Comportamiento Del Mucilago de Tuna

 

 UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

COMPORTAMIENTO DEL MUCILAGO DE TUNA EN LA PERMEABILIDAD, PERMEABILIDA D, MODIFICACION EN LA CONSISTENCIA, TIEMPOS DE FRAGUADO Y EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESION EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO, EN LA CIUDAD DE TRUJILLO.

PROYECTO DE TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: ESTRUCTURAS Y MATERIALES  AUTORES:

ASESOR:

TRUJILLO  –  PERÚ  PERÚ 2018

Nro. REGISTRO………. 

 

 

INDICE 1. 

PROBLEMA DE LA INVESTIGACION INVESTIGACION.. .................... ........................................... .............................. .......4 

1.1.  DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA. ........................................... ..................................................... ........... 4  1.3.  OBJETIVO GENERAL .................................................. ........................................................................ ........................... 6  1.4.  OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................... .............................................................. ......................... ... 6  1.5.  JUSTIFICACI JUSTIFICACION ON DE LA INVESTIGACION ........................... ..................................... ........... 6  1.6.  VIABILIDAD DE LA INVESTIGACION ................................... ............................................ .......... 8  2. 

MARCO TEORICO. ..................... ........................................... ............................................. ......................................... ..................8 

2.1.  ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN .................................... 8  2.2.  BASE TEORICA .................... ..................................... .................Error! Bookmark not defined.  2.3.  DEF ................... .......................................... ........................................ .................Error! Bookmark not defined.  2.4.  HIPO ..................... ............................................ .................................... .............Error! Bookmark not defined.  2.5.  VAR  ............................................. .......................................................... .............Error! Bookmark not defined.  2.6.  OPR ................... .......................................... ........................................ .................Error! Bookmark not defined.  ............................. .......... Error! Bookmark not defined.  3.  METODOLOGIA DE L ................... 3.1.  TIPO ..................... ............................................ .................................... .............Error! Bookmark not defined. 

3.2.  PO ...................... ............................................. ........................................ .................Error! Error! Bookmark not defined.  3.3.  TECN ..................... ........................................... ................................... .............Error! Bookmark not defined.  3.4.  TEC ................... .......................................... ........................................ .................Error! Bookmark not defined.  4. 

RESUL..........................................................Error! Bookmark not defined. 

4.1.  CUADR ..................... ........................................... ................................ ..........Error! Bookmark not defined. 

 

4.2.  CONSTR  ...................... ............................................ ............................ ......Error! Bookmark not defined.   5. 

DISCUC........................................................Error! Bookmark not defined. 

6. 

CONC ................... .......................................... ........................................ .................Error! Bookmark not defined. 

7. 

RECOME ..................... ........................................... ................................ ..........Error! Bookmark not defined. 

8. 

.......................................... ................................ ..........Error! Bookmark not defined.  REFEREN ....................

9. 

ANEXO ........................................... ........................................................ ............. Error! Bookmark not defined. 

 

  PROBLEMA DE LA

INVESTIGACI INVESTIGACION. ON.

.1.  DESCRIPCIÓ DESCRIPCIÓN N DEL PROBLEMA. Actualmente se sabe acerca del estado de deterioro y contaminación del medio ambiente, es por ello que se busca nuevas alternativas para contribuir a la protección del planeta, como ingenieros civiles hemos considerado investigar e implementar alternativas a nivel sustentable y ecológico, que contribuyan y a la vez sirva en el mundo de la construcción. En el mundo de la construcción el material más usado es el cemento que es el principal componente del concreto, para el uso en la construcción de hospitales, carreteras,  proyectos de irrigación, puentes, edificaciones entre otros; los cuales contribuyen a mejorar la calidad de vida. Actualmente en el Perú el consumo de cemento para el concreto ha ido en incremento. El Sector Construcción registró un aumento de 0.03%, debido al aumento registrado en el consumo interno de cemento en 4.12%, en cambio, el avance físico de obras o bras disminuyó en -13.90%. El Despacho Nacional de Cemento en abril del año 22018 018 presenta un crecimiento del 8.58%. Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento (MVCS, 2018), lo que conlleva a una mayor producción de concreto en nuestro país. Las empresas de infraestructura tuvieron una mayor contribución con la tendencia mencionada. Sin embargo, el 74% de empresas del sector entrevistadas señaló que su nivel de facturación mejoraría el presente año en comparación con el 2017. Cámara Peruana de la Construcción (CAPECO, 2018).

En cuanto a los datos mencionados del uso del concreto en nuestro país y a nivel mundial, se conoce que el concreto adopta prácticamente cualquier geometría y tecnología de fabricación simple, por lo que se usa también en obras que tienen como finalidad mantener el equilibrio ecológico, sin embargo, el medio ambiente tiene agentes agresivos que dañan al concreto, dando como resultado construcciones deficientes y su deterioro sea más rápido, generando un déficit económico. Actualmente se han desarrollado diferentes componentes para mejorar el concreto de acuerdo al uso que se vaya a dar, estos componentes combaten combaten los agentes aagresivos gresivos a los que las obras están expuestas. Entre las principales causas de deterioro tenemos la corrosión del acero de refuerzo, causada por el ingreso de cloruros y por la carbonatación

 

del concreto. Estos problemas de durabilidad están relacionados en gran medida con la calidad del recubrimiento de concreto (Helene y Grochoski, 2005). Para construir estructuras durables por un largo periodo de tiempo, el concreto debe mantener su resistencia a la penetración del agua, la cual se pierde por la presencia de micro-grietas que se vuelven inestables bajo condiciones de carga mecánica y ambiental severas (Mehta, 2005). Los defectos y heterogeneidades presentes presentes en la microestructura, tales como poros capilares y capas orientadas de cristales de hidróxido de calcio son la fuente principal de micro-grietas en concreto y se pueden controlar reduciendo la cantidad de pasta y eliminando los defectos en la pasta hidratada (Mehta, 2005). El concreto presenta problemas a nivel de trabajabilidad, plasticidad, permeabilidad entre otros, para lo cual una gran alternativa es el uso de aditivos industriales en las mezclas, sin embargo, hoy en día el empleo de estos aditivos tiene un alto costo adicionando que son altamente tóxicos y contaminantes. La tecnología del concreto moderna considera a los aditivos ya no como una opción alternativa del diseño de mezclas, sino como un ingrediente más. Actualmente, según datos de la European Cement Research Academy (2005) se estima que en Europa más del 90% de los hormigones preparados contienen algún tipo de aditivo, de los que más del 70% son aditivos plastificantes o superplastificantes manteniéndose esa misma tendencia en los últimos años. (mayta,201 (mayta,2014) 4) Considerando al Perú como un país de gran riqueza en recursos naturales hemos optado  por el estudio de aditivos naturales con disponibilidad en el nuestro entorno, como lo es el mucilago de tuna (Opuntia ficus-indica) o conocido también en otros países como mucilago de nopal por sus propiedades botánicas que dan al concreto una mayor trabajabilidad, resistencia e impermeabilidad, según estudios realizados en otros países. En la investigación a realizar determinaremos características del concreto con adiciones de mucilago de tuna, por lo que en La Libertad lo que se busca innovar y encontrar  beneficios tanto económicos como ambientales, realizando un aditivo natural amigable con el medio ambiente a fin de que en el futuro se proyecte el cultivo de tuna a nivel industrial.

 

.2.  FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ¿Cuál es el comportamiento del mucilago de tuna en la impermeabilidad, modificación en la consistencia, tiempos de fraguado y en la resistencia a la compresión en estructuras de concreto, en la ciudad de Trujillo? 

.3.  OBJETIVO GENERAL Determinar el comportamiento del mucilago de tuna en la impermeabilidad, modificación en la consistencia, tiempos de fraguado y en la resistencia a la compresión en estructuras de concreto, en la ciudad de Trujillo

.4.  OBJETIVOS ESPECIFICOS  

Evaluar las características del mucilago de tuna adicionado al concreto en estado fresco y endurecido.

 

Determinar el óptimo porcentaje de mucilago de tuna para la mejora de las  propiedadess mecánicas y física  propiedade físicass del concreto.

 

Evaluar el efecto del mucilago de tuna en la absorción capilar y filtración de agua en el concreto.

 

Evaluar las características del curado interno del concreto adicionando el mucilago de tuna.

 

Determinar los tiempos de fraguado del concreto adicionando el mucilago de tuna.

.1.  JUSTIFICAC JUSTIFICACION ION DE LA INVESTIGACION El incremento en el sector de la construcción a nivel mundial es innumerable, a lo que no es ajeno nuestro país. En setiembre del 2017, la producción del sector Construcción aumentó en 8,92%, al compararlo con similar mes del año 2016, Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI, 2017) mediante el Informe Técnico Avance Coyuntural de la Actividad Económica. Este resultado positivo se sustentó en el mayor consumo interno de cemento (4,19%) y el gasto en inversión de obras públicas (23,64%). Generalmente hoy en día el concreto es usado con compuestos químicos  –  aditivos,  aditivos, los cuales son fabricados industrialmente por diversas empresas del medio e incluso importados de otros países, estos aditivos son perjudiciales para el medio ambiente como lo es a gran escala la producción de cemento, pero es necesario para la industria de la construcción, como egresados tenemos la finalidad de dar un aporte favorable para el ambiente realizando la investigación e implementar nuevos tecnologías para el concreto

 

en base a aditivos naturales los cuales intervengan positivamente en las características del concreto haciéndolo más durable, trabajable, impermeable y resistente. Se busca generar un aditivo natural de mucilago de tuna (nopal), bajo costo y con grandes  beneficios para la fabricación del concreto, enfocándon enfocándonos os principalmente en las construcciones cerca al mar costero por la gran presencia de humedad por las mareas y oleajes que se presentan en esta zona los que llevan cloruros que son muy perjudiciales  para el concreto causando daños como degradación, desprendimiento, y debilita las estructuras; también en la región de La Libertad como un aditivo retardante para el transporte del concreto premezclado y ayude a la trabajabilidad, en la parte económica y sea menos contaminante a diferencia de los aditivos industriales. Los resultados del trabajo relacionado con el extracto de nopal indican que éste incrementa la viscosidad de la pasta de cemento, por lo que aumenta la resistencia a la segregación del concreto. En estado endurecido, los resultados indican que el mucílago es efectivo en reducir la perdida de agua por secado y la absorción de agua del concreto. Con respecto a su efecto en la resistencia mecánica, se observó que es efectivo solo en relaciones agua/cemento agua/cemento bajas y en relaciones a/c altas afecta negativamente la resistencia mecánica. También en relaciones mucilago/cemento bajas produce una reducción en los tiempos de fraguado, mientras que en relaciones de 0.45 y 060 causa un incremento en los tiempos de fraguado (gomez,et al,2009) En la costa norteña en tiempos de verano la temperatura aumenta, lo que es un gran contratiempo para la construcción, cuando se realiza la elaboración del concreto  premezclado los tiempos de fraguado son cortos, ya que por el calor el fraguado es más rápido. Lo cual es una desventaja a la hora de hacer vaciados complejos y voluminosos, transportar el concreto premezclado en mixer a largas distancias, bombeo de gran longitud y los diferentes inconvenientes que trae trabajar en este clima, por lo que se pretende  beneficiar a esta población En México, el mucilago de tuna ha sido empleado en la elaboración de morteros de cal durante siglos para restaurar y proteger edificios debido a su desempeño contra la  penetración de agua y agrietamiento También se hhaa utilizado utilizado en la elaboración elaboración de mortero mortero y hormigón hidráulico, encontrando que el mucilago de tuna incrementa los tiempos de fraguado, disminuye la absorción de agua y aumenta la resistencia a la compresión(Chandra,1998).

