proyecto estopa de coco

ANLISIS COMPARATIVO DE LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIN DEL

CONCRETO HIDRULICO SIMPLE Y

CONCRETO REFORZADO CON FIBRA

(ESTOPA DE COCO) PARA FINES

ESTRUCTURALES

NDICE

1. INTRODUCCIN ................................................................................................ 6

2. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIN ................................................................ 7

2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ............................................................ 7

2.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 9

2.3. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA .............................................................. 10

2.4. DELIMITACIN DEL PROBLEMA ............................................................. 11

2.5. OBJETIVOS ................................................................................................ 12

2.6. HIPTESIS ................................................................................................. 13

2.7. JUSTIFICACIN ......................................................................................... 14

3. MARCO TERICO ............................................................................................ 15

3.1. GLOSARIO DE TRMINOS ....................................................................... 15

3.2. ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS ........................................................... 18

3.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS ............................................................. 18

3.3.1. Fibras naturales vegetales ................................................................... 19

3.3.2. Origen de las fibras naturales .............................................................. 20

3.4. CONCRETO HIDRULICO ........................................................................ 24

3.4.1. Clasificacin del concreto por su funcin ............................................. 24

3.4.2. Clasificacin de acuerdo con su forma de elaboracin ........................ 25

4. MATERIAS PRIMAS ......................................................................................... 26

4.1. La Palma de Coco ...................................................................................... 26

4.1.1. Historia ................................................................................................. 27

4.1.2. Fruto ..................................................................................................... 27

4.2. Cemento Portland ....................................................................................... 30

4.2.1. Clasificacin ......................................................................................... 31

4.2.2. Composicin del cemento .................................................................... 33

4.3. Agregados .................................................................................................. 35

4.3.1. Agregado Fino ...................................................................................... 35

4.3.2. Agregado Grueso ................................................................................. 35

4.3.3. Fragmentos de Roca ............................................................................ 36

4.3.4. Agregado Ligero ................................................................................... 36

4.4. Agua ........................................................................................................... 36

5. PRUEBAS ......................................................................................................... 37

5.1. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES ABSOLUTOS

........................................................................................................................... 37

5.2. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO ................................................ 41

5.3. ENSAYE DE PROBETAS DE CONCRETO PARA DETERMINAR LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIN ................................................................. 42

5.3.1. PREPARACION DE LOS ESPECMENES .......................................... 44

5.3.2. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA ......................................................... 44

5.3.3. CLCULOS: ......................................................................................... 46

5.3.4. INFORME DE LA PRUEBA .................................................................. 46

6. MARCO METODOLGICO .............................................................................. 48

6.1. DESARROLLO EXPERIMENTAL ............................................................... 48

6.2. Obtencin de la fibra de coco ..................................................................... 48

6.2.1. Desintegracin de la fibra ..................................................................... 48

6.2.2. Eleccin de la longitud de la fibra ......................................................... 49

6.3. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES ABSOLUTOS

........................................................................................................................... 50

6.4. PROCESO DE FABRICACIN DEL CONCRETO ..................................... 53

6.5. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO ................................................ 57

6.6. ENSAYE PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN .. 58

6.6.1. CLCULOS .......................................................................................... 63

7. RESULTADOS .................................................................................................. 68

8. CONCLUSIN .................................................................................................. 72

9. BIBLIOGRAFA ................................................................................................. 73

10. ANEXOS ......................................................................................................... 74

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1. INTRODUCCIN

Las fibras naturales se han usado como una forma de refuerzo desde mucho

tiempo antes de la llegada de la armadura convencional de concreto. Los ladrillos

de barro reforzados con paja y morteros reforzados con crin de caballo son unos

pocos ejemplos de cmo las fibras naturales se usaron como una forma de

refuerzo. Muchos materiales de refuerzo natural se pueden obtener con bajos

niveles de costos y energa.

La metodologa empleada en este trabajo es de tipo correlacional-experimental, ya

que se har una comparacin del concreto simple y el concreto reforzado con fibra

natural estopa de coco, para conocer cul de los dos casos resiste ms a cargas,

empleando la prueba de resistencia a la compresin que rige la norma oficial

NMX-C-083-2002, complementada con otras pruebas como el diseo de mezclas,

la preparacin de la fibra, la preparacin del concreto y el mtodo de curado el

cual debe estar sometido el concreto antes de realizar la prueba de resistencia a la

compresin.

Para la preparacin de la fibra, se us una forma manual para poder extraer los

filamentos de la cscara, una vez extrada, se cortaron estos filamentos

dejndolos con una longitud de 10 mm aproximadamente.

Con los datos obtenidos de la prueba de resistencia a la compresin, sirvieron

para graficar, y dar comparacin de los dos casos, llegando a la conclusin de que

el concreto reforzado con estopa de coco era el que tena una alta resistencia a la

compresin.

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2. EL PROBLEMA DE INVESTIGACIN

2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

Investigaciones con fibras vegetales dentro de matrices cementicias han sido

realizadas en Colombia por el Grupo de Investigacin sobre el Fique, del

Departamento de Materiales de Ingeniera de la Universidad del Valle, durante

varios aos y con el financiamiento de Colciencias y el Fondo de Fomento

Agropecuario del Ministerio de Agricultura, grupo que ha desarrollado procesos

para su aplicacin como material de fibro refuerzo en la fabricacin de tejas. De

igual manera, investigadores a nivel mundial han enfatizado el uso de fibras

naturales como material de refuerzo en estructuras compuestas, cuyos resultados

han sido presentados en diversos congresos y simposios internacionales.

(Salcedo, 2006).

Un estudio denominado Diseo y Obtencin de Concretos Fibroreforzados a

cargo del M. en Ing. Hctor Prez Loayza, docente de la Facultad de Ingeniera,

quien seal que la tecnologa que incluye el uso de fibra vegetal en el concreto

se desarroll con la finalidad de mejorar las propiedades del mismo, para ser

usado en diferentes elementos estructurales.

La ventaja de esta iniciativa es que se aprovecha recursos renovables, menos

costosos y que requieren menor energa. Adems, la investigacin arroj

resultados positivos que indican el mejoramiento de las propiedades del concreto.

Al adicionar una fibra natural se potencia el desempeo del concreto ante una

carga y una fisuracin controlada, pues se genera una resistencia residual para

que la estructura no colapse sbitamente, pues estos materiales la hacen ms

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elstica y de mayor soporte al fracturamiento total. (Universidad Nacional de

Cajamarca, 2015)

Las fibras naturales estn disponibles en razonablemente grandes cantidades en

muchos pases y representan una fuente renovable continua. A finales de los aos

sesenta, se llev a cabo una evaluacin sistemtica de las propiedades de

ingeniera de las fibras naturales, y de los compuestos hechos de estas fibras con

el cemento. Aunque los resultados fueron alentadores ya que se encontr que

mejoraban la resistencia a flexin y al impacto del concreto, tambin se reportaron

algunas deficiencias respecto a su capacidad de refuerzo a largo tiempo. Estas

deficiencias al parecer son resultado del deterioro que sufre la fibra debido a la

reaccin con la pasta alcalina de cemento y al aumento del volumen de las fibras

en presencia de la humedad. (Alvarado, 2002).

A final de los aos 60, se hicieron investigaciones sobre las propiedades de

ingeniera de las fibras naturales y de los concretos producidos con ellas. El

resultado fue que se pueden usar estas fibras con xito para la produccin de

planchas finas para muros y techos. Se produjeron elementos compuestos de

cemento portland y fibras naturales no procesadas, tales como fibras de coco,

sisal, bamb, yute, madera y fibras vegetales. A pesar de que los concretos

producidos con fibras naturales presentan propiedades mecnicas buenas, tienen

algunos problemas de durabilidad. Muchas de estas fibras son altamente

susceptibles. (Steven H. Kosmatka, 2004).

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2.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La resistencia a la compresin de las mezclas de concreto se puede disear de tal

manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecnicas y de

durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseo de la estructura.

Al igual que la mayora de los materiales ptreos, el concreto tiene una alta

resistencia a la compresin y una muy baja resistencia a la tensin.

Las fibras se adicionan al concreto normalmente en bajos volmenes

(frecuentemente menos del 1%) y han mostrado eficiencia en el control de la

fisuracin por contraccin (retraccin).

En general, las fibras no alteran considerablemente la contraccin libre del

concreto, pero, si son empleadas en cantidades adecuadas, pueden aumentar la

resistencia al agrietamiento (fisuracin) y disminuir la abertura de las fisuras.

Muchos materiales de refuerzo natural se pueden obtener con bajos niveles de

costos y energa, usando la mano de obra y su disponibilidad en la regin.

Uno de los materiales de refuerzo que puede ser empleado en el concreto es la

fibra del coco (estopa de coco); pero para ello el coco tiene que pasar por un

proceso de deshebrado y as obtener los filamentos (fibras delgadas).

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2.3. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

De acuerdo con la amplia variedad de fibras naturales que pueden ser empleadas

como materiales de refuerzo en el concreto, en este trabajo se pretende realizar

un anlisis comparativo del concreto hidrulico y el concreto reforzado con fibra

natural (estopa de coco), para determinar si al aadir fibra natural el concreto

alcanzar mayor resistencia a la compresin, esto se comprobar mediante la

prueba de resistencia a la compresin del concreto conforme a la norma Mexicana

NMX-C-083-ONNCE-2002, la cual consiste en aplicar cargas a los especmenes

cilndricos de concreto.

Fig. 1. Fibra extrada del coco

Fig. 2. Prensa

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2.4. DELIMITACIN DEL PROBLEMA

En esