mm y con un peso de
390 a 445 gramos cada una; las esferas son colocadas por un tiempo determinado
(17 min) y después se determina el porcentaje de desgaste.
El agregado grueso sometido al ensayo de desgaste, no deberá tener pérdida
mayor al 50% del peso inicial pasado por el tamiz 12.
16
2.3.3. Agua.
Se puede utilizar para producir concreto, casi cualquier agua natural que sea
potable y que no tenga un sabor u olor pronunciado. Sin embargo, algunas aguas
no potables pueden ser adecuadas para el concreto.
Las impurezas excesivas en el agua no solo pueden afectar el tiempo de
fraguado y la resistencia del concreto, sino también pueden ser la causa de
eflorescencia, manchado, corrosión del esfuerzo, inestabilidad volumétrica y menor
durabilidad.
El agua que contiene menos de 2000 partes por millón de solidos disueltos
totales generalmente puede ser utilizada de manera satisfactoria para utilizar
concreto.
2.3.4. Aditivos.
El ACI y la Norma ASTM C 125, definen al aditivo como “un material que no
siendo agua, agregado, cemento hidráulico, o fibra de refuerzo, es empleado como
un ingrediente del mortero o concreto y es añadido a la tanda inmediatamente antes
o durante su mezclado”.
La ACI 212 clasifica a los aditivos en los siguientes grupos (tabla 3):
17
Tabla 3: Clasificación de aditivos
ADITIVO ACCIONES
PRINCIPALES BENEFICIOS
EFECTOS COLATERALES
Reductores de agua
Fluidificantes Superfluidificantes
Adsorción sobre la superficie del
cemento y dispersión de los granos de
cemento
Mejora de la calidad en servicio
(reducción de a/c) y de la puesta en obra
(aumento de trabajabilidad)
Retraso del fraguado
Retardadores Retardo de la
hidratación inicial del cemento
Permanencia de la trabajabilidad en
clima cálido
Reducción de la resistencia mecánica
inicial
Aceleradores Aceleración de la
hidratación inicial del cemento
Reducción del tiempo de fraguado y aumento de la
resistencia inicial
Aceleración de la pérdida de trabajabilidad
y reducción de la resistencia mecánica
final
Anticongelantes Disminución del punto
de fusión del agua
Durabilidad del hormigón en clima
frio
Corrosión de armaduras y reducción de la
resistencia mecánica final
Incorporadores de aire
Formación de microesferas de aire
Aumento de la resistencia de la
resistencia al congelamiento
Reducción de la resistencia mecánica
Inhibidores de RAS Reducción de la RAS Posibilidad de
empleo de agregados reactivos
Precio, aún en fase de estudio
Inhibidores de corrosión
Prevención de la corrosión de armaduras
Protección de armaduras
Precio, aún en fase de estudio
Hidrorrepelentes Acción hidrófuga
Reducción de la migración de
humedad por acción capilar
Reducción de la resistencia mecánica
Colorantes Pigmentación de la
matriz Modificación del color
del hormigón Reducción de la
resistencia mecánica
Facilitadores de bombeo
Mejora de la plasticidad
Posible bombeo de hormigones pobres
Alta relación costo/prestación
Fuente: Norma ACI - 212 Elaborado: Lindao Kenia y Romero Ana
2.4. Propiedades del hormigón
2.4.1. Trabajabilidad.
La trabajabilidad es propia del concreto en estado fresco y se define como la
capacidad para ser colocado, compactado apropiadamente y para ser terminado
sin segregación ni exudación.
Los factores que intervienen en la trabajabilidad son:
18
El factor primordial que influye en la trabajabilidad del concreto es el agua
de mezclado.
La fluidez de la pasta, la plasticidad de la mezcla dependerá de las
proporciones de cemento y agua en la pasta.
El contenido de aire, ya sea atrapado o adicionado, aumenta la trabajabilidad
de la mezcla, las burbujas que se desarrollan funcionan como balineras de
los agregados permitiendo su movilidad.
El bajo contenido de arena en proporción con el contenido del agregado
grueso determina una mezcla poco manejable. El contenido elevado de
arena requiere de más agua o pasta para que la mezcla sea manejable,
presentándose segregación o exudación.
2.4.1.1. Medida de trabajabilidad.
Existen métodos que miden propiedades del concreto que se relacionan con la
trabajabilidad. Uno de los métodos más sencillos es el ensayo de revenimiento, que
mide la fluidez de una mezcla de concreto en estado fresco con tamaño máximo de
agregado grueso inferior a dos pulgadas.
Ilustración 1: Ensayo de Revenimiento
Fuente: Propia
Elaborado: Lindao Kenia y Romero Ana
19
2.4.2. Resistencia.
El concreto como material estructural se diseña para que tenga una resistencia
determinada. La resistencia a la Compresión simple es la característica mecánica
más importante del concreto y sirve para juzgar su calidad. Para pavimentos rígidos
y losas construidas sobre el terreno, el concreto se diseña para que resista
esfuerzos de Flexión.
2.4.2.1. Medida de la resistencia a la Compresión.
Como ya se dijo anteriormente la resistencia a la Compresión es la característica
mecánica primordial del concreto, es expresada en términos de esfuerzos en
kg/cm² o lb/pul².
Para medir la resistencia a la Compresión es necesario elaborar cilindros con la
mezcla que será usada en la estructura, los cilindros habitualmente son de 30 cm
de altura por 15 cm de diámetro, se coloca la mezcla en tres capas y a cada capa
se le dan 25 golpes con una varilla lisa.
El ensayo de resistencia a la Compresión se realiza generalmente en cilindros
que tengas 28 días de fabricados, también pueden ensayarse a edades más
tempranas como 3,7 o 14 días o edades más tardías como 90 y 120 días.
2.4.2.2. Resistencia a la Flexión.
La resistencia a la Flexión es aplicada en proyectos de losas para carreteras y
pistas de aeropuertos. La resistencia se determina en vigas prismáticas de 15x15
de sección y 50 cm de largo, para ensayarlas se aplica cargas en los tercios medios
de la luz.
20
2.4.2.3. Resistencia a la tensión.
Determinar la resistencia a la tensión directamente en probetas de concreto
resulta difícil, ya que el agarre de las mismas es complicado, lo que implica que al
aplicar esfuerzos de tensión se involucran esfuerzos como el de Compresión al
momento de sujetarlas.
El ensayo que se utiliza es el método brasilero o de Tracción indirecta, radica en
someter los cilindros a cargas de Compresión aplicadas a lo largo del cilindro. Para
calcular la resistencia a Tracción se utiliza la siguiente fórmula:
T = 2P
πLD
Donde:
P: carga máxima aplicada (kg)
L: Longitud del cilindro (cm)
D: diámetro del cilindro (cm)
2.4.3. Permeabilidad.
La permeabilidad en el concreto se refiere a la cantidad de migración de agua u
otras sustancias liquidas por los poros del material. El hormigón es un material
permeable, es decir que al estar sometido exteriormente a presión de gua, genera
escurrimiento a través de su superficie.
Uno de los factores más importantes es la relación agua/ cemento, ya que al
disminuir ésta, también disminuye la permeabilidad del concreto.
21
2.4.4. Durabilidad.
La durabilidad de un concreto es la característica que le da capacidad de
mantener su forma original, su calidad y sus propiedades de servicio a través del
tiempo y frente a problemas climáticos, ataques químicos o cualquier proceso de
deterioro.
Los factores que intervienen en la durabilidad del concreto son:
Condiciones ambientales tales como: aire, agua, gases, congelación, ciclos
repetidos de humedecimiento, así como sustancias disueltas en el agua.
Los materiales utilizados en la fabricación del concreto (cemento, agua,
agregados). Los agregados procedentes de rocas blandas y materiales
micáceos pueden desintegrase con facilidad.
Mantenimiento o conservación que se dé a la estructura.
Las sustancias químicas más agresivas para el concreto son los sulfatos y
ácidos, los sulfatos al reaccionar con el aluminato tricálcico del cemento producen
expansiones que causan agrietamiento en el concreto, mientras que los ácidos
reaccionan con el Ca (OH)2 (hidróxido de calcio) ocasionando la pérdida de la pasta
de cemento.
2.5. Hormigón reforzado con fibras
El uso de fibras como refuerzo del concreto en los últimos años ha sido de gran
importancia en los diseños y producción de la mezcla. Sin embargo, no se trata de
una nueva técnica en el mundo de la construcción, apareció muchos años antes
que el cemento Portland y el concreto, cuando se utilizaban materiales tales como:
hilo, pasto, e inclusive pelos de animales como el de los caballos, los cuales eran
22
agregados al adobe con el fin de evitar fisuración y mejorar la resistencia a tensión.
El hormigón reforzado con fibras se basa en un concepto semejante al de
hormigón armado convencional, “cosiendo” las fisuras que pueden producirse en la
estructura. La diferencia es que en vez de barras de acero de diámetro
relativamente grande y colocado en una dirección determinada, en el caso del HRF,
el refuerzo consiste en la colocación de infinidad de fibras de pequeño diámetro
orientadas en diferentes direcciones, las cuales se dispersan por todo el volumen
de la mezcla.
El principal rol de las fibras está relacionado a:
Reducir la fisuración por asentamiento
Reducir la fisuración por retracción plástica
Disminuir la permeabilidad
Incrementar la resistencia a la abrasión y al impacto
Uno de los aspectos primordiales del desempeño mecánico para el concreto
reforzado con fibras es el comportamiento a la tensión, el cual tiene dificultad para
ser ensayado, sobre todo si se busca conocer la respuesta del material después de
aplicar la carga máxima.
La trabajabilidad del HRF depende de la dosificación en volumen y la forma de
las fibras, el enlace entre ellas, las dimensiones de los agregados y su cantidad
relativa. Para el ensayo de fluidez del concreto se emplea la técnica del cono
invertido, utilizando una vibración interna.
La obtención de propiedades adicionales en el hormigón reforzado con fibras
está en función de la dosificación, longitudes de las fibras y de las propiedades de
23
las mismas.
2.6. Tipos de fibras adecuadas para hormigones
En la tabla 4 se presentan las diferencias entre las propiedades de cada tipo de
fibra, entre las cuales se destacan: la resistencia a la Tracción y alargamiento en la
ruptura.
Tabla 4: Principales propiedades de fibras de distintos materiales
Fibras Diámetro
Equivalente (mm)
Densidad (kg/m³)
Resistencia a la
Tracción (MPa)
Módulo de Elasticidad
(GPa)
Alargamiento de Rotura
(%)
Acrílico 0,02 - 0,35 1100 200 - 400 2 1,1
Asbesto 0,0015 – 0,02 3200 600 – 1000 83 – 138 1 – 2
Algodón 0,2 – 0,6 1500 400 – 700 4,8 3 -10
Vidrio 0,005 – 0,15 2500 1000 – 2600 70 – 80 1,5 – 3,5
Aramida 0,01 1450 3500 – 3600 65 – 133 2,1 – 4
Nylon 0,02 – 1 1100 760 – 820 4,1 16 – 20
Poliéster 0,02 – 0.4 1400 720 – 860 8.3 11 – 13
Polipropileno 0.02 – 1 900 – 950 200 – 760 3.5 – 1.5 5 – 25
Polivinil
alcohol 0.027 – 0.66 1300 900 – 1600 23 – 40 7 – 8
Carbón - 1400 4000 230 – 240 1,4 -1,8
Rayón 0,02 – 0,38 1500 400 – 600 6,9 10 -25
Basalto 0,0106 2593 990 7,6 2,56
Polietileno 0,025 – 1 960 200 – 300 5,0 3
Sisal 0,08 – 0,3 760 – 1100 228 – 800 11 – 27 2,1 – 4,2
Coco 0,11 – 0,53 680 – 1020 108 – 250 2,5 – 4,5 14 – 41
Yute 0,1 – 0,2 1030 250 – 350 26 – 32 1,5 – 1,9
Acero 0,15 – 1 7840 345 – 3000 200 4 -10
Fuente: ACI 544.5R-10, 2010 Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
De los diversos tipos de fibras disponibles para comercializar y experimentar, las
más utilizadas en el concreto son: fibras de acero, fibras de vidrio, fibras sintéticas
y fibras naturales.
2.6.1. Fibras de acero.
Las fibras de acero son elementos de corta longitud y pequeña sección que se
24
añaden a la mezcla de hormigón con la finalidad de proporcionarle ciertas
propiedades específicas, con las características necesarias para dispersarse
aleatoriamente en el hormigón en estado fresco, utilizando metodologías de
mezclado habituales.
La efectividad del esfuerzo matriz-fibra, exige a las fibras las siguientes
propiedades:
Una resistencia a Tracción significativamente mayor que la del hormigón.
Una adherencia con la matriz del mismo orden o mayor que la resistencia a
Tracción de la matriz.
Un módulo de elasticidad significativamente mayor que el hormigón.
La fibra de acero generalmente conocida, es fabricada en base al estiramiento y
corte de alambre de acero de diámetros típicos que van del 0,25 a 0,76mm.
También existe la fibra de acero plana, producida por un proceso de laminado de
alambres de acero presentadas en secciones transversales de 0,15 a 0,41 mm de
espesor por 0,25 a 0,90 mm de ancho. Una fibra de acero con mayor eficiencia que
proporciona más adherencia, homogeneidad y trabajabilidad a la mezcla es la fibra
con extremos ensanchados de 0,15 a 30 mm de espesor por 0,20 a 0,60 mm de
ancho.
Las fibras de acero tienen un costo de dos a tres veces más que el refuerzo
tradicional, sin embargo no es conveniente hacer una comparación del potencial de
ambos métodos con respecto al costo del reforzamiento. Su economía puede estar
establecida en base al rendimiento y servicialidad de la estructura, las
características como la ductilidad, resistencia a la fisuración y resistencia dinámica,
hacen que este material pueda emplearse en situaciones donde el hormigón
25
convencional es más voluminoso y menos eficiente.
2.6.2. Fibras de vidrio.
La fibra de vidrio es un material compuesto, de origen mineral que se obtiene a
partir de la arena de sílice, consiste en fibras continuas o discontinuas de vidrio
embebidas en una matriz plástica.
La arena de sílice es complementada por otros componentes como: cal, alumina,
magnesia y determinados óxidos, añadidos en proporciones estrictas, así
obteniendo el producto con las características deseadas. Con estos componentes
y con una serie de procesos que consisten básicamente en introducir la mezcla a
un horno, someterla a un proceso de estirado mecánico en hileras para lograr
filamentos de diámetro de 5 a 25 micras, finalmente se consigue la fibra de vidrio.
El vidrio se emplea como material de refuerzo debido a las siguientes razones:
Es fácilmente hilable en fibras de alta resistencia.
Cuando esta embebida en una matriz plástica produce en compuesto con
alta resistencia.
Cuando está unido a varios plásticos se obtienen materiales compuestos
químicamente inertes muy útiles en una gran variedad de ambientes
corrosivos.
2.6.3. Fibras de polipropileno.
El polipropileno es un polímero de hidrocarburo sintético cuya fibra está hecha
usando procesos de extrusión por medio de estiramiento en caliente del material a
través de un troquel.
26
Este tipo de fibra no tiene reacción química y son muy estables, poseen una
superficie impermeable, evitando absorber agua en el mezclado, son livianas y
pueden alcanzar medianas resistencias a la tensión, sin embargo son tenaces.
Tienen desventajas tales como: adherencia pobre con la matriz del cemento, alta
combustibilidad y un módulo de elasticidad relativamente bajo. Las fibras de
polipropileno que tienen mayor longitud pueden ser difíciles de mezclar debido a su
flexibilidad y a que pueden enrollarse alrededor de las orillas extremas de las hojas
de la mezcladora.
La eficiencia de la fibra como refuerzo depende tanto de las propiedades
mecánicas de la misma, así como de la adherencia existente entre la fibra y la
matriz.
Se tiene conocimiento que la fibra de polipropileno no tratada tienen pobres
características de adherencia, las cuales se pueden mejorar mediante tratamientos
como: el recubrimiento de la superficie de la fibra con el fin de hacerla impermeable,
ensanchamientos en los extremos de la fibra o torciendo y formando mallas con las
mismas.
2.6.4. Fibras naturales.
Las fibras naturales se pueden clasificar en dos grupos de acuerdo a su origen,
orgánico y mineral.
Las fibras de origen orgánico son conocidas como fibras vegetales, las mismas
que pueden clasificarse de acuerdo a la estructura y disposición de la fibra en la
planta.
27
Las fibras vegetales se obtienen mediantes un proceso denominado
“descotización”, las fibras duras mantienen su estructura y forma después de este
proceso. Se pueden clasificar en:
Fibras vegetales de semilla: algodón, lino, ramio bambú.
Fibras vegetales de tallo: yute, banana.
Fibras vegetales de hojas: abacá, cabuya.
Fibras vegetales de fruto: coco.
Dentro de las fibras de origen mineral están las de carbón, asbesto, entre otras.
La fibra de carbón es un filamento largo y delgado de 0,005 a 0,010 mm de diámetro
y compuesto especialmente de átomos de carbono.
2.7. Influencia de las fibras de polipropileno en el hormigón
El desempeño de los concretos reforzados con fibras está dado por algunos
parámetros como: la dosificación, la longitud de la fibra, las propiedades físicas de
la fibra y de la matriz, y por la adherencia entre las dos fases. Estos parámetros
provocan algunos efectos en el hormigón, tales como:
La dosis adecuada de fibras concede una mayor resistencia de
postfisuración y menor dimensión de fisuras.
Una buena adherencia entre la fibra y la matriz logra una reducción del
tamaño de las fisuras y amplía su distribución por el concreto.
Con el aumento de la resistencia de las fibras, también aumenta la ductilidad
del concreto.
El aumento de la ductilidad se logra con la utilización de fibras que presenten
alta deformación a la rotura. Esto es debido a que compuestos con fibras
28
con alto grado de deformidad consuman energía bajo la forma de
estiramiento de la fibra.
La compatibilidad química y física entre las fibras y la matriz es de gran
importancia. Las fibras que absorben agua ocasionan una pérdida de
trabajabilidad del concreto, además pueden sufrir una variación de volumen,
quedando comprometida la adherencia fibra-matriz.
La longitud mínima que está relacionada con su propio diámetro, es
considerada como la mínima longitud que debe tener la fibra para transmitir
la carga desde la matriz. En el caso de que las fibras no puedan anclarse de
forma eficaz a la matriz, se deslizaran debido a la acción de las cargas y
serán arrancadas de la matriz al romperse la pieza.
Tienen estabilidad al medio alcalino.
Incremento en la resistencia a la abrasión e impacto.
Incrementa las resistencias iniciales y finales: 4% a la Compresión, 9% a la
tensión y 7% a la Flexión.
2.8. Influencia de las fibras metálicas en el hormigón
La incorporación de fibras metálicas en el hormigón tiene algunos efectos que
se los puede resumir en:
Las fibras de acero cosen las fisuras del hormigón formando un puente entre
los áridos gruesos, controlando la formación de fisuras y dándole al hormigón
un comportamiento dúctil después de la fisuración inicial, evitando así la
fractura frágil.
Mejora la resistencia a Tracción, Flexión y corte, produciendo un aumento
de la capacidad portante.
29
Provee de excelente resistencia a la corrosión, ya que controla la abertura
de las fisuras y por consiguiente la entrada de agua.
Incremento de la resistencia a rotura.
Reducción de la deformación bajo cargas mantenidas.
Fuerte incremento en la resistencia a impacto y a la abrasión debido a una
reducción de la fisuración.
Aumento de la durabilidad.
2.9. Pavimento
El pavimento es una estructura simple o compuesta con superficie alisada, cuya
función está destinada a la circulación de personas y/o vehículos. Su estructura es
una combinación de cimiento y revestimiento, la cual es colocada sobre un terreno
de fundación resistente a las cargas, a los agentes climatológicos y a los efectos
abrasivos del tránsito.