 

En algunos países se utilizan subproductos industriales para mejorar el desempeño del hormigón, como son la ceniza volante, escoria de alto horno y humo de sílice. (Neville,1995), Sin embargo, en Perú estas adiciones tendrían que importarse no siendo factible su uso por el tiempo de su traslado y su elevado costo. Es por esto que es necesario identificar aditivos alternativos de alta disponibilidad que contribuyan a mejorar las  propiedades del hormigón en eestado stado fresco y eendurecido ndurecido Con la investigación que se plantea del mucilago de tuna como aditivo natural podría mejorar la impermeabilidad, durabilidad, resistencia y otras características propias del concreto, se busca que la tuna sea de gran beneficio y sea un aditivo económico que también funcionaria como un aditivo retardante, por sus propiedades naturales disminuiría los tiempos de fraguado en la elaboración del concreto.

.2.  VIABILIDAD DE LA INVESTIGACION MARCO TEORICO. .3.  ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN Ramírez, Cano, Julian, Gómez (2012) en su investigación titulada   Propiedades de durabilidad en hormigón y análisis microestructural en pastas de cemento con adición de mucilago de nopal como aditivo natural. En esta revista científica se investigó los tiempos de fraguado, fluidez, hidratación, microestructura de pastas de cemento, absorción capilar de agua y difusión de cloruros en hormigón, adicionando mucilago de nopal al 3%.Se elaboraron 30 pastas de cemento con relaciones agua/cemento(a/c) y solución de mucilago de nopal/cemento (m/c) de 0.30,0.45 y 0.60 de las cuales 18 fueron preparados para analizar la microestructura por medio de SEM,seis SEM,seis para ana analizar lizar la hidratación por XRD y seis más para determinar la fluidez y tiempos de fraguado. Los resultados indican que el mucilago retarda los tiempos de fraguado en las pastas de cemento, respecto a las mezclas de agua/cemento en un 50 %. En los resultados de pruebas de fluidez las pastas a/c y m/c de=0.30,0.45 y 0.60, se observa quea/c. en En laslos pastas m/c tiene una pérdida deque fluidez de un 26% a las mezclas de resultados de XRD se deduce el mucilago actúarespecto como aditivo retardante de la hidratación ya que no permite la libre formación del hidróxido de calcio a comparación de los controles. La absorción capilar en el concreto con adición de mucilago de nopal, se observa que en las relaciones a/c y m/c de 0.45 que el mucilago de nopal hace al concreto menos permeable, en comparación a los especímenes de referencia en todas las edades de prueba. En las mezclas de mucilago cemento de 0.30 los coeficientes de difusión de cloruros disminuyeron hasta un 20%, y en la relación mucilago/cemento = 0,60, el coeficiente de difusión fue mayor que el control para los especímenes sin curado en húmedo.

 

Ramírez (2008) Propiedades mecánicas y microestructura de concreto conteniendo

mucilago de nopal como aditivo natural. En esta tesis se investigó la microestructura de pastas de cemento, la resistencia a la compresión y módulo de elasticidad en cilindros de concreto a diferentes edades adicionando el mucilago de nopal. Se elaboraron 24 pastas con relación agua/cemento (a/c) y mucilago/cemento (m/c) de 0.30, 0.45 y 0.60 de acuerdo a la norma ASTM C 30599 para la elaboración de dichas pastas se midió la viscosidad del mucilago de nopal, la extensibilidad con la mesa de fluidez, el tiempo de fraguado con el equipo de vicat. Se analizó la microestructura por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB), la hidratación mediante difracción de rayos X(DRX) y espectroscopia infrarroja (IR) a 28, 56 y 120 días. Los resultados del tiempo de fraguado indican que las mezclas de 0.45 m/c está por encima de la mezcla a/c en un 195%, por otro lado, en la mezcla 0.60 m/c incrementa su tiempo en un 103% con relación a la mezcla a/c.Para la prueba de fl fluidez uidez se tuvieron resultados en donde la pasta de 0.30 m/c tiene menor fluidez que la pasta a/c en un 20, 8% por otro lado la pasta 0.45 a/c su fluidez es menor que la de m/c en un 11% y para la pasta de 0.6 m/c su fluidez es menor respecto a la mezcla de a/c en un 11,5% estos resultados indican que el mucilago actúa como agente viscoso .En relación a la resistencia a compresión y módulo de elasticidad. Se obtuvo que los concretos elaborados elaborados con relación m/c de 0.45 y 0.60 producen una menor resistencia que los concretos que contienen relación a/C. Sin embargo, en los concretos elaborados con relación m/c de 0.30 el mucilago incremento in cremento su resistencia mecánica.

García, Córdova, Sánchez, Guerra, Carpio y Contreras (2012) MODIFICACIÓN EN LA

CONSISTENCIA, FRAGUADO Y RESISTENCIA DEL CEMENTO CON NOPAL DESHIDRATADO Se investigó la modificación de las características carac terísticas físicas y mecánicas del cemento con la adición del nopal deshidratado, con una concentración del 0.2% de nopal respecto del peso del cemento CPC-30R. Para los diferentes ensayos, se usaron los métodos descritos en el libro Método de Muestreo y Pruebas de Materiales (MMP) de la secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT); es decir en las pruebas de consistencia, fraguado inicial y final se usó el aparato de Vicat, en lo que consiste la prueba de resistencia, se elaboraron cubos c ubos de mortero que se sometieron

 

a compresión simple. En relación al extracto de nopal, este se tuvo que someter al procedimiento de selección del nopal, secado y molienda del nopal. Todas las pruebas fueron desarrolladas con una temperatura de 25 °C y una humedad relativa del 80%. Finalmente, el nopal deshidratado aplicado al cemento CPC-30R, tuvo un impacto más significativo en el fraguado final y en la resistencia del cemento, ya que el cemento con aditivo requiere del 1% de humedad para alcanzar la consistencia normal del cemento; por otra parte respecto del fraguado inicial, el tiempo fue de 102 minutos para el cemento con y sin aditivo, y el fraguado final del cemento sin nopal fue de 274 minutos en contraste con el fraguado final del que incluye aditivo, de 245 minutos. Finalmente, en cuanto a la resistencia, se logró un incremento del 5.17% con la adición al 0.2% de nopal deshidratado.

