UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

CURSO : TECNOLOGIA DEL CONCRETO

TEMA : COMPRESION DE PROBETAS DE CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE

MAGUEY IMPERMEABILIZADOS CON PARAFINA

DOCENTE : Ing. SOTIL ANGELES, Leovigildo.

ALUMNO :

MARQUEZ QUISPE, George Cristofer

SEMESTRE : 2015 – I

HUARAZ- ANCASH 2015

Dedicado con mucho cariño a mi madre,

que me guía en mi formación profesional

por el contante apoyo que me da durante

esta etapa de mi vida y por su inagotable

esfuerzo en querer hacer de mí una

persona mejor...

INDICE GENERAL

2

DEDICATORIA

RESUMEN

INTRODUCCION

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO Y METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.1.1. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO1.1.2. OBJETIVO DEL ESTUDIO1.1.3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA1.1.4. HIPOTESIS1.1.5. LIMITACIONES1.1.6. METODOLOGIA1.1.7. MATERIAL Y METODO

CAPITULO II

FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION

2.1. MARCO TEORICO2.1.1.LA FIBRA

1. Tipos de Fibras2. Fibras Vegetal Maguey3. Fibras Naturales Como Refuerzo en el concreto4. El debilitamiento De las Fibras En La Matriz del Concreto5. Volumen de la Fibra6. La longitud de la Fibra7. Efecto del Volumen, Longitud De La Fibras Y La Carga Aplicada8. Fibras Lisas

2.1.2.ENSAYOS FISICOS Y MECANICOS2.1.3.MATERIALES PARA LA ELABORACION DE LA PLANCHA CORRUGADA

1. Cemento2. Agregado fino3. Agua4. Comportamiento del concreto ante los sulfatos5. impermeabilizante

CAPITULO III

ELABORACION DE LAS BRIQUETAS

4.1. PROCESIO DE OBTENCION DE LAS BRIQUETAS4.2. ELABORACION DE LA PLANCHA

4.2.1. TRATAMIENTO DE MATERIALES1. Tratamiento al cemento

3

2. Tratamiento al agregado3. Tratamiento a las fibras4. Tratamiento al agua

4.2.2. DOSIFICACION4.2.3. PREPARACION DE LA MEZCLA4.2.4. MOLDEO4.2.5. PRE-CURADO

4.3. DESMOLDE DEL CUADRO

CAPITULO IV

ENSAYOS FISICOS Y MECANICOS

5.1. CARACTERISTICAS

5.1.1. ANCHO Y LARGO

5.1.2. ESPESOR

5.2. ENSAYO DE COMPRESION

CAPITULO V

PROCESAMIENTO DE DATOS Y RESULTADOS

6.1. PROCESAMIENTO DE DATOS Y RESULTADOS

6.1.1. CARACTERISTICAS Y MEDIDAS DE LA PLANCHA

6.1.2. ENSAYOS A COMPRESION

CAPITULO VI

PROCESAMIENTO DE DATOS Y RESULTADOS

7.1. DISCUSIÓN DE RESULTADO

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS

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RESUMEN

El presente tema de investigación está referido a verificar si la fibra vegetal de Maguey puede ser utilizado como refuerzo en el concreto. Para lograr los objetivos trazados se han elaborado briquetas con fibra Vegetal Maguey utilizando diferentes dosificaciones.

Así mismo se realizara los ensayos a las planchas realizando la evolución de las características físicas y mecánicas.

Dentro de las características físicas que se desarrollaran se encuentran la verificación de las medidas de las briquetas en cuanto a su longitud, largo, ancho, espesor, altura si cumplen con la tolerancia. En cuanto a las verificaciones mecánicas se realizaron ensayos a compresión de las briquetas elaboradas con Fibras Vegetales.

INTRODUCCIÓN

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El trabajo que se presenta a continuación, intenta dar nuevas soluciones e ideas a los agregados del concreto. En el presente informe proponemos la utilización de la fibra vegetal de maguey por ser un recurso renovable y propio de la zona y tiene la propiedad de soportar esfuerzos de tensión, esta será reforzada e impermeabilizada con parafina para mantener y hacer duradera sus propiedades.

La más común de todas las pruebas del concreto cuando este se encuentra endurecido es la prueba de la resistencia a la comprensión. Esta prueba se realiza con el fin de llevar un control de calidad de la resistencia del concreto que se está colocando en una obra determinada y con el fin de cumplir con las especificaciones de supervisión correspondientes. Además, permite evaluar el factor costo-resistencia.

Para pruebas de compresión se utilizan tres tipos de especímenes: cubos, cilindros y prismas. En el presente informe detallaremos la prueba de compresión de una mezcla de cemento y fibras de maguey reforzadas con parafina. Sin más procedemos al detalle del tema de investigación.

El trabajo realizado se ha estructurado de la siguiente manera:

En el capítulo I: Se considera el planteamiento de la investigación y metodología de la investigación.

