i.
ii.
i. INTRODUCCIÓN
El reciclado de materiales en la construcción se está
posicionando como una actividad fundamental e
importante en la tecnología y futuro de la industria, en
específico en los pavimentos y su constante remoción
de las carpetas asfálticas por cumplir su periodo de vida
útil, dicha actividad genera inmensas cantidades de
desechos, lo cual ocasiona un problema a la sociedad.
Ahora bien, al evaluar alternativas donde se pudiese
integrar un material reciclado; el concreto es una
alternativa idónea, ya que es una mezcla de materiales
pétreos con alta demanda en la construcción de obras
civiles, esto gracias al elevado número de posibilidades
y cualidades que presenta, por lo que ha sido objeto de
estudios a lo largo de los años; sin embargo, como se
menciona anteriormente su fabricación requiere de
diferentes materiales extraídos de fuentes naturales.
Esto se traduce en una gran destrucción y
contaminación de ecosistemas. Por lo que es un
compromiso íntegro de toda la industria de la
construcción lograr la disminución del impacto
ambiental, a través de componentes reciclados y el
desarrollo de nuevas tecnologías.
El fin de esta investigación es utilizar el residuo de la
remoción de carpetas asfálticas como una alternativa
para la sustitución del agregado grueso común de las
mezclas de concreto, de esa forma integrar un material
que sería desechado en una alternativa ecológica;
además de disminuir costos de materiales y de
almacenamiento en vertederos.
Se evaluó el comportamiento de concretos con
Reconeco en sustitución del agregado grueso, en
diferentes variaciones entre piedra y reconeco a través
de probetas cilíndricas y viguetas con un diseño de
mezcla adoptado del Manual del Constructor de
CEMEX para una resistencia teórica a los 28 días de
250 kgf/cm². Dicho material reciclado es proveniente de
la carpeta asfáltica removida de la vía principal de la
UCAB, las cuales fueron sustituidas hace 2 años,
después de 50 años de uso.
ii. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El concreto es un material que resulta de la mezcla
entre un material aglomerante (cemento) con
agregados, agua y aditivos. Dichos agregados son
los encargados de dar la resistencia final al concreto
y suelen provenir de la explotación de fuentes
naturales tales como: ríos y/o canteras de diversas
rocas [1]. Estas explotaciones cada día son mayores
y ocasionan un impacto ambiental bastante grande
que puede afectar la calidad de vida de futuras
generaciones, debido a que muchos factores de las
zonas explotadas se ven afectados, tales como los
ecosistemas, la disponibilidad y calidad del agua, la
erosión de los ríos u otro cuerpo acuático, entre
otros. Por lo tanto, es responsabilidad y
preocupación de la Ingeniería Civil buscar posibles
soluciones aplicando nuevas tecnologías que
disminuyan el impacto ambiental y generen
resultados iguales o mejores a los actuales.
Ahora bien, se sabe que Venezuela es un país que
cuenta con las mayores reservas de crudo pesado
del mundo [2], del cual es posible generar diversos
derivados vitales para los países industrializados,
muchos de estos aprovechables en diferentes ramas
de la Ingeniería Civil, entre ellos se destaca el
asfalto, al ser un material utilizado como principal
cementante para la pavimentación de vías de
comunicación [3]. Dichas pavimentaciones tienen
una vida útil definida, que una vez cumplida tendrán
que ser rehabilitadas.
Dentro de este contexto, la escarificación es un
método utilizado para la rehabilitación de las
estructuras viales, el cual consiste en remover
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capa asfáltica deteriorada o vencida de la vía con
maquinaria específica, para luego dejar una
superficie apta para la nueva carpeta asfáltica
[4].
El asfalto retirado generalmente es desechado,
siendo problemático para el medio ambiente. En
este punto es fundamental la intervención de la
Ingeniería Civil, implementando diferentes
herramientas y tecnologías para aprovechar y
reciclar dicho material.
Por lo antes expuesto, se ha propuesto determinar
las propiedades mecánicas del concreto
sustituyendo el agregado grueso con desechos de
material de pavimentación o con reconeco, esto
como un aporte al desarrollo sustentable de
tecnologías y herramientas para el aprovechamiento
de muchos de los materiales útiles existentes para
la Ingeniería Civil.
iii. OBJETIVOS
A. Objetivo General
Analizar el comportamiento de concretos con
reconeco en sustitución del agregado grueso.
B. Objetivos específicos
• Evaluar las características físicas del
reconeco como componente grueso de
mezclas de concreto.
• Desarrollar los parámetros que determinan
la ley de Abrams para concretos con
Reconeco como agregado grueso.
• Desarrollar los parámetros que determinan
la Ley Triangular para concretos con
Reconeco como agregado grueso.
• Evaluar el comportamiento mecánico de
concretos estructurales ejecutados con
Reconeco.
iv. ANTECEDENTES
Fernández F., Jesús A. y Rosciano P., Luis D.
(2019). “Evaluación de las Características Físicas de
Mezclas de Concreto que Incorporen Plásticos
Desechados No Contaminantes”. Universidad
Católica Andrés Bello. Caracas, Venezuela.
Presentaron una serie de diseños de mezclas de
concreto con diferentes relaciones agua-cemento y
arena-plástico, esta última con porcentajes de 0, 50
y 100% de plástico, Realizaron veintiséis (26)
cilindros, los cuales fueron sometidos a diferentes
ensayos, concluyendo que la resistencia a
compresión disminuyó considerablemente al
aumentar el porcentaje de plástico en la mezcla, ya
que las partículas de plástico eran más lisas
comparadas a los agregados convencionales, por lo
que la adherencia de los agregados con la pasta de
cemento no era la más apta para darle la resistencia
al concreto.
Arnal, Carlos D. y Collazo L., Aura A. (2014).
“Evaluación de las Características de Mezclas de
Concreto Elaboradas con Cemento Cpca2
Sustituyendo Parcialmente el Agregado Fino por
Escoria De Níquel En Altas Proporciones.”
Universidad Central de Venezuela. Caracas,
Venezuela.
En este trabajo de grado se evaluó el
comportamiento de diferentes mezclas de concreto
con escoria de níquel como sustituto parcial de los
agregados finos con variaciones de 55, 65, 75 y 85%
del total de la mezcla para una resistencia de diseño
de 210 kgf/cm². Realizaron ensayos de laboratorio
de concreto fresco y endurecido, concluyendo que
la resistencia a compresión del concreto se veía
afectada al aumentar el porcentaje de escoria de
Níquel en la mezcla.
Díaz T., David A. y Ruíz, Francisco H. (2014).
“Evaluación de la Resistencia de una Mezcla
Experimental Utilizando Escombros de Concreto en
Sustitución De Agregados Gruesos.” Universidad
Nueva Esparta. Caracas, Venezuela.
Evaluaron el aprovechamiento de escombros
proveniente de demoliciones estructurales, con
dicha premisa se hizo la sustitución del agregado
grueso (en su totalidad) de una mezcla de concreto
estructural convencional, con una resistencia teórica
de 210 kgf/cm². Se efectuaron ensayos de
laboratorio de concreto fresco y endurecido,
llegando a la conclusión de que la resistencia a la
compresión, se ve perjudicada al tener un 100% de
escombros como agregado grueso.
v. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
A. Reconeco o Material Asfáltico Reciclable (MAR)
Es el material que resulta de la escarificación de la
carpeta asfáltica deteriorada, ya sea por el uso de
materiales de mala calidad o por haber cumplido su
periodo de vida útil. Está compuesto por agregado
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grueso, agregado fino (tales como piedra triturada
grava y arena) y un material bituminoso como es el
asfalto, el cual es un material aglomerante
proveniente del petróleo. Dicha mezcla es compacta
y lo bastante plástica como para absorber grandes
golpes o soportar un gran volumen de tránsito
pesado.
El reconeco, según el método de escarificación o
fresado, se puede conseguir de diferentes tamaños
y con diferentes compuestos según el tipo de
pavimento para el cual se destinó, pero
comúnmente se encuentra como una piedra
endurecida negra en la cual se logran ver partículas
de material fino y grueso desgastados según el uso
del pavimento.
B. Agregado Grueso
Los agregados suelen ocupar del 70% al 80% del
volumen del concreto, por lo cual, muchas
características del concreto dependen de las
propiedades de los agregados. Entre dichos
agregados, tenemos la piedra o grava, que es uno
de los componentes esenciales del concreto y su
calidad es de suma importancia para garantizar
buenos resultados en la resistencia final del
concreto y en la estructura a la cual se empleara el
concreto.
Se denomina agregado grueso a la porción del
agregado retenido en el tamiz 4,75 mm (# 4). Dicho
agregado deberá de proceder de la trituración de
roca o de grava o por una combinación de ambas:
sus fragmentos deben de ser limpios, resistentes y
durables, sin exceso de partículas planas,
alargadas, blandas o desintegrables
[5].
C. Relación Triangular
Las propiedades del concreto dependen,
principalmente, de las cantidades y características
de sus componentes, tales como: el agua, el
agregado fino (arena), el agregado grueso (piedra),
el cemento y el agua. En la práctica se suele jugar
con las proporciones de los componentes
esenciales para variar la resistencia del concreto,
según lo requerido. Dichos componentes son el
agua y el cemento, de ahí sale la relación
agua/cemento, que esta enlazada con la dosis de
cemento y a su vez, con la trabajabilidad del
concreto (la cual se mide con el Cono de Abrams).
Las tres variables antes mencionadas de la zona de
relaciones triangulares son un conjunto y dependen
una de la otra, al variar cualquiera de las tres
variables, las restantes también se verían
modificadas
[6].
Figura 1: Relación Triangular.
D. Ley de Abrams
Ley experimental que establece la relación de la
resistencia de una mezcla de concreto con la
relación agua/cemento, es decir, la cantidad de agua
y de cemento que se agrega a la mezcla, la cual es
inversamente proporcional. La fórmula de dicha ley
se presenta a continuación:
α=a/c (1)
Donde, α es la relación agua/cemento, a es la
cantidad de agua expresada en kgf/m³ y C es la
dosis de cemento expresada en kgf/m³
[6].
La relación agua/cemento es el factor más relevante
en la resistencia del concreto, una mínima variación
en la relación, produce diferentes resistencias según
los agregados y el tipo de cemento utilizado. Dicha
ley se mide a través de los asentamientos medidos
con el cono de Abrams.
vi. METODOLOGÍA
Según las características principales del objeto de
estudio, se procedió con un enfoque cuantitativo con
carácter exploratorio y un diseño de investigación
experimental, ya que se manipularon distintas
variables independientes con el fin de determinar las
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consecuencias sobre las variables dependientes
[7].
A. Población y Muestra
La población estuvo conformada por: ciento treinta y
tres (133) probetas cilíndricas de concreto con
alturas de 30 cm y diámetros de 15 cm, además de
seis (6) viguetas o especímenes en forma de
paralelepípedos con sección rectangulares de
dimensiones 15,5 x 15,5 cm, donde cinco (5) de las
probetas cuentan con una longitud de 53 cm y una
(1) con 61,2 cm.
Considerando que la población no es infinita, es
decir, se puede contar y estudiar con mayor facilidad
sus integrantes, la muestra fue el total de la
población.
B. Materiales Empleados
• Cemento Portland Tipo I de origen San
Sebastián de los Reyes, donado por la
planta de premezclado CONCREKLIM
CARACAS II, C.A. (GRUPO ROANGI).
• Agregados convencionales: Arena lavada
de origen CasalBeach de Caucagua y
piedra picada de Cantera Nacional del
Distrito Capital, donados por la planta de
premezclado CONCREKLIM CARACAS II,
C.A. (GRUPO ROANGI).
• Agregados no convencionales: Reconeco
proveniente de la escarificación de las vías
principales de la UCAB.
• Aditivo superplastificante DARATARD 17.
• Fibra sintética anti grietas NEINRITZ 300.
vii. CARACTERIZACIÓN DE LOS AGREGADOS
La caracterización de los distintos agregados, es
decir, la piedra, la arena y el reconeco se realizaron
los diferentes procedimientos descritos en la Norma
COVENIN 277-2000 “Concreto. Agregados.
Requisitos”
[8], la cual tiene como objetivo
establecer los requisitos mínimos que deben cumplir
los agregados finos y gruesos utilizados en la
elaboración de concretos convencionales, a través
de diferentes ensayos.
A. Granulometría
En el caso del ensayo de la granulometría de los
agregados se siguió el procedimiento establecido en
la Norma COVENIN 255-1998 “Agregados.
Determinación de la composición granulométrica”
[9]. El ensayo se divide en dos partes, una para la
granulometría del agregado grueso y otra para la
granulometría del agregado fino. La granulometría
del agregado grueso se hizo tanto para la piedra
como para el reconeco.
El tamizado del agregado fino se realizó a través de
los cedazos 3/8”, 1/4”, #4, #8, #16, #30, #50, #100 y
#200. Para la piedra y el reconeco, el tamizado se
realizó de igual manera que el agregado fino, pero
pasando el material por los cedazos 1 1/2”, 1”, 3/4”,
1/2”, 3/8”, 1/4” y #4.
B. Pesos específicos y porcentajes de absorción
El ensayo de peso específico y porcentaje de
absorción del agregado grueso (piedra y reconeco)
se realizó de acuerdo a lo establecido en la Norma
COVENIN 269-1998 “Agregado grueso.
Determinación de la densidad y la absorción”
[10].
Dicha norma contempla el procedimiento del ensayo
para determinar la densidad aparente, la densidad
aparente con muestra saturada y de superficie seca,
la densidad nominal y la absorción del agregado
grueso.
Para el agregado fino, se realizó el ensayo de peso
específico y porcentaje de absorción del agregado
según la Norma COVENIN 268-1998 “Agregado
fino. Determinación de la densidad y la absorción”
[11]. Dicha norma contempla el procedimiento del
ensayo para determinar la densidad aparente, la
densidad aparente con muestra saturada y de
superficie seca, la densidad nominal y la absorción
del agregado fino.
C. Desgaste de los Ángeles
Es un ensayo realizado en agregados gruesos, con
el fin de determinar la resistencia al desgate de los
mismos, para esto se utiliza la máquina de los
ángeles, esta máquina es un cilindro rotatorio de
acero en el cual se introduce el material y un cierto
número de esferas o bolas de acero de acuerdo a la
granulometría del material a ensayar. Este método
proporciona una medida de degradación de la
piedra, consecuencia de una combinación de
abrasión, impacto y machaqueo, causadas por la
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caída constante de las bolas de acero sobre el
material y a su vez produciendo un desgaste
conforme el cilindro da vueltas.
El ensayo se realizó bajo los lineamientos
establecidos en la Norma COVENIN 266-1977
“Método de ensayo para determinar la resistencia al
desgate en agregados gruesos de menores de 38,1
mm (1 ½”) por medio de la máquina de los Ángeles”
[12].
Una vez realizada la granulometría de la piedra y del
reconeco, se clasificó el material según su
gradación, para luego determinar la carga abrasiva,
es decir, el número de esferas o bolas de acero a
colocar dentro de la máquina del ensayo junto a la
muestra, esta carga se determinó utilizando la tabla
de Gradaciones de Muestras de Ensayo que se
encuentra en la norma.
Figura 2: Gradaciones de Muestras de ensayo.
Una vez realizado el desgate, se procedió a retirar
las esferas de acero de la máquina y posteriormente
el material desgastado, separando el material
retenido en el pasante número 12 (#12) para
determinar su masa y por último calcular la
diferencia entre el peso original y el peso final de la
muestra desgastada, a través de la siguiente
ecuación:
% Desgaste = (Pi
–
Pf ) / Pi x 100 (2)
Donde: Pi es el peso inicial de la muestra y Pf es el
peso final de la muestra luego del pasar por el tamiz
#12. Ambos pesos expresados en kilogramos (Kg).
D. Masas unitarias
Para determinar la masa unitaria del reconeco, la
piedra picada y la arena lavada, se siguió lo
establecido en la Norma COVENIN 263-1978
“Método de ensayo para determinar el peso unitario
del agregado”
[13]. Utilizando un molde cilíndrico
metálico, con una altura de 30 cm y un diámetro de
15 cm.
Donde, Ejecutando los lineamientos descritos a
continuación, se obtuvo el peso compactado de
cada agregado:
• Los agregados se vaciaron (por separado)
en tres capas sucesivas dentro del molde
metálico con espesores aproximados a un
tercio de la altura del molde cilíndrico.
• Se compactó cada capa vaciada dando 25
golpes sobre la sección transversal o
superficie de la capa, utilizando la barra
compactadora normalizada.
• Una vez llenado el molde metálico y
compactada la última capa, se procedió a
enrazar la superficie utilizando la misma
barra compactadora. En el caso de los
agregados gruesos, se niveló la última capa
con la mano.
• Por último, se pesó el molde con la muestra
compactada para luego restar el peso del
molde y lograr obtener el valor del peso
compactado de la muestra.
Para el peso suelto, se llenó el molde metálico con
cada uno de los agregados por separado con una
pala hasta rebosar, tomando en cuenta que la
distancia de descarga del agregado al molde no
superara los 5 cm de la parte superior del mismo.
Luego de llenar el molde, se pesó la muestra con el
recipiente, para luego restar el peso del molde y
lograr obtener el peso suelto de la muestra.
El cálculo final de la masa unitaria compacto y suelto
de cada muestra, se obtiene aplicando las
siguientes ecuaciones:
γc = PC / V (3)
γs = PS / V (4)
Donde: γc es el masa unitaria compactado
expresado en kgf/cm³, PC es el peso compactado en
Kgf, γs es el masa unitaria suelto en kgf/cm³, PS es
el peso suelto expresado en Kgf y V es el volumen
del molde metálico.
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E. Contenido de humedad
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que se iba sustituyendo el reconeco por piedra a la
mezcla inicial.
Utilizando la Norma COVENIN 1375-1979 “Método
de ensayo para determinar por secado, el contenido
de humedad total y superficial en el agregado”
[14],
para el cálculo del contenido de humedad de los
agregados. Donde, dicha norma refleja el método de
ensayo para determinar por secado el porcentaje de
humedad evaporable y la humedad superficial de los
agregados.
Se extrajeron muestras húmedas de cada agregado,
las cuales estuvieron previamente almacenadas en
sacos sellados, en un lugar fresco y bajo techo. En
el caso la piedra y el reconeco se tomó
aproximadamente 2.500 gramos (de cada uno) y
para la arena, una cantidad aproximada a 500
gramos. Dichas muestras se colocaron en diferentes
taras y se insertaron en el horno a una temperatura
de 100 ºC, luego de 24 horas, se determinaron las
masas secas de las diferentes muestras. Al obtener
todas las variables descritas por la norma
correspondiente, se calcula el porcentaje de
humedad, con la siguiente ecuación:
W = (W0 – Ws) / Ws x 100 (5)
Donde: W es el porcentaje de humedad (%), Wo es
el peso inicial de la muestra o peso de la muestra
húmeda (g) y Ws es el peso de la muestra secada al
horno (g).
viii. DISEÑO DE MEZCLA
Para el desarrollo de la dosificación del concreto se
partió con la experiencia aportada por el Tutor, Ing.
Guillermo Bonilla, el cual suministro cantidades
típicas de agregados para concretos con resistencia
de diseño de 250 kgf/cm², complementando esta
base con una serie de mezclas de prediseño
aplicando el metido de tanteo. Tomando también
como punto de partida teórico, la dosificación
indicada en el Manual del Constructor de Cemex
[15].
Al obtener la dosificación óptima (con reconeco
como 100% del agregado grueso), gracias a los
pesos unitarios previamente calculados de los
agregados, se realizaron las mezclas con variación
de porcentaje piedra/reconeco, con el fin de evaluar
la incidencia en la resistencia del concreto a medida
Seguidamente, se estudió la ley de Abrams donde
con la mezcla inicial, se valoró la incidencia en la
resistencia del concreto al ir modificando la relación
agua/cemento. A su vez, en conjunto con la ley
triangular se realizó una variación en la dosis de
cemento y cantidad de agua a partir de la mezcla
inicial, logrando diferentes relaciones de alfa (α),
agua/cemento para evaluar los cambios de
asentamiento obtenidos en cada una de las
configuraciones resultantes.
Por último, se utilizó una seria de mezclas en base
a la variación piedra/reconeco para la realización de
viguetas para ensayos a flexión en las cuales se
incorporó a la mezcla un porcentaje de fibra de
carbono anti grietas para evaluar la incidencia en el
módulo de rotura y la deflexión máxima. En paralelo,
las viguetas sin reconeco fueron vibradas con barra
compactadora y con vibrador mecánico, para
observar la diferencia entre cada tipo de vibrado.
A. Mezclado del material
El mezclado se realizó en un trompo mezclador
fabricado en acero de alta resistencia, compuesto de
un tambor con 370 litros de capacidad, con aspas
instaladas en su interior, el cual está montado sobre
un eje con rolineras cónicas que permiten la rotación
de dicho tambor a través de un sistema de poleas y
correas que están conectadas a un motor eléctrico
que produce una velocidad en el eje de 3600 RPM.
Dichas mezclas se realizaron con el tambor
inclinado a 45 grados.
El procedimiento que se siguió en la planta de
premezclado para las mezclas fue en primer lugar el
pesaje de los materiales según las dosificaciones
obtenidas para el diseño de mezcla
correspondiente, luego se procedió a humedecer
con agua el interior del trompo, se incorporó el
agregado grueso (reconeco, piedra o ambos), luego
se agregó poco menos de la mitad de la dosis de
agua del diseño, seguido del agregado fino (arena),
el cemento y, por último, el agua restante. Se dejó
mezclar durante tres (3) minutos, con el fin de lograr
la homogeneidad de los agregados con el cemento
y el agua.
Transcurridos los tres (3) minutos de mezclado, la
mezcla se dejó reposar en el trompo por tres (3)
minutos más, durante ese tiempo se realizó el
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ensayo de asentamiento (Cono de Abrams) y, por
último, una mezcla final de dos (2) minutos antes de
la preparación de los cilindros.
Figura 3: Mezclado del Material.
B. Preparación de las probetas
El vaciado de los cilindros, se realizó según la
Norma COVENIN 338-2002 “Concreto. Método para
la elaboración, curado y ensayo a compresión de
cilindros de concreto”
[16]. La cual establece los
siguientes valores como las dimensiones de los
moldes metálicos: 152,5 ± 2,5 mm de diámetro y 305
± 6,0 mm de altura.
Una vez aceitado el interior de cada cilindro, se
ejecutó el vaciado de la mezcla en tres capas, cada
una con un espesor aproximado a un tercio de la
altura del molde, cada capa vaciada se compactó
dando 25 golpes distribuidos en la sección
transversal a través de una barra compactadora
normalizada, para la segunda y tercera capa de
cada probeta la compactación se realizó penetrando
la capa anterior como lo especifica la norma.
Habido vaciado el número de cilindros
correspondiente a la mezcla, se enrazó la superficie
de la probeta con una cuchara de albañilería para
dejarla perfectamente lisa y al ras con el borde del
molde.
Pasadas las 24 horas del vaciado de las muestras,
se realizó el desencofrado y se inició el proceso de
curado, sumergiendo los cilindros identificados
previamente en un tanque o piscina con agua y a la
sombra.
Para el caso de las viguetas, el vaciado se realizó
de acuerdo a la Norma COVENIN 340 (R) - 2004
“Concreto. Elaboración y curado de probetas en el
laboratorio para ensayos a flexión”
[17]. La cual
establece como dimensiones mínimas las siguientes
para moldes metálicos o plásticos: 15,0 x 15,0 x 50,0
(cm).
Aceitado el interior de los moldes, se procedió a
vaciar la mezcla de concreto en dos partes iguales y
tomando en cuenta que el área de la superficie es
mayor a 310 cm², el número de golpes dados por
capa fue de uno (1) por cada 14 cm². En cuanto al
método de vibrado, se utilizó el correspondiente
para mezclas con un asentamiento mayor a 7,5 cm,
es decir, el método de la barra normalizada, sin
embargo, para el caso de la mezcla patrón se utilizó
tanto el método de la barra como el de vibrado
externo con vibrador, el cual consiste en colocar
dicho instrumento rígidamente unido al molde. Dicho
vibrado no debe de durar más de 10 segundos para
evitar la segregación de los agregados.
Compactada la mezcla en el molde, se procedió a
dar quince (15) golpes en el exterior del molde con
un martillo de goma para extraer todo el aire
atrapado. Luego de eso, se enrazó la mezcla con la
barra compactadora normalizada y se dejó curar en
una zona techada por 24 horas (todo este
procedimiento se realizó sobre una superficie plana
rígida, sin ningún tipo de inclinación y libre de
vibraciones o cualquier otro tipo de perturbación).
Pasado el tiempo de fraguado del concreto, se
retiraron las viguetas de los moldes, se identificaron
y se introdujeron en una piscina con agua bajo la
sombra durante 28 días para su curado.
ix. CARACTERIZACIÓN DEL CONCRETO
FRESCO
A. Medición del asentamiento con el Cono de
Abrams
Para este procedimiento se siguió lo establecido en
la Norma COVENIN 339-2003 “Concreto. Método
para la medición del asentamiento con el cono de
Abrams”
[18]. Dicha norma explica el método para
realizar el ensayo de asentamiento del concreto
fresco a través del Cono de Abrams, teniendo un
rango de asentamiento adecuado para dicho
método de ½” (1,5 cm) a 8” (20,3 cm).
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA
COELHO
• Se humedeció el interior y exterior del cono
de Abrams y también la plancha metálica, la
cual funciona como una superficie rígida,
plana y no absorbente. El molde se sujetó a
través de las aletas con los pies y se vacío
la mezcla de concreto en tres partes con
espesores aproximados a un tercio de la
altura del cono.
• Se compactó cada capa vaciada dando 25
golpes sobre la sección transversal o
superficie de la capa, utilizando la barra
compactadora normalizada.
• Una vez llenado el cono y compactada la
última capa, se enrazó la superficie
utilizando la misma barra compactadora
para luego tomar el cono de las manillas,
quitar los pies de las aletas y retirar el
molde, alzándolo cuidadosamente en
dirección vertical evitando cualquier tipo de
movimiento lateral que pueda afectar la
forma final de la mezcla deformada, todo
esto en un tiempo de cinco (5) a diez (10)
segundos según lo indicado en la norma.
• Por último, se colocó el cono de Abrams
sobre la plancha metálica, al lado de la
mezcla de concreto pero volteado, para
luego colocar la barra compactadora sobre
el cono en dirección a la mezcla y poder
medir la diferencia de altura entre el cono y
la mezcla deformada.
Figura 4: Medición del asentamiento con el Cono de
Abrams.
B. Relación Triangular
Como parte de la caracterización del concreto
fresco, evaluando la relación triangular, se
implementaron mezclas con 100% de reconeco, en
las cuales es necesario determinar la magnitud del
asentamiento mediante la utilización del Cono de
Abrams. Evaluando así, el asentamiento de mezclas
con diferentes dosis de cemento y relaciones
agua/cemento.
Se realizaron mezclas con dosis de cemento iguales
a 380 kg/cm³, 400 kg/cm³ y 420 kg/cm³.Una vez
establecida la dosis de cemento se procedió a
agregar diferentes cantidades de agua en función a
una relación “a/c” tomando valores de 0,40, 0,50 y
0,60 respectivamente, para cada una de las
dosificaciones de conglomerante. Así, fueron
tomando muestras para obtener la medición del
asentamiento, este procedimiento se repitió
aumentando cada vez más la cantidad de agua en
función a la relación “a/c” ya establecidas para luego
obtener tres (3) asentamientos por cada dosis de
cemento .Pudiendo, presentar el grafico de la
variación del asentamiento en función de la dosis de
cemento y relación agua-cemento.
Este estudio se repitió para mezclas con la
incorporación de un aditivo retardador de fraguado,
el cual ayuda con la trabajabilidad del concreto y
reduce la cantidad de agua necesaria en la mezcla,
sin embargo, la cantidad de agua se mantuvo igual
para ambos casos
x. CARACTERIZACIÓN DEL CONCRETO
ENDURECIDO
A. Masa unitaria
Antes de realizar el ensayo a compresión de los
cilindros, se midió con una cinta métrica la altura y
diámetro de cada cilindro en tres puntos diferentes,
con la finalidad de promediar dichos valores y
obtener el volumen final de cada cilindro. Para las
viguetas, se midió la longitud, la altura y la
profundidad para también hallar su volumen. Luego,
se determinó la masa en una balanza (para los
cilindros y las viguetas). Con los datos obtenidos se
procedió a calcular la masa unitaria del concreto
endurecido utilizando la siguiente fórmula:
WE = Wp / Vp (6)
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Grueso
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
Donde: WE es la masa unitaria del concreto
endurecido (kgf/m³), Wp es el peso del cilindro o
vigueta (kgf) y Vp es el volumen del cilindro o vigueta
(m³).
B. Ensayo a compresión
El ensayo a compresión de las probetas cilíndricas
se realizó según la Norma COVENIN 338-2002
“Método para la elaboración, curado y ensayo a
compresión de cilindros de concreto”
[19]. El cual
consiste en ubicar el cilindro en la máquina de
ensayos, colocando dos discos confinados con
almohadillas de neopreno arriba y abajo del mismo,
los cuales harán que tanto la parte superior como la
inferior de la probeta se nivelen y que la carga se
distribuya uniformemente en toda la sección
transversal. Luego se procede a cargar la máquina
para comprimir el cilindro hasta lograr la falla.
La resistencia a la compresión de cada cilindro se
calculó con la siguiente ecuación:
σ = P / A (7)
Donde: σ es la resistencia a la compresión del
cilindro (kgf/cm²), P es la carga máxima aplicada al
cilindro (kgf) y A es el área transversal del cilindro
(cm²).
Figura 5: Ensayo a compresión de las probetas
cilíndricas.
C. Ley de Abrams
En cuanto al estudio de la Ley de Abrams, para la
caracterización del concreto endurecido, se
realizaron ensayos de compresión a las mezclas
MRA, las cuales cuentan con una dosis de cemento
igual a 400 kg/cm³ con un 100% de reconeco como
agregado grueso. En dichas mezclas se varió la
relación agua/cemento, tomando valores de 0,40,
0,50 y 0,60 respectivamente, dicho procedimiento se
repitió, agregándole a la mezcla un aditivo
retardador de fraguado (como en el caso de la
relación triangular). Dichos ensayos se realizaron
con un tiempo de curado de 7, 14 y 28 días, sin
embargo, al presentar la gráfica, solamente se
tomaron las resistencias promedio a los 28 días de
cada mezcla. En base a esto, se obtuvo la variación
de la resistencia según la relación agua/cemento,
para evaluar las propiedades mecánicas del
concreto.
D. Ensayo a flexión
El ensayo a flexión de las viguetas se realizó según
la Norma COVENIN 343 (R) - 2004 “Concreto.
Determinación de la resistencia a la flexión en vigas
simplemente apoyadas carga en el centro del tramo”
[20]. Dicha norma explica el montaje y preparación
previa de la vigueta para su ensayo. En cuanto a la
preparación, se trazaron tres líneas sobre lo alto,
una en la mitad de la longitud y las dos últimas a una
distancia mínima de 25 mm de los bordes de dicha
vigueta, luego se procedió a colocar dos rodillos de
acero en la parte inferior de la presa hidráulica
alineados con las guías hechas previamente más
cercanas a los bordes de la vigueta. En cuanto a la
guía realizada en la mitad de la longitud, se alineó
con el cabezal de la máquina de ensayo, el cual es
una rotula de acero.
La recolección de los datos del ensayo, se logró
mediante la instalaron de dos potenciómetros, uno
de hilo y uno de lápiz, con el fin de determinar la
deflexión de la vigueta.
Es importante mencionar que la norma recomienda
realizar dichos ensayos una vez que la vigueta sea
retirada de la piscina con agua en donde estaba
sumergida, ya que, de lo contrario, su resistencia a
la flexión se vería afectada, sin embargo, dichas
viguetas fueron ensayadas después de 24 horas de
haberlas sacado de la piscina por motivos de
disponibilidad de la maquina y tiempo de los
operadores.
Una vez realizado el ensayo y teniendo todos los
datos en la hoja de cálculo, se procedió a calcular el
módulo de rotura de cada vigueta a través de la
siguiente ecuación:
Fr = (3 x P x L) / (2 x b x h^2) (8)
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Granulometría del Reconeco
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
100.00
10.00
Abertura (mm)
1.00
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
Donde: Fr es el módulo de rotura (Kgf/cm²), P es la
carga máxima aplicada por la máquina de ensayo
(kgf), L es la luz o longitud de la vigueta (cm), b es
el ancho promedio de la vigueta (cm) y h es la altura
promedio de la vigueta (cm).
Figura 6: Ensayo a flexión de las viguetas.
El momento último y el corte último, se ve
representado en la Figura 7, en la cual se observa el
diagrama de corte y momento para una viga
simplemente apoyada con una carga puntual en
todo el centro de la viga.
Figura 7: Diagrama de corte y momento de una viga
simplemente apoyada con carga piuntual.
E. Resistencia a la compresión especificada
Al determinar la dosificación del concreto basándose
en la experiencia en obra y mediante mezclas de
tanteo, según FONDONORMA 1753-2006
“Proyecto y Construcción de Obras en Concreto
Estructural”
[21]. Dicha norma comenta los
requisitos de evaluación y aceptación de la
resistencia del concreto.
El concreto se dosificará para garantizar una
resistencia promedio a la compresión F’cr, que
exceda la resistencia especificada en el proyecto
F’c. Si se dispone de datos suficientes y se ha
calculado la desviación estándar se puede utilizar la
siguiente ecuación:
f´cr = f´c + 1,34 x S (9)
Donde: f’cr es la resistencia promedio requerida, f’c
es la resistencia promedio especificada y S es la
desviación estándar.
De acuerdo a la investigación, se determinará la
resistencia promedio requerida al ensayar a
compresión las probetas ya estipuladas y con dichos
resultados obtener la desviación estándar de cada
una de las familias según su variación del porcentaje
piedra/reconeco. Contando con estas variables y
despejando f’c de la ecuación 9, se determina la
resistencia especificada de diseño, que se traduce
en la resistencia la cual, si se mantienen los
estándares de calidad podrá ser garantizada como
resistencia mínima alcanzada por le concreto.
xi. RESULTADOS
A. Granulometría
Reconeco
Límite Inferior
Límite
Superior
Figura 8: Curva granulométrica del reconeco (MAR).
La granulometría del reconeco se normalizó con la
granulometría de la piedra, tomando los mismos
Pasante (%)
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Granulometría de la Piedra
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
100.00
10.00
Abertura (mm)
1.00
Granulometría de la Arena
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
100.00
10.00
1.00
Abertura (mm)
0.10
0.01
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
rangos para los limites granulométricos. En la
Figura 8, se observa que el material tiene partículas
con un tamaño máximo de 1” (pulgada), es decir,
que en el tamiz superior (1 ½”) el porcentaje retenido
fue de 0% y el pasante fue de 100%. Sin embargo,
el tamaño máximo nominal debería ser el menor
tamiz por el cual pasó el 95% o más del material, lo
cual no se evidenció en este caso.
La curva granulométrica tendió a salirse de los
límites establecidos en la norma
[8], para el caso N.º
1. Para el límite inferior la curva se salió en el cedazo
de 1”, lo que significa que existe menos material del
recomendado en dicho tamaño, en el caso del límite
superior en los tamaños pequeños correspondientes
a los tamices 3/8”, 1/4" y #4 la curva se salió del
mismo, lo que significa que posee mayor cantidad
de material que el recomendado por la norma. Todo
esto representa un material poco apto para la
mezcla, no obstante, se aceptó el reconeco como
material sustituto del agregado grueso común, con
el fin de seguir con la investigación.
Piedra
Límite
Inferior
Límite
Superior
Figura 9: Curva granulométrica de la piedra.
En el caso de la granulometría de la piedra, también
se tomaron los limites granulométricos establecidos
en la norma
[8], los cuales son los mismos para el
reconeco, es decir, los del caso N.º 1. El tamaño
máximo nominal o el menor tamiz por el cual pasó el
95% o más del material fue de 1” (pulgada), el
porcentaje de pasante fue igual al 95,53%. Como se
puede observar en la Figura 9, la composición
granulométrica establecida por los porcentajes
mezclas de concreto, donde los espacios vacíos
generados junto al agregado fino, son mínimos.
Arena
Limite
Inferior
Limite
Superior
Figura 10: Curva granulométrica de la arena.
Por último, en cuanto a la arena (agregado fino),
esta presentó una granulometría bien gradada, con
una mínima cantidad de pasante #200, el cual
corresponde a partículas excesivamente pequeñas.
Como se observa en la Figura 10, la curva
granulométrica se acerca bastante al límite
granulométrico inferior, sin embargo, esta se
encuentra dentro de los límites establecidos en la
norma
[8]. De acuerdo a los resultados obtenidos,
el agregado fino estudiado se considera totalmente
apto para la elaboración de mezclas de concreto
según lo recomendado en la norma.
B. Pesos específicos y porcentajes de absorción
Tabla I: Pesos específicos de los agregados.
Densidad
(g/cm³)
Aparente
(γa)
Aparente
SSS (γs)
Nominal
(γ)
Reconeco
1,75 1,80 1,85
Piedra
2,39 2,41 2,44
Arena
2,48 2,52 2,59
Tomando en cuenta la Tabla I, podemos observar
que las densidades son bastante similares entre
ambos agregados, con un porcentaje de variación
pasantes cumple con lo recomendado en la norma,
esto quiere decir que el material es apto para las
del 3% y 6%. Entre las densidades, tenemos la
nominal, la cual relaciona el peso del material con el
volumen ocupado por este y sus poros permeables.
Pasante (%)
Pasante (%)
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Ahora bien, en el caso del reconeco, se observa que
los resultados de las densidades son
considerablemente menores a la de la piedra y la
arena. Esto se debe a que el reconeco es un
material que contiene piedra y arena de diferentes
tamaños, además de conglomerante como el
asfalto, el cual hace que un menor peso ocupe un
mayor volumen, esto favorece a las mezclas, ya que
su peso final será menor al de una mezcla común.
En cuanto a la absorción de los agregados, el menor
valor corresponde al de la piedra, seguido de la
arena y por último el reconeco. La arena por tener
un resultado igual a 1,77% y el reconeco un
resultado igual a 2,87%, ambos mayores a uno por
ciento (> 1%), proporcionan agua a la mezcla, es
decir, tienen una mayor cantidad de poros donde el
agua puede acumularse, mientras que la piedra por
tener una absorción de 0,91% menor a uno por
ciento (<1%), absorbe agua de la mezcla, es decir,
tienen una menor cantidad de poros donde el agua
puede acumularse.
C. Desgaste de los Ángeles
El límite permitido según la norma para el porcentaje
de desgaste en el agregado grueso es de 40%
[8].
Por otra parte, de acuerdo con las condiciones del
concreto deseado, se pueden requerir limites más
exigentes. Los agregados de alta resistencia al
desgaste suelen tener perdidas de menos del 20%
[6].
El desgaste para el reconeco fue de 45,62%,
superando el porcentaje límite establecido en la
norma, esto quiere decir que la resistencia a la
abrasión de dicho agregado no es adecuada para
ser empleado en mezclas de concreto estructural.
En el caso de la piedra, el porcentaje de desgaste
fue igual a 30,34%, arrojando un resultado menor al
40% establecido en la norma, lo que quiere decir que
este agregado si presenta una resistencia a la
abrasión para ser utilizado en concreto estructural.
D. Masas unitarias
Figura 11: Masas Unitarias de los agregados.
Tal como se muestra en la Figura 11, se tienen las
masas unitarias sueltos y compactados de los
agregados. Dichas masas, se determinaron con el
fin de sustituir volumétricamente el reconeco y la
piedra en los porcentajes del 90% al 10%
(Reconeco/Piedra) como agregado grueso,
mientras que, en el caso de la arena, se determinó
para su caracterización y comparación con lo
establecido en la norma y poder verificar que sea
adecuada para ser utilizada en mezclas de concreto
estructural.
Para el agregado fino como es la arena, los
resultados de las masas unitarias sueltas y
compactada, dieron 1540 kg/m³ y 1824 kg/m³
respectivamente, valores que se encuentran entre
los límites establecidos en la norma, los cuales van
de 1500 a 1600 kg/m³, en cuanto a la masa unitaria
suelta y de 1600 a 1900 kg/m³ para la masa unitaria
compactada
[6], es decir, la arena resulta apta para
ser utilizada en mezclas de concreto estructural.
Ahora bien, en el caso piedra, las masas unitarias
sueltas y compactada fueron iguales a 1335 kg/m³ y
1500 kg/m³ respectivamente, sirviendo para ser
comparados con los límites establecidos por la
norma para agregados gruesos que van de 1400 a
1500 kg/m³ y 1500 a 1700 kg/m³ para masa unitaria
suelta y compactada respectivamente
[6]. Al hacer
la comparación de la masa unitaria compactado de
la piedra, esta cumplió con los límites, sin embargo,
la masa unitaria suelta no cumplió, aunque está muy
cercano al valor mínimo; para efectos de esta
investigación, se acepta la piedra como un agregado
adecuado para mezclas de concreto estructural.
Masa Unitaria de los agregados
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Reconeco
Suelto
Piedra Arena
Compactado
Masa Unitaria (kg/m³)
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Por último, las masas unitarias sueltas y
compactada del reconeco dieron valores iguales a
1190 kg/m³ y 1362 kg/m³ respectivamente, los
cuales no están dentro de los pesos normativos
utilizados usualmente para el caso del agregado
grueso.
E. Contenido de humedad
Figura 12: Contenido de humedad de los agregados.
Es de suma importancia conocer el contenido de
humedad de los agregados al momento de realizar
una mezcla de concreto, ya que este factor puede
agregar o sustraer agua a la mezcla y para obtener
un punto de equilibrio, es necesario saber los
porcentajes de humedad de cada agregado. Tal
como se puede observar en la Figura 12, el menor
contenido de humedad lo posee la piedra con un
valor de 0,67%, seguido del reconeco con 2,99%,
estos porcentajes son considerablemente bajos y,
por lo tanto, el contenido de agua que le
proporcionan a la mezcla no es significativo. Ahora
bien, para el caso de la arena, el contenido de
humedad es de 5,97%, lo que quiere decir que le
esta proporcionado a la mezcla de concreto una
cantidad significativa de agua (en comparación con
los agregados gruesos).
F. Medición del asentamiento con el Cono de
Abrams
Figura 13: Asentamientos de las mezclas con variación
piedra/reconeco.
En cuanto a los asentamientos de las mezclas MR,
en las cuales se varía el porcentaje de reconeco
como agregado grueso para ensayos a compresión
y flexión respectivamente, la variación de la
trabajabilidad del concreto se puede deber a
factores ambientales y al porcentaje de humedad de
los agregados, ya que, los agregados eran tomados
directamente del patio de la planta de premezclado
donde dichos elementos son afectados
directamente por la lluvia y sol al estar expuestos a
la intemperie
G. Relación Triangular
Figura 14: Relación Triangular para mezclas sin
aditivos (MRA S/A).
Contenido de Humedad de los agregados
7%
5.97%
6%
5%
4%
3%
Piedra
Reconeco
Arena
2%
1%
0%
Asentamientos de las Mezclas con
Variación Piedra/Reconeco (MR)
20
17.8
18
16.5 16.5
16
14
12
10
8
6
4
2
0
15.2
15.2 15.2
14.0
12.7 12.7 12.7 12.7
Relación Triangular (S/A)
430
420
410
400
390
380
370
0.40
0.50
0.60
0.70
Relación Agua/Cemento, A/C
Contenido de humedad (%)
Asentamientos (cm)
Dosis de Cemento, C (kg/cm³)
2.99%
0.67%
7,6 cm
10,2 cm
12,7 cm
15,2 cm
17,8 cm
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Grueso
Relación Agua/Cemento, A/C
Masa Unitaria Promedio de las Mezclas
con Variación P/R (MR)
2400
2350
2300
2250
2200
2150
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Tal como se describió en la metodología, la
trabajabilidad es una variable importante, cuando se
habla de concretos a los cuales se les adiciona un
material no convencional, debido a que la alta
porosidad y porcentaje de la adsorción del reconeco
afectaría dicho asentamiento. Sin embargo, como se
puede observar en la Figura 14, el concreto con
100% de reconeco como agregado grueso, en
condiciones estándar contaría con un asentamiento
de 12,7 cm para una dosificación de 400 kg/cm³ y
una relación agua/cemento de 0,50, dando como
resultado una trabajabilidad aceptable para el
vaciado de miembros estructurales, tales como
losas, vigas y columnas con la ayuda de vibradores
mecánicos.