Los pavimentos se pueden denominar rígidos o flexibles, esto dependiendo de
la forma en que se transmiten los esfuerzos y deformaciones a las capas inferiores.
Los pavimentos rígidos están formados por una capa de rodadura o carpeta de
concreto hidráulico, apoyada sobre la sub rasante o sobre una capa de material
denominada sub base.
El uso primordial de los pavimentos rígidos es en aeropuertos y principales
autopistas, aunque también pueden ser aplicados en pisos industriales, puertos y
en zonas de operación de vehículos pesados. La losa de concreto debe ser
diseñada para soportar cargas de tráfico y evitar fallas por fatiga del pavimento
debido a las cargas repetidas.
30
Los hormigones que se emplean para la construcción de pavimentos rígidos,
debido a las exigencias estructurales requieren de características específicas
como:
Resistencia a flexotracción: resistencia requerida para el pavimento por la
forma en que éste transmite las cargas de tráfico a la base o terreno.
Resistencia a la fatiga: necesaria debido a la forma repetida de actuación
de las cargas de tráfico.
Mínima retracción: la retracción es un problema característico de los
pavimentos, donde predomina la superficie sobre el espesor, provocando
la aparición de fisuras no deseables.
31
CAPITULO III
3. Metodología
3.1. Generalidades
El objetivo de diseñar un hormigón con adición de fibras de polipropileno y fibras
metálicas, utilizando una apropiada composición de agregados, cemento, agua y
aditivos; es el de lograr una mezcla homogénea con una adecuada trabajabilidad y
que cumpla con las propiedades deseadas, tanto en estado fresco como
endurecido. Las propiedades del concreto en estado endurecido son especificadas
al momento de realizar el diseño, mientras que las propiedades en estado fresco
son definidas dependiendo el tipo de construcción y por las técnicas de colocación.
Para establecer las cantidades adecuadas de los componentes de la mezcla de
concreto se realizó un diseño según la Norma ACI, la cual fue analizada con el fin
de que cumpla con las propiedades físico-mecánico deseadas, obteniendo
proporciones idóneas para la composición del mismo.
3.2. Ubicación
En la etapa experimental de la investigación, se realizó la caracterización de los
agregados en el Laboratorio de Suelos y Materiales Dr. Arnaldo Ruffilli, ubicado en
la Universidad de Guayaquil y la elaboración de especímenes de hormigón en el
Laboratorio de Suelos y Hormigón de Enlace 780.
3.3. Resistencia de Diseño
Para la obtención de la dosificación adecuada del concreto, ya sea con o sin
fibras, se especifica la resistencia de diseño de f´c= 350 kg/cm², la cual se
32
comprobó al momento de ensayar los especímenes de hormigón.
3.4. Necesidades Técnicas
En la tabla 5 se puntualizan las necesidades técnicas que deben cumplir los
materiales, para calcular las cantidades de la mezcla de concreto.
Tabla 5: Necesidades Técnicas para diseño de hormigón f´c Esfuerzo a Compresión Kg/cm²
T.M.N Tamaño máximo nominal del agregado grueso mm
Rev. Revenimiento de diseño cm
Agua Densidad ϒ Kg/m³
Cemento Densidad ϒ Kg/m³
Agregado grueso
Granulometría - -
Absorción ABS. %
Densidad saturada superficialmente seca D.S.S.S Kg/m³
Peso volumétrico suelto P.V.S Kg/m³
Peso volumétrico varillado P.V.V Kg/m³
Agregado fino
Granulometría - -
Módulo de Finura MF. -
Absorción ABS. %
Densidad saturada superficialmente seca D.S.S.S Kg/m³
Peso volumétrico suelto P.V.S Kg/m³
Fuente: Manual de Prácticas de Laboratorio de Concretos Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5. Análisis físico-mecánico de los agregados
3.5.1. Granulometría.
La granulometría determina la distribución de los agregados a través de los
tamices de serie estándar, además analiza el módulo de finura para agregados
gruesos y finos.
3.5.1.1. Equipos a utilizar.
Tamices, agitador mecánico, balanza calibrada con precisión de 0.1 g, horno,
33
recipientes o bandejas.
Según la norma ASTM indica que las cantidades específicas a usar son: para el
agregado fino se realiza el ensayo con 2 kg de material, y para el agregado grueso
con 5 kg.
3.5.1.2. Procedimiento.
En el caso del agregado fino el proceso empieza con la colocación de la muestra
en los tamices respectivos que según la norma ASTM C33 son: 3/8”, No.4, No.8,
No.16, No.30, No.50 y No.100.
Para el agregado grueso el proceso empieza con la colocación de la muestra en
los tamices que a su vez son ubicados de mayor abertura de tamiz hasta el más
pequeño en el agitador mecánico y se pone una bandeja en el fondo para poder
recoger el material pasante y se anota los datos respectivos que fueron utilizados
en la tabla 6 e ilustración 2.
Tabla 6: Granulometría del agregado grueso
TAMICES Peso
Parcial %
Retenido % Retenido Acumulado
% Pasante Acumulado
Especificaciones ASTM
Máximo Mínimo
1" 0,00 0,00 0,00 100,00 100,00
3/4" 810,50 6,22 6,22 93,78 100,00 90,00
3/8" 11872,90 91,16 97,38 2,62 20,00 5,00
No.4 280,00 2,15 99,53 0,47 10,00 0,00
No.8 9,50 0,07 99,61 0,39 5,00
FONDO 51,30 0,39 100,00 0,00 0,00
TOTAL 13024,20
Fuente: Norma ASTM Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
34
Ilustración 2: Curva granulométrica del agregado grueso
Fuente: Norma ASTM
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Tabla 7: Granulometría del agregado fino (arena de rio)
TAMICES Peso
Parcial %
Retenido % Retenido Acumulado
% Pasante Acumulado
Limites Específicos
3/8" 0,00 0,00 0,00 100,00 100
No.4 1,80 0,18 0,18 99,82 95 - 100
No.8 7,50 0,75 0,93 99,07 80 – 100
No.16 23,10 2,31 3,24 96,76 50 – 85
No.30 78,50 7,85 11,09 88,91 25 – 60
No.50 290,60 29,06 40,15 59,85 10 – 30
No.100 539,30 53,93 94,08 5,92 2 – 10
FONDO 59,20 5,92 100,00 0,00 0 – 5
TOTAL 1000,00
Fuente: Norma ASTM Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
MF =0,18 + 0,93 + 3,24 + 11,09 + 40,15 + 94,08
100= 1,5
Tabla 8: Granulometría del agregado fino (arena triturada)
TAMICES Peso
Parcial %
Retenido % Retenido Acumulado
% Pasante Acumulado
Limites Específicos
3/8" 5,40 0,54 0,54 99,46 100
No.4 77,60 7,76 8,30 91,70 95 - 100
No.8 448,60 44,86 53,16 46,84 80 – 100
No.16 211,50 21,15 74,31 25,69 50 – 85
No.30 116,60 11,66 85,97 14,03 25 – 60
No.50 64,70 6,47 92,44 7,56 10 – 30
No.100 46,80 4,68 97,12 2,88 2 – 10
FONDO 28,80 2,88 100,00 0,00 0 – 5
TOTAL 1000,00
Fuente: Norma ASTM Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
19,109,504,742,36
00,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
%P
asan
te a
cum
ula
do
TamicesMáximo Mínimo AGREGADO GRUESO
35
MF =0,54 + 8,3 + 53,16 + 74,31 + 85,97 + 92,44 + 97,12
100= 4,12
Ilustración 3: Curva granulométrica de agregados finos
Fuente: Norma ASTM
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.2. Determinación de la densidad y absorción para agregados finos.
3.5.2.1. Equipos a utilizar.
Picnómetro, Molde y compactador para ensayos de humedad superficial,
Balanza con precisión de 0,1 g, Horno, Embudo.
Para este ensayo se necesita un mínimo de 500 gr de muestra del agregado.
3.5.2.2. Procedimiento.
Se procede a colocar en un recipiente la cantidad requerida de agregado y
llevarla al horno a la temperatura especificada.
Retirar la muestra del horno, dejarla enfriar al ambiente y luego sumergirla
en agua hasta que se sature por un tiempo aproximado de 24 horas.
Retirar el exceso de agua y extenderla sobre una superficie plana no
absorbente, para que se produzca un secado homogéneo.
9,504,742,361,180,600,300,15
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
0,10 1,00 10,00
% P
asa
nte
acu
mu
lad
o
Tamices
ARENA DE RIO Máximo
Mínimo ARENA TRITURADA
36
Mantener el molde sobre una superficie lisa con el diámetro mayor hacia
abajo.
Colocar el material en el molde y compactarlo con 25 golpes a una altura
aproximada de 5 mm sobre la superficie del agregado, llenar el molde con
material adicional si es necesario.
Pesar una muestra de 500 gramos en estado S.S.S, con ayuda de un
embudo colocar material en el picnómetro y llenarlo hasta un 90% de su
capacidad.
Agitar de forma manual el picnómetro, rodar, invertir y sacudir para eliminar
burbujas de aire.
Ajustar la temperatura del picnómetro a 23°C ± 2°C y verter agua hasta la
marca de calibración.
Retirar el agregado del picnómetro y llevar al horno a una temperatura de
110° ± 5°C, dejar que se enfrié y determinar su masa, también determinar la
masa del picnómetro con agua hasta la marca de calibración.
Tabla 9: D.S.S.S del agregado fino
MATERIAL P.S.S.S
(gr) VOLUMEN
FINAL (cm³)
VOLUMEN INICIAL
(cm³)
D.S.S.S (gr/cm³)
D.S.S.S (kg/m³)
Arena de rio 500 405 200 2,44 2439,02
Arena triturada 500 398 200 2,53 2525,25
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Cálculo de la absorción del agregado fino:
Absorción =Pi − Pf
Pi× 100
37
Tabla 10: Absorción del agregado fino
MATERIAL PESO
INICIAL (gr) PESO
FINAL (gr) ABSORCION
%
Arena de rio 500 476,6 4,68
Arena triturada 500 484,2 3,16
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.3. Determinación de la densidad y absorción para agregados gruesos.
3.5.3.1. Equipos a utilizar.
Balanza, tanque hermético para agua, tamiz N° 4, canasta de alambre con
abertura de 3,35 mm, horno, recipientes.
3.5.3.2. Procedimiento.
Se dejan las gravas en saturación por 24 horas.
Retirar el agua y extender el agregado sobre una superficie no absorbente,
se pesa una cantidad de material cercana a los 500 gr, de esta manera se
obtiene el peso saturado y superficialmente seco de las gravas.
Se determina el volumen desalojado de gravas, empleando el Principio de
Arquímedes, pesando las gravas en una canastilla sumergidas en agua,
obteniendo así el peso de las gravas sumergidas.
Sin que haya pérdida de material, se vacían las gravas a una charola para
secarlas en el horno, obteniéndose el peso de gravas secas.
Con los datos obtenidos anteriormente, se obtienen el porcentaje de
absorción de las gravas mediante la fórmula:
Absorción =Pi − Pf
Pi× 100
38
Tabla 11: Absorción del agregado grueso PESO INICIAL
(gr) PESO FINAL
(gr) ABSORCIÓN
%
1000 994,2 0,58
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
La D.S.S.S se determina con la siguiente fórmula:
D. S. S. S = P. s. s. s
[P. s. s. s − (Vf − Vi)]
Tabla 12: DSSS del agregado grueso
P.S.S.S (gr) VOLUMEN
FINAL (cm³)
VOLUMEN INICIAL
(cm³)
D.S.S.S (gr/cm³)
D.S.S.S (kg/m³)
1000 2747 2091 2,91 2907
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.4. Peso volumétrico suelto del agregado fino
3.5.4.1. Equipos a utilizar.
Cucharón de lámina, Recipiente de volumen conocido, Regla de 30 cm, Balanza.
3.5.4.2. Procedimiento.
Se deja secar la arena al sol.
Se pesa el recipiente vacío.
Con el cucharón se toma material y se deja caer dentro del recipiente desde
una altura de 5 cm hasta que se llena, evitando que el material se reacomode
por movimientos indebidos, luego se procede a enrasar con la ayuda de la
regla de 30 cm.
Se pesa el recipiente con el material.
Se calcula el peso volumétrico del material seco y suelto, empleando la
39
fórmula:
P. V. S =Pm
Vr
Donde:
Pm = peso del material
Pm = ( Peso del recipiente + material) – ( Peso del Recipiente)
Vr = volumen del recipiente
Tabla 13: PVS del agregado fino
PESO DE BALDE (gr)
PESO DE AGREGADO
(gr)
VOLUMEN (m³)
PESO VOLUMETRICO SUELTO (gr/m³)
PESO VOLUMETRICO SUELTO (kg/m³)
2512 6243,2 0,0028 2229714,29 2229,71
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.5. Peso volumétrico suelto del agregado grueso.
Este ensayo se realiza de la misma manera que como se elaboró con el
agregado fino.
Tabla 14: PVS del agregado grueso
PESO DE AGREGADO
(lb)
PESO DE BALDE (lb)
VOLUMEN (m3)
PESO VOLUMETRICO
SUELTO (lb/m³)
PESO VOLUMETRICO SUELTO (lb/m³)
64 17,5 0,014 3321,43 1509,74
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.6. Peso volumétrico varillado del agregado grueso.
3.5.6.1. Equipos a utilizar.
Cucharón de lámina, Recipiente de volumen conocido, Regla de 30 cm, Balanza,
Varilla punta de bala.
40
3.5.6.2. Procedimiento.
La arena se seca al sol.
Se pesa el recipiente vacío.
Se toma material con el cucharón y se deja caer dentro del recipiente a una
altura de 5 cm, llenado así el recipiente en 3 capas y dándole 25 golpes de
varilla a cada capa, luego se procede a enrasar utilizando la regla de 30 cm.
Se calcula el peso volumétrico del material seco y compactado, utilizando la
siguiente fórmula:
P. V. V = Pm
Vr
Tabla 15: PVV del agregado grueso
PESO DE AGREGADO
(lb)
PESO DE BALDE (lb)
VOLUMEN (m3)
PESO VOLUMETRICO
VARILLADO (lb/m³)
PESO VOLUMETRICO
VARILLADO (kg/m³)
70 17,5 0,014 3750,00 1704,55
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.5.7. Ensayo de Abrasión de los Ángeles.
3.5.7.1. Equipos a utilizar.
Balanza, mallas estándar, máquina de los ángeles, bandejas.
3.5.7.2. Procedimiento.
Se realiza la granulometría con una cantidad representativa para obtener los
porcentajes y cantidades retenidas, identificando así el tipo de abrasión.
De acuerdo a la cantidad de material, por graduación se clasifica el tipo de
desgaste, establecido en la tabla 16:
41
Tabla 16: Tipo se abrasión según granulometría
Tipo Tamices Peso
Retenido (gr)
No. de esferas
Rev. Tiempo
(min)
A 1”, 3/4", 1/2” y 3/8” 1250±10 12 500 17
B 1/2” y 3/8” 2500±10 11 500 17
C 1/4" y No.4 2500±10 8 500 17
D No.8 5000 6 500 17
Fuente: Norma ASTM C-131 Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Calibrar la máquina a 500 revoluciones dentro de un rango de 30 a 33 r.p.m.
Retirar el material de la máquina de abrasión una vez terminado el tiempo
indicado en la norma, luego cribar el material por medio de la malla No.4, y
después el retenido cribarlo por la malla No.12, proceder a lavar la
proporción retenida en dicho tamiz para eliminar las partículas finas y una
vez seco el material se procede a pesarlo.
Calcular la pérdida en porcentaje, utilizando la fórmula:
Pérdida máxima = Peso inicial − peso final
Peso inicialx 100
Ilustración 4: Ensayo de abrasión de los ángeles
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
42
El porcentaje debe estar dentro del rango especificado en la Norma INEN 860 y
861, las cuales indican que el porcentaje de desgaste no debe ser mayor a 50%.
Tabla 17: Porcentaje de abrasión del agregado grueso
Mallas Peso antes del ensayo
(gr.)
Peso después por tamiz Nº12 (gr.)
% de Pérdida Pasa Retiene
3/4 1/2 2500 4532,2 9,36
1/2 3/8 2500
Fuente: Norma ASTM C-131 Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.6. Diseño de mezcla de hormigón convencional
La dosificación de la mezcla de hormigón se determinó de acuerdo al método de
diseño ACI, obteniendo los resultados mostrados en la Tabla 18:
Tabla 18: Dosificaciones de mezcla con cemento hidráulico
Material
Módulo
de
Finura
% de
Absorción
Densidad
kg/m³
Masa de
Dosificación
kg/m³
Cemento Holcim UG en saco - - 3050,00 608,19
AF1 Arena de Río 1,5 4,68 2439,02 265,24
AF2 Arena Triturada 4,12 3,16 2525,25 265,24
AG Grava Cantera Verdú - 0,58 2906,98 1109,66
Agua - - 1000,00 231,11
Aditivo - - 1080,00 3,04
Σ 2482,48
Fuente: Norma ACI
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
43
Ilustración 5: Proporciones de materiales para un hormigón f’c = 350 kg/cm2 para 1 m³ de
hormigón
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3.6.1. Dosificación de hormigón con adición de fibras.
Para la mezcla de hormigón reforzado con fibra metálica y fibra de polipropileno
se empleó la misma dosificación del hormigón convencional adicionando la
cantidad recomendada por el fabricante.
3.6.1.1. Adición de fibra metálica.
La fibra elegida para la elaboración de probetas reforzadas es DRAMIX 3D 80/60
BG con propiedades adecuadas para ser aplicada en hormigones para pavimento.
3.6.1.1.1. Especificaciones técnicas.
Las fibras cuentan con una longitud de 60 mm y un diámetro de 0,75 mm.
Resistencia a la Tracción de 1,225 N/mm².
24,50%
10,68%
10,68%
44,70%
9,31%0,12%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Proporción
Aditivo
Agua
Grava Cantera Verdu
AF2 Arena Triturada
AF1 Arena de Río
Cemento Holcim UGen saco
44
En la ficha técnica, el fabricante indica que la dosificación entre 10 a 60 kg/m³,
usando para este análisis una cantidad de 30 kg/m³, siguiendo lo obtenido en la
tesis de Robalino-López (2017).
3.6.1.2. Adición de fibra polipropileno.
De las fibras existentes en el mercado se aplicó EPS Fibratex, con una densidad
de 0,91 gr/cm³ y propiedades que producen la menor reducción de asentamiento
del hormigón.
La resistencia a Tracción de la fibra de polipropileno está ligada a la resistencia
a Compresión.
𝑓𝑐𝑡 = 0.59√𝑓′𝑐²3
La dosificación indicada es 142 gr por cada 50 kilogramos de cemento.
3.7. Análisis del hormigón en estado fresco
3.7.1. Medición de temperatura.
La temperatura es uno de los factores más importantes que intervienen en la
calidad, tiempo de fraguado y resistencia del concreto, no puede exceder de los
32°, debido a que genera problemas futuros tales como: pérdida de trabajabilidad
y producir fisuras cuando el hormigón se endurezca.
3.7.1.1. Procedimiento.
Se coloca en la muestra de concreto el dispositivo para medir la temperatura,
debe estar sumergido al menos 3 pulgadas (75 mm).
Presionar suavemente el concreto alrededor del dispositivo, de esta manera
45
se evita que la temperatura ambiente influya en la temperatura medida.
Se debe dejar el dispositivo para medir la temperatura del concreto por un
mínimo de 2 minutos o hasta que la lectura se estabilice.
Por último se lee y registra la temperatura del concreto fresco.
Como se muestra en la Ilustración 7, se realizó el ensayo de medición de
temperatura, dando como resultado una temperatura de 30,2°C.
Ilustración 6: Ensayo de Medición de temperatura
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 7: Medición de temperatura
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
46
3.7.2. Prueba de revenimiento.
3.7.2.1. Equipos que se utilizan.
Molde metálico (cono de Abrams), abierto por ambos extremos, con un
diámetro superior de 10 cm y un diámetro inferior de 20 cm, además cuenta
con pisaderas y asas.
Varilla punta de bala.
Placa de apoyo, de material no absorbente y por lo menos de 40 x 60 cm.
Cucharón metálico.
3.7.2.2. Procedimiento.
Para realizar el ensayo, la cantidad de concreto necesaria no debe ser menor
a 8 lt.
El cono es colocado sobre una superficie de apoyo, los cuales deben estar
limpios y humedecidos con agua.
Se llena el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen y se
comprime cada capa con 25 golpes de varilla distribuidos uniformemente
(ilustración 8). La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm de
altura y la capa media hasta aproximadamente 16 cm. Durante el apisonado
de la última capa se debe mantener un exceso de concreto sobre el borde
superior del molde.
47
Ilustración 8: Prueba de revenimiento
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Se enrasa la superficie de la capa superior con ayuda de la varilla.
Después de haber terminado el llenado, enrase y limpieza, se levanta el cono
en dirección vertical, todo este proceso no debe demorar más de tres
minutos.
Ya habiendo levantado el cono, inmediatamente se mide la disminución de
altura del concreto moldeado con respecto al cono. La medición se hace en
el eje central del cono en su posición original (tabla 9).
Ilustración 9: Medición de revenimiento
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
48
3.8. Análisis del hormigón en estado endurecido
3.8.1. Determinación de la Resistencia a Compresión.
3.8.1.1. Procedimiento.
Para este ensayo se emplean moldes cilíndricos de 10 cm de diámetro y 20
cm de longitud. Para cada edad según la norma ASTM C 192 se deben
ensayar como mínimo 2 cilindros y trabajar con el promedio de éstos.
Los moldes se deben engrasar y al ser llenados se debe lograr una buena
compactación, la cual puede realizarse con una varilla cilíndrica de acero
estructural con un diámetro de 16 mm y longitud aproximada de 600 mm.
Los cilindros se llenan con hormigón en capas de igual volumen
aproximadamente. Para la compactación con varilla, el llenado se lo realiza
en tres capas y cada capa debe compactarse con 25 golpes, los cuales se
los distribuye uniformemente en toda la sección transversal del molde. Al
momento de terminar el varillado, para cerrar el proceso de deben golpear
suavemente las paredes de los cilindros con un martillo de goma.
Ilustración 10: Compactación de cilindros con varilla
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
49
Los moldes llenos de concreto se deben colocar durante las primeras 16
horas como mínimo y 24 horas como máximo, sobre una superficie libre de
vibraciones. Los cilindros destinados para verificación de diseño o para
control de calidad, deben removerse de los moldes después de 20±4 horas
de haber sido moldeados y deben ser almacenados en condiciones tales que
se mantenga agua en todas sus superficies a una temperatura permanente
de 23±2 °C hasta el momento del ensayo.
Ilustración 11: Colocación de la fecha de elaboración en los cilindros de concreto
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Antes de ensayar los cilindros se debe comprobar que sus bases estén
planas. Los cilindros deben ensayarse tan pronto como sea posible, se
colocan en la máquina de ensayo y se les aplica carga a una velocidad
constante (1,4 a 3,5 kg/cm²/s) hasta que el cilindro falle.
La resistencia se calcula mediante la siguiente fórmula:
Rc =P
A
50
Donde:
P = Carga máxima aplicada en kg
A = Área de la sección transversal en cm²
Rc = Resistencia a la Compresión del cilindro en kg/cm²
Ilustración 12: Ensayo de resistencia a la Compresión del Concreto
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Además del valor de la Resistencia a Compresión se debe registrar la referencia
del cilindro y su edad.
3.8.2. Determinación de la Resistencia a Flexión.
3.8.2.1. Equipo empleado para el ensayo.
Probetas para ensayo: los moldes utilizados son los de sección 15 x 15 cm
y de longitud 50 cm.
Varilla lisa, cilíndrica de acero estructural y con punta redondeada.
3.8.2.2. Procedimiento.
Para este ensayo se utilizan vigas rectangulares y para cada edad se deben
51
ensayar al menos 3 vigas de acuerdo con los requisitos de la norma ASTM
1609 y ASTM 1609 M.
Los moldes se deben engrasar y son llenados por capas, el número de capas
se determina dependiendo de la altura del molde, en nuestro caso la altura
es ≤ 20 cm, es decir que se llenará en dos capas y se dará un golpe por cada
14 cm² de sección horizontal (Ilustración 13).
Ilustración 13: Compactación de vigas con varilla
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Los moldes se deben remover después de 20±4 horas de haber sido
moldeadas, las vigas deben almacenarse en condiciones de humedad de
manera que siempre tenga agua en todas sus superficies a una temperatura
permanente de 23±2 °C hasta el momento del ensayo.
Las vigas se llevan a la máquina de ensayo, se giran 90° con respecto a la
posición de elaboración y se aplica carga a una velocidad constante (8,8 a
12,4 kg/cm²/min) hasta que la viga falle.
Para la determinación del módulo de rotura se utiliza la fórmula:
52
MR = PL
bd2
Donde:
MR= Módulo de rotura de la viga en kg/cm²
P = Carga máxima aplicada en kg
L = Distancia entre apoyos (cm)
B = ancho de la viga en la posición de ensayo (cm)
d = altura de la viga en la posición de ensayo (cm)
Ilustración 14: Ensayo de Resistencia a Flexión
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
53
CAPITULO IV
4. Interpretación de Resultados
4.1. Recolección de datos
Una vez hecho el análisis, el cual consistió en la realización de 9 cilindros de
prueba con resistencia 350 kg/cm², de estos se ensayaron 3 por cada edad (7, 14
y 28 días), obteniendo los resultados deseados, se decidió ejecutar el diseño
definitivo con el método propuesto por el ACI.
4.1.1. Diseño de mezcla de hormigón.
El proceso para llegar a la dosificación adecuada en la obtención de la
resistencia de f’c = 350 kg/cm² se indica a continuación:
En las necesidades técnicas se estableció un valor de asentamiento en
función del tipo de estructura para el cual se diseña el hormigón. Para el cual
se usa la tabla 19.
Tabla 19: Cantidad de agua y aire incluido en función del revenimiento del hormigón y el tamaño
máximo nominal del agregado grueso
REVENIMIENTO 9,5 13 19 25 38 51 76 152
CM 3/8 '' 1/2 '' 3/4 '' 1 '' 1 1/2 '' 2 '' 3 '' 6 ''
HORMIGON SIN AIRE INCLUIDO
2,5 A 5 207,5 197,6 182,8 177,8 163 153,1 143,3 123,5
5 A 10 227,2 217,3 202,5 192,6 177,8 168 158 138,3
15 A 20 242 227,2 212,4 202,5 187,7 177,8 168 148,2
CANTIDAD APROX. DE AIRE
ENTRAMPADO EN EL HORMIGON
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,3 0,2
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Se determina la cantidad de agua y aire incluido por metro cúbico de
hormigón por medio de la tabla anterior. A este valor se incrementa el
54
porcentaje de absorción de los agregados.
Mediante la resistencia a la Compresión de diseño, se escoge la relación
agua/cemento (Tabla 20):
Tabla 20: Cantidad de agua y aire incluido en función del revenimiento del hormigón
Relación agua/cemento
Resistencia kg/cm²
0,70-0,65 140
0,65-0,60 190
0,60-0,55 210
0,55-0,50 250
0,50-0,45 290
0,45-0,40 310
0,40-0,35 350
0,35-0,30 390
0,30 410
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Con los resultados de los ensayos de prueba se concluyó que la relación a/c
= 0,385 es la indicada.
Se calcula las masas reales de cemento y agregados de los valores
obtenidos con anterioridad.
cemento =masa del agua
relacion a/c=
223
0,385= 579,23kg
La masa del agregado grueso se la obtiene de la relación entre el tamaño
máximo nominal y del módulo de finura, este último promediado de la arena
de rio y de trituración:
55
Tabla 21: Volumen de agregado grueso por unidad de concreto para diferentes
módulos de finura de la arena
Tamaño máximo del agregado
Módulo de finuras
pulg mm 2,48 2,6 2,8 3
3/8 '' 9,5 0,44 0,44 0,42 0,4
1/2 '' 12,7 0,55 0,53 0,51 0,49
3/4 '' 19,1 0,65 0,63 0,62 0,59
1 '' 25,4 0,7 0,68 0,66 0,84
1 1/2 '' 38,1 0,76 0,74 0,72 0,78
2 '' 50,8 0,79 0,77 0,75 0,73
3 '' 76,2 0,84 0,82 0,8 0,78
6 '' 152,4 0,9 0,88 0,86 0,84
Fuente: Norma ASTM C-29 Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Agregado grueso =PVV ∗
0,621000
DSSS=
1704.55 ∗0,621000
2907= 364 dm³
Agregado grueso = 364dm3 ∗
2907kgcm3
1000= 1056,82 kg
La masa del agregado fino se determina restando la unidad (1000) menos
volumen total de los componentes de la mezcla:
Agregado fino = 1000 − (cemento + agua + AG + aire) = 204dm³
Agregado fino = 1000 − (190 + 223 + 364 + 20) = 204dm³
Agregado fino =DSSS ∗ volumen de arena
1000=
2482,14 ∗ 204
1000= 505,22kg
A los resultados obtenidos se le aumentó 5% como factor de seguridad.
De igual manera se utilizó el mismo diseño para el hormigón reforzado con fibras,
utilizando la dosificación mencionada en las secciones 3.6.1.1 y 3.6.1.2.
En la tabla 22 se puede observar el contenido de cada uno de los materiales que
se utilizaron para la dosificación del hormigón, la temperatura y el revenimiento que
56
presentan las mezclas cuando se incorporan los distintos tipos de fibra. Los
hormigones elaborados con fibras metálicas (HRFM) presentan menor
trabajabilidad en comparación a los hormigones convencionales (HC) y aquellos
que fueron elaborados con fibras de polipropileno (HRFP). Con respecto a la
temperatura, estos hormigones no sufren variación al incorporarse dichas fibras.
Tabla 22: Dosificaciones de mezclas con/sin fibras y condiciones del hormigón en estado fresco
Componentes del hormigón (kg)
Diseño de hormigón f'c 350 kg/cm² normal sin
fibras
Diseño de hormigón f'c 350 kg/cm² con fibra metálica
Diseño de hormigón f'c 350 kg/cm² normal con
polipropileno
Cemento Holcim UG en saco 608,19 608,19 608,19
AF1 Arena de Río 265,24 265,24 265,24
AF2 Arena Triturada 265,24 265,24 265,24
Grava Cantera Verdu 1109,66 1109,66 1109,66
Agua 231,11 231,11 231,11
Aditivo 3,04 3,04 3,04
Polipropileno EPS Fibratex - 1,73 0
Fibra metálica DRAMIX 3D 80/60 BG
- - 30
PRUEBAS EN HORMIGON FRESCO
Revenimiento 15 cm 8 cm 10 cm
Temperatura 30,2º 30,9º 30º
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
4.2. Resultados de Ensayos a Compresión
Para poder determinar la Resistencia a Compresión del hormigón, se realizaron
27 cilindros de 10 cm de diámetro y 20 cm de longitud, se ensayaron 9 cilindros
para cada tipo de hormigón, los cuales fueron ensayados a los 7, 14 y 28 días.
Habiendo usado la misma dosificación en el diseño de los tres tipos de hormigón
diferenciándose por la adición de fibra, se observa que la resistencia del HRFP tiene
un incremento del 9,1% a los 7 días; mientras que el HRFM, tiene un aumento de
14,2%, con respecto a los valores obtenidos con HC, tal como se muestra en la
Tabla 23 e Ilustración 15.
57
Tabla 23: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 7 días de edad
Método del American Concrete Institute (A.C.I.). Probetas diseñadas para f'c = 350 kg/cm²
Identificación de la probeta
Resistencia Promedio de valores más
próximos
kg/cm² % kg/cm² %
HRFP1 316,85 90,53%
303,49 86,71% HRFP2 304,12 86,89%
HRFP3 302,87 86,53%
HRFM1 334,57 95,59%
321,34 91,81% HRFM2 321,34 91,81%
HRFM3 321,34 91,81%
HC1 251,85 71,96%
271,64 77,61% HC2 291,44 83,27%
HC3 192,51 55,00%
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 15: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 7 días de probetas
convencionales y reforzadas con fibras
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
En cuanto a los resultados obtenidos a los 14 días, las probetas de HRFP
incrementaron su resistencia en un 12,9 %, las probetas de HRFM un 18,3%, si se
compara con el promedio final de la resistencia del HC (Ver tabla 24).
86,71%
91,81%
77,61%
70,00%
75,00%
80,00%
85,00%
90,00%
95,00%
HRFP1 HRFM1 HC1
58
Tabla 24: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 14 días de edad
Método del American Concrete Institute (A.C.I.). Probetas diseñadas para f'c = 350 kg/cm²
Identificación de la probeta
Resistencia Promedio de valores más
próximos
kg/cm² % kg/cm² %
HRFP4 366,39 104,68%
364,08 104,02% HRFP5 361,77 103,36%
HRFP6 347,17 99,19%
HRFM4 348,29 99,51%
382,99 109,42% HRFM5 384,23 109,78%
HRFM6 381,74 109,07%
HC4 318,92 91,12%
318,92 91,12% HC5 270,97 77,42%
HC6 318,4 90,97%
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 16: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 14 días de probetas
convencionales y reforzadas con fibras
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Finalmente a los 28 días, el HRFP presenta una disminución de resistencia si se
compara con la obtenida con el hormigón elaborado con fibras metálicas, pero
presentan mayor resistencia entre 13 y 15 % respectivamente con relación al
hormigón convencional.
104,02%109,42%
91,12%
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
120,00%
HRFP1 HRFM1 HC1
59
Tabla 25: Ensayo de Compresión simple en probetas de prueba a 28 días de edad
Método del American Concrete Institute (A.C.I.). Probetas diseñadas para f'c = 350 kg/cm²
Identificación de la probeta
Resistencia Promedio de valores
más próximos
kg/cm² % kg/cm² %
HRFP7 409,06 116,87%
407,32 116,38% HRFP8 405,57 115,88%
HRFP9 387,48 110,71%
HRFM7 410,59 117,31%
414,34 118,38% HRFM8 400,83 114,52%
HRFM9 418,1 119,46%
HC7 346,83 99,09%
361,66 103,33% HC8 358,42 102,40%
HC9 364,91 104,26%
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 17: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a los 28 días de probetas
convencionales y reforzadas con fibras
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
116,38%
118,38%
103,33%
95,00%
100,00%
105,00%
110,00%
115,00%
120,00%
HRFP1 HRFM1 HC1
60
Ilustración 18: Gráfico comparativo de resistencias a la Compresión a diferentes edades de probetas convencionales y reforzadas con fibras
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
303,49
364,08
407,32
321,34
382,99
414,34
271,64
318,66
361,66
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
450,00
7 DIAS 14 DIAS 28 DIAS
RES
ISTE
NC
IAkg
/cm
²
TIEMPO
HRFP HRFM HC
61
4.3. Resultados de Ensayos a Flexión
Para este ensayo se elaboraron 18 vigas de sección de 15 x 15 cm y 50 cm de
longitud, las cuales fueron ensayadas a los 7, 14 y 28 días, cuyos resultados se
presentan en las tablas 26, 27 y 28:
Las vigas de HRFM que se ensayaron a los 7 días presentan mayor resistencia
a la Flexión que el HC, ésta variación es de alrededor del 3,33 %. En cambio el
HRFP muestra menor Flexión con respecto al HRFM, pero una resistencia similar
a la del HC.
Tabla 26: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 7 días de edad
Módulo de Rotura de diseño= 4.2 MPa
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 19: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 7 días de vigas convencionales y
reforzadas con fibra
Fuente: Propia
75,47
79,52
76,19
73
74
75
76
77
78
79
80
HRFP1 HRFM1 HC1
Identificación de la probeta
Módulo de
rotura (Kg/cm²)
Módulo de
rotura (MPa.)
Promedio Módulo
de rotura (Kg/cm²)
Promedio Módulo
de rotura (MPa.)
%
HRFP1 32 3,14 32,33 3,17 75,47
HRFP2 32,67 3,2
HRFM1 33,33 3,27 34,00 3,34 79,52
HRFM2 34,67 3,4
HC1 33,33 3,27 32,67 3,2 76,19
HC2 32 3,14
62
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
En cambio, las vigas de HRFP que fueron sometidas a Flexión a los 14 días
presentan una disminución de resistencia a la Flexión si se compara con la
adquirida con el hormigón elaborado con fibras metálicas, sin embargo presentan
mayor resistencia que los hormigones convencionales.
Tabla 27: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 14 días de edad
Módulo de Rotura de diseño= 4.2 MPa
Identificación de la probeta
Módulo de
rotura (Kg/cm²)
Módulo de
rotura (MPa.)
Promedio Módulo de
rotura (Kg/cm²)
Promedio Módulo
de rotura (MPa.)
%
HRFP3 41,33 4,05 40,00 3,92 93,33
HRFP4 38,67 3,79
HRFM3 44,67 4,38 43,67 4,28 101,90
HRFP4 42,67 4,19
HC3 37,33 3,66 39,33 3,86 91,90
HC4 41,33 4,05
Fuente: Norma ACI
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 20: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 14 días de vigas convencionales y
reforzadas con fibra
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Las probetas de hormigón convencional experimentadas a los 28 días alcanzan la
93,33
101,9
91,9
86
88
90
92
94
96
98
100
102
104
HRFP1 HRFM1 HC1
63
Resistencia de Flexión de diseño, sin embargo las vigas de HRFP aumentan un
12% y el HRFM sigue siendo el que presenta mayor resistencia en comparación
con los otros dos hormigones, pudiéndose observar dichos resultados en la tabla
28 e ilustración 21.
Tabla 28: Ensayo de rotura a Flexión de vigas de prueba a 28 días de edad
Módulo de Rotura de diseño= 4.2 MPa
Identificación de la probeta
Módulo de rotura
(Kg/cm²)
Módulo de rotura (MPa.)
Promedio Módulo de
rotura (Kg/cm²)
Promedio Módulo de
rotura (MPa.)
%
HRFP5 44,67 4,38 44,00 4,32 102,85
HRFP6 43,33 4,25
HRFM5 49,33 4,84 48,33 4,74 112,86
HRFM6 47,33 4,64
HC5 41,33 4,05 42,67 4,20 100
HC6 44 4,32
Fuente: Norma ACI
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Ilustración 21: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a los 28 días de vigas convencionales y
reforzadas con fibra
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
102,85
112,86
100
90
95
100
105
110
115
HRFP1 HRFM1 HC1
64
Ilustración 22: Gráfico comparativo de Módulos de rotura a diferentes edades de vigas convencionales y reforzadas con fibra
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
3,17
3,92
4,32
3,34
4,28
4,74
3,20
3,86
4,19
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
7 DIAS 14 DIAS 28 DIAS
RES
ISTE
NC
IA (
MP
a)
TIEMPO
HRFP HRFM HC
65
4.4. Análisis de Resultados
La Resistencia a la Flexión que debe tener un hormigón de peso normal, a partir
de los resultados de Resistencia a Compresión, se puede aproximar por medio de
la fórmula de la ASTM C78:
R = (0,62 a 0,83)√f′c
f`c = Resistencia a Compresión (MPa)
Despejando el factor de la fórmula y usando los resultados conseguidos con las
pruebas del hormigón endurecido, se calcularon los siguientes coeficientes (tabla
29):
Tabla 29: Cálculo de relación entre Resistencia a Compresión y módulo de rotura Tipo HRFP HRFM HC
Edad (días) 7 14 28 7 14 28 7 14 28
Resistencia a Compresión
(MPa) 30,35 36,41 40,73 32,13 38,30 41,43 23,54 31,87 36,17
Módulo de rotura (MPa)
3,17 3,92 4,32 3,34 4,28 4,74 3,20 3,86 4,19
Factor a los 28 días
0,58 0,65 0,68 0,59 0,69 0,74 0,66 0,68 0,70
Fuente: Propia Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
Al efectuar un promedio, se establece que el factor es igual a 0,71; valor que se
encuentra en el rango especificado en la fórmula, confirmando por medio de éste
procedimiento la validez de los resultados conseguidos en los ensayos.