En el capítulo II: Comprende la base teórica.

En el capítulo III: Se detalla la fabricación de los equipos básicos para la elaboración de los morteros de fibra maguey-cemento-parafina.

En el capítulo IV: Comprende el procedimiento de elaboración de los morteros Maguey – Cemento y el tratamiento previo a los materiales para la elaboración de esta.

En el capítulo V: Comprende la realización de ensayos físicos y mecánicos.

En el capítulo VI: Comprende el procesamiento de datos y resultados.

Culminando con las conclusiones, recomendaciones y la bibliografía.

CAPITULO I

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PLANTEAMIENTO Y METODOLGIA DE LA INVESTIGACION

1.1. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA1.1.1. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO

Los ensayos de resistencia a la compresión en mortero de cemento no constituyen un indicador directo de la resistencia de los concretos elaborados con dicho aglomerante. Varios factores contribuyen a ello por ejemplo la falta de una granulometría extendida, la débil relación agua cemento y el mayor contenido de vacíos en el mortero son algunos de los parámetros más significativos.

Todas las especificaciones de resistencia mecánica del cemento establecen la utilización de probetas de mortero, cuyo requisito esencial es la invariabilidad de sus componentes: agua y arena, quedando como parámetro libre el cemento, sujeto a control y evaluación, mediante los resultados de ensayo. Si bien las primeras especificaciones no fueron demasiado exigentes con relación al agregado, al constatarse su importancia en la mezcla se establecieron diferentes arenas normalizadas.

En la actualidad, la normalización a nivel internacional presenta dos vertientes; en una de ellas, que corresponde a la norma ISO, la arena tiene una granulometría extendida y hace del mortero una especie de "microconcreto", que permite obtener valores resistentes bastante aproximados a las resistencias que el cemento otorga a los concretos de composición corriente.

La otra vertiente corresponde a antiguas normas nacionales, de granulometría de tipo monogranular.

Las normas de ensayo de resistencia, que establecen arenas monogranulares, son las de ASTM (USA), BS (Gran Bretaña), JIS (Japón), GOST (URSS), y la GB (China), con las siguientes fracciones granulométricas. (Tabla l).

TABLA II.- Influencia internacional de las normas

Desarrollo de la norma ASTM A diferencia de muchos países europeos, en los Estados Unidos los primeros controles de calidad de cemento, emplearon ensayos de tracción directa sobre pastas o morteros de cemento, utilizando especimenes con la forma de un ocho y sección reducida de una pulgada cuadrada. La primera especificación de cemento, producida en 1885 por la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles estableció la resistencia a la tracción como criterio de calidad.

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Posteriormente, el ASTM acordó especificaciones para ensayos a la tracción de cemento, definiendo valores de aceptación en el documento C 9 Desde un principio se advirtió la dificultad de la realización del ensayo, evidenciada en la falta de precisión del método. Asimismo, la escasa correlación con los ensayos usuales de compresión en concreto.

El ASTM consideró incluir en la edición de la norma de 1917 la siguiente aclaración sobre el ensayo de tracción: "No constituye un indicador directo en el valor del material de construcción, pero provee un método conveniente para la determinación de la calidad uniforme de cemento. La actual resistencia del mortero o concreto en el cual el cemento es usado puede ser deterrrúnada sólo por pruebas de estos materiales".

El ASTM adoptó un método de ensayo para pruebas de compresión de cemento, con caracter tentativo en el año 1916, con la designación ASTM C-9-16T. En ella se especificaba un mortero de propofciones 1:3, utilizando arena de graduación 20130. No se determinaba el contenido de agua y los especímenes eran cilíndricos de 2 x 4". Este rnétodo, luego de los estudios realizados, no demostró confiabilidad.

En 1928 E.M. Birkett de la compañía Lehigh Portland Company, presentó un trabajo titulado "A Plastic Compression Test for Cement", que tuvo amplia repercusión. La proporción de] mortero

era de 12,75 de arena graduada, con un módulo de fineza, de 2.23; la relación agua / cemento tenía un valor predeterminado y los especimenes eran cubos de 2" de sección.

El sub. Comité correspondiente del ASTM efectuó un estudio ínter laboratorios que dio origen a una nueva norma para ensayo de resistencia de cemento, con la designación C 109-34 T, método de ensayo que establecía la utilización de la arena graduada, la relación a/c de 053 y los especimenes cúbicos.

En 1941 el ASTM, en la especificación C 150-41, prescribió como ensayos alternativos de resistencia de tracción y compresión, correspondiendo al comprador especificar la requerida. En caso contrario, se daba preferencia al ensayo de tracción. En 1960 esta condición se invirtió en beneficio del ensayo de compresión y en 1969 se eliminaba la norma al ensayo detracción.

Este método ha tenido sucesivas modificaciones. En 1943 las proporciones del mortero fueron ajustadas a la relación 1:275. En 1944 el contenido de agua fue fijado de acuerdo al asentamiento del mortero en la mesa de sacudidas. Posteriormente, en 1953, se introdujo el mezclado a máquina. Finalmente, en 1970 se volvió a establecer una relación a/c de 0.485 para los cementos Portland.

1.1.2. OBJETIVO DEL ESTUDIO

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OBJETIVO GENERAL- Explicar si la fibra de maguey es una alternativa de solución para utilizarla como

aditivo en el concreto

OBJETIVOS ESPECIFICOS- Determinación de las características resistentes y elásticas del mortero de cemento.

- Conocer el procedimiento de fabricación de morteros de concreto, que son utilizados en la realización de ensayos para conocer la resistencia a la compresión del concreto.

1.1.3. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA

En la ciudad de Huaraz, así como n las demás ciudades del departamento de Ancash un buen número de las viviendas cuentan con una cobertura de Asbesto – Cemento (considerada cancerígena). Las autoridades no asumen su responsabilidad de orientar a la población acerca del tratamiento que debe de considerar con respecto a este tipo de cobertura, e informar a la población del peligro al que se encuentran expuestos y promover el tratamiento que el caso amerita tal es el caso como el pintado de ellas, o proceder al retiro progresivo, pero con el debido cuidado que el caso amerita, dado que su expansión sin control, seria acrecentar más el problema. El presente tema de investigación busca una alternativa a la necesidad de uso de la Plancha de Asbesto y propone como solución el uso delas fibras vegetales para la elaboración de Planchas Corrugadas dado que la fibra de Maguey posee buenas características (Resistencia a la tensión), que nos lleva a pensar que pueda funcionar como refuerzo en el concreto, el cual como se sabe no es capaza de soportar grades esfuerzos de tensión.

La importancia del tema de Investigación:- Promover la utilización de un recurso renovable (Maguey) - Generar oportunidad de trabajo en la Región ´por la utilizacion de los nuevos morteris

fibras Maguey-Cemento- El costo de la Plancha de Fibra – Maguey –Cemento incide directamente en el costo de

la vivienda especialmente de interés social.- En la economía, reemplaza un producto importado, por un producto Nacional.

1.1.4. LIMITACIONES - El no contar con un laboratorio de Resistencia de Materiales Equipado (Equipo a

Flexión).- La limitada situación económica.-

1.1.5. METODOLOGIA:- Experimental –Aplicativa

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1.1.6. MATERIAL Y METODOEl experimento fue realizado en los Laboratorios de la Facultad de Ingeniería Civil.

- Para la elaboración de los morteros previamente se implementó con el equipo básico (tamices)

- Se pesaron las muestras de las briquetas que serán sometidos a compresión- Los materiales que se utilizaron fueron: cemento, arena fina, fibra, vegetal Maguey,

parafina. - Se utilizaron además cámara fotográfica, computadora y materiales logísticos

correspondientes para la elaboración de los trabajos de gabinete.

1.1.7. ORGANIZACION DEL ESTUDIOCOMPRENDE TRES FASES

PRIMERA FASEEn esta primera fase se tuvo que integrar con el tema de estudio, por ello se realizaron las siguientes actividades

- Planteamiento del problema de investigación- Delimitación del objetivo- Revisión de bibliografía- Preparación de equipos y materiales para la realización de las actividades

de laboratorios que se plantearon realizar-

SEGUNDA FASE

Corresponde a la etapa de laboratorio, se consideró las siguientes actividades

- Análisis de los materiales integrantes de la mezcla- Escoger la arena fina- Tratamiento protector de la fibra – impermeabilización con parafina- Elaboración de los morteros- Medición de los morteros- Ensayos a compresión de los morteros de fibra maguey cemento

TERCERA FASE- Clasificación y tratamiento de datos de los ensayos realizados.- Procesamiento de resultados- Descripción y análisis- Documentación final de resultados, conclusiones y recomendaciones.

CAPITULO II

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FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION

________________________________________________________________________________

2.1. FUNDAMENTOS TEORICOS

El diseño de cualquier elemento o de un sistema estructural implica responder dos preguntas: ¿El elemento es resistente a las cargas aplicadas? y ¿Tendrá la suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e inadmisibles? Las respuestas a estas preguntas implican el análisis de la resistencia y rigidez de una estructura, aspectos que forman parte de sus requisitos. Estos análisis comienzan por la introducción de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la deformación, aspectos que serán definidos a continuación.

2.1.1 ESFUERZOLas fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común dereferencia.

σ = P /A….(Ec. 1)

Donde: P≡ Fuerza axial;A≡ Area de la sección transversal.Cabe destacar que la fuerza empleada en la ec. 1 debe ser perpendicular al área analizada y aplicada en el centroide del área para así tener un valor de σ constante que se distribuye uniformemente en el área aplicada.