DE LEON (2012) EVALUACIÓN DEL MUCÍLAGO DE NOPAL COMO REDUCTOR DE RETRACCIÓN

EN CONCRETO AUTO-CONSOLIDABLE. Se analizó una solución acuosa de mucilago de nopal como aditivo para favorecer el curado interno en concretos auto-consolidables de peso normal y ligeros. Se investigaron dos modos de dosificación; como solución para el curado interno y como aditivo dosificado directamente en la mezcla. Se encontraron una serie de propiedades para analizar el efecto de la solución acuosa con mucilago de nopal, y estas fueron: la retracción autógena (ASTM C 1698), la retracción por secado (ASTM C 157) la prueba de permeabilidad rápida a los iones cloro (ASTM C 1202) y la carbonatación acelerada. Adicionando que se analizó las propiedades del concreto en estado fresco y endureció. Desde un punto de vista, los resultados encontrados muestran que los concretos auto-consolidables estudiados, la incorporación de la solución acuosa con mucilago de nopal, añadida al concreto como una alternativa para el curado interno o como aditivo en la mezcla , no desfavorece las propiedades mecánicas e induce beneficios de marginales a significativos en la estabilidad volumétrica y en la impermeabilidad del concreto al reducir la retracción autógena, la permeabilidad a los iones cloro y la carbonatación.

Julian (2008)” SECADO, ABSORCION DE AGUA Y DIFUSION DE CLORUROS EN CONCRETO

CONTENIENDO EXTRACTO DE NOPAL”  se evaluó la absorción capilar de agua, perdida de humedad por secado y el coeficiente de difusión del ion cloruro, al reemplazar el agua de mezclado por una solución de mucilago de nopal al 3% en mezclas de concreto hidráulico. Los materiales utilizados fueron cemento portland blanco, mucilago de nopal, agregados pétreos de rio y agua destilada. Se elaboraron tres mezclas control conteniendo relaciones agua/cemento 0,30, 0,45 y 0,60, así como tres mezclas conteniendo 3% de solución de mucilago de nopal. Con estas mezclas se elaboraron especímenes de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura. Las

 

cuales se curaron en húmedo por cero y siete días a 23- 3°C.Los resultados de secado en ambiente natural indican que el mucilago reduce la perdida de humedad solo en la relación 0,30. 0 ,30. En las relaciones de 0,45 y 0,60 los especímenes conteniendo mucilago perdieron una mayor cantidad de agua que los especímenes de control. Los resultados de absorción capilar indican un efecto positivo del mucilago en las tres relaciones (0,30, 0,45 y 0,60) ya que se disminuyó la absorción capilar con respecto a las mezclas de control. Respecto a la difusión de cloruros, los especímenes con relación 0,30 conteniendo mucilago tiene un menor coeficiente de difusión en todas las edades de prueba y en ambos tiempos de curado.

Chandra S. et al (1997), “Uso de cactus en morteros y concretos”, Revista cemento y hormigón -

Estados Unidos. Se estudió el efecto que tiene el uso de extracto de nopal en las propiedades del mortero y el concreto. La relación de agua cemento permaneció constante en 0.50; para ello, se tomaron 3 muestras: 17 -Muestra de referencia sin ningún extracto de nopal. (R) -Muestra con 50% de extracto de nopal, CEX y 50% de agua (C50) -Muestra con 100% de extractos de nopal (C100) Los resultados mostraron, que la trabajabilidad de la mezcla de mortero con 50% de CEX (C50) resultó mejor que la mezcla de referencia (R); por esta razón, mejora aún más, con en el caso de 100% CEX (C100). Para P ara el ensayo de resistencia a la compresión, se fabricó prismas de morteros de 4x4x16 cm, el nopal posee propiedades retardantes; por lo cual, retrasó el desarrollo de la resistencia a temprana edad, la resistencia a los 28 días se mantuvieron similares entre las muestras de referencia (R) y (C50), pero la de (100C) estaba con el 10% menos de la resistencia de la muestra en referencia (R); sin embargo, a los 90 días las muestras que contenían extracto de nopal ,sobrepasaron a la muestra de referencia de 100% CEX con un nivel hasta en 10.80% al de la muestra en referencia (R). Se obtuvo Resultados similares en la resistencia a la flexión, y a la vez, mejoró la resistencia a la congelación disminuyendo significativamente la absorción de agua.

Bases teóricas CONCRETO: El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta compuesta de cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada), para formar una masa compacta pues la pasta endurece debida a la reacción química entre el cemento y el agua. A la mezcla de estos materiales se le puede añadir otros productos para mejorar características determinadas.

 

Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40% del volumen total del concreto, por su parte los agregados constituyen del 6 al 75% por lo cual su selección debe hacerse con especial cuidado. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de partículas (Metha, 1998; Neville, 1999).

Tipos de concreto: Concreto Estructura Estructurall: todo concreto utilizado con propósitos estructurales incluyendo al concreto simple y al concreto reforzado (Norma E.060 Concreto Armado) con una resistencia no menor a 170 kg/cm 2. de stinado a brindar una Concreto Arquitectónico: es un concreto pensado y destinado gama de alternativas estéticas en cuestión de acabados y colores, dependiendo las necesidades del constructor y de la obra misma. Concreto Autocompactable: concreto diseñado para que se coloque sin necesidad de vibradores en cualquier tipo de elemento. Concreto Ligero: usado en elementos secundarios de las edificaciones que requieran ser ligeras para reducir las cargas muertas o para colar elementos de relleno que no soporten cargas estructurales.

