Superplastificantes y Adiciones de Microsílice en El Altiplano

1 “PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” 2011 Elmer Contreras Ch. CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1 INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación tiene el objeto de realizar un estudio para la obtención o btención de concreto de alta resistencia, con el uso de aditivo superplastificante superplastificante y adición mineral microsílice en el altiplano puneño, Investigación que se realiza en el Laboratorio de Suelos y Concreto de la Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez  – Juliaca.  – Juliaca. Con la finalidad de difundir la elaboración de concretos de alta resistencia en la Región Puno, se inicia esta investigación tomando como ámbito de estudio la provincia de San Román y Puno, para la evaluación de canteras con agregados de buenas propiedades de resistencia, y la aplicación de aditivos químicos y adiciones minerales para la obtención de un concreto mayor a 700 Kg/cm², a los 28 días de edad. La falta de difusión sobre las investigaciones realizadas en nuestra universidad, nos impulsa a dar a conocer ya hacer pública la presente investigación. Los concretos de alta resistencia, obtenidos por incorporación a la mezcla de microsílices, una adición mineral, y de superplastificantes, superplastificantes, unaditivo químico, son una nueva clase de concretos que, tienen resistencias en compresión que a los 28 días sobrepasan los 700 Kg/cm² y que pueden alcanzar resistencias de 1200 Kg/cm² o mayores a los 90 días. Los concretos de alta resistencia son considerados también como concretos de alto desempeño (CAD) o de alto performance (High Performance

Concrete). 1.2 DEFINICIONES Definición del Instituto Americano del Concreto: (Russell 1999) American Concrete Institute (ACI) El ACI define a un concreto de alta resistencia como aquel que alcanza una resistencia igual o superior a los 500 Kg/cm2 a los 28 días, usualmente estos concretos son considerados como de alto desempeño, sin embargo para cumplir esta condición deben poseer además otras características como son una adecuada trabajabilidad y durabilidad. CAPÍTULO II EL CONCRETO Y COMPONENTES COMPONENTES 2.1 EL CONCRETO El concreto en estado fresco es una mezcla m ezcla semilíquida de cemento portland, agregado fino (arena), agregado grueso (grava o piedra triturada), aire y agua. Actualmente el concreto ha sido definido como un sistema de 5 componentes: cemento, agregados, agua, aditivos y adiciones, esta definición de un concreto se ajusta perfectamente a los requerimientos de los concretos de alto desempeño, todas las propiedades del concreto estarán basadas en las variaciones del tipo y cantidad de estos materiales. TABLA 2.1. El concreto como un sistema de 5 componentes. Material Cemento Agregados AguaAdiciones Aditivos Ejemplo de variables Tipo de cemento Propiedades especiales

Normales, ligeros, pesados. Naturales, chancados. Gradación, forma, textura. Limites de componentes dañinos al concreto Microsílice, ceniza volante, etc. Pigmentos. Fibras Plastificantes, superplastificantes. superplastificantes. Acelerantes, retardantes, etc. 2.2 PROPIEDADES DEL CONCRETO Para cada caso particular de empleo se requieren en el concreto determinadas propiedades. El conocimiento de todas y su interrelación entre cada una de ellas es de importancia para el ingeniero, el cual debe decidir, para cada caso en particular de empleo del concreto, la mayor o menor importancia de cada una de ellas. 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS CONCRETOS Clasificación de los concretos por su resistencia a la compresión Concretos Normales El ACI clasifica a los concretos normales como aquellos que sometidos a la prueba de compresión no superan los 600 PSI (423 Kg/cm²) a los 28 días. Concretos de Alta Resistencia Podemos considerar aquellos concretos que tienen una resistencia a la compresión superior a los 600 PSI (423 Kg/cm²) a los 28 días. Concretos de Muy Alta Resistencia Los definimos como aquellos concretos que tienen una resistencia a la compresión superior a los 1000 Kg/cm² a los 28 días. CAPÍTULO III MATERIALES MATERIALES EMPLEADOS EN LA MEZCLA DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA 3.1 INTRODUCCIÓN La producción de concretos de alta resistencia, los cuales cumplan con las condiciones detrabajabilidad, resistencia y durabilidad, requiere de mayores exigencias en la selección de los

materiales que en el caso de los concretos de resistencias menores. 3.2 CEMENTO La elección del cemento portland a ser empleado en la preparación de concretos de alta resistencia en los cuales se ha incorporado microsílice es muy importante. Las diferentes marcas y tipos tendrán diferentes características de desarrollo de resistencia debido a variaciones en su composición y en su finura, dentro los límites que permite la Norma ASTM C-150 ó C-595, por ser el cemento el componente más activo del concreto, debe tenerse en cuenta que todas las propiedades del concreto dependen de la cantidad y tipo de cemento a usarse. Es recomendable seleccionar un cemento que permita alcanzar una alta resistencia a los tres meses. Existen evidencias que los aditivos utilizados, especialmente los superplastificantes, son más efectivos en la reducción de agua y en el desarrollo de resistencia al combinarlos con cementos con bajo contenido de aluminato tricálcico (C3A) y alta fineza. Se ha encontrado que concretos hechos con cementos con contenido de C3A superiores a 9%, presentan pérdidas de asentamiento rápidas. Un límite aceptable en el C3A parece ser 5%. Un estudio realizado por Mehta y Aitcin indica que debe considerarse seriamente la posibilidad de emplear cementos portland puzolánicos (ASTM Tipo IP) para mezclas de concreto de alta resistencia por su adecuado efectofísico-químico efectofísico-químico asociado con las partículas finas de una puzolana. Es dentro éste campo que se considera a las microsílices. 3.2.1 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL CEMENTO UTILIZADO EN ESTE TRABAJO TABLA 3.1. Especificaciones químicas cemento cemento Pórtland tipo IP - RUMI DESCRIPCIÓN Dióxido de Silicio + RI (SiO2 + Ri) % 36.64 Oxido de Aluminio, Al2O3 7.14

Oxido Ferrico, Fe2O3 % 3.00 Oxido de calcio, CaO % 44.75 Oxido de magnesio, MgO, % 1.75 Trioxido de Azufre, SO3, % 1.75 Perdida por calcinación, PF. % 1.41 Residuo Insoluble, R.I.,% Cal libre CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” 3.3 AGREGADOS En los concretos de alta resistencia los agregados deberán cumplir, como mínimo, con los requisitos de la Norma ASTM C 33. Es recomendable, en una obra, todas las mezclas empleen los mismos agregados. El contenido de agregado grueso optimizado permanece constante para todas las mezclas y el contenido de agregado fino varía únicamente en función del control del rendimiento. 3.3.1 AGREGADO GRUESO Se recomienda que el agregado grueso proceda de rocas ígneas plutónicas de grano fino, que han enfriado en profundidad, con una dureza no menor de 7 y una resistencia en compresión no menor del doble de la resistencia que se desea alcanzar en elconcreto. La capacidad de absorción del agregado deberá ser menor de 1.0%. Muchos investigadores recomiendan agregado grueso proveniente de roca ígnea caliza triturada. Para obtener una óptima resistencia en compresión, con un adecuado contenido del material cementante, que incluye microsílices, y una baja relación agua-cemento, se ha determinado que el tamaño máximo del agregado deberá ser mantenido en un mínimo, en el orden de 1/2" á 3/8". No es recomendable emplear agregados de 3/4" y 1". 3.3.2 AGREGADO FINO La granulometría óptima del agregado fino para concretos de alta resistencia está determinada más por su efecto en el requerimiento de agua que por sus características físicas. Un agregado fino con un perfil redondeado y una textura suavizada requiere menos agua de mezclado en el concreto y por esta razón es más recomendable cuando se requiere concretos de alta resistencia. En este punto es conveniente indicar que muchos investigadores recomiendan recomiendan arena de origen andesítico La óptima granulometría de agregado fino para concretos de alta resistencia está determinada más por sus efectos sobre los requerimientos de agua que sobre su capacidad de acomodo.

Las arenas con un módulo de fineza por debajo de 2.5 dan concretos de consistencia espesa que los hace difíciles de compactar. Las arenas con módulo de fineza igual o mayor de 3.0 dan las mejores trabajabilidad y resistencia en compresión. Se recomienda emplear una arena con módulo de fineza cercano a3.0, dado que puede contribuir a producir concretos de adecuada trabajabilidad y resistencia a la compresión. 3.3.3 SELECCIÓN DE AGREGADO GRUESO Y FINO PARA ESTE TRABAJO DE INVESTIGACION 3.3.3.1 Selección de Canteras Para la selección del agregado grueso y fino se realiza el estudio de 04 canteras elegidas por su disposición de transporte y extracción, como las canteras de agregado Yocará e Isla ubicadas en la Provincia de San Román y las canteras San Luis de Alba y Cutimbo ubicadas en la Provincia de Puno. COMPARACIÓN DE ENSAYO DE ABRASIÓN "LOS ANGELES" 90.00% 85.92% 76.86% 75.03% 80.00% 72.98% 70.00% 60.00% 50.00% % Desgaste por Abrasión 40.00% 24.97% 30.00%