2.2.2. DEFORMACIÓNLa resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L, indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería:

2.2.3. DIAGRAMA ESFUERZO – DEFORMACIÓN

El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza

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axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación.Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

Elementos de diagrama esfuerzo – deformación En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite de proporcionalidad. Este límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible.

Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son: Límite de proporcionalidad: hasta este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación

es lineal; limite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al ser

descargado, quedando con una deformación permanente; punto de cedencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles;

esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación; punto de ruptura: cuanto el material falla.

Dado que el límite de proporcionalidad, elasticidad y punto de cedencia están tan cerca se considera para la mayoría de los casos como el mismo punto. De manera que el material al llegar a la cedencia deja de tener un comportamiento elástico y la relación lineal entre el esfuerzo y la deformación deja de existir

Diagrama esfuerzo axial - deformación de acero de bajo contenido en carbono.

2.2.3. ELASTICIDAD Y PLASTICIDAD.

Los diagramas tensión deformación permiten estudiar el comportamiento de un determinadomaterial cuando se somete a la acción de una carga estática es decir de una carga que aumenta

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de forma muy lenta. La pregunta que cabe hacerse es la de qué sucede cuando la carga se retira lentamente y el material se descarga.Supongamos que al aplicar una carga a un material la curva tensión - deformación que sigue esla que se presenta en la zona (a) de la figura siguiente. El diagrama sigue durante la carga lalínea O - A - B - C. Si en un determinado ensayo se considera el material en la posición A y se retira lentamente la carga y el material sigue exactamente la misma curva para regresar a O, sedice entonces que el material es elástico y a esta propiedad se llama elasticidad.La curva tensión-deformación no tiene porque ser lineal para que un material pueda ser elástico. Si se supone el material en el punto B de la zona (b) figura siguiente al descargarlo el material sigue la línea BD. Cuando alcanza el punto D, la carga ha desaparecido por completo pero en el material persiste una deformación que se denomina alargamiento residual.

Comportamiento elástico (a). Comportamiento parcialmente elástico (b)

De la deformación total OE una parte la DE se recuperó elásticamente mientras que la ODpersiste de forma permanente. Es por ello que se dice que el material es parcialmente elástico.Cuando una barra se somete a una carga relativamente pequeña aparece en ella unalargamiento. Si se retira la carga y la barra vuelve a su longitud inicial, se dice que esta trabajando en la zona elástica. Si se repite la acción incrementado progresivamente el valor de la carga se observa que llega un valor de la tensión a partir del cual la barrano vuelve a su longitud inicial . La tensión o esfuerzo a partir del cual la barra pierde suelasticidad se conoce con el nombre de límite elástico del material.El límite elástico suele ser ligeramente superior o muy cercano al limite de proporcionalidad. Hay casos como el acero, en los que ambos valores prácticamente coinciden y otros, como el caucho en los que el límite elástico es mucho mas elevado que el limite de proporcionalidad.La característica de un material que le permite soportar deformaciones inelásticas superiores allimite elástico se denomina plasticidad y en la curva tensión-deformación se manifiesta porque aparece una región elástica seguida de una plástica.Cuando se dan grandes deformaciones en un material dúctil cargado en la región plástica se dice que el material experimenta un flujo plástico. Al obtener la curva tensión - deformación, no se consideró el tiempo de duración de la cargaaplicada. Ocurre que si la duración de la carga aplicada es suficientemente grande, y aparecen

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deformaciones permanentes que se mantienen al eliminar la acción, se dice que el material fluye. Este proceso se denomina relajación del material y se da en general de forma importante a altas temperaturas.Ley de HookeEn el diagrama esfuerzo – deformación, la línea recta indica que la deformación es directamente proporcional al esfuerzo en el tramo elástico, este principio conocido como la ley de Hooke Asimismo, la proporción representada por la pendiente de la recta, es constante para cada material y se llama módulo de elasticidad (E), valor que representa la rigidez de un material.

2.1.4. LA FIBRA

TIPOS DE FIBRA

En la década de los 60 se desarrollaron los concretos reforzados con fibra, donde se emplean fibra de acero, fibra de vidrio, polipropileno y algunas fibras sintéticas, y la investigación sobre ellos aun continua. Sin embargo a estos se les puede considerar generalmente inapropiados para países en vías de desarrollo, debido a los altos costos y abastecimiento limitado de dichas fibras, y la existencia de gran cantidad de fibras orgánicas disponible en el país, que presenta una alternativa a las otras fibras, por su bajo costo, por ser un recurso de la zona renovable.

Las fibras vegetales pueden dividirse en cuatro grupos:

Fibras de líber o tronco(yute, lino, cáñamo) Fibras de hojas (sisal, henquen, abacá) Fibras de pelusas de frutas(estopa de coco) Fibras de madera(bambú, juncos, bagazo)

FIBRA VEGETAL MAGUEY (Fibras de hojas)

Características:

Nombre científico o latino: agave americana Nombre común o vulgar: pita, Alcira, pitera, Sisal, Maguey, Cabuya, Fique Azabara. Familia: Agaváceas (Agaváceas) El género agave comprende unas 100 especies, los hay muy grandes (hojas de mas de

un metro) mientras que otros miden unos centímetros. Etimología: su nombre procede del griego “Agave”, admirable Origen de América Central

Descripción:

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De ella salen múltiples bulbillos que enraízan donde caen al suelo; también pueden guardarse durante años.

Las hojas de Agave son grandes, gruesas y carnosas y pueden almacenar cantidades considerables de agua.

Son perennes, presentan espinas marginales y crecen hasta 2m. de altura, formando racimos en la base de la planta.

Llega a su madurez entre los ocho y doce años y florece solo una vez, muriendo al poco tiempo. En sus anchas, espinosas y protegidas hojas, llamadas pencas, se almacenan, las sustancias nutritivas que le permiten sobrevivir en un medio hostil, así como una serie de insectos, entre los que se encuentran el gusano “magueyero9” y la hormiga aguamielera, ambos alimentos para el hombre.

Hábitat:

Clima El agave vive en un medio semidesértico, con escasas lluvias. Se desarrolla en un lugar

muy caluroso y soleado. Resiste heladas débiles (4°C) propio de zonas altos y semiáridos.

Altitud Se encuentran entre los 500 hasta los 3500m. sobre el nivel mal, es decir entre la región

yunga y la región quechua.

Usos De sus hojas se extrae una fibra que se usa para fabricar hilos, cuerdas sogas. Para estabilizar laderas, taludes. En lugar de la fibra de vidrio y amianto (en aplicaciones de la industria de la automoción y

fabricación de materiales para techos y cisternas de agua) En México se hace una bebida fermentada llamada “pulque” co9n el jugo azucarado que

se obtiene de cortar los escapos jóvenes. Sus desperdicios, como fertilizante abono y balanceado. Como comp0nenete del papel corrugado o Kraft. Para dar consistencia al papel reciclado

Cultivo: Un lugar soleado y aireado previenen problemas de salud. Tolera la sequía, frecuentemente los únicos supervivientes en jardines abandonados, son

valiosos para plantaciones que no necesitan que no necesitan cuidados ni riego Riego nulo o muy escaso si la planta crece al aire libre en tierra. FIBRAS NATURALES COMO REFUERZO EN EL CONCRETO

a. Antecedentes de estudios realizados

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La utilización de las fibras es tan antigua como los orígenes de las civilizaciones Egipcias, Griegas, Indias, Chinas y otras, así lo demuestran el empleo de especies como por ejemplo el lino, ramio, yute , algodón y otros trabajos realizados en el campo de las fibras naturales como refuerzo de concreto y mortero han estado muy determinados por las fibras propias que posee cada país, totalmente con un carácter local. Se reportan más de 40 países en el mundo, que de una forma u otra usan fibras orgánicas en el proceso constructivo. En general, estos empleos han estado determinados por el que hacer cotidiano de generación tras generación de los países pobres, sin una argumentación científico técnica en la mayoría de los casos. Los primeros trabajos de utilización de fibras de celulosa como refuerzo de concreto se recogen en la década del 30.

FOTO: FIBRAS DE MAGUEY FRESCAS LISTAS PARA SECAR

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EL DEBILITAMIENTO DE LAS FIBRAS VEGETALES

EL DEBILITAMIENTO DE LAS FIBRAS VEGETALES

Las fibras vegetales son más afectadas por las condiciones del tiempo y el medio alcalino que las restantes fibras sintéticas fabricadas por el hombre. En muchas publicaciones se reporta el debilitamiento del concreto reforzado con fibras orgánicas, por tanto son débiles en términos de durabilidad. La degradación está dada por la presencia d poros de agua alcalina en el concreto que reaccionan con sustancias componentes de la fibra.

Algunos mecanismos han sido considerados para explicar cambios ocurridos en las propiedades mecánicas en productos de cemento basados en celulosa.

a. Hidrolisis alcalina de las moléculas de celulosa que causan la degradación de las cadenasb. Disolución de la lignina y la hemicelulosa en la matriz alcalina lo que lleva una ruptura de

las uniones entre las células que forman parte de la fibra.

DURABILIDAD DE LA FIBRA EN LA MATRIZ DEL CONCRETO

El principal propósito del concreto reforzado con fibras es mejorar su resistencia a la tracción y evitar el agrietamiento. Mientras los refuerzos de asbesto y acero cumplen esta función durante varios años, las fibras naturales mantienen sus resistencias solo durante un periodo relativamente corto (a menudo mucho menos de un año, cuando no se impermeabilizan). Debido a su tendencia a degradarse en la matriz alcalina, especialmente en ambientes, cálidos y húmedos.