Concreto Alta Resistencia: se elabora para obtener valores de resistencia a la compresión entre 500 y 1000 kg/cm2. Concreto no estructural: Se emplean para conformar elementos de material resistente tales como aceras, bordillos, rellenos. Se caracterizan por tener una resistencia mínima de 150 kg/cm2. PROPIEDADES DEL CONCRETO   PROPIEDADES EN ESTADO FRESCO 

TRABAJABILIDAD: (Riva 2014, 30-31), define que: La trabajabilidad a aquella propiedad

del concreto, al estado no endurecido, por la cual, se determina su capacidad, para ser manipularlo, transportado, colocado y consolidado adecuadamente, con un mínimo de trabajo y un máximo de homogeneidad; así como para ser acabado sin que se presente segregación. Esta definición involucra conceptos tales como: Capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad de compactación. Igualmente, la trabajabilidad t rabajabilidad involucra el concepto de fluidez, con énfasis en la plasticidad y uniformidad; dado que ambas tienen marcada influencia en el comportamiento y apariencia final de la estructura.

CONSISTENCIA: Según (Riva 2014, 32), la consistencia del concreto es una propiedad, que define la humedad de la mezcla por el grado de fluidez de la misma; entendiéndose con ello que cuanto más húmeda es la mezcla, mayor será la facilidad con la que el concreto fluirá durante su colocación. La consistencia está relacionada, pero no es sinónimo de trabajabilidad. Así, por ejemplo, una mezcla muy trabajable para pavimentos puede ser muy 

 

consistente, en tanto que una mezcla poco trabajable tr abajable en estructuras con alta concentra concentración ción de acero, puede ser de consistencia plástica. (Rivera sf, 84), indica valores de asentamientos recomendados para concretos, según el tipo de obra y condiciones de colocación. Por tema práctico en la   presente investigación, se resumirá la tabla 9, que se muestra a continuación, con denominaciones S, P, F, SF. 

PATOLOGIAS EN EL CONCRETO

PATOLOGIA DEBIDO A FENOMENOS FISICOS Los fenómenos físicos que intervienen contrariamente en la durabilidad del concreto incluyen el desgaste de la superficie o pérdida de masa debida a la abrasión, erosión, cavitación y agrietamiento debido a la cristalización de sales en los poros, exposición a ciclos de humedecimiento y secado, y la exposición a temperaturas extremas como el congelamiento o el fuego.

PATOLOGIA DEBIDO A FENOMENOS QUIMICOS Los fenómenos químicos que intervienen son las reacciones de iones agresivos con el concreto que producen formación de productos expansivos en la pch, como es el caso de los ataques por sulfatos, ácidos y cloruros. También intervienen la expansión alcaliagregado y la corrosión del acero en el concreto.

Ataque de cloruros y corrosión del acero en el concreto. La alta alcalinidad del hidróxido de calcio previene la corrosión del acero de refuerzo mediante la formación de una delgada película protectora de óxido de hierro en la superficie del metal. No obstante, si el concreto es permeable y permite que los cloruros solubles penetren en el concreto y si el agua y el oxígeno están presentes, entonces ocurrirá corrosión en el acero de refuerzo. La capa de protección se destruye, se forma herrumbre y el incremento del volumen que causara agrietamiento y astillamiento del concreto (Neville, 1998) fenómeno que observamos en la figura a continuación.

 

  Figura1: Mecanismo de generación de corrosión de acero de refuerzo ante cloruros, agua y oxigeno (Sencico, 2015)

ATAQUE DE SULFATOS Los sulfatos generan deterioro directamente al concreto, las principales fuentes de Sulfatos que pueden atacar al concreto son: los suelos que contienen yeso mineral (sulfato cálcico), las aguas que contienen residuos industriales y, principalmente el agua de mar contiene una concentración de aproximadamente 0,004 de sulfato de sodio (Velez,2010). El daño del concreto por sulfatos comienza en los bordes y las esquinas, seguido por grietas y astillamientos. El sulfato ocasiona la formación de yeso y etringita que provocan un aumento en volumen del 250%, lo cual produce grandes tensiones que desencadenan fisuras y desprendimientos superficiales del material. La composición del concreto es determinante para el ataque de sulfatos, ya que los concretos con alto contenido de aluminato tricalcico(C3A) incrementan la posibilidad de este ataque. Una estructura expuesta al agua del mar o la salpicadura del agua del mar es más vulnerable en la zona de marea o salpicadura, donde hay ciclos repetidos de mojado y secado y/o congelamiento y deshielo. La presencia de sulfatos y cloruros presentes en el agua de mar requiere el uso de concretos de baja permeabilidad para minimizar la corrosión del acero de refuerzo y el ataque de sulfatos (Hosmotka et al,2004). La figura a continuación representa el ataque químico de cloruros, sulfatos, CO2 y ataques físicos debido al oleaje, en estructuras de concreto armado expuestas al ambiente marino.

Figura 2: Representación del deterioro de un espécimen de concreto expuesto en un ambiente marino (Adaptado de Portugal,2007).

Carbonatación La carbonatación del concreto es un proceso por el cual el dióxido de carbono del aire  penetra en el concreto y reacciona con los hidróxidos de calcio para formar carbonatos (Verbeck, 1985). Esta reacción destruye la habilidad del concreto de proteger el acero de reforzamiento contra laquímica corrosión.

 

La carbonatación del concreto es el resultado de la reacción de los componentes hidratados dl cemento con el CO2 atmosférico. Como consecuencia de esta reacción, se reduce el PH de la solución del poro del concreto (PH=8), desarrollándos desarrollándosee una corrosión uniforme en el acero e refuerzo (Moreno et al,2004). La figura a continuación muestra acero de refuerzo expuesto y corroído debido a la carbonatación del concreto.

Figura 3: Daños por carbonatación del concreto (Ycaza,2011)

Ataque por ácidos El ataque por ácidos se da especialmente en climas muy calientes, en los alcantarillados  por acción de las bacterias que en agua negras ge generan neran gas de hidrogeno hidrogeno sulfuroso que se disuelve el agua. La resistencia al ataque de los ácidos se puede mejorar dejando secar el concreto antes de su exposición de manera que forme una capa de carbonato de calcio que bloquea los poros y reduce la permeabilidad en la superficie (Niño,2010). La figura a continuación muestra concreto atacado por ácidos de las aguas negras de un alcantarillado.

Figura4: Daños por ácidos en alcantarillados(Ycaza,2011) alcantarillados(Ycaza,2011)

 

Reacción álcali-agregado La reacción álcali-agregado es un fenómeno que ataca al concreto endurecido elaborado con ciertos agregados que tienen presencia en el cuarzo, en su forma criptocristalina en rocas sedimentarias y álcalis provenientes principalmente del cemento, más humedad y temperatura. Esta reacción origina un gel alrededor de las partículas gruesas, que va hinchándose cada vez más, rompiendo la estructura interna del concreto y ocasionando figuración y desintegración de la estructura (Pasquel, 1996).

La figura a continuación muestra la reacción álcali-agregado de un muro de concreto.

Figura 5: Daños por reacción álcali-agregado en muro (Pasquel, 1996)

Resistencia a la compresión Algunas propiedades del concreto endurecido estan relacionadas con esta resistencia,como son: densidad, impermeabilidad,durabilidad, resistencia a la abrasion, resistencia al impacto, resistencia a la tension, resistencia a los sulfatos. Esto no quiere decir que estas propiedades sean una funcion simple y unica de la resistencia a la compresion, sino que , un concreto de mayor resistencia a la compresion tendra mejores  propiedades(Neville,1999).  propiedades (Neville,1999). Los principalles factores que gobiernan la resistencia del concreto son los siguientes: relacion agua/materiales cementantes, condiciones de curado(humedad y temperatura), edad, caracteristicas y cantidad del material cementante, caracteeristica caracteeristicass y cantidad de los agregados, tiempo de mezclado, grado de compactacion y el contenido de aire(Practica estandar para l curado del concreto, ACI308) Cualquier tipo de vacíos llenos de aire reduce la resistencia del concreto en una proporción de 5% de reducción de resistencia por cada 1% de aumento en el volumen de los vacíos llenos de aire (Mather, 2004)  La resistencia del concreto es fundamentalmente una función de su volumen de vacíos. La influencia del volumen de poros sobre la resistencia puede expresarse por la ecuación exponencial del tipo (3) (Grudemo, 1975):

 

Fc=f’c,0(1-p)2……………………………………………….(3)  donde:

 p=porosidad, es decir, el volumen de huecos expresado como una fracción del volumen total del concreto. F’c=resistencia del concreto con porosidad p  

f’c,0=resistencia a porosidad cero

Existe una relación inversa fundamental entre la porosidad y la resistencia de los sólidos que, para los materiales homogéneos simples, puede expresarse por la fórmula: S=So

e-kp

En donde S es la resistencia del material que tiene una porosidad dada p: So es la resistencia intrínseca a porosidad cero; y K es una constante (Mehta y Monteiro,1998).

Mucílago de nopal El nopal (Opuntia Ficus Indica) (Figura ), es una planta xerófita característica de las regiones subtropicales de clima seco, estas plantas tienen la capacidad de resistir temporadas prolongadas de sequía debido a la presencia de mucílagos que al formar redes moleculares tridimensionales capaces de retener grandes cantidades de agua (Cárdenas et al , 1998). Por debajo de la cutícula que cubre una penca u hoja de nopal, se encuentra una sustancia en forma de pulpa (gel), la cual está conformada de células que contienen mono di  –sacáridos, los cuales interactúan y producen polisacáridos (Chandra et al., 1998). El mucilago es un polisacárido fibroso, de una forma altamente ramificada, compuesto por un contenido alto en azucares. Derivado de la extracción el polisacárido es una sustancia pegajosa y por lo tanto poco manejable, cada molécula del mucilago puede contener más de 30,000 subunidades de azúcar, o residuos. Los azucares más abundantes tienen cinco o seis átomos de carbono y poseen los siguientes: arabinosa, galactosa, ramnosa, y xilosa (Gybson et al, 1986). Se ha visto que los derivados del azúcar difieren mucho en el cactus y no muestran ningún orden sistemático de composición. También se encontró en el mucílago la presencia de fructosa, galactosa, sacáridos y maltosa. Así, de esta manera, el gel del cactus contiene polisacáridos de varios tipos y composición, así como proteínas (Chandra, 1998). El mucílago de nopal es un polisacárido compuesto por 20% de Dgalactosa, 44% de L-arabinosa, 7% de L-ramnosa, 22% de D-xilosa y 7% de ácido galacturónico.