El ACI muestra el porcentaje de Resistencia a Compresión que el hormigón
convencional gana al transcurrir el tiempo (ver tabla 30).
66
Tabla 30: Incremento de Resistencia a Compresión según edades Edad (días)
Porcentaje en relación a la resistencia requerida
1 16 %
3 40%
7 65%
14 90%
28 99%
Fuente: Norma ACI Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
El promedio de los ensayos realizados a Compresión de los hormigones
convencionales y reforzados con fibra, concibió los siguientes resultados:
Tabla 31: Resultados promediados de ensayos a Compresión en cilindros RESISTENCIAS A COMPRESION
EDAD HRFP HRFM HC
kg/cm² % kg/cm² % kg/cm² %
7 DIAS 303,49 87% 321,34 92% 235,40 67%
14 DIAS 364,08 104% 382,99 109% 318,66 91%
28 DIAS 407,32 116% 414,34 118% 361,66 103%
Fuente: Propia Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
En comparación con la tabla 30 del ACI, el hormigón convencional tuvo un buen
comportamiento, dando como resultado una resistencia mayor a la de diseño.
4.4.1. Densidad del hormigón.
Tabla 32: Densidades de los distintos tipos de hormigón en estado fresco
Tipo Pesos
(kg) Diámetro
(m) Área (m2)
Volumen (m3)
Densidad (kg/m3)
Densidad Promedio
Relación con HC
HC
4,04 0,102 0,200 0,001634 2472,07
2486,30 100% 4,21 0,102 0,203 0,001659 2539,23
4,00 0,102 0,200 0,001634 2447,60
HRFP
4,00 0,102 0,203 0,001659 2410,22
2410,23 97% 3,95 0,102 0,202 0,001651 2392,46
3,97 0,102 0,200 0,001634 2428,02
HRFM
4,13 0,102 0,202 0,001651 2502,73
2463,21 99% 4,00 0,102 0,202 0,001651 2420,33
4,03 0,102
0,200 0,001634 2466,57
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
67
En la tabla 32 se observan los pesos de cada tipo de hormigón en estado fresco
y el volumen de cada cilindro, con el fin de obtener la densidad real del hormigón y
la incidencia de las fibras en la consistencia de cada probeta.
4.5. Análisis económico
Se realizaron análisis de precio unitario de los tres tipos de hormigón
considerando para cada uno de ellos la misma dosificación, con la diferencia que
se consideró 30 kg/m3 para el HRFM y 1,73 kg de fibra de polipropileno para un
metro cúbico de hormigón.
Además, se realizaron dos análisis de precio adicionales, considerando el
aumento de resistencia que brinda la fibra al hormigón, diseñando una mezcla con
un f’c= 320 kg/cm2 con el mismo porcentaje de fibra indicado en capítulos
anteriores.
En la tabla 33 se puede observar que existe una variación entre el 20 y 60% del
costo por metro cúbico de hormigón con fibra versus el convencional.
Tabla 33: Costos de metro cúbico de diferentes tipos de hormigón
TIPO COSTO
M3
PORCENTAJE CON RESPECTO
AL HC
F'C 350 KG/CM2 HC $ 135,56 100%
F'C 350 KG/CM2 HRFP $ 166,94 123%
F'C 350 KG/CM2 HRFM $ 216,56 160%
F'C 320 KG/CM2 HRFM $ 208,28 154%
F'C 320 KG/CM2 HRFP $ 158,659 117%
Fuente: Propia
Elaborado por: Lindao Cedeño, K y Romero Ortega, A
68
4.6. Conclusiones
4.6.1. Con respecto al Estado Fresco del Hormigón.
La inclusión de distintos tipos de fibras causan cambios en el
comportamiento del hormigón tanto en estado fresco como endurecido.
En estado fresco, el revenimiento del HRFP disminuyó en un 33,33 % y el
HRFM en un 46,66 %, ambos con relación al HC, el cual presentó el mismo
revenimiento de diseño. Estos porcentajes nos detallan que la fibra provoca
que se reduzca la trabajabilidad del concreto sobre todo con la adición de la
fibra metálica.
En lo que se refiere a la temperatura, al comparar los tres hormigones, se
puede evidenciar que el cambio es mínimo, concluyendo con que no hay un
cambio notorio de temperatura.
Los hormigones que se reforzaron con fibras presentan disminuciones entre
el 3% (HRFP) y el 1% (HRFM) de su densidad con respecto a la densidad
presentada por el hormigón convencional.
4.6.2. Con respeto al Estado Endurecido del Hormigón.
La resistencia a Compresión es una de las características mecánicas más
representativas del hormigón, con la adición de fibras se consigue un
incremento considerable de ésta. Añadiendo las fibras de polipropileno y
metálica, se ganó un 13 y 15% respectivamente, sobre el hormigón
convencional.
En la resistencia a Flexión, al incluir las fibras de polipropileno en el hormigón
69
simple, proporcionaron un crecimiento mínimo del 2,85 % y con las fibras
metálicas adquirieron 13 % más, comprobando que éstos resultados
comparados con la resistencia que alcanzó el hormigón convencional,
demuestran un incremento notorio en el comportamiento mecánico del
concreto.
De manera visual se constató que mientras se somete a Flexión a las vigas
de hormigón simple y las reforzadas con fibra de polipropileno, sufren
fracturación los especímenes ensayados; mientras que las probetas que
contienen fibra metálica solo presentan fisuración.
4.6.3. Con respecto al factor económico.
Existe un aumento de 1,25 y 1,6 veces el costo del hormigón reforzado
con fibra de polipropileno y metálica respectivamente, en comparación al
hormigón convencional. Al comprobar el aumento de la resistencia en el
diseño analizado, se diseñó una mezcla con menor tenacidad y que la
fibra compense dicha disminución de agregados y cemento, pero no
provoca un ahorro considerable en el costo por metro cúbico de hormigón.
4.7. Recomendaciones
Se recomienda que para el proceso de mezclado, las fibras se coloquen al
final de todos los materiales, además el fabricante sugiere mezclar la fibra
en el mixer por lo menos 5 minutos después de añadirla, ya que si se la
coloca al inicio, esto provoca que las fibras no se distribuyan bien.
El uso de aditivos plastificantes para mejorar la trabajabilidad del concreto.
70
Sería importante que se tome en cuenta la variedad de fibras naturales que
hay en el país realizando investigaciones acerca del comportamiento de
estas fibras como refuerzo para el hormigón, con el objeto de aminorar
costos con relación a las fibras importadas que son mucho más costosas.
A pesar del incremento en el costo de elaboración de hormigones, la
presencia de las fibras evita las fisuraciones, permite soportar mejor las
cargas inducidas por los automotores y condiciones ambientales
contrarrestando el efecto de la fatiga en el pavimento rígido.
Se sugiere que los Equipos y maquinarias deben estar debidamente
calibradas para obtener valores más confiables.
Se propone que el Personal de apoyo de Laboratorio estén en constante
capacitación sobre los diferentes ensayos que se requieran.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ACI 544.1R-96. (2002). Report on Fiber Reinforced Concrete.
NTE INEN 152. (2012). Norma Técnica Ecuatoriana (Primera Edición).
Federico Delfín, A. (2013). Áridos para hormigones.
Sánchez de Guzmán, D. (2001). Tecnología del Concreto y del mortero
(Quinta Edición).
Barros Fierro, V y Ramírez Cueva, H. (2012). Diseño de Hormigones con
Fibras de Polipropileno para Resistencias a la Compresión de 21 y 28 MPa
con agregados de la cantera Pifo (Tesis de Grado).
Montalvo Guevara, M. (2015). Pavimentos Rígidos Reforzados con Fibras
de Acero Versus Pavimentos Tradicionales (Tesis de Grado).
López Chipre, C y Robalino Cabrera, D. (2017). Determinación de cantidad
optima de Fibra Metálica para la Elaboración de Hormigón de Cemento
Portland de Mr= 4.5 MPa para Pavimentos Rígidos (Tesis de Grado).
Mamlouk, M y Zaniewski, J. (2009). Materiales para Ingeniería Civil
(Segunda Edición).