Para el caso en el que sea requerida una mayor
trabajabilidad del concreto y solo se modifique la
relación agua/cemento (adicionando una mayor
cantidad de agua), la mezcla sufriría una
disminución importante en la resistencia final del
concreto. En general, se puede decir que, para
alcanzar mayor asentamiento sin que se sufra una
disminución en la resistencia, se requerirá mantener
la relación agua/cemento pero aumentar la
dosificación de agua y cemento, lo que influye
considerablemente en el costo final de la mezcla. Si
por el contrario el objetivo fuese disminuir la
cantidad de cemento y mantener la resistencia, se
debe ajustar la relación agua/cemento produciendo
disminución de la trabajabilidad y dificultando las
labores de colocación del concreto.
430
Relación Triangular (C/A)
420
410
400
390
380
370
0.35
0.45 0.55
0.65
Figura 15: Relación Triangular para mezclas con
aditivos (MRA C/A).
En cuanto al aumento de la trabajabilidad, se
consideró la adición del aditivo super plastificante
(DARATARD 17) para evaluar la variación del
asentamiento en el concreto fresco. Como se puede
observar en Figura 15, hubo un incremento de 2,50
cm de asentamiento para una dosis de cemento de
400 kg/cm³ y una relación agua/cemento de 0,50,
dando como resultado un asentamiento final de 15,7
cm. Se puede decir que, gracias al aditivo se
registran lecturas de asentamiento superiores a los
20,3 cm sin necesidad de tener que sufrir una gran
variación en la relación agua/cemento.
Con el uso del aditivo super plastificante
previamente mencionado, se consigue mitigar los
costos económicos asociados a un aumento
significativo de la dosis de cemento en concretos sin
aditivo, con el propósito de lograr mayor
trabajabilidad de la mezcla; siendo esto de vital
importancia para el vaciado de miembros esbeltos o
vaciados mediante la utilización de equipo de
bombeo.
H. Masa unitaria del concreto endurecido
Es importante destacar que la masa unitaria del
concreto depende de los tipos de agregados, la
calidad de ellos, su proporción, el contenido de
cemento y el volumen de vacíos.
Figura 16: Masa Unitaria de las Mezclas con Variación
P/R (MR).
Las mezclas con variación Piedra/Reconeco, tal
como se observa en Figura 16, existe una tendencia
Dosis de Cemento, C (kg/cm³)
Masa Unitaria (kgf/m³)
7,6 cm
10,2 cm
12,7 cm
15,2 cm
17,8 cm
20,3 cm
22,9 cm
98
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
Masa Unitaria de las Viguetas (MRV)
2400
2350
2300
2250
2200
2150
2100
2050
2000
MRV-1 MRV-1 MRV-2 MRV-2 MRV-3 MRV-3 MRV-4 MRV-4
(S/F) (C/F) (S/F) (C/F) (S/F) (C/F) (V/C) (V/V)
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
creciente de la masa unitaria entre cada mezcla,
esto se debe a la variación en los porcentajes de
piedra/reconeco, ya que para dichas mezclas las
dotaciones de arena y cemento se mantuvieron
constantes. La mezcla MR-0 presenta una masa
unitaria más bajo, ya que esta posee un 100% de
reconeco como agregado grueso, dicho agregado
presenta una masa menor al de un agregado grueso
común, mientras que, la mezcla MR-10 posee un
100% de piedra como agregado grueso, por lo que
su masa es mayor. Cabe recordar que, para estas
mezclas se utilizaron las masas unitarias sueltos de
ambos materiales para realizar la conversión de
peso por volumen. Para estas mezclas, la
desviación estándar arrojó una variación de 0,30 a
0,90%, dichos porcentajes de error son aceptables.
Figura 17: Masa Unitaria de las Mezclas Viguetas
(MRV).
Para el caso de las mezclas realizadas para las
viguetas, es decir, las mezclas MRV, ocurre un caso
parecido al de las mezclas MR, puesto que para este
caso también existió la variación en el porcentaje
Piedra/Reconeco y por ende, como se observa en la
Figura 17, las barras tienen una tendencia creciente,
además de evidenciar una leve diferencia en la
masa unitaria de las viguetas con fibra y las que no
tienen fibra, en los dos primeros casos (Mezclas
MRV-1 Y MRV-2) disminuyen y en el tercero (MRV-
3) aumentan, considerando que el volumen y peso
de la fibra es mínimo, dicha diferencia se puede
deber a la compactación del concreto en los moldes.
Ahora bien, para las mezclas MRV-4, tomando en
cuenta que fueron realizadas con piedra como 100%
del agregado grueso, se observa un gran aumento
de la masa unitaria en el caso de compactación con
vibrador, ya que con dicho método, las partículas o
poros de aire contenidas en la mezcla ascienden
con una mayor eficiencia, hasta quedar un mínimo
de volumen de aire retenido, ya que la vibración
transmitida por el aparato es mucho mayor a la
producida por un operario con una barra
compactadora y un martillo de goma.
I. Ensayo a compresión
Figura 18: Resistencia a la compresión de las Mezclas
del Prediseño (MRP).
En las mezclas realizadas en el prediseño (MRP), se
tantearon diferentes dosificaciones, ya que el
reconeco es un material del cual no se cuenta con
suficiente información para ser usado como
agregado grueso en mezclas de concreto
estructural. Por esto, al momento de realizar las
mezclas con las dosificaciones predefinidas para un
concreto de 250 kgf/cm² de resistencia para un
tiempo de curado de 28 días, las mismas no dieron
el volumen total requerido, es decir, la cantidad de
material fue calculada para un volumen final de 6
probetas cilíndricas normadas y la mayoría de las
mezclas dieron un total de 5,5 cilindros en vez de los
6 realmente calculados. En este sentido, con el
material faltante, se tuvo que realizar un recálculo de
la dosificación.
Dichos tanteos se repitieron hasta obtener un
volumen constante de 6 probetas cilíndricas y una
Resistencia a la Compresión de las
Mezclas del Prediseño (MRP)
240
24 Horas
14 Dias
3 Dias
28 Dias
7 Dias
200
160
120
80
40
0
1 2 3 4 5 6 7 8
Código de Mezcla, MRP
Masa Unitaria (kgf/cm³)
Resistencia, (kgf/cm²)
99
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
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cantidad de cemento adecuada para un concreto
250 kgf/cm². Sin embargo, los cilindros obtenidos
para cada mezcla fueron ensayados a compresión y
se representaron en la Figura 18, donde la mezcla
MRP-2 arrojó las mayores resistencias, seguido de
las mezclas MRP-7 y MRP-8. No obstante, para la
mezcla MRP-2, se utilizó una dosis de cemento muy
alta, lo cual afecta al potencial factor económico de
una mezcla de concreto ecológica, además de no
ser una dotación de cemento adecuada para un
concreto de 250 kgf/cm² de resistencia.
Figura 19: Resistencia a la compresión de las Mezclas
con Variación P/R (MR).
Luego de elegir la mezcla MRP-7 como dosificación
base para las mezclas de concreto variando el
porcentaje de reconeco, en la Figura 19 se puede
apreciar una curva creciente para los resultados de
las resistencias a los diferentes días de curado de
las probetas con algunos declives en los cilindros
ensayados a los 7 días, los cuales se pueden deber
a errores atribuibles al usuario en el momento de la
compactación de dichos cilindros, ya que para los
ensayos de los demás días de curado (14 y 28 días),
la tendencia creciente se mantuvo.
En dicho gráfico se logra observar que la mezcla con
variación 0/100 de Piedra/Reconeco arrojó la menor
resistencia, esto se debe a que el reconeco es un
material conformado por arena, grava, piedra y
asfalto (como se explicó anteriormente), es decir, no
es un material homogéneo y por lo tanto la
resistencia mecánica de dicho agregado es menor a
lo que pudiese aportar un agregado grueso
convencional. En las probetas ensayadas con
reconeco, se evidencia cómo las partículas de dicho
material se desprenden o se deshacen, lo cual no
suele pasar con un agregado grueso común como la
piedra. Por consecuencia las mayores resistencias
alcanzadas fueron las correspondientes a la mezcla
MR-10, la cual presenta una variación de 100/0 de
Piedra/Reconeco.
Figura 20: Desarrollo de la Resistencia de las Mezclas
con Variación P/R (MR).
En la Figura 20, se observa el desarrollo de la
resistencia de cada mezcla según el pasar del
tiempo de curado, el comportamiento de este
desarrollo se repite para todas las mezclas, las
cuales para un tiempo de curado de 7 días
presentan una velocidad acelerada en donde
adquieren aproximadamente un 70% de la
resistencia final obtenida y después dicha velocidad
disminuye conforme el pasar de los días, teniendo
una diferencia máxima de 40 kgf/cm² de resistencia
entre el plazo de 7 a 14 días y 50 kgf/cm² desde los
14 a los 28 días.
Al comparar las mezclas con 100% reconeco como
agregado grueso (MR-0) con la mezcla patrón (MR-
10) la cual es de 100% piedra, se tiene una
diferencia promedio del 74% entre las resistencias
alcanzadas por ambas mezclas a los 28 días, es
decir, al usar reconeco como sustituto del agregado
grueso, así sea al 100% o variando los porcentajes
Piedra/Reconeco, los valores finales siempre serán
menores al de una mezcla con 100% piedra como
agregado grueso.
De acuerdo a los criterios de aceptación de la norma
la cual estipula que ningún ensayo individual
(promedio de al menos dos cilindros) estará por
debajo de Fc en más de: 35 kgf/cm² cuando Fc ≤
350 kgf/cm²
[21], las mezclas MR-0, MR-1 y MR-2
Resistencia a la Compresión de las
Mezclas con Variación P/R (MR)
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
7 Días
14 Días
28 Días
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Codigo de Mezcla (MR)
Desarrollo de la Resistencia de las
Mezclas con Variación P/R (MR)
320
280
240
200
160
120
80
40
0
MR-0
MR
-3
MR
-6
MR-9
MR-1
MR
-4
MR
-7
MR-10
MR-2
MR
-
5
MR-8
0
10
Curado (Días)
20
30
Resistenci (kgf/cm²)
Resitencia (Kgf/cm²)
100
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
Ley de Abrams (28 Días)
205
200
195
190
185
180
175
170
165
160
155
0.35
2
.7
0.45
0.55
0.65
Relación Agua/Cemento
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no entran dentro del rango de aceptación, ya que
sus resistencias a la compresión a los 28 días dieron
menores a 215 kgf/cm², las demás mezclas (MR-3 a
la MR-10) si cumplieron con el rango de aceptación
de la norma, teniendo como máximo valor de
resistencia a la compresión a los 28 días 302,24
kgf/cm2, correspondiente a la mezcla MR-10,
teniendo un excedente de seguridad de
aproximadamente 50 kgf/cm2 de resistencia.
J. Ley de Abrams
Concreto Sin
A
ditivo
y = 380.2x
2
-
565.03x
+
365.9
R² = 1
Concreto Con A
ditivo
y = 650.97x
2
- 846.87
R² = 1
x + 430
Figura 21: Ley de Abrams
Según lo expuesto en la figura anterior, “ley de
Abrams”, se obtuvo una resistencia máxima de 200
kgf/cm² para una relación agua/cemento de 0,40 en
un concreto sin la incorporación de aditivo. En dicho
gráfico se observa una curva convexa decreciente
hasta una resistencia de 163 kgf/cm²,
correspondiente a un α=0,60; es decir, que a mayor
relación agua/cemento el concreto presenta una
disminución de hasta un 10% de su resistencia
máxima, cada que aumenta en diez (10) decimas de
unidad la relación α.
En el gráfico anterior, se representa la variación de
la resistencia en función a la relación agua/cemento,
donde se observa el comportamiento de una mezcla
de concreto (100% reconeco como agregado
grueso) sin aditivo y el desempeño de un concreto
con las mismas características que si cuenta con la
incorporación de aditivo.
Se aprecia en promedio una disminución de 6
kgf/cm² en la resistencia a los 28 días de curado, en
mezclas con aditivo a comparación de un concreto
sin el químico super plastificante. Esta variación
puede deberse a errores en la preparación de la
muestra para ser ensayada a compresión, puesto
que al utilizar aditivos super plastificantes las
probetas tienden a requerir mucho más tiempo para
evaporar toda el agua almacenada en sus poros,
dando como resultado una variación significativa en
la resistencia final.
K. Ensayo a Flexión
Figura 22: Carga vs Deflexión de las Viguetas (MRV).
Al observar la Figura 22 y comparar los resultados
obtenidos, para cada una de las configuraciones
donde se presentan probetas con y sin fibra, se
evidencia un incremento significativo de la carga
última en todos los elementos con fibras, donde las
mezclas MRV-1, MRV-2 y MRV-3 presentaron un
aumento del 14,6%, 12,6% y 26,2%
respectivamente. Esto es, debido a que la utilización
de fibras en el concreto puede ayudar a disminuir
fisuración al funcionar como malla electrosoldada,
incrementando la tenacidad del concreto y
agregando al material capacidad de carga.
Carga vs Deflexión
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0.00
0.50
1.00
1.50
Deflexión (mm)
MRV-1 (S/F) MRV-2 (S/F) MRV-3 (S/F)
MRV-4 (V/C) MRV-1 (C/F) MRV-2 (C/F)
MRV-3 (C/F)
MRV-4 (V/V)
Resistencia, R (kgf/cm²)
Carga (kgf)
101
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
Figura 23: Módulo de Rotura de las viguetas.
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Al verificar las deflexiones máximas obtenidas,
nuevamente, se evidencia la influencia de la fibra en
la investigación, ya que, al comparar las probetas
con la misma composición de agregado grueso con
variación de la fibra, se aprecia el aumento de la
deformación registrada. Sin embargo, al hacer un
estudio de las probetas sin fibra, se puede visualizar
el incremento de la deflexión a medida que se va
sustituyendo el porcentaje de participación del
reconeco en la mezcla; existiendo un aumento de
0,23 mm de deformación para un concreto con 50%
de piedra.
Esta última variación, se debe a falta de adherencia,
ya que el reconeco como agregado grueso se
El módulo de rotura es una variable importante en la
caracterización de los materiales, definiéndose
como la tensión máxima que un espécimen de
prueba puede soportar en una prueba de flexión de
3 puntos hasta romperse. En Figura 23, se presenta
el módulo de rotura obtenido de cada una de las
probetas, donde hay un aumento significativo en las
muestras que cuentan con fibra en su interior.
Adicionalmente, se observa un incremento al
comparar la muestras con fibra en las que se varía
el porcentaje de reconeco que sustituye el agregado
grueso (100%, 70% y 50% respectivamente).
Para el caso de los especímenes con 100% piedra
como agregado grueso, también presenta una
variación, esto se debe al cambio de dimensiones
entre las dos (2) probetas ensayadas. Ya que, por
temas de disponibilidad, solo se contaba con dos (2)
moldes de diferentes longitudes y dicho cambio de
dimensión afecta directamente la fórmula de módulo
de rotura.
Figura 24: Deflexión de las viguetas.
desprendió del material cementante, además de
desmoronarse múltiples veces ocasionando que la
resistencia final se viese afectada en los casos con
un porcentaje de reconeco mayor al de la piedra.
L. Resistencia promedio y especificada
Figura 25: Resistencia Promedio Requerida (F’CR) y
Especificada (F’C).
Al presentar la resistencia promedio a los 28 días de
curado de las mezclas MR, donde se varió el
porcentaje Piedra/Reconeco, se hizo pertinente
obtener la resistencia segura al momento de
garantizar la resistencia esperada de cada una de
las mezclas y sus respectivas variaciones.
Utilizando la desviación estándar de las cuatro (4)
probetas correspondientes a cada mezcla, se
obtuvo la resistencia especificada del concreto que
sirve como garantía para que la misma pueda ser
utilizada a la hora de diseñar miembros de concreto
armando de forma segura y con garantía de que se
podrá cubrir dicha expectativa.
Módulo de Rotura de las Viguetas
60
50.24
49.26
50
46.95
47.25
46.15
40.95
41.96
39.83
40
30
20
10
0
MRV- MRV- MRV- MRV- MRV- MRV- MRV- MRV-
1 (CF) 1 (SF) 2 (CF) 2 (SF) 3 (CF) 3 (SF) 4 (VV) 4 (VC)
Deflexión en las Viguetas
1.8
1.6
1.53
1.4
1.2
1.13
1.13
1.11
10
0.
8
0.
6
0.
4
0.7
0.8
0.5
MRV- 1 MRV- 1 MRV- 2 MRV- 2 MRV- 3 MRV- 3 MRV-
4 MRV- 4 (CF) (SF) (CF) (SF) (CF) (SF)
310
290
270
250
230
210
190
170
150
Resistencia del Concreto
Resistencia Promedio
Resistencia Especificada
Deflexión máx, (mm)
Modulo de Rotura, (kgf/cm³)
Resistencia (kgf/cm²)
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Dentro de la caracterización del concreto
Ahora bien, según la Norma FONDORNOMA 1753-
2003, para calcular la Resistencia Promedio
Especificada se necesita de un gran número de
datos de resistencias mayores a treinta (30) cilindros
ensayados consecutivamente, para luego obtener la
desviación estándar
[21]. En este caso, no se
cuenta con un registro de ensayos que permita
calcular la desviación de acuerdo a lo estipulado en
la norma debido a que el número de cilindros
ensayados consecutivamente por mezcla fue de
cuatro (4), en consecuencia, se procedió a calcular
dicha resistencia con la desviación estándar
obtenida con los cuatro (4) ensayos.
xii. CONCLUSIONES
Mediante la presente investigación, se logró evaluar
el reconeco como un agregado grueso, aplicando
todos los procedimientos o métodos estipulados en
la norma correspondiente a la caracterización de los
agregados gruesos. Como se pudo observar, para
mucho de los ensayos realizados, este material no
cumple con las especificaciones para ser utilizado
como un agregado grueso convencional, ya que sus
características son muy diferentes a las de una
piedra. Esto se debe a su composición física, ya que
es un material diseñado para comportarse
elásticamente. De igual manera, se siguieron los
estudios con dicho material en sustitución del
agregado grueso.