20.00% 23.14% % Resistencia al Desgaste por Abrasión 27.02% 14.08% 10.00% 0.00% SAN LUIS CUTIMBO YOCARÁ DE ALBA ISLA Figura 3.1. Comparación de ensayo de abrasión “Los Ángeles” de las cuatro canteras elegidas para éste trabajo de investigación. En la figura 3.1, se puede observar, que la cantera San Luis de Alba con muestra de piedra chancada tiene mejor resistencia al degaste por abrasión con un 85.92%, en segundo lugar de resistencia a la abrasión con una diferencia de 9.06% se encuentra la cantera Yocará con una resistencia al degaste por abrasión de 76.86%, y en tercer lugar de resistencia a la abrasión con muy poca diferencia de 1.83% del segundo se encuentra la cantera Cutimbo con una resistencia al degaste por abrasión de 75.03%, yfinalmente por debajo de 2.05% del tercero, se encuentra la cantera Isla con una resistencia al degaste por abrasión de 72.98%. 72 .98%. Estos resultados nos ayudan a seleccionar los agregados de mayor resistencia al desgaste por abrasión para la producción de concretos de alta resistencia; por lo tanto, por sus características de resistencia se selecciona para uso de agregado grueso como piedra chancada la Cantera San Luis de Alba, y para agregado fino la cantera Yocará. 3.3.4 ENSAYO DE LOS AGREGADOS EN LABORATORIO

3.3.4.1 Granulometría Los ensayos de granulometría se realizaron de acuerdo a la Norma ITINTEC 400.012. Granulometría Agregado Grueso Del ensayo realizado al muestra de agregado ag regado grueso artificial, roca ígnea andesítica proveniente de la cantera San Luis de Alba sometido a chancado se obtiene un material con la siguiente granulometría. CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO 120.00 3.3.3.2 Con éste ensayo se determina el desgaste de los agregados, establecido para agregados de tamaños menores de 3 7.5 mm (1 ½”) – ASTM – ASTM C 131 y Abrasión Los Ángeles al desgaste de los agregados de tamaños mayores de 19 mm (3/4”) – ASTM – ASTM C 535 / MTC E 207 – 207 – 1999  1999 –  – NTP  NTP 400.019. 100.00 % AGREGADO QUE PASA Determinación de la calidad de agregados de Juliaca y Puno mediante el Ensayo de los Ángeles Como se busca realizar un concreto de alta resistencia, se propone seleccionar los agregados por su resistencia a la abrasión, por lo tanto se determina mediante el Ensayode Abrasión “Los Ángeles”. 2 80.00 60.00 40.00 20.00 Resultados del ensayo de Resistencia a la Abrasión

Los ensayos se realizaron a las muestras de agregados provenientes de las cuatro canteras elegidas, para las pruebas se usó la gradación “B” (agregados menores de 1 ½”). 0.00 3/4" 1/2" 3/8" N°04 N°08 TAMICES STANDAR ASTM % ACUMULADO QUE PASA Mínimo Máximo Fig. 3.3. Curva granulométrica de agregado grueso gr ueso (piedra chancada cantera San Luis de Alba). CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” En la Fig. 3.3, podemos observar que la curva granulométrica de la piedra chancada producida para ésta investigación no se encuentra dentro los límites máximo y mínimo de la norma ASTM C-33, encontrándose mayor cantidad de agregado agr egado retenido en el tamiz de ¾”, ½” y 3/8”, por lo tanto t anto se ha visto por conveniente realizar la clasificación por tamizado separando por tamaños de malla retenida de ¾”, ½·, 3/8”, N° 04 y N° 08, y por dosificar por peso de agregado grueso para que encaje dentro los límites de la Norma ASTM C-33. Entonces se presenta la siguiente curva granulométrica de agregado grueso preparado por pesos. AGUA Generalmente el agua para concretos de alta resistencia es especificada ser de calidad potable. Ello es evidenteconservador, pero generalmente no constituye un problema desde que la mayoría de los concretos de alta resistencia es producida cerca de una fuente de abastecimiento de agua potable. Con microsílice los requisitos de agua de calidad no son más exigentes que aquellas exigidos para el agua a ser empleada para los concretos convencionales. No se empleará agua de mar ni aguas contaminadas con materia orgánica o sales. SELECCIÓN DE AGUA PARA ÉSTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN En el ámbito donde se ejecuta el presente trabajo de investigación, en el laboratorio de la UANCV-Juliaca, se cuenta con suministro servicio de agua proveniente de pozos superficiales, con calidad adecuada para la preparación de concreto, como se m uestran en los análisis de laboratorio presentados por estudios anteriores, los que son tomados como referencia. 100 % AGREGADO QUE PASA 3.4 3.4.1 CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO GRUESO PREPARADO

120 80 60 3.5. ADICIONES (MICROSÍLICE) 3.5.1 SELECCIÓN DE ADICIÓN PARA ESTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN Como a la microsílice, se ha definido como una “super puzolana” por la gran mejora que brinda a las propiedades del concreto, que es un producto derivado de la industria del ferro-silicio, el cual es de gran uso para la elaboración de concretos de alto desempeño con propiedades de altas y muy altas resistencias; para el presente trabajo se ha seleccionado el uso para adición de en la preparación del concreto de alta resistencia, laMicrosílice laMicrosílice comercializada por Sika Perú, en bolsas de 20 Kg. 40 20 0 3/4" 1/2" 3/8" N°04 N°08 TAMICES STANDAR ASTM % ACUMULADO QUE PASA

Mínimo Máximo Fig. 3.4. Curva granulométrica de agregado grueso gr ueso preparado por pesos (piedra chancada cantera San Luis de Alba). De la Fig. 3.4, observamos que el agregado grueso preparado por pesos, encaja dentro de los límites máximo y mínimo de la Norma ASTM C-33, estando bien graduado para la obtención de concretos de alta resistencia. 3.5.2 CARACTERÍSTICAS DE LA MICROSÍLICE UTILIZADA Para la presente investigación se uso la microsílice comercializada por Sika Perú, conocida con el nombre comercial de SikaFume, a continuación presentamos sus características principales: TABLA 3.2 Características físicas de SIKA FUME Granulometría Agregado Fino Del ensayo realizado a la muestra de agregado fino proveniente de la cantera Yocará, se obtiene un material con la siguiente granulometría. CARACTERISTICA Blaine Gravedad especifica Finura (diámetro promedio) Porcentaje pasante 45 um Partícula Forma Color CURVA GRANULOMÉTRICA AGREGADO FINO 120.00 100.00 % AGREGADO QUE PASA

3 3.6. 80.00 VALOR 180 000 – 000 – 200  200 000 cm2/g 2.2 0.1 – 0.1 – 0.2  0.2 um 95 – 95 – 100  100 % Esférica Amorfa Gris oscuro ADITIVOS 3.6.1 60.00 40.00 20.00 0.00 N°04 N°08 N°16 N°30 N°50 N°100 N°200 F

TAMICES STANDAR ASTM % ACUMULADO QUE PASA Mínimo SELECCIÓN DE ADITIVOSPARA ÉSTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN Los aditivos empleados en concretos de alta resistencia en los cuales se está utilizando microsílices incluyen agentes incorporadores de aire y aditivos químicos. Estos son superplastificantes y acelerantes. La selección selección del tipo, marca, y dosaje de los aditivos deberá basarse en su comportamiento previo, mediante ensayos de laboratorio empleando los materiales a ser utilizados. En el presente trabajo se utilizará aditivo superplastificante como reductor de agua. 3.6.2 Máximo Fig. 3.5. Curva granulométrica del agregado fino (cantera San Yocará). De la Fig. 3.5, observamos que el agregado fino proveniente de la cantera Yocará sale ligeramente del la curva de límite mínimo de la Norma ASTM C-33, en el punto de la malla N° 08, sin embargo, la mayor proporción de la curva se encuentra dentro los límites máximo y mínimo de la Norma ASTM C-33, por lo tanto se usa para la obtención de concretos de alta resistencia. ADITIVOS USADOS EN LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN Durante la investigación se utilizó aditivos superplastificantes, superplastificantes, de dos marcas comercializadas en nuestro país Sika Perú y Euco continuación detallamos algunas características de los dos aditivos utilizados: Sika ViscoCrete 3330 Es un superplastificante de tercera generación para concretos y morteros. Ideal para climas fríos y/o se necesita altas resistencias a

tempranas edades. Cumple con los requerimientos para superplastificantes según las normas SIA 162(1989) yprEN 934-2. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

4 “PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” Euco 37 Es un aditivo reductor de agua de alto rango, superplastificante y optimizador de mezclas de concreto. Cumple por completo con los requerimientos de ASTM C-494, aditivos Tipo A y F. En los gráficos siguientes se observa como las curvas de demanda de agua, son una alternativa para encontrar la dosis óptima de aditivo superplastificante. superplastificante. En la siguiente tabla se detallan las principales características de los aditivos mencionados: DEMANDA DE AGUA PARA CEMENTO PORTLAND IP 0,700 VISCOCRETE 3330 EUCO 37 TABLA 3.3 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS TÉCNICAS DE LOS ADITIVOS EMPLEADOS. Característica Sika ViscoCrete 3330 Euco 37 0,675 0,650 Liquido Marrón 1.07 Kg/l ± 0.02 Policarboxilato modificado Liquido Café 1.19 Kg/l Policarboxilato

36% ± 2 --5.0 ± 1 --Dosis por peso del cemento - concretos plásticos suaves 0.4 – 0.4 – 1.2%  1.2% - concretos fluidos y autocompactables 1.0 – 1.0 – 3.0%  3.0% - Concreto fluido 0.76 – 0.76 – 0.92%  0.92% - Concreto Alta Resistencia 0.9 – 0.9 – 2.0%  2.0% 0,625 Compacidad Aspecto Color Densidad Tipo de solución acuosa Contenido de solidos pH 0,600 0,575 0,550

0,525 0,500 0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% % Aditivo Fig. 3.6. Curvas de demanda deagua para el cemento tipo IP. 3.6.3. OPTIMIZACIÓN DEL DOSAGE DE ADITIVOS USADOS EN LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN El dosage de superplastificantes superplastificantes recomendado por los fabricantes de Sika ViscoCrete 3330 varía entre 1% a 3% del peso del cemento, y Euco 37 varía entre 0.9% a 2% del peso del cemento, para llegar a una selección óptima se realiza la prueba de compacidad del cemento y comparaciones comparaciones de slump. Se ha probado diferentes dosificaciones de aditivo con variaciones de 0.5% hasta 2.5%, con ambos tipos de cementos, los resultados obtenidos se muestran en las tablas siguientes: TABLA 3.4. Resultados del ensayo de demanda de agua para el cemento RUMI tipo IP con aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 N° ADITIVO (%) CEMENTO (g) 1 0.0%

350.00 2 0.5% 3 1.0% 4 5 AGUA (ml) A/C COMPACIDAD 98.600 0.282 92.700 0.265 0.567 350.00 76.900 0.220 0.612 1.5% 350.00

74.100 0.212 0.621 2.0% 350.00 69.500 0.199 VISCOCRETE 3330 EUCO 37 0.325 0.300 0.275 0.250 0.225 0.200 0.552 350.00 0.350 Relación agua/cemento El ensayo de demanda de agua fue realizado probando el efecto de dos aditivos superplastificante con el cemento tipo IP. RELACIÓN A/C vs PORCENTAJE DE ADITIVO

0.636 0.175 0.150 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0% 2.5% % Aditivo Fuente: Elaboración propia TABLA 3.5. Resultados del ensayo de demanda de agua para el cemento RUMI tipoIP con aditivo superplastioficante Euco 37 N° ADITIVO (%) CEMENTO (g) 1 0.0% 350.00 2 0.5% 350.00

3 1.0% 4 5 AGUA (ml) A/C COMPACIDAD 98.600 0.282 0.552 96.900 0.277 80.500 0.230 0.602 1.5% 350.00 74.400 0.213 0.620 2.0%

350.00 72.600 0.207 0.626 CAPÍTULO IV DISEÑO DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA 0.556 350.00 Fig. 3.7. Curvas relación agua/cemento necesaria para lograr una pasta homogénea vs el porcentaje de aditivo utilizado Fuente: Elaboración propia Se encontró una compacidad de 0.552 para el cemento tipo IP, los resultados nos muestran el efecto defloculante de los aditivos plastificantes y superplastificantes, los que nos producen un aumento significativo en la compacidad de la pasta por el efecto de dispersión que generan en los granos de cemento. De los resultados para el cemento tipo IP se puede observar que el uso del aditivo viscocrete 1 al 2% incremento la compacidad del acomodo, teniendo la compacidad para este nuevo acomodo defloculado un valor de 0.636, mientras que para el aditivo Euco 37, la compacidad aumento a un valor de 0.626, podemos destacar las formas de las curva para el ViscoCrete 3330 el cual muestra un pico de máxima compacidad, en alrededor de 1% a 1.5% de adición de aditivo, este punto puede ser considerado como el de máximo uso del aditivo o como el punto óptimo de utilización, la curva del aditivo, Euco37 también muestra la misma tendencia a partir del 1.5% a 2%. 4.1. INTRODUCCIÓN El presente capitulo es uno de los más importantes del presente documento, donde se planea, se ejecuta, se obtiene resultados con sus respectivas r espectivas discusiones y conclusiones previas de

acuerdo a los objetivos propuestos; en una primera parte se realiza la presentación detallada del método de diseño de mezclas de concreto de alta resistencia del comité ACI 211.4, método semi-empírico que se toma como base para realizar los diseños de mezclas de la investigación. Para cumplir con los objetivos propuestos, primeramente, se obtiene la mejor proporción de agregados para obtener la menor cantidad de vacíos, para esto se utiliza las tablas de proporción de agregados recomendado por el método del comité ACI 211.4 y la curva de densidad óptima de agregados. En seguida se plantea realizar los diseños de mezcla preliminares y finales, realizando el diseño de mezclas del concreto patrón con la mejor proporción de agregados. Luego, tomando como base el concreto patrón se realiza el diseño mezclas del concreto con aditivo. Para finalmente, adoptando como referencia los diseños anteriores se realiza el diseño CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” de mezclas de concreto con aditivo más microsílice parala obtención final de un concreto de alta resistencia. 4.2. OBTENCION DE LA MEJOR PROPORCIÓN DE AGREGADOS La obtención de la mejor proporción de agregados ag regados tiene la finalidad de obtener la menor cantidad de vacíos y máxima compacidad para elaborar un concreto de alta resistencia. La primera proporción óptima de agregado grueso con tamaño máximo de ½” se obtiene de tabla del método del comité ACI 211.4, donde se recomienda el volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto igual a 0.68. La segunda proporción óptima de agregados con tamaño máximo de ½”, se realiza r ealiza mediante la obtención de la curva de densidad óptima, medida por el peso unitario compactado. Para lograr obtener éste valor, se debe hacer ensayos de pesos unitarios compactados con diferentes porcentajes de agregado fino y agregado grueso, de cada porcentaje se realizó 3 ensayos de pesos unitarios compactados y de los cuales se obtuvo un promedio y así poder realizar una gráfica g ráfica de Peso Unitario Compactado vs. Relación Gruesos; esto por la importancia resaltante que tiene el agregado grueso en la preparación de concretos de alta resistencia, con el cual podremos obtener el valor de la relación de gruesos que da la máxima densidad óptima. DENSIDAD ÓPTIMA DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS 1.800 1.786 1.781 1.780 1.773 P.U.C. (Kg/m3) 1.760 1.760 1.748

1.740 1.720 1.719 1.700 1.680 1.677 5 de acuerdo al método recomendado por el comité ACI 211.4, seplantearon diseños preliminares con una serie de diseño de mezclas sin y con dosificaciones de aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 y Euco 37 adicionados con microsílice Sika Fume, los diseños que obtengan mejor resistencia a la compresión a la edad de 28 días se eligen como los diseños óptimos para la obtención de concreto de alta resistencia, finalmente se evalúan los mejores diseños en estado fresco y endurecido. A continuación, se plantea la serie de diseños de mezclas en la presente sección, con los siguientes requerimientos: Diseñar un concreto de alta resistencia, con una resistencia especificada a los 28 días de 700 Kg/cm2. Un slump de 9" para lograr la trabajabilidad necesaria. Tamaño máximo nominal de agregado grueso 1/2". Uso de aditivo superplastificante para obtener el slump requerido y microsílice para llegar a la resistencia requerida. Se asume que no existe registro anterior de producción de concretos de alta resistencia. Materias primas para la elaboración del concreto de alta resistencia Cemento: el cemento a usarse es Cemento Portland Tipo IP, marca Rumi de la fábrica de Cemento Sur S.A., ubicado en el distrito de Caracoto, provincia de San Román. Agregados: El agregado grueso como piedra chancada proviene de la cantera San Luis de Alba, ubicado en el distrito de Puno, provincia de Puno. El agregado fino proviene de la cantera Yocará, ubicado en el distrito de Juliaca, provincia de San Roman.

Agua: El agua es Potable. Adiciónmineral – Adiciónmineral – Microsílice:  Microsílice: la microsílice a usarse es Sika Fume. Aditivos: Los aditivos a usarse son superplastificantes ViscoCrete 3330 marca Sika, y Euco 37 marca Euco. Datos requeridos para el diseño: Agregado fino: Peso Específico 2.57 Peso Unitario Seco Compactado 1640 Kg/m3 Peso Unitario Seco Suelto 1516 Kg/m3 Contenido de Humedad 4.86% Absorción 3.56% Módulo de finura 3.29 1.660 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 % Piedra 0.60 0.65 0.70 0.75

0.80 P.U.C. PROMEDIO(Kg/m3) Fig. 4.1. Densidad óptima de la combinación de agregado grueso y agregado fino, respecto a P.U.C. vs. Relación de gruesos. En la figura 4.1, se puede observar en la curva de densidad óptima, que la relación de gruesos de 0.55 tiene mayor Peso Unitario Compactado de 1.786 Kg/m3. Para determinar, con cuál de las relaciones de agregado grueso se obtiene mayor resistencia a la compresión se realiza 02 diseños de mezcla de concreto patrón con relación de gruesos 0.68 recomendada con él método de la ACI y 0.55 obtenida de la curva de densidad óptima El concreto patrón elaborado con la relación de gruesos de 0.68 recomendado por el método de la ACI, nos da mejor valor de resistencia a la compresión a los 7 días de edad, con 244.21 Kg/cm², frente al preparado con la relación de gruesos de 0.55, debido a que la presencia de mayor cantidad de agregado grueso con mayor resistencia a la abrasión con el material mater ial ligante suficiente en el concreto dan mejoresresistencias a la compresión. Por lo tanto, de estos resultados podemos elegir la relación de agregado grueso de 0.68 como la óptima proporción de agregados para la elaboración de concreto de alta resistencia en el presente trabajo de investigación. investigación. 4.3. DISEÑO DE MEZCLAS DEL CONCRETO PATRÓN, CONCRETO CON ADITIVO Y CONCRETO CON ADITIVO MÁS MICROSÍLICE PARA LA OBTENCIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA Para la obtención del diseño de mezclas del concreto patrón, concreto con aditivo, y concreto con aditivo más microsílice, Agregado grueso: Agregado chancado de tamaño máximo nominal de ½” Peso Específico 2.66 Peso Unitario Seco Compactado 1350 Kg/m3 Peso Unitario Seco Suelto 1183 Kg/m3 Contenido de Humedad

0.00% Absorción 2.30% Módulo de finura 6.43 4.4. SELECCIÓN DEL MEJOR DISEÑO DE MEZCLAS 4.4.1 DISEÑO DE MEZCLA DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON SUPERPLASTIFICANTE Y ADICIÓN DE MICROSÍLICE Se ha logrado obtener con el diseño de mezclas D1 un concreto de alta resistencia de 700 Kg/cm² con el uso de superplastificantes y adiciones de microsílice en el altiplano de Puno, en función a la mejor resistencia a la compresión de las probetas elaboradas con las cantidades de materiales que se muestra en la tabla 4.1. TABLA 4.1. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA MATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD Cemento Portland IP (Kg) Agua (Lt) Arena Yocará (Kg) Piedra San Luis de Alba (Kg) Aditivo ViscoCrete 3330 (Lt) 1.2% Microsílice SikaFume (Kg) 15% a/c Asentamiento (pulg) 543.3 193.3 601.1 918.0 7.17 95.9 0.30 9”

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“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” Para lograr éste objetivo general, se ha realizado en base a los resultados de los objetivos específicos de la obtención del concreto patrón, concreto con aditivo y concreto con aditivo y microsílice, los que se describe en el ítem 4.5.2. 4.4.2 DISEÑO DE MEZCLA DEL CONCRETO PATRÓN, CONCRETO CON ADITIVO Y CONCRETO CON ADITIVO MÁS MICROSÍLICE 4.4.2.1. Diseño de mezcla del concreto patrón Con el diseño de mezcla A1, se ha logrado obtener un concreto patrón de acuerdo al procedimiento del método de diseño de mezclas de concreto de alta resistencia del comité ACI 211.4, determinándose la siguiente composición para un concreto patrón, sin aditivos, ni adiciones, con un agregado grueso de tamaño máximo nominal de ½”, relación de gruesos de 0.68 y relación a/c corregida de 0.40, con la cantidad de materiales que se muestra en la tabla 4.2. TABLA 4.2. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO PATRÓN MATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD Cemento (Kg) Agua (Lt) Arena (Kg) Piedra (Kg) a/c Asentamiento (pulg) 639.2 255.7 628.9 918.0 0.40 2” 4.4.2.2 Diseño de mezcla del concreto con aditivo Con el diseño de mezcla B2, y E2 se ha obtenido los dosmejores concretos con aditivo, con el uso de aditivos

superplastificantes reductores reductores de agua de alto rango, Sika ViscoCrete 3330 y Euco 37, con una relación a/c de 0.30, cantidad de materiales mostrados en la tabla 4.3 y 4.4. TABLA 4.3. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO PATRÓN CON ADITIVO Sika ViscoCrete 3330 MATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD Cemento (Kg) Agua (Lt) Arena (Kg) Piedra (Kg) Aditivo ViscoCrete 3330 (Lt) 1.5% a/c Asentamiento (pulg) 639.2 192.9 628.9 918.0 8.96 0.30 8” TABLA 4.4. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO PATRÓN CON ADITIVO Euco 37 MATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD Cemento (Kg) Agua (Lt) Arena (Kg) Piedra (Kg) Aditivo Euco 37 (Lt) 1% a/c Asentamiento (pulg) 639.2 192.9 628.9 918.0 5.37

0.30 4” 4.4.2.3 Diseño de mezcla del concreto patrón con aditivo más adición de microsílice Con el diseño de mezclas D1 y G3, se ha logrado obtener los mejores concretos con aditivo y adición de microsílice, con mayor resistencia a la compresión, con la cantidad de materiales que se muestran en la tabla 4.5 y 4.6. TABLA 4.5. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO PATRÓN CON ADITIVO Sika ViscoCrete 3330 y MICROSÍLICE MATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD Cemento (Kg) Agua (Lt) Arena (Kg) Piedra (Kg) Aditivo ViscoCrete 3330 (Lt) 1.2% Microsílice Sika Fume(Kg) 15% a/c Asentamiento (pulg) 543.3 193.3 601.1 918.0 7.17 95.9 0.30 9” 6 TABLA 4.6. DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO PATRÓN CON ADITIVO Euco 37 y MICROSÍLICEMATERIAL PARA 1m3 DE CONCRETO CANTIDAD

Cemento (Kg) Agua (Lt) Arena (Kg) Piedra (Kg) Aditivo (Lt) 2% Microsílice (Kg) 15% a/c Asentamiento (pulg) 543.3 193.3 601.1 918.0 10.74 95.9 0.30 7” Con estos diseños de concreto se han obtenido los mejores valores de resistencia a la compresión, determinándose finalmente un diseño de mezclas de concreto óptimo con el uso de agregados de nuestro altiplano puneño, para la elaboración de un concreto de alta resistencia con el uso de superplastificantes y adiciones de microsílice. CAPÍTULO V PROPIEDADES PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO En teoría, una relación agua/cementante cercana a 0.28 es adecuada para la hidratación del cemento, y un contenido adicional sobre esta relación reduce la resistencia a compresión potencial que se pude alcanzar. Incrementar el contenido de cemento para alcanzar ésta resistencia a edad temprana puede originar calor de hidratación excesivo, causando agrietamiento así como contracciones inadecuadas en el concreto. El incremento del cemento por sí solo no es conveniente como una reducción de la relación agua/cementante para conseguir tal fin. Por lo expuesto, resulta conveniente aplicar los medios que propicien la reducción de la relación agua/cementante a valores cercanos al mínimo teórico concordantes con el asentamiento deseado y prácticas constructivas adecuadas. El uso de superplastificantes en las mezclas de concretos

de alta resistencia tiende a satisfacereste requerimiento, dado que con ellos se puede obtener reducciones de 20% y 30%. Cuando se emplea estos aditivos en estos concretos se caracterizan por su facilidad de manejo, sus altas resistencias a edades tempranas y finales, excelente durabilidad e impermeabilidad. 5.1 COMENTARIOS ACERCA DE LA REOLOGÍA DEL CONCRETO El estudio avanzado de modelos aplicables a la predicción del comportamiento reológico del concreto puede producir nuevas técnicas para el proporcionamiento de mezclas de concreto, es decir diseñar mezclas de concreto con determinadas características reológicas, un ejemplo puede ser el diseño de un concreto con bajo esfuerzo de fluencia (50-70 Pa) y una mediana viscosidad (20-30 Pa.s), el cual sería un concreto autocompactado. Así mismo también el diseño de mezclas de concreto bombeable puede ser regido por sus propiedades reológicas. El desarrollo ulterior de la ciencia de la reología del concreto pretende en los siguientes años revolucionar la tecnología del concreto introduciendo introduciendo los conceptos de la “Moderna Tecnología del Concreto”. 5.2 LA PRUEBA DEL CONO DE ABRAMS EN LA PRESENTE INVESTIGACION La prueba del cono de Abrams o de slump es tal vez el ensayo mas largamente usado para caracterizar la consistencia de un concreto. Muchos investigadores han tratado de realizar modelos con los cual puedan predecir el valor de slump, sin embargo los modelos presentados hasta el momento presentan un error promedio alto. La adición de lamicrosílice a las mezclas ha dado como r esultado un concreto más cohesivo y menos propenso a la segregación, este comportamiento se observo en todas las mezclas elaboradas con este material. En la figura 9, podemos observar gráficamente la influencia del aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 y la adición de microsílice en el slump de las mezclas de concreto. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” Finalmente enfatizamos que la trabajabilidad de las mezclas de concreto es definida por muchas variables por lo cual su predicción exacta aun es desconocida. VALORES DE SLUMP PARA MEZCLAS CON ADITIVO VISCOCRETE 3330 12 11 10 10 10 9 Slump (plg) 8 8 5.3. 10 9 8 7 6 SPS - 0% 4 SPS -1.2%

2 SPS-1.5% 2 7 PESO UNITARIO En los concretos en los que se ha reemplazando cemento por microsílice, el peso de la unidad cúbica de la mezcla no experimenta variaciones fundamentales. Algunos autores afirman que el valor medido del peso unitario de los concretos de alta resistencia es ligeramente más alto que el de un concreto de baja resistencia preparado con los mismos materiales. SPS-2.5% 0 VALORES DE PESO UNITARIO PARA MEZCLAS CON ADITIVO AD ITIVO VISCOCRETE 3330 2500 Diseños de mezcla de Concreto Observando en la figura 5.1respeto a los ensayo de consistencia slump del concreto, se observa que el aditivo superplastificante tiene un efecto preponderante en el comportamiento del concreto fresco con baja relación agua cemento, en el concreto patrón sin uso de aditivo se ha obtenido y con una relación efectiva de a/c de 0.40 se ha obtenido un slump de 2”, sin embargo con el uso de 1.2% de superplastificante ViscoCrete 3330 y una relación efectiva de a/mc de 0.30, se ha obtenido el incremento de 2” a 7” en el concreto patrón con aditivo superplastificante, de 2” a 8” en el concreto patrón con aditivo y adición de 10% de microsílice, y de 2” a 9” en el concreto patrón con aditivo aditivo y adición de 15% de microsílice, obteniéndose una mezcla fluida óptima de trabajabilidad, sin presentar segregación ni sangrado, con el uso de superplastificante de 1.5% a 2.5% presentan segregación y sangrado. En la figura 5.2, 5 .2, podemos observar gráficamente la influencia del aditivo superplastificante superplastificante Euco 37 y la adición de microsílice en el slump de las mezclas de concreto con cemento

portland IP. Peso unitario(Kg/m3) 2458.44 Fig 5.1. Valores de slump obtenidos para concretos con cemento tipo IP, usando superplastificante ViscoCrete 3330 2450 2433.09 2421.94 SPS - 0% 2400 SPS -1.2% 2365.45 SPS-1.5% 2350 SPS-2.5% 2300 Concreto Patrón Concreto con Aditivo Concreto con Concreto con aditvo más aditvo más 10% microsílice 15% microsílice Diseños de mezcla de ConcretoFig 5.3. Valores de peso unitario obtenidos para concretos con cemento tipo IP usando superplastificante Viscocrete 3330 y microsílice.

De la figura 5.3, podemos observar una ligera tendencia de incremento del peso unitario en 4% respecto al concreto patrón y concreto con aditivo ViscoCrete 3330 más 15% de microsílice. VALORES DE PESO UNITARIO PARA MEZCLAS CON ADITIVO EUCO 37 VALORES DE SLUMP PARA MEZCLAS CON ADITIVO EUCO 37 2450 12 2421.03 8 7 7 6 6 5 4 4 4 SPE - 0% SPE -0.6% 3 SPE -1% 2

2 SPE-1.6% 0 0 0 Peso unitario (Kg/m3) Slump (plg) 10 2399.87 2400 SPE - 0% 2373.23 2365.45 SPE -0.6% SPE -1% 2350 SPE-1.6% SPE-2.% SPE-2.% 2300 Concreto Patrón Diseños de Mezcla de Concreto Concreto con Aditivo Concreto con Concreto con

aditvo más 10% aditvo más 15% microsílice microsílice Diseños de Mezcla de Concreto Fig 5.2. Valores de slump obtenidos para concretos con cemento tipo IP usando superplastificante Euco37. Observando figura 5.2, de la misma manera, el uso de 1.6% de superplastificante Euco 37 y una relación efectiva de a/mc de 0.30, se ha obtenido el incremento de 2” a 6” en el concreto patrón con aditivo superplastificante, obteniéndose una mezcla fluida, con el uso de 2% de Euco 37 se incremento de 2” a 7” en el concreto patrón con aditivo y adición de 10% de microsílice, y también de 2” a 7” en el concreto patrón con aditivo y adición de 15%de microsílice, obteniéndose un concreto fluido con buena trabajabilidad, no presenta segregación ni sangrado. De los dos aditivos evaluados, definimos que con el uso de aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 es el que muestra mejor asentamiento, fluidez y trabajabilidad y desempeño en el concreto como se muestra con un slump óptimo de 9”, respecto al aditivo Euco 37, que muestra menores resultados con mayor porcentaje de aditivo dando tan solamente un slump de 7". 7 ". Fig 5.4. Valores de peso unitario obtenidos para concretos con cemento tipo IP usando superplastificante Euco 37 y microsílice. De la figura 5.4, podemos observar una ligera tendencia de incremento del peso unitario en 2% respecto al concreto patrón y concreto con aditivo Euco 37 más 15% de microsílice. CAPÍTULO VI PROPIEDADES PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO Las resistencias mecánicas del concreto, especialmente la resistencia en compresión, se modifican en forma muy importante si se incorpora microsílice a la mezcla. La magnitud m agnitud y porcentaje de incremento de la resistencia depende de numerosos factores, algunos de los cuales son: el tipo de mezcla, tipo de cemento, cantidad de CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

8 “PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” microsílice, empleo de aditivos reductores de agua, propiedadesdel agregado y régimen de curado. PRUEBAS PRELIMINARES DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 800.00 Los concretos con microsílice parecen seguir las relaciones convencionales entre resistencia y relación agua/cemento, sin embargo las curvas son más paradas cuando se añade microsílice. Resistencia a la compresión (Kg/cm²) (Kg /cm²) 6.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La resistencia del concreto es considerada la propiedad más importante de este material, para los concretos de alta resistencia, la resistencia a la compresión es tan importante como la durabilidad del concreto; la importancia de la resistencia a la compresión radica en las funciones estructurales de este material; desde los comienzos de la tecnología del concreto se trato de predecir esta característica, la ley de Abrams fue tal vez la más conocida y difundida para predecir este valor, sin embargo hace aproximadamente 25 años con el desarrollo de los concretos de alto desempeño con características de alta resistencia, la ley de Abrams dejo de tener la misma validez, sin perder su importancia, por lo cual surgieron nuevas teorías y conceptos, que se presentan en esta sección. B2 B3 C1 C2

C3 D1 D2 D3 E1 E2 E3 F1 F2 F3 G1 G2 G3 Para conocer la influencia en las propiedades de concreto endurecido elaborados con aditivo superplastificante y adiciones minerales (microsílice) (microsílice) a los 07 y 28 días de edad, se ha seleccionado los diseños de mezcla con mejoresresultados como se muestran en la tabla 6.2, los que se determinaron con probetas de 10x20cm recomendado para resistencias mayores a 500 Kg/cm², para que la fuerza aplicada por la prensa hidráulica a la superficie de la probeta sea menor, debido al menor área de éstas probetas; estas pruebas finales fueron realizados en el Laboratorio de Mecánica de Suelos, Concreto y Asfalto de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez de Juliaca, con las nuevas prensas hidráulicas marca ELE adquiridas recientemente con una capacidad de 274,000 libras ó 124396 Kg. Se procedió el ensayo en mención una vez realizado el capeo de las probetas con un caping compuesto de azufre y bentonita. SERIE

Especif. Kg/cm² a/mc F'c=Kg/cm² 28 días CONCRETO PATRON A1 700 0.40 389.00 56% C°P+SPS(1.2%) B1 700 0.30 329.00 47% C°P+SPS(1.5%) B2 700 0.30 425.00

61% B3 700 0.30 413.00 59% C°P+SPS(1.2%)+MS(10%) C1 700 0.30 717.00 102% C°P+SPS(1.5%)+MS(10%) C2 700 0.30 731.00 104% C3 700 0.30

626.00 89% D1 700 0.30 768.00 110% D2 700 0.30 745.00 106% C°P+SPS(2.5%)+MS(15%) E U C O B1 De los ensayos preliminares se obtiene, que el diseño de mezcla D1, cumple con el objetivo planteado para el presente trabajo de investigación con obtener un concreto de alta resistencia, con un valor de 768 Kg/cm² de resistencia a la compresión a los 28días de edad, para un diseño de 700 Kg/cm², con un porcentaje de 110% de desarrollo de resistencia a la compresión, éste diseño básicamente consta de un concreto patrón más 1.2% de aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 y 15% de Microsílice, eligiéndose como el diseño óptimo para la elaboración de concreto de alta resistencia planteado.

C°P+SPS(2.5%) D3 700 0.30 758.00 108% C°P+SPE(0.6%) E1 700 0.30 527.00 75% C°P+SPE(1%) E2 700 0.30 544.00 78% C°P+SPE(1.6%) E3 700

0.30 490.00 70% CODIFICACIÓN CONCRETO CON ADITIVO C°P+SPS(2.5%)+MS(10%) SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE MAS (1) C°P+SPS(1.2%)+MS(15%) MICROSILICE CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE 200.00 Fig. 6.1. Resistencias experimentales preliminares para las diferentes series de mezclas con cemento Rumi Tipo IP. C°P+SPS(1.5%)+MS(15%) S I K A 300.00 Serie de Diseño de Mezclas TABLA 6.1. Resistencias experimentales previas encontradas para las diferentes series de mezclas con cemento Rumi IP. CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE 400.00

A1 En la tabla 6.1, se muestran los resultados preliminares de las pruebas de resistencia a la compresión a los 28 días de edad, determinados por medio de ensayos de probetas estándar de 15x30cm, realizados en el Laboratorio de Concreto y Ensayo de Materiales de la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa, con una prensa hidráulica marca ELE de 500,000 libras ó 227,000Kg-f de capacidad; se transportan estas probetas a la ciudad de Arequipa debido a que en nuestra universidad y región r egión Puno no se contaba con una prensa hidráulica con capacidad de compresión mayor a 700 Kg/cm². Se procedió al ensayo en mención usando caping de neopreno. SIN ADITIVO CONCRETO PATRÓN 500.00 RESULTADOS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN En la presente sección mostramos los resultados obtenidos de las pruebas de resistencia a la compresión, realizadas a las probetas preliminares y finales, los ensayos de resistencia a la compresión se realizó cumpliendo las Norma ASTM C 39 ó de la Norma NTP 339.034. TIPO DE MEZCLA DE CONCRETO 600.00 100.00 6.3. MARCA DE ADITIVO 768

700.00 % C°P+SPE(1%)+MS(10%)* F1 700 0.30 C°P+SPE(1.6%)+MS(10%) F2 700 0.30 647.00 F3 700 0.30 G1 700 0.30 -

CONCRETO CON ADITIVO C°P+SPE(2%)+MS(10%)* SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE MAS (1) C°P+SPE(1%)+MS(15%)* MICROSILICE 92% En la tabla 6.2 se presenta los diseños de mezclas con mejores resultados de resistencia a la compresión. TABLA 6.2. Diseños seleccionados con mejores resultados de resistencia a los 7 y 28 días, con cemento Rumi tipo IP. MARCA DE TIPO DE MEZCLA DE ADITIVO CONCRETO SIN ADITIVO CONCRETO PATRÓN S I K A CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE E U C O CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE CONCRETO PATRON A1

Especif. Kg/cm² 700C°P+SPS(1.5%) B2 700 0.30 230.44 428.07 54% C2 700 0.30 420.31 709.46 59% D1 700 0.30 456.36 770.22 59% E2

700 0.30 250.53 511.68 49% F3 700 0.30 400.24 658.27 61% G3 700 0.30 408.67 706.85 58% CODIFICACIÓN C°P+SPS(1.5%)+MS(10%) CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE MAS (1) MICROSILICE C°P+SPS(1.2%)+MS(15%)

C°P+SPE(1%) C°P+SPE(2%)+MS(10%) CONCRETO CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE MAS (1) MICROSILICE C°P+SPE(2.0%)+MS(15%) Fuente: Elaboración propia. SERIE a/mc 0.40 F'c=Kg/cm² F'c=Kg/cm² 7 días 28 días 208.00 400.78 Fc7/Fc28 52% C° = Concreto patrón P SPS = Superplastificante Sika ViscoCrete 3330 C°P+SPE(1.6%)+MS(15%) C°P+SPE(2.0%)+MS(15%)* Fuente: Elaboración propia. G2 700 0.30 691.00 G3

700 0.30 99% SPE = Superplastificante Euco 37 MS = Microsílice (1) = Se usa microsílice marca Sika Fume en todos los diseños con adición. C°P = Concreto patrón SPS = Superplastificante Sika ViscoCrete 3330 SPE = Superplastificante Euco 37 MS = Microsílice * = Mezclas no vaciadas. (1) = Se usa microsílice marca Sika Fume en todos los diseños con adición. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

9 “PROPUESTA DE ELABORACIÓN ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” PRUEBASFINALES DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO PATRÓN 770.22 800.00 450 7 06.85 400 658.27 Resistencia (Kg/cm²) Resistencia a la compresión (Kg/cm²) (Kg /cm²) 7 09.46 700.00 600.00 511.68 500.00 400.78 428.07 400.00 300.00

400.78 350 300 250 208.00 200 150 100 50 0 0 200.00 0 7 14 21 28 35 Tiempo (Días) 100.00 (A1) Resistencia (Kg/cm2) B2 C2 D1

E2 F3 G3 Serie de Diseño de Mezclas Fig. 6.2. Resistencias experimentales finales para los mejores diseños de mezclas con cemento Rumi Tipo IP. 6.3.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON SUPERPLASTIFICANTE Y ADICIÓN DE MICROSÍLICE Se ha logrado obtener con el diseño de mezclas D1 un concreto de alta resistencia de 770.22 Kg/cm² con el uso de superplastificantes y adiciones de microsílice en el altiplano de Puno, como se muestra en la tabla 6.2 y figura 6.5. Para lograr éste objetivo general, se ha realizado en base a los resultados de los objetivos específicos de la obtención del concreto patrón, concreto con aditivo y concreto con aditivo y microsílice, los que se describe en el ítem 6.3.2. Fig. 6.3. Evolución de Resistencias a la compresión del concreto patrón con Cemento Rumi Tipo IP. En la figura 6.3 6 .3 se observa el comportamiento del concreto patrón con una relación a/c de 0.40, 0 .40, se obtiene un concreto de 400.78 Kg/cm², a los 28 días.RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO CON ADITIVO 600 511.68 500 Resistencia (Kg/cm²)

A1 428.07 400 300 250.53 230.44 200 100 6.3.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO PATRÓN, CONCRETO CON ADITIVO Y CONCRETO CON ADITIVO MÁS MICROSÍLICE De la tabla 6.2 y figura 6.5 podemos observar los resultados de resistencia a la compresión de los mejores diseños seleccionados que nos llevó a obtener el diseño final para la elaboración de un concreto de alta resistencia. 6.3.2.1. Resistencia a la compresión del concreto patrón Con el diseño de mezcla A1, se ha logrado obtener un concreto patrón sin aditivos, ni adiciones con una resistencia de 400.78 Kg/cm². 0 0 7 14 21

28 35 Tiempo (Días) (B2)CP + SP Sika ViscoCrete 3330(1.5%) (E2)CP + SP Euco 37(1%) Fig. 6.4. Evolución de Resistencias a la compresión del concreto con aditivo superplastificante ViscoCrete ViscoCrete 3330 y Euco 37. En la figura 6.4 6 .4 se observa el comportamiento del concreto con aditivo superplastificante, ViscoCrete 3330 y Euco 37, donde se reduce la relación a/mc de 0.40 a 0.30, con una reducción r educción de agua de 25%, e incremento de la resistencia del concreto patrón en 6% con ViscoCrete 3330 y 28% con Euco 37. 6.3.2.2 6.3.2.3 Diseño de mezcla del concreto patrón con aditivo y adición de microsílice Con el diseño de mezclas D1 y G3, se ha logrado obtener los mejores concretos con aditivo y adición de microsílice, con una resistencia de 770.22Kg/cm² con el uso de aditivo ViscoCrete 3330 y 706.85 Kg/cm² con el uso de aditivo Euco 37. De estos dos diseños de mezcla de concreto podemos seleccionar el diseño D1 como el más apropiado para la elaboración de un concreto de alta resistencia con el uso de superplastificantes y adiciones de microsílice. m icrosílice. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO CON ADITIVO Y MICROSÍLICE (10%) 800 7 09.46 700 Resistencia (Kg/cm²)

Resistencia a la compresión del concreto con aditivo Con el diseño de mezcla B2, y E2 se ha obtenido los dos mejores concretos con aditivo, con el uso de aditivos superplastificantes reductores reductores de agua de alto rango, con Sika ViscoCrete 3330 se obtuvo una resistencia de 428.07 y con Euco 37 se obtuvo una resistencia de 511.68. 0 600 6 58.27 500 420.31 400 400.24 300 200 100 0 0 0 7 14 21 28 35 Tiempo (Días) (C2)CP + SP Sika ViscoCrete 3330(1.5%) + MS(10%) (F3)CP + SP Euco 37(2%) + MS(10%) El desempeño de los 03 tipos de concretos en estado

endurecido se encuentra en las siguientes figuras. Fig. 6.5. Evolución de Resistencias a la compresión del concreto con aditivo superplastificante ViscoCrete ViscoCrete 3330 y Euco 37, más 10% de Microsílice. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” RESISTENCIA A LA L A COMPRESIÓNFINALES RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO CON ADITIVO Y MICROSÍLICE (15%) 900 7 70.22 800 900 10 7 70.22 700 700 7 06.85 7 06.85 600 Resistencia (Kg/cm²) Resistencia (Kg/cm²) 800 456.36 500 400 408.67 300

200 100 0 0 600 500 456.36 400 408.67 300 200 0 7 14 21 28 35 100 Tiempo (Días) 0 0 (D1)CP + SP Sika ViscoCrete 3330(1.2%) + MS(15%) 0 En las figuras 6.5 y 6.6, se observa, el comportamiento del Concreto con aditivo más microsílice, con 10% y 15% de adición, un incremento notable en la resistencia a la compresión final a los 28 días de 37%, con el uso de ViscoCrete 3330, que tiene mejor

desempeño que el Euco 37, obteniéndose un concreto de alta resistencia de 770.22 Kg/cm² de 110% de resistencia. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 900 7 70.22 700 Resistencia (Kg/cm²) 7 09.46 600 500 456.36 4 28.07 400 420.31 4 00.78 300 230.44 200 208.00 100 0 0 0 7 14 21 28 35

Tiempo (Días) Concreto patrón Concreto con aditivo Sika Concreto con aditivo Sika más microsílice 10% Concreto con aditivo Sika más microsílice 15% Fig. 6.7. Comparación de Resistencia a la Compresión del concreto patrón, concreto con aditivo ViscoCrete 3330, y concreto con aditivo ViscoCrete 3330 más microsílice 10% y 15%. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 800 7 06.85 700 6 58.27 600 Resistencia (Kg/cm²) 500 408.67 400 4 00.78400.24 21 28 35 Concreto con aditivo Euco 37 más microsílice m icrosílice 15% Fig. 6.9. Comparación de Resistencia a la Compresión del Concreto Finales , entre concreto con aditivo Sika más microsílice 15%, y concreto con aditivo Euco 37 más microsílice 15%. En las figuras figura 6.7, 6.8 y 6.9 se muestra la evolución de las series de concretos planteados con el uso de dos

marcas diferentes de superplastificantes ViscoCrete 3330, Euco 37 y adiciones de microsílice de 10% y 15%, se puede observar la influencia clara de los aditivos y la microsílice en el incremento de la resistencia temprana y final, siendo la curva D1 la más óptima con 1.2% de ViscoCrete 3330 y 15% de microsílice, con lo que se obtuvo un concreto de alta resistencia de 770.22 Kg/cm², con 110% de desarrollo mayor a 700 Kg/cm², mostrando mejor desempeño en estado fresco y endurecido, debido a la tendencia de las mezclas con microsílice a desarrollar más rápidamente su resistencia por la interacción y de los productos de hidratación del cemento. CAPÍTULO VII ANÁ AN ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA RESISTENCIA 7.1. INTRODUCCIÓN Los concretos de alta resistencia como un material en proceso de investigación y estudio a nivel mundial, por lo tanto su precio por unidad cúbica ya colocada y terminada dependerá de muchos factores. En varias áreas y para muchos usos, los beneficios de empleo de concretos de alta resistencia son más que compensados por el incremento en el costoderivado del empleo de materiales determinados y por el control de calidad. En definitiva el beneficio de los concretos de alta resistencia estriba en que ellos puedan tomar una carga en compresión a un menor costo que los concretos de resistencias menores. Así en Estados Unidos se ha logrado una disminución del 28% en los costos de la unidad cúbica con un incremento del 51% en la capacidad de carga. Desde que el tamaño de las columnas es importante por razones arquitectónicas y económicas, la habilidad en limitar el tamaño para estructuras permite a menudo el empleo de una solución de concreto en vez de alguna de acero estructural. 5 11.68 300 14 Concreto con aditivo Sika VicoCrete 3330 más microsílice 15%

Fig. 6.6. Evolución de Resistencias a la compresión del concreto con aditivo superplastificante ViscoCrete ViscoCrete 3330 y Euco 37, más 15% de Microsílice. 800 7 Tiempo (Días) (G3)CP + SPEuco 37(2%) + MS(15%) En 1976 el Architectural Record anotó: “… una columna de 30”x30”, preperada con un concreto de 420 Kg/cm² de resistencia de compresión, deberá requerir una cantidad de acero de refuerzo igual al 4% del área de columna para una carga dada, mientras la misma columna en 560 Kg/cm² deberá requerir solo 1% de acero, el mínimo permitido por el código”. 250.53 200 208.00 100 0 0 0 7 14 21 28 35 Tiempo (Días) Concreto patrón Concreto con aditivo Euco

Concreto con aditivo Euco más microsílice 10% Concreto conaditivo Euco más microsílice 15% Fig. 6.8. Comparación de Resistencia a la Compresión del concreto patrón, concreto con aditivo Euco 37, y concreto con aditivo Euco 37 más microsílice 10% y 15%. 7.2. ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA POR M3 En las tablas 7.1 al 7.5 presentamos los análisis de unitarios considerando solamente materiales, para el concreto patrón; concreto con aditivo; y concreto con aditivo más microsílice, con el uso de dos marcas de aditivos Sika y Euco. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

11 “PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” TABLA 7.1 COMPARACIÓN DE COSTOS Y RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN A LOS 28 DIAS ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y Proyecto : 1200.00 ADICIONES DE MICROSÍCILICE MICROSÍCILICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO S/. 1111.84 S/. 1036.23 CONCRETO PATRÓN ITEM COSTO POR: DESCRIPCIÓN 1000.00 CEMENTO COSTO PARCIAL 20.70 311.30

RECURSOS MATERIALES 1.01 CANTIDAD PRECIO UNITARIO 1.00 UNID m3 Bls 15.039 1.02 PIEDRA CHANCADA 1/2" m3 0.776 45.00 34.92 1.03 ARENA m3 0.415 35.00 14.52

1.04 AGUA m3 0.193 5.00 0.96 TOTAL 361.71 S/. Resistencia (Kg/cm²)1.01 Partida: 770.22 800.00 706.85 S/. 609.54 600.00 400.00 511.68 S/. 361.71 428.07 400.78 S/. 423.03 200.00

TABLA 7.2 ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS 0.00 PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y Proyecto : CONCRETO PATRÓN CONCRETO CON 1.5% CONCRETO CON 1% ADITIVO CONCRETO CON 1.2% CONCRETO CON 2% ADITIVO ADITIVO VISCOCRETE 3330 EUCO 37 ADITIVO VISCOCRETE 3330 EUCO 37 MAS 15% MAS 15% MICROSÍLICE MICROSÍLICE ADICIONES DE MICROSÍCILICE MICROSÍCILICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO 1.02 Partida: CONCRETO CON 1.5% ADITIVO VISCOCRETE 3330 ITEM DESCRIPCIÓN COSTO POR: m3 COSTO S/. CEMENTO

Bls 15.039 20.70 f`c(28)=Kg/cm² COSTO PARCIAL 311.30 RECURSOS MATERIALES 1.01 CANTIDAD PRECIO UNITARIO 1.00 UNID 1.02 PIEDRA CHANCADA 1/2" m3 0.776 45.00 34.92 1.03 ARENA

m3 0.415 35.00 14.52 1.04 AGUA m3 0.193 5.00 0.96 1.05 SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE VISCOCRETE 3330 Kg 9.587 25.85 Fig. 7.1. Comparación de costos por m3 y resistencia a la compresión. 247.83 TOTAL COMPARACIÓN DE COSTO/BENEFICIO COSTO/BENEFICIO 706.85 PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍCILICE MICROSÍCILICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO

1.03 Partida: CONCRETO CON 1% ADITIVO EUCO 37 ITEM COSTO POR: DESCRIPCIÓN m3 CEMENTO COSTO PARCIAL RECURSOSMATERIALES 1.01 CANTIDAD PRECIO UNITARIO 1.00 UNID Bls 15.039 20.70 311.30 1.02 PIEDRA CHANCADA 1/2"

m3 0.776 45.00 34.92 1.03 ARENA m3 0.415 35.00 14.52 1.04 AGUA m3 0.193 5.00 0.96 1.05 SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE EUCO 37 Kg 6.392 9.60

Resistencia (Kg/cm²) 600 TABLA 7.3 ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS Proyecto : 700 609.54 S/. 770.22 800 511.68 500 428.07 400.78 400 300 200 100 S/.1.42/(Kg/cm²) S/.090/(Kg/cm²) S/.1.44/(Kg/cm²) S/1.47/(Kg/cm²) S/.0.83/(Kg/cm²) 61.33 TOTAL

0 CONCRETO PATRÓN 423.03 S/. TABLA 7.4 ADICIONES DE MICROSÍCILICE MICROSÍCILICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO 1.04 Partida: CONCRETO CON 1.2% ADITIVO VISCOCRETE 3330 MAS 15% MICROSÍLICE ITEM DESCRIPCIÓN COSTO POR: m3 CEMENTO 1.02 Bls Kg MICROSÍLICE 12.783 95.873 COSTO 20.70 264.61

6.25 599.20 1.03 PIEDRA CHANCADA 1/2" m3 0.776 45.00 34.92 1.04 ARENA m3 0.397 35.00 13.88 1.05 AGUA m3 0.193 5.00 0.97 1.06

SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE VISCOCRETE 3330 Kg 7.670 25.85 198.26 TOTAL 1111.84 S/. TABLA 7.5 ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS Proyecto : PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES ADICIONES DE MICROSÍCILICE MICROSÍCILICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO 1.05 Partida: CONCRETO CON 2% ADITIVO EUCO 37 MAS 15% DE MICROSÍLICEITEM DESCRIPCIÓN UNID COSTO POR: CANTIDAD S/./(f`c(28)=(Kg/cm²)) De las tablas y figuras, observamos que para la producción de concreto de alta resistencia de 700 Kg//cm², K g//cm², se requiere S/. 1,111.84 por m3 de concreto, con un costo beneficio de S/. 1.44 por Kg/cm² de resistencia.

PARCIAL RECURSOS MATERIALES 1.01 CANTIDAD PRECIO UNITARIO 1.00 UNID f`c(28)=Kg/cm² Fig. 7.2. Comparación de costo/beneficio costo/beneficio de la producción de concreto ANÁLISIS DE COSTOS UNITARIOS PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y Proyecto : CONCRETO CON 1.5% CONCRETO CON 1% ADITIVO CONCRETO CON 1.2% CONCRETO CON 2% ADITIVO ADITIVO VISCOCRETE 3330 EUCO 37 ADITIVO VISCOCRETE 3330 EUCO 37 MAS 15% MAS 15% MICROSÍLICE MICROSÍLICE m3 PRECIO COSTO

UNITARIO PARCIAL 1.00 RECURSOS MATERIALES 1.01 CEMENTO Bls 12.783 20.70 MICROSÍLICE Kg 95.873 6.25 599.20 1.03 PIEDRA CHANCADA 1/2" m3 0.776 45.00 34.92 1.04

ARENA m3 0.397 35.00 13.88 1.05 AGUA m3 0.193 5.00 0.97 1.06 SUPERPLASTIFICANTE SUPERPLASTIFICANTE EUCO 37 Kg 12.783 9.60 122.65 Con el uso de aditivo ViscoCrete 3330 se obtiene una relación costo/beneficio costo/beneficio de S/. 1.44 por Kg/cm², frente al aditivo Euco 37 de S/. 1.47 por Kg/cm², siendo el primero una relación menor pese a tener mayor precio por kilogramo de aditivo, esto debido a que el aditivosuperplastificante ViscoCrete 3330 tiene mejor desempeño en la mezcla con el uso de microsílice, por consiguiente da mejores resultados de resistencia a la compresión. • Con el incremento de un 60% 6 0% en el costo de producción de

concreto convencional se obtiene un concreto de alta resistencia en el orden de 700Kg/cm² con S/. 1.44 por Kg/cm² de resistencia. 264.61 1.02 El concreto patrón se produce a un costo de S/. 0.90 por Kg/cm², y con un incremento de costos de 60% se obtiene un concreto de alta resistencia de S/. 1.44 por Kg/cm² en el orden de 700 Kg/cm². TOTAL S/. 1036.23 TABLA 7.6 COMPARACIÓN DE COSTOS Y RESISTENCIAS A LA COMPRESIÓN A LOS 28 DIAS COSTO S/. f`c(28)=Kg/cm² S/./(f`c(28)=(Kg/cm²)) 1.01 CONCRETO PATRÓN 361.71 400.78 0.90 1.02 CONCRETO CON 1.5% ADITIVO VISCOCRETE 3330 609.54

428.07 1.42 1.03 CONCRETO CON 1% ADITIVO EUCO 37 423.03 511.68 0.83 1.04 CONCRETO CON 1.2% ADITIVO VISCOCRETE 3330 MAS 15% MICROSÍLICE 1111.84 770.22 1.44 1.05 CONCRETO CON 2% ADITIVO EUCO 37 MAS 15% MICROSÍLICE 1036.23 706.85 1.47 PARTIDA DESCRIPCION CAPÍTULO VIII APLICACIONES APLICACIONES DE CONCRETOS DE ALTA

RESISTENCIA 8.1. INTRODUCCIÓN Desde hace aproximadamente 10 años, la tendencia mundial a usar concretos de alto resistencia a aumentado; en el Perú es necesario destacar que ha existido una corriente en contra de interesarse en el aumento de la resistencia en elconcreto, debido a que se decía que las secciones calculadas con concretos normales eran apropiadas y más bien se destacaba los posibles inconvenientes inconvenientes del uso de estos concretos. Sin embargo actualmente la tendencia al incremento de los requerimientos de resistencia por parte de los diseñadores se ha incrementado, y ampliado a la gran variedad de tecnologías modernas en el campo de la ingeniería civil. CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” De acuerdo en la experiencia alcanzada en otros países, la peruana es todavía escasa, el concreto de alta resistencia, al cual se ha incorporado microsílices y superplastificantes, se ha utilizado con éxito en las siguientes aplicaciones: • Alta resistencia temprana para permitir una rápida transmisión transmisión del esfuerzo del acero de presfuerzo al concreto o para permitir una rápido desmolde de elementos prefabricados; • La elaboración de elementos prefabricados, durmientes, pilotes de concreto reforzado o prefabricado; • Concretos de alta resistencia última, últ ima, con el fin de permitir que dichos concretos soporten grandes cargas axiales en su aplicación final; columnas y muros de cortante de edificios de gran altura; • Construir o reparar áreas que requieran entrar en servicio a corto plazo Las ventajas del uso de estos nuevos materiales sonevidentes, reducción de secciones, facilidad de trabajo, rapidez y rápido desencofrado, mayor versatilidad y estética en la arquitectura, mejor durabilidad y otras; por lo cual el motivo del presente capitulo es mostrar efectivamente estas ventajas y dar una opinión de las posibles perspectivas de desarrollo de estas tecnologías en el Perú. 8.2. APLICACIONES IMPORTANTES 8.2.1 EDIFICIOS Una de las principales aplicaciones es en la construcción de edificios, especialmente las columnas de los mismos. Ya en 1972 se utilizaron en Chicago columnas con concretos cuya resistencia en compresión pasaba los 62 MPa (632.22 Kg/cm²). Con posterioridad se ha elevando las resistencias pasándose, en la actualidad, de los 100 MPa (1019.72 Kg/cm²). Se ha empleado en el estado de Pennsylvania, Estados Unidos, concretos conteniendo microsílice para alcanzar resistencias de 105 MPa en la construcción de un condominio. La estructura es una estructura de 21 pisos en la localidad de Wilmington. El empleo de microsílice permitió un notable ahorro en acero, concreto, m ano de obra, peso y tiempo. Las columnas originalmente diseñadas para

secciones de 38”x38” con 20 varillas de acero N° 11, se redujeron a 36”x26” y solo se necesitaron 6 varillas. Los elementos elementos prefabricados de alta resistencia permitieron un ahorro en conexiones, tiempo, mano de obra y costos. El área de garaje requirió solo 4 grandes vigas doble T y la alta densidad de la estructura impidió el ingreso decloruros y la necesidad de acabados costosos. 12 para obtener altas resistencias, baja permeabilidad, alta resistividad eléctrica, impedimento del paso de cloruros al acero de refuerzo, r efuerzo, capas de cubierta de losas, control de la reacción álcali-agregados. En la actualidad sus utilización se ha ampliado a los pilares masivos de puentes. 8.2.6 PISOS INDUSTRIALES RESISTENTES AL DESGASTE Especialmente en las fábricas de jugos, los pisos de concreto están sometidos a la acción de elementos ácidos derivados de la producción industrial de alimentos, los cuales al ponerse en contacto con el concreto tienen un efecto destructivo sobre su superficie. En algunos casos el deterioro puede dar lugar a la exposición del agregado, a rugosidad de la superficie y a pérdida de impermeabilidad. A este deterioro puede unirse el desgaste propio por acción del tránsito, en muchos casos pesado. Una alternativa es una superficie de cubierta de alta resistencia al desgaste y a los productos químico, fácilmente trabajable. Para ello se recomienda modificar las mezclas usuales de 280 Kg/cm² mediante la adición de 21% 2 1% de microsílice en peso de cemento, pudiéndose llegar a resistencias del orden de 700 Kg/cm² a los 28 días. 8.2.7 GARAJES El concreto con microsílice tiene cada vez mayor aceptación para su empleo en estructuras de parqueo, encontrándose nuevos y más económicos medios para prolongar su vida de servicio. La razón fundamental de su demanda descansa en su impermeabilidad.Cuando impermeabilidad.Cuando la microsílice y un superplastificante adecuado son empelados juntos en una mezcla adecuadamente proporcionada, la permeabilidad del concreto endurecido se reduce

en forma muy importante. Cuando la permeabilidad del concreto se reduce, el agua con cloruros no puede penetrar en el concreto para atacar el acero de refuerzo. CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: Se ha elaborado un concreto de alta resistencia con el uso de superplastificantes y adiciones de microsílice en el altiplano de Puno con una resistencia a la compresión de 770 Kg/cm². La mejor proporción de agregados es la relación de gruesos de 0.68 recomendado por el método de la ACI, frente a la relación de gruesos de 0.55 obtenida de la curva de densidad óptima. CONTROL DE CORROSIÓN Las losas de puentes de concreto y las estructuras de parqueo han mostrado daños y/o procesos destructivos debidos al efecto de productos químicos descongelantes. Debido a su baja permeabilidad, los concretos con microsílice presentan reducción en la velocidad de penetración del ión cloro, siendo igualmente más resistente al ataque por otros productos químicos. Se ha efectuado un diseño de concreto patrón con la mejor proporción de agregados obteniéndose una resistencia a la compresión de 400.78 Kg/cm² a los 28 días, con una relación a/c de 0.40. 8.2.3 CONCRETO LANZADO Los beneficios del empleo de las microsílices en el torcreto son, aparte del incremento de la resistencia ydurabilidad, una reducción en el rebote del orden del 50% al 70% y la habilidad para construir capas de 2 a 300mm en una pasada. Finalmente se diseña un concreto con aditivo más microsílice adoptando como referencia los diseños anteriores obteniéndose un concreto de alta resistencia de 770.22 Kg/cm² a los 28 días con 110% de resistencia requerida, con una relación a/mc de 0.30. Debido al ahorro originado por la reducción en el rebote, acelerador y cemento empleados, se estima un ahorro del orden del

11% en el costo total del torcreto aplicado sobre los muros. La piedra chancada de TMN=1/2” proveniente de la cantera San Luis de Alba tiene mejor resistencia al degaste por abrasión siendo el indicado para la elaboración de concreto de alta resistencia. 8.2.2 8.2.4 CONCRETO COLOCADO BAJO AGUA En el caso de vaceados bajo agua, ag ua, la cohesión interna del concreto al cual se ha incorporado microsílice proporciona proporciona una importante reducción en la tendencia al “lavado de concreto”. Como el empleo de microsílice permite incrementar la trabajabilidad y el asentamiento, la tubería de bombeo puede tener un mayor alcance que en la colocación bajo agua de un concreto convencional. Ello mejora el llenado de los encofrados y limita el riesgo de intrusión de agua. El desplazamiento del agua a los largo de los lados del encofrado mejora y el nivel superior de vaceado puede ser mayor. 8.2.5 PUENTES Los concretos con microsílice han sido empleados en la construcción depuentes desde 1970 contemplandose su utilización Se logra diseñar un concreto con aditivo tomando como base el concreto patrón obteniéndose una resistencia a la compresión de 511.68 Kg/cm² a los 28 días, con una relación a/mc de 0.30. Con una dosificación de 1.2% y 2% (del peso de cemento) de aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 y Euco 37 respectivamente, se reduce la cantidad de agua en 25%. El aditivo superplastificante ViscoCrete 3330 de marca Sika es el que tiene mejor desempeño en la elaboración de concretos de alta resistencia frente al aditivo superplastificante Euco 37. RECOMENDACIONES: Antes de iniciar investigaciones con concretos de alta resistencia se debe tener un adecuado planeamiento y asesoramiento permanente, de especialistas con experiencias anteriores.

CiaContreras E.I.R.L. Jr. Leoncio Prado N° 630 – 630  – Puno;  Puno; Email: [email protected] [email protected]

“PROPUESTA DE ELABORACIÓN DE CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA CON EL USO DE SUPERPLASTIFICANTES SUPERPLASTIFICANTES Y ADICIONES DE MICROSÍLICE MICROS ÍLICE EN EL ALTIPLANO DE PUNO” La elaboración de estos tipos de concreto deben ser estrictamente controlados como la temperatura ambiente, la humedad relativa y la temperatura de todos los materiales utilizados. 7. Se debe mantener el curado bajo agua a temperatura constante hasta la fecha de ensayo, debido a que los concretos de alta resistencia son sensibles a los cambios de temperatura. 9. 10. Se debe tener en cuenta el acabado de la superficie de las probetas de ensayo einvestigar los distintos tipos de capping. 11. 12. Se debe realizar investigaciones sobre el desempeño de lo concretos de alta resistencia, con el uso de aditivos retardantes de fragua y adiciones de microsílices, nanosílice y polvo de cuarzo. 13. Para la investigación de concretos de alto desempeño se debe implementar un laboratorio especializado y equipado, con menores costos de servicios por el uso de equipos de Laboratorio de la UANCV – UANCV – Juliaca.  Juliaca. 8. 14. 15. 16. 13

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