 

  Figura x: Fuente http://nopalexport.com/what-is-nopal/ http://nopalexport.com/what-is-nopal/  Se ha demostrado también que una solución acuosa de mucilagos provenientes de nopales tiernos tiene un comportamiento reologico No-newtoniano de tipo pseudoplasticos. Tiene una gran elasticidad, similar a la que confieren polímeros sintéticos como el poliisobutileno. A concentraciones de 10%, el comportamiento reologico del mucilago es similar a la de una solución de goma de xantana al 3%(Medina,2000). 3%(Medina,2000 ). Por otro lado, Rodríguez et al (2007), estudiaron el nopal Opuntia Ficus Indica deshidratado para conocer sus propiedades fisicoquímicas, para ello evaluaron cuatro  cuatro proporciones de nopal de 60, 100, 150 y 200 grs, obteniendo como resultado las siguientes  siguientes características: Características

Nopal 60

Nopal 100

Nopal 150

N op opal al 200

 Humedad

4.06±0.02

5.02±0.14

6.21±0.16

7.31±0.03

 Proteína

14.22±1.23 14.22±1.2 3

13.10±1.1 13.10±1.11 1

12.87±1.1 12.87±1.10 0

11.39±1.24

Grasa

3.00±0.03

2.87±0.03

2.53±0.02

1.96±0.02

 Fibra soluble

25.22±1.26 25.22±1.2 6

18.21±1.1 18.21±1.11 1

15.87±1.1 15.87±1.12 2

14.91±1.09

 Fibra insoluble

29.87±1.35 29.87±1.3 5

33.21±1.2 33.21±1.24 4

37.15±1.2 37.15±1.23 3

41.65±1.32

Ceniza

18.41±1.64 18.41±1.6 4

19.61±1.3 19.61±1.34 4

22.40±1.2 22.40±1.23 3

23.24±1.17

calcio

1.35±0.04

1.76±0.05

2.71±0.06

3.30±0.08

 Fosforo

0.38±0.01

0.34±0.01

0.33±0.01

0.29±0.01

Sodio

0.21±0.004 0.21±0.00 4

0.17±0.00 0.17±0.004 4

0.12±0.00 0.12±0.003 3

0.12±0.003

7.95±0.82

3.47±0.37

5.73±0.64

3.94±0.26

 Potasio

5.52±0.14

6.84±0.15

6.46±0.14

6.02±0.13

 Relación Ca/P

3.60

6.39

8.24

11.33

 Ph nopal fresco

4.41±0.30

4.14±0.15

4.35±0.26

4.28±0.50

 Ph nopal deshi.

4.26±0.14

4.07±0.30

4.31±0.35

4.35±0.20

Oxalato de calcio

 

Tiempo de fraguado: El inicio del fraguado de la pasta de cemento no debe ocurrir demasiado temprano y el final del fraguado no debe ocurrir muy tarde. Los tiempos de fraguado indican si la pasta está o no sufriendo reacciones normales de hidratación. El sulfato (del yeso u otras fuentes) en el cemento regula el tiempo ti empo del fraguado, pero este tiempo también se afecta  por la finura, relació relaciónn agua cemento y cualquier aditivo emplea empleado. do. El tiempo tiempo de fraguado del concreto no tiene correlación directa con el de las pastas debido a la pérdida de agua  para el aire o substrato substrato (lecho), pres presencia encia de agreg agregado ado y diferenc diferencias ias de temperatura temperatura en la obra (en contraste con las temperaturas controladas en el laboratorio) -(Kosmatka, Panarese, 2006). Según la ASTM C595 establece los siguientes valores para el fraguado inicial mínimo y fraguado final máximo de un cemento tipo ICo, y cemento tipo I, como se en la Tabla N° 1.

Tabla N° 1: Requisitos físicos para el cemento tipo ICo .  Requisitos físicos Tiempo de fraguado Inicial, mín.

Tipo ICo

Final, máx.

Tipo I

45 minutos

45 minutos

420 minutos

375 minutos

F uente uente.. ASTM C595.

Absorción Capilar  La transferencia de masa o materia en el hormigón se produce por dos mecanismos básicos: el escurrimiento del agua intersticial en fase líquida y el transporte por difusión en la estructura de poros. En el primer caso, la causa del movimiento del agua es la existencia de un gradiente de presión (fuerza impulsora) ocasionado por una diferencia de presiones hidrostáticas (caso de una presa), por efecto de tensiones capilares (ascenso capilar y secado parcial) u otras situaciones equivalentes. El parámetro que cuantifica la capacidad de transporte por este mecanismo es la permeabilidad del material. Al poner una muestra de hormigón seco en contacto con agua se produce un gradiente de presión entre el exterior y el interior y se induce una absorción capilar que conduce el líquido desde las partes más húmedas hacia las más secas. Este movimiento se ve influenciado por las características del líquido (viscosidad, densidad y tensión superficial) y por las características del sólido poroso (permeabilidad, estructura de poros y energía superficial). Como se muestra en la siguiente figura:

 

  Figura Nª 1. Muestras dispuestas en el recipiente para el ensayo de succión capilar.  

Fuente: Bizzoto et al, 2006. 

Definición de términos básicos.  Concreto Es la mezcla constituida por cemento, agregados, agua y eventualmente aditivos, en  proporciones adecuadas adecuadas pa para ra obtener las ppropiedades ropiedades prefijada prefijadas. s. (Norma E.060) Aditivo — Material distinto del agua, de los agregados o del cemento hidráulico, utilizado como componente del concreto, y que se añade a éste antes o durante su mezclado a fin de m modificar odificar sus propiedades. (Norma E060 “Concreto Armado”, cap. 2.2). 

Resistencia especificada a la compresión del concreto (f’c) — Resistencia a la compresión del

concreto empleado en el diseño y evaluada de acuerdo con las consideraciones del Capítulo 5, expresada en MPa. Cuando dicha cantidad esté bajo un signo radical, se quiere indicar sólo la raíz cuadrada del valor numérico, por lo que el resultado está en MPa.  (Norma E060 “Concreto Armado”, cap. 2.2). 

Aditivo retardador  —  Aditivo que prolonga el tiempo de fraguado.   (Norma E060 “Concreto Armado”, cap. 2.2). 

Cemento Portland — Producto obtenido por la pulverización del clinker portland con la adición eventual de sulfato de calcio. Se admite la adición a dición de otros productos que no excedan del 1% en peso del total siempre que la norma correspondiente establezca que su inclusión no afecta las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionados deberán ser pulverizados conjuntamente con el Clinker (Norma E060 “Concreto Armado”, cap. 2.2).  

 

 

HIPÓTESIS: El mucilago de tuna con una solución del 3% disminuye la permeabilidad, la consistencia y aumenta los tiempos de fraguado y la resistencia a la compresión en estructuras de concreto, en la ciudad de Trujillo.

VARIABLES: Variable independiente:   El mucilago de tuna



Variable dependiente:   Permeabilidad



  Consistencia



  Tiempos de fraguado



  Resistencia a la compresión



OPERACIONALIDAD OPERACIONALI DAD DE LAS VARIABLES Unidad de medida

Instrumento de investigación

Impermeabilidad

SI 

ASTM C1701 (absorción capilar) 

consistencia

CM

variable

Dimensión

Dependiente

tiempos de fraguado resistencia a la compresión

Independiente

Indicadores

ASTM C191 MINUTOS

F´c 210, 280 

MPA

El mucilago de tuna %

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN Tipo de investigación Nivel de investigación   Investigación Descriptiva. 



Diseño de investigación   Investigación Experimental



Población y Muestra Población

ASTM C 143 

Fichas técnicas ASTM C 39

 

 Nuestra población está dada con respecto a todos los concreto con adición de mucilago de nopal en la ciudad de Trujillo.

Muestra La muestra de estudio es la siguiente :21 probetas cilíndricas de 20 cm x 10 cm, para ensayos de absorción capilar, 21 probetas cilíndricas de 20 cm x 10 cm, ensayos de resistencia a la compresión, 21 probetas cónicas de 7 cm x 4 cm x 6 cm para ensayos de tiempo de fraguados y 21 muestras para determinar el asentamiento.

TECNICAS E INSTRUMRNTOS DE RECOLECCION DE DATOS. Las técnicas de recolección de información básica para la presente investigación serán obtenidas de las fuentes informativas de las entidades públicas como: UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO, así como también publicaciones del RNE, NTP, ASTM y ACI.Haciendo uso de laboratorios y de esta manera poder realizar un próspero  proyecto TECNICAS -DISEÑO MEZCLAS

INSTRUMENTOS DE -TAMICES -HORNO - BALANZA

USOS -El tamiz sirve para separar una mezcla en partículas de diferentes tamaños en dos o más fracciones, cada una de las

-MAQUINA DE LOS cuales estará formada por partículas de ANGELES

tamaño más uniforme que la mezcla original. El horno de sacado debe estar a una temperatura entre 105 °C y 110° C. -La balanza se utiliza para medir m edir la masa de un cuerpo o sustancia o también el peso de los mismos  dependera de la

 practica a desarrollar. desarrollar. -Consiste en determinar la resistencia al desgaste de los agregados.

 

ASENTAMIENTO -CONO DE ABRAMS - Instrumento metálico que se utiliza en -CINTA METRICA

el ensayo que se le realiza al hormigón

-VARILLA

en su estado fresco para medir su

-TROMPOMECLADOR

consistencia. 

-Instrumento de medida para medir el asentamiento de la muestra. - Se utiliza para compactar la muestra que se coloca en el cono. -Trompo diseñado para mezclar grandes cantidades de concreto

- TIEMPOS DE FRAGUADO 

- APARATO DE

- se emplea el aparato de vicat para medir

VICAT

los tiempos de fraguado de morteros y

-MOLDE TRONCO

hormigones mediante la aguja de vicat,

CONICO

las medidas deben hacerse en menos de

- PLACA DE VIDRIO

60 minutos. -Se usa como molde para agregar la muestra del espécimen elaborado. - Se coloca debajo del cono de vicat con el objetivo de evitar el desparrame de la muestra. 

-RESISTENCIA A -CLILINDRO O

-El diámetro del cilindro utilizado debe

LA

PROBETAS

ser como mínimo tres veces el tamaño

COMPRESION

-ENSAYO DE

máximo nominal del agregado grueso

COMPRESION. -TROMPO

que se emplee en el concreto. -Sirve para determinar la Resistencia de

MECLADOR

un material o su deformación ante el esfuerzo de compresión. -Trompo diseñado para mezclar grandes cantidades de concreto.

  .4.  TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS. Para el procesamiento de datos se utilizarán los l os siguientes programas:

 

SOFTWARE:  MICROSOFT EXCEL:  Se prestará para hacer las hojas de cálculos



 para el diseño de me mezclas. zclas.  MICROSOFT WORD:  Se usará para la edición del informe de la



investigación.

 CONCRET: Se usara para el diseño de mezclas.   DM –  CONCRET:



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Chandra S. et al (1997), “Uso de cactus en morteros y concretos”, Revista cemento y hormigón -

Estados Unidos.

  Norma Técnica E-060 “Concreto Armado” (2006). Reglamento Nacional de



Edificaciones. 

TESIS: Ramírez, Cano, Julian, Gómez (2012) en su investigación titulada   Propiedades de durabilidad en hormigón y análisis microestructural en pastas de cemento con adición de mucilago de nopal como aditivo natural Ramírez (2008) Propiedades mecánicas y microestructura de concreto conteniendo

mucilago de nopal como aditivo natural. García, Córdova, Sánchez, Guerra, Carpio y Contreras (2012) MODIFICACIÓN EN LA

CONSISTENCIA, FRAGUADO Y RESISTENCIA DEL CEMENTO CON NOPAL DESHIDRATADO DE LEON (2012) EVALUACIÓN DEL MUCÍLAGO DE NOPAL COMO REDUCTOR DE RETRACCIÓN

EN CONCRETO AUTO-CONSOLIDABLE.

Julian (2008)” SECADO, ABSORCION DE AGUA Y DIFUSION DE CLORUROS EN CONCRETO

CONTENIENDO EXTRACTO DE NOPAL”