ANEXOS
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE: HORMIGON f'c 350 kg/cm2 CONVENCIONAL PARA PAVIMENTO
Rendimiento(h/m3)= 0,0166
Equipo
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Planta de hormigón
1,00 $ 63,58 $ 63,58 0,0166 $ 1,06
Cargadora 1,00 $ 77,58 $ 77,58 0,0166 $ 1,29
Míxer 12,00 $ 56,31 $ 675,72 0,0166 $ 11,22
Pavimentadora 1,00 $ 68,13 $ 68,13 0,0166 $ 1,13
SUBTOTAL M $ 14,69
Mano de Obra
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Operador tipo 1 2,00 $ 3,93 $ 7,86 0,0166 $ 0,13
Operador tipo 2 1,00 $ 3,74 $ 3,74 0,0166 $ 0,06
Chofer E 12,00 $ 5,15 $ 61,80 0,0166 $ 1,03
Laboratorista (planta)
1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Maestro 1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Albañil 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Carpintero 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Peón 5,00 $ 3,51 $ 17,55 0,0166 $ 0,29
SUBTOTAL N $ 1,88
Materiales
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
Cemento kg 608,19 $ 0,134 $ 81,45
Piedra 3/4 m3 0,62 $ 8,000 $ 4,96
Arena m3 0,24 $ 12,000 $ 2,85
Agua m3 0,22 $ 0,400 $ 0,09
Plastificante kg 3,04 $ 2,315 $ 7,04
SUBTOTAL O $ 96,40
Transporte
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C=A*B
SUBTOTAL P $ 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) $ 112,96
COSTO INDIRECTO 20,0% $ 22,59
COSTO TOTAL DE RUBRO $ 135,56
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE: HORM. f'c 350 kg/cm2 REFORZADO CON FIBRA DE POLIPROPILENO PARA PAVIMENTO
Rendimiento(h/m3)= 0,0166
Equipo
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Planta de hormigón
1,00 $ 63,58 $ 63,58 0,0166 $ 1,06
Cargadora 1,00 $ 77,58 $ 77,58 0,0166 $ 1,29
Míxer 12,00 $ 56,31 $ 675,72 0,0166 $ 11,22
Pavimentadora 1,00 $ 68,13 $ 68,13 0,0166 $ 1,13
SUBTOTAL M $ 14,69
Mano de Obra
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Operador tipo 1 2,00 $ 3,93 $ 7,86 0,0166 $ 0,13
Operador tipo 2 1,00 $ 3,74 $ 3,74 0,0166 $ 0,06
Chofer E 12,00 $ 5,15 $ 61,80 0,0166 $ 1,03
Laboratorista (planta)
1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Maestro 1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Albañil 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Carpintero 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Peón 5,00 $ 3,51 $ 17,55 0,0166 $ 0,29
SUBTOTAL N $ 1,88
Materiales
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
Cemento kg 608,19 $ 0,134 $ 81,45
Piedra 3/4 m3 0,62 $ 8,000 $ 4,96
Arena m3 0,24 $ 12,000 $ 2,85
Agua m3 0,22 $ 0,400 $ 0,09
Plastificante kg 3,04 $ 2,315 $ 7,04
Fibra polipropileno kg 1,73 $ 15,141 $ 26,15
SUBTOTAL O $ 122,55
Transporte
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C=A*B
SUBTOTAL P $ 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) $ 139,12
COSTO INDIRECTO 20,0% $ 27,82
COSTO TOTAL DE RUBRO $ 166,94
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE: HORMIGON f'c 350 kg/cm2 REFORZADO CON FIBRA METÁLICA PARA PAVIMENTO
Rendimiento(h/m3)= 0,0166
Equipo
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Planta de hormigón
1,00 $ 63,58 $ 63,58 0,0166 $ 1,06
Cargadora 1,00 $ 77,58 $ 77,58 0,0166 $ 1,29
Míxer 12,00 $ 56,31 $ 675,72 0,0166 $ 11,22
Pavimentadora 1,00 $ 68,13 $ 68,13 0,0166 $ 1,13
SUBTOTAL M $ 14,69
Mano de Obra
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Operador tipo 1 2,00 $ 3,93 $ 7,86 0,0166 $ 0,13
Operador tipo 2 1,00 $ 3,74 $ 3,74 0,0166 $ 0,06
Chofer E 12,00 $ 5,15 $ 61,80 0,0166 $ 1,03
Laboratorista (planta)
1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Maestro 1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Albañil 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Carpintero 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Peón 5,00 $ 3,51 $ 17,55 0,0166 $ 0,29
SUBTOTAL N $ 1,88
Materiales
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
Cemento kg 608,19 $ 0,134 $ 81,45
Piedra 3/4 m3 0,62 $ 8,000 $ 4,96
Arena m3 0,24 $ 12,000 $ 2,85
Agua m3 0,22 $ 0,400 $ 0,09
Plastificante kg 3,04 $ 2,315 $ 7,04
Fibra Metálica kg 30,00 $ 2,250 $ 67,50
SUBTOTAL O $ 163,90
Transporte
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C=A*B
SUBTOTAL P $ 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) $ 180,46
COSTO INDIRECTO 20,0% $ 36,09
COSTO TOTAL DE RUBRO $ 216,56
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE: HORMIGON f'c 320 kg/cm2 REFORZADO CON FIBRA METÁLICA PARA PAVIMENTO
Rendimiento(h/m3)= 0,0166
Equipo
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Planta de hormigón
1,00 $ 63,58 $ 63,58 0,0166 $ 1,06
Cargadora 1,00 $ 77,58 $ 77,58 0,0166 $ 1,29
Míxer 12,00 $ 56,31 $ 675,72 0,0166 $ 11,22
Pavimentadora 1,00 $ 68,13 $ 68,13 0,0166 $ 1,13
SUBTOTAL M $ 14,69
Mano de Obra
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Operador tipo 1 2,00 $ 3,93 $ 7,86 0,0166 $ 0,13
Operador tipo 2 1,00 $ 3,74 $ 3,74 0,0166 $ 0,06
Chofer E 12,00 $ 5,15 $ 61,80 0,0166 $ 1,03
Laboratorista (planta)
1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Maestro 1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Albañil 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Carpintero 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Peón 5,00 $ 3,51 $ 17,55 0,0166 $ 0,29
SUBTOTAL N $ 1,88
Materiales
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
Cemento kg 557,508 $ 0,134 $ 74,67
Piedra 3/4 m3 0,651 $ 8,000 $ 5,21
Arena m3 0,256 $ 12,000 $ 3,08
Agua m3 0,234 $ 0,400 $ 0,09
Plastificante kg 2,788 $ 2,315 $ 6,45
Fibra Metálica kg 30,000 $ 2,250 $ 67,50
SUBTOTAL O $ 157,00
Transporte
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C=A*B
SUBTOTAL P $ 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) $ 173,56
COSTO INDIRECTO 20,0% $ 34,71
COSTO TOTAL DE RUBRO $ 208,28
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
RUBRO: UNIDAD: m3
DETALLE: HORM. f'c 320 kg/cm2 REFORZADO CON FIBRA DE POLIPROPILENO PARA PAVIMENTO
Rendimiento(h/m3)= 0,0166
Equipo
DESCRIPCION CANTIDAD TARIFA COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Planta de hormigón
1,00 $ 63,58 $ 63,58 0,0166 $ 1,06
Cargadora 1,00 $ 77,58 $ 77,58 0,0166 $ 1,29
Míxer 12,00 $ 56,31 $ 675,72 0,0166 $ 11,22
Pavimentadora 1,00 $ 68,13 $ 68,13 0,0166 $ 1,13
SUBTOTAL M $ 14,69
Mano de Obra
DESCRIPCION CANTIDAD JORNAL/HR COSTO HORA
RENDIMIENTO COSTO
A B C = A * B R D=C*R
Operador tipo 1 2,00 $ 3,93 $ 7,86 0,0166 $ 0,13
Operador tipo 2 1,00 $ 3,74 $ 3,74 0,0166 $ 0,06
Chofer E 12,00 $ 5,15 $ 61,80 0,0166 $ 1,03
Laboratorista (planta)
1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Maestro 1,00 $ 3,93 $ 3,93 0,0166 $ 0,07
Albañil 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Carpintero 2,00 $ 3,55 $ 7,10 0,0166 $ 0,12
Peón 5,00 $ 3,51 $ 17,55 0,0166 $ 0,29
SUBTOTAL N $ 1,88
Materiales
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
Cemento kg 557,508 $ 0,134 $ 74,67
Piedra 3/4 m3 0,651 $ 8,000 $ 5,21
Arena m3 0,256 $ 12,000 $ 3,08
Agua m3 0,234 $ 0,400 $ 0,09
Plastificante kg 2,788 $ 2,315 $ 6,45
Fibra Polipropileno kg 1,73 $ 15,141 $ 26,15
SUBTOTAL O $ 115,65
Transporte
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD TARIFA COSTO
A B C=A*B
SUBTOTAL P $ 0,00
TOTAL COSTO DIRECTO (M+N+O+P) $ 132,22
COSTO INDIRECTO 20,0% $ 26,44
COSTO TOTAL DE RUBRO $ 158,66
Enconfrado de vigas
Encofrado de cilindros
Rotura de viga reforzada con fibra de polipropileno
Presencia de fisuras en la viga reforzada con fibra metálica
Rotura de viga de hormigón simple
Rotura de cilindros
Rotura de cilindros
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
UNIDAD DE TITULACIÓN
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: INCIDENCIA DE LAS FIBRAS DE POLIPROPILENO Y FIBRAS METÁLICAS EN UN HORMIGÓN PARA PAVIMENTO RÍGIDO F’C = 350 KG/CM²
AUTOR(ES) (apellidos/nombres): Lindao Cedeño Kenia Patricia Romero Ortega Ana Cristina
REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres):
Ing. Gino Flor Chávez Ing. Fausto Cabrera Montes, M. Sc.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Ciencias Matemáticas y Físicas
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:
GRADO OBTENIDO:
FECHA DE PUBLICACIÓN: 2018 No. DE PÁGINAS:
90
ÁREAS TEMÁTICAS: USO DE FIBRAS PARA REFORZAR HORMIGON
PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS:
FIBRAS, HORMIGON, POLIPROPILENO, ACERO, PAVIMENTO RIGIDO
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): Este trabajo tiene como fin mostrar una alternativa para mejorar el comportamiento del hormigón convencional con la adición de fibras de polipropileno y fibras metálicas para el diseño de un pavimento rígido f´c = 350 kg/cm². Los progresos con los que aportan las fibras son la disminución de fisuras, el aumento considerable de la resistencia a Tracción, así como el incremento de otras propiedades. Con la búsqueda de beneficios adicionales en lo que se refiere a incremento de la durabilidad y reducción del refuerzo tradicional, las fibras son colocadas en aplicaciones estructurales. Debido a las nuevas preferencias constructivas el uso de hormigón reforzado con fibra avanza a gran velocidad, en el campo de los hormigones especiales se establece como una de las innovaciones más relevantes. Cada vez más se emplea el uso de hormigón fibro-reforzado, se utiliza en diferentes obras civiles, desde pavimentos rígidos hasta en el reforzamiento de estabilidad de obras subterráneas, estabilización de taludes y ejecución de piscinas. La visión de la investigación es comparar los resultados obtenidos en el diseño de hormigón simple y el hormigón reforzado con fibras, tomando en cuenta la metodología de diseño, procedimiento constructivo y precios unitarios.
ADJUNTO PDF: SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: 0986974620 0996872001
E-mail: nemesis.ana@hotmail.com kenialindao95@hotmail.com
CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:
Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
Teléfono: 2 – 283348
E-mail:
ANEXO 10
X