Para muchas aplicaciones (por ejemplo en techos), está perdida de resistencia no necesariamente es una desventaja. Las fibras mantienen unida la mezcla húmeda, evitando el agrietamiento durante el moldeado y secado, y da al producto suficiente resistencia para soportar el transporte, la manipulacio0n e instalación.

Cuando las fibras pierden su resistencia, el producto es equivalente a un concreto no reforzado. Sin embargo, en ese momento el concreto habrá alcanzado su resistencia total, y como el agrietamiento se ha evitado en las etapas iniciales, podría ser más resistente que un producto similar hecho sin refuerzo.

Si se encuentran métodos para superar el debilitamiento y la degradación de las fibras naturales, ser posible el amplio rango de aplicación es estructurales del concreto de fibra natural, ejemplo vigas huecas, pasos de escaleras, etc.

A continuación se detalla las investigaciones de los tratamientos adecuados den la fibra, que nos permiten aumentar la durabilidad del compuesto reduciendo el deterioro que sufre la misma en el medio alcalino propio del concreto.

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a) El tratamiento protector con parafina.Según las investigaciones realizadas en México “uso de fibras naturales la lechuguilla como refuerzo en el concreto” (autor: cesar Alvarado, patricia rodríguez López). Menciona que el tratamiento protector de la fibra permite reducir su capacidad de absorción de agua y mantener un porcentaje aceptable de su resistencia ultima a la tensión, después de haber estado expuesta durante un año a un ambiente húmedo y alcalino.

En las fotos adjuntas se pueden observar las fibras impregnadas con parafina obtuvieron el nivel de refuerzo más alto teniendo alrededor del 53% del refuerzo, y las fibras impermeabilizadas con otras sustancias tales como aceite de linaza más resina natural, o parafina más resina natural y sellador para madera mantuvieron un esfuerzo de tensión bajo, muy similar a las fibras sin ningún tratamiento además se volvieron frágiles y quebradizas al sexto mes.

b) Cemento aluminososComo la corrosión de la fibra natural es causada por el medio alcalino en el concreto, es necesario reducir la alcalinidad.

Esto se obtiene empleando cemento aluminosos tenido un gran inconveniente la poca disponibilidad en el mercado.

VOLUMEN DE LA FIBRAEl contenido de fibra generalmente es de aproximadamente 1 a 2 % del peso, nunca del volumen, ya que las densidades de las fibras pueden variar grandemente.

LA LONGITUD DE LA FIBRAPara la elaboración de las planchas es un consideración importante y por ello sean realizado diversos estudios, las fibras largas incrementan la resistencia, debido a que pudieran tener mejor adherencia por su longitud, esto confirma al examinar el tipo de falla de los especímenes ensayados en donde se pudo observar que las fibras cortas normalmente tuvieron un tipo de falla de extracción debido a la falla de adherencia,

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mientras que las fibras largas presentaron una falla por ruptura de la fibra, lo que indica una adecuada adherencia.

Ventajas y desventajas del tamaño de las fibrasFibras largas:Adecuadamente alineadas se obtiene mayor resistencia el impacto y resistencia a la flexión. Sin embargo, el método de trabajar de varias capas de fibra en el concreto, de modo tal que cada fibra está completamente encajada en la matriz, es relativamente difícil, y por ello raramente realizado.

Fibras cortas:Las fibras cortadas son mezcladas con el mortero, el cual es fácil de manipular como una masa homogénea. Debido a que las fibras se distribuyen aleatoriamente, imparten resistencia al agrietamiento en todas las direcciones. La longitud y cantidad de las fibras es importante, ya que fibras demasiadas largas y en exceso tienden a formar trozos y bolas, y la insuficiencia de fibra producen agrietamiento excesivos.

ENSAYOS FISICOS Y MECANICOSLas planchas y accesorios cubiertos por la norma técnica peruana ISO 9933-1997 consisten esencialmente de un cementante inorgánico, reforzado por fibras orgánicas y/o fibras sintéticas inorgánicasCaracterísticas:1. DIMENSIONES

a) ANCHOb) LARGOc) ESPESOR

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CAPITULO III

ELABORACION DE LAS PROBETAS

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4.1. PROCESO DE OBTENCION DE LAS FIBRAS DE MAGUEY

Para la elaboración de las planchas se recogieron hojas de maguey (pencas) de la localidad de monterrey.

El proceso de obtención de la fibra se realizó de la siguiente manera:

Se cortaron las hojas de maguey con mucho cuidado, se considera necesario realizar esta actividad con guantes como medida de protección, inmediatamente se le quitan las puntas y se procede a secarlo por un periodo de dos semanas, transcurrida las dos semanas y seca a simple vista, se sumerge en una batea llena de agua cubriéndola totalmente por un periodo de tiempo de siete días durante este tiempo la fibra ha eliminado el líquido espeso de color amarillento procediéndose a lavar la fibras tratando que se encuentre libre de sustancias, posteriormente la fibra se encuentra lista para realizar el trenzado.

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El trenzado se realiza cuando la fibra esté libre de toda sustancia y uniendo varias fibras a la vez.

Cabe indicar que el proceso descrito no es el único proceso para la obtención de la fibra

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4.2.ELABORACION DE LOS MORTEROS TRATAMIENTO A LAS FIBRAS

4.2.1. Características:

Cabe de tener una apariencia seca a simple vista, y estar libre de contenidos de impureza, de preferencia se debe de trabajar con material de más de 3 meses que nos garantice que se encuentre seca al aire. Para la realización de las planchas se cortó las fibras de maguey en longitudes entre dos y tres centímetros, dado que las longitudes más pequeñas no nos garantizan que puedan soportar esfuerzo de tensión y las longitudes muy grandes no permiten el trabajo adecuado en la mezcla (no es muy trabajable)

Tratamiento al agua

El agua es potabilizada o en su defecto debe estar libre de impurezas. Para que no perjudique la realización optima de la plancha corrugada

4.2.2. DOSIFICACION:

La dosificación para la elaboración de las planchas es como se muestra en el cuadro

PROPUESTA CementoN

Arena finaN

AguaN

FibraN

Porcentaje fibra

N

Relación A/cN

1% 79.6 79.6 35 1.38 1.00 0.44

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4.2.3. PREPARACION DE LA MEZCLA1) Se pesaron los ingredientes según la dosificación

a) L arena fina se procede a pasarla por el tamiz Numero 8

b) Usando la balanza, plancha de batir y una batea.c) Procurando pesar exactamente, cada uno de los materiales en estado fresco, sin

humedad.d) La fibra debe ser cortada de 2 a 3 cm e impermeabilizada

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e) El cemento debe ser fresco

2) Mezclamos primeramente en seco la arena y el cemento en las cantidades según la dosificación

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3) Agregamos la fibra de maguey en la cantidad indicada(según dosificación), tratando de evitar grumos de la fibra

Prepare la masa cementante (cemento , agregado fino,, fibra de maguey)

Formando previamente un hoyo en la mezcla Agregue el agua en la cantidad indicada poco a poco Revolviendo la mezcla con la plancha de batir Procurando que quede una mezcla uniforme y pastosa

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DESMOLDE Y CURADO DE LAS BRIQUETAS DE CONCRETO CON FIBRAS DE MAGUEY Y PARAFINA

El desmolde se realiza después de las 48 horas, para luego proceder al curado de la plancha, cuidado con el traslado, esto con la finalidad de no provocar fisuras con el concreto, posteriormente se procede a levantar la plancha y retirar la mica y su posterior colocación a la poza por un periodo de 28 días.

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CAPITULO IV

ENSAYOS FISICOS Y MECANICOS

5.1. CARACTERISTICAS

5.1.1. ANCHO Y LARGO

Aparatos- Reglas de metal de 30 cm- Wincha- Deformimetros

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Procedimiento- Colocar los morteros sobre una superficie plana posteriormente

procedemos a realizar las mediciones tomando la wincha entre las dos reglas de metal

- Para medir el largo se tomaron los datos en sentido perpendicular a los lados.

5.2. ENSAYO A COMPRESION

5.2.1. IMPLEMENTACION DEL EQUIPO NECESARIO PARA EL ENSAYO A FLEXION DE LAS PLANCHAS

Partes del equipo- Plancha de metal para la transmisión de carga- Base de metal para permitir su fijación

- Deformimetros para la lectura de las deformaciones ubicado en la parte central, parte vertical (deformación vertical) y otro para la medición de la carga.

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- Equipo de compresión:

MONTAJE:

MODO DE OPERACIÓN- Se coloca la plancha corrugada sobre dos listones, las cuales serán los

apoyos de la plancha corrugada.- Sobre la plancha corrugada se coloca el apoyo de madera y encima del

apoyo de madera la plancha de acero.- Se aplica carga moviendo la manivela.- Se toma los datos del deformimetro

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CAPITULO V

PROCESAMIENTO DE DATOS Y RESULTADOS

_____________________________________________________________________________

6.1. PRECESAMIENTO DE DATOS

6.1.1. CARACTERISTICAS DE LAS MEDIDAS DEL MORTERO

- CALCULO DEL LARGO DEL MORTERO- CALCULO DEL DIAMETRO DEL MORTERO

6.1.2. ENSAYOS A COMPRESION

- Mrteros sin fibra de maguey- Morteros con fibra de maguey- Resumen fuerza promedio y deformación promedio- Comparación de la resitencia a la compresion entre las planchas fibras maguey y sin

fibras.

Medidas del espécimen Longitud: 50mm

Diámetro: 100mm

Tiempo(Seg)

Testigo

Tiempo(Seg)

Testigo

1 sin maguey 2 con maguey

Carga*1000

(Kg)

Deform*0.0001

Carga*1000

(Kg)

Defor*0.0001

1 0.30 4 1 0.50 22 0.40 11 2 3.00 73 0.50 27 3 6.00 134 0.60 38 4 10.00 285 2.00 53 5 12.00 416 4.00 69 6 15.00 497 7.50 78 7 18.00 578 12.50 85 8 21.00 649 17.00 90 9 24.00 72

10 20.00 96 10 26.50 8111 24.00 102 11 28.50 9712 26 106 12 31.00 10113 31 111 13 33.50 10814 34 118 14 35.00 11315 38 123 15 36.50 12116 42 129 16 38.00 127

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BRIQUETAS CARGA DE ROTURA (N)

AREA mm2 F’ c Mpa

TESTIGO 1 4750 17.6714 0.02688TESTIGO 2 4560 17.6714 0.02580

Resistencia a la Compresión de las Briquetas

1. Calculo del esfuerzo v/s deformación de Las Briqueta 1

Esfuerzo a compresión

(N/ mm2)

Deformación unitariaε= δ/L

0.21 2.82E-050.94 7.34E-051.66 1.50E-042.68 2.60E-043.60 3.53E-044.89 4.37E-046.45 5.02E-048.66 5.53E-0410.64 6.07E-0412.30 6.66E-0413.96 7.48E-0415.49 7.96E-0417.43 8.47E-0418.96 9.14E-0420.60 9.68E-0422.48 1.04E-0323.69 1.08E-0325.14 1.13E-0325.97 1.18E-03

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ENSAYOS A COMPRESION

FOTO 01: ENSAYO DE PRIMERA MUESTRA SIN FIBRAS DE MAGUEY

FOTO N° 2: ENSAYO DE SEGUNDA MUESTRA CON FIBRAS DE MAGUEY

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CAPITULO VI

DISCUSION DE RESULTADOS

7.1. DISCUSION DE RESULTADOS

La resistencia a la compresiónSe pudo ver que la plancha de cemento maguey posee una mayor resistencia a la compresión en comparación con las briquetas elaboradas solo con concreto.

De la cual se puede distinguir que la briqueta de maguey cemento posee mayor carga de rotura superando a las elaboradas solo con concreto.

CONTRASTACION

Se comprobó que las probetas de concreto son resistentes dado que superan el valor de las probetas solo con concreto.

CONCLUSIONES

Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se emplean fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto cumpla con los requerimientos de la resistencia según las normas peruanas.

Se verifica que todas las planchas de fibra Maguey- cemento cumplen con lo establecido en la NTP ISO 9933 referido a la carga de rotura mínima por metro de ancho alcanzado por el asbesto.

Las probetas elaboradas con fibras Maguey concreto con porcentaje de fibra, poseen una mejor capacidad de carga y deformación comparada con respecto a las elaboradas sin fibra.

Se verifico que las características dimensionales de la probeta se encuentran dentro de la tolerancia establecidas en las normas.

Las pruebas de compresión en materiales se acostumbra realizar en pequeños especímenes de forma de cubo o de cilindro.

La resistencia del concreto permite evaluar el factor costo-resistencia.

Los diagramas tensión deformación permiten estudiar el comportamiento de un determinado material cuando se somete a la acción de una carga estática es decir de una carga que aumenta de forma muy lenta.

En el proceso se mide la carga que aplica la maquina como el acortamiento del material.

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RECOMENDACIONES

Se recomienda la utilización de nuevas fibras en el ámbito de la construcción.

Para el uso de otras fibras vegetales como alternativas para su uso en el concreto se recomienda que estas no sean extremadamente lisas y uniformes ya que esta característica hacen sea ineficiente porque se pueden extraer con facilidad.

Se recomienda que las fibras vegetales se encuentran limpias y libres de impurezas porque interfieren en la adherencia con el concreto

Se recomienda que para la elaboración de las probetas con fibras vegetales siempre se impermeabiliza, porque la falta de encapsulamiento de la fibras genera el efecto de desfibra miento y debilitamiento.

Se recomienda que las fibras deben tener un tamaño entre 2 y 3 cm para facilitar su manipulación, ya que fibras más grandes tienen al exceso de trozos y bolas.

Se recomienda seguir el proceso de curado para obtener una mayor resistencia en las probetas de fibras vegetales Maguey- cemento.

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BIBLIOGRAFIA

1. NORMA TECNICA PERUANA, NTP ISO 9933-2003 “PRODUCTOS DE CEMENTO CON FIBRAS DE REFUERZO”.

2. PLANCHAS CORRUGADAS DE FIBRAS MAGUEY CEMENTO. BRIQUETAS CON LFIBRAS DE MAGUEY - TESIS UNASAM INGENIERIA CIVIL 2007

3. Tomás Figueras -"Ensayos experimentales comparativos de resistencia a la compresión, usando arena normalizada de Ottawa, y arena temblador" 11 Jornadas Técnicas, Asociación Venezolana de Productores de Cemento Marzo 1987.

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