La trabajabilidad del concreto depende en mayor
parte de la dosis de cemento y de la cantidad de
agua en la mezcla. En la ley de Abrams y en la
relación triangular es de suma importancia la
relación “α”, por lo que se considera apropiado
mantener una relación cercana a 0,50 para
garantizar una trabajabilidad y resistencia eficiente.
Una vez realizadas las diferentes mezclas, se eligió
la más factible en cuanto a la dosis de cemento y
con la mayor resistencia promedio requerida
alcanzada, para luego realizar los porcentajes de
variación Piedra/Reconeco para un diseño de 250
kgf/cm
2
de resistencia a los 28 días. Con base a lo
anteriormente mencionado, se determinó que
conforme se aumentaba el porcentaje de reconeco
y se disminuía la cantidad de piedra en la mezcla, la
resistencia decrecía considerablemente, teniendo
una resistencia promedio requerida de 237 kgf/cm²,
con un porcentaje aproximado de 60% de reconeco
y 40% piedra.
endurecido, se observó como la masa unitaria del
concreto disminuía conforme se aumentaba el
porcentaje de reconeco a la mezcla, esto debido a
que la piedra presenta una mayor masa unitaria, a
comparación del reconeco. Sin embargo, en algunos
casos la variación de la masa unitaria no se pudo
observar tan fácilmente y esto se puede atribuir a
errores por parte del operador a la hora de
compactar los cilindros, aunque esto último se haya
hecho con el mayor cuidado posible.
Lo antes mencionado también se observó en las
viguetas, donde conforme se incrementaba el
porcentaje de reconeco la deflexión era menor,
comparado con la mezcla patrón (100 % piedra
como agregado grueso). Para el caso de las
viguetas con fibra anti grietas, la deflexión aumentó
desde un 30% a un 50% más que las viguetas sin
fibra, sin embargo, las deflexiones alcanzadas para
los casos de las viguetas MRV-1, 2 y 3 con fibra,
resultaron muy parecidas entre las tres, por lo que
se entiende que la fibra trabajó como un refuerzo
secundario a los agregados, cuya deflexión máxima
fue de 1,135 mm. Esto último también se evidenció
en el módulo de rotura, ya que los mayores módulos
fueron alcanzados por las viguetas con fibra y a su
vez, con un porcentaje de reconeco menor.
De manera general, se evidenció, que los concretos
con mayor porcentaje de reconeco en sustitución del
agregado grueso, presentaron una variabilidad
desfavorable en sus propiedades mecánicas con
respecto a los concretos realizados con agregados
convencionales. Las mezclas con mayores
porcentajes de reconeco, cuyas resistencias
especificadas dieron menores a 180 kgf/cm², lo cual
se considera un concreto pobre o de baja
resistencia, pueden ser utilizadas para la
elaboración de aceras, brocales, losas livianas,
entre otros elementos de baja envergadura, como es
el caso específico de las mezclas con un porcentaje
de 100% de reconeco en sustitución de la piedra.
Finalmente, evaluando el ámbito económico, las
mezclas de concreto estructural elaboradas en este
trabajo especial de grado, van disminuyendo los
costos conforme se va agregando o sustituyendo el
reconeco como agregado grueso, comparado con la
mezcla patrón, esto se debe a que el reconeco es
un material desechado que a partir de esta línea de
investigación se le podrá asignar un uso para
convertirse en un material aprovechable. Sin
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embargo, hay que tomar en cuenta que el cemento
es el material que mayor incidencia tiene en el costo,
por lo que es conveniente realizar las mezclas con
una dosificación adecuada.
xiii. RECOMENDACIONES
Dada la experiencia adquirida producto de la
presente investigación y tomando en cuenta los
resultados obtenidos, se realizan las siguientes
recomendaciones:
• Antes de realizar las mezclas verificar que
en los agregados no existan materiales
contaminantes que puedan perjudicar la
adherencia. Para el caso del reconeco,
antes de agregarlo a la mezcla, es
conveniente pasarlo por un tamiz #4, para
desechar cualquier partícula menor a dicho
cedazo que pueda interferir la adherencia
con el material aglomerante, ya que por
tratarse de un material heterogéneo fácil de
deformarse o desmoronarse, es bastante
probable encontrar partículas de pequeños
tamaños que puedan afectar la resistencia
final del concreto.
• Realizar nuevas mezclas con Reconeco
provenientes de diferentes partes del país,
con distintas granulometrías, ya que los
pavimentos son diseñados para diferentes
tipos de solicitaciones y por lo tanto su
composición cambia.
• Se recomienda el uso de aditivos
superplastificantes y fibra anti grietas para
los concretos con mayor cantidad de
reconeco, los cuales pueden ser usados
para aceras u otras estructuras con
concretos pobres, para así obtener una
mayor trabajabilidad con una menor dosis
de cemento, mayor ductilidad y mayor
capacidad a la deformación
• Realizar mezclas con un número de
cilindros mayor a treinta (30), para lograr
obtener la desviación estándar como se
indica en la FONDONORMA 1753-2006
[21] y obtener un valor de resistencia
especificada con mayor precisión, además
de verificar el control de calidad para
disminuir el porcentaje de error en la
elaboración de dichas mezclas.
• Efectuar nuevos diseños de mezcla para la
sustitución del reconeco como agregado
grueso con resistencias de diseño mayores
a las de la presente investigación. Además
de aprovechar el material triturado pasante
del tamiz #4 para ser estudiado como
sustituto del agregado fino convencional.
• Analizar las propiedades no mecánicas de
este tipo de concretos, tales como la
abrasión, resistencia a exposición al fuego,
impermeabilidad, durabilidad, entre otras,
para determinar su uso en otras ramas no
estructurales de la construcción.
xiv. AGRADECIMIENTOS
Al Grupo Roangi, en específico a la planta de
Premezclado de concreto Concreklim Caracas II y
sus empleados, los cuales nos financiaron la
totalidad de los materiales y nos abrieron sus
puertas para realizar todas las actividades.
Al coordinador del Laboratorio de la planta de
premezclado, Adrián González, el cual siempre
estuvo atento al correcto desarrollo de las
actividades, además de brindarnos sus
conocimientos y experiencias, los cuales fueron de
gran ayuda en la investigación.
Al Profesor Ing. Vincenzo Bonadío, por
suministrarnos el reconeco para el desarrollo de
nuestra investigación.
REFERENCIAS
[1] Agregados para Concretos. CEMEX. Fecha de
consulta: 30 de marzo del 2022. Disponible en:
https://www.cemex.com/es/productos-
servicios/productos/agregados
[2] Cuáles son los países con mayores reservas de
petróleo y por qué esto no siempre es señal de
riqueza. BBC news Mundo. Fecha de consulta:
30 de marzo del 2022. Disponible en:
https://www.bbc.com/mundo/noticias-
47748488#:~:text=Venezuela%20es%2C%20p
or%20excelencia%2C%20el,de%20Estados%
20Unidos%20(CIA)
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Revista TEKHNÉ Nº 25.3
Semestre septiembre-enero 2022
ISSN electrónico: 2790-5195
ISSN: 1316-3930
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons CC BY-NC-SA 3.0 y pueden ser reproducidos para cualquier uso no-
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https://revistasenlinea.saber.ucab.edu.ve/index.php/tekhne/index
Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
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Fecha de consulta: 30 de marzo del 2022.
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FONDONORMA.
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Determinación de la Densidad y la Absorción.
(1era Revisión). Caracas. FONDONORMA.
[11] COVENIN 268-1998. Agregado fino.
Determinación de la Densidad y la Absorción.
(1era Revisión). Caracas. FONDONORMA.
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Caracas. FONDONORMA.
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[18] COVENIN 339-2003. Concreto. Método para la
medición del asentamiento con el cono de
Abrams. Caracas. (2da Revisión).
FONDONORMA.
[19] COVENIN 338-2002. Concreto. Método para la
elaboración, curado y ensayo a compresión de
cilindros de concreto. (2da Revisión). Caracas.
FONDONORMA.
[20] COVENIN 343(R)-2004. Concreto.
Determinación de la resistencia a la flexión en
vigas simplemente apoyadas carga en el centro
del tramo. Caracas. FONDONORMA.
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Análisis del Comportamiento de Concretos con Reconeco (Material Asfáltico Reciclable) en Sustitución del Agregado
Grueso
ADEL J. CALZADILLA ALMERIDA, ANTHONY P. CORREIA COELHO
[21] FONDONORMA 1753-2006. Proyecto y
Construcción de Obras en Concreto
Estructural.
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ISSN: 1316-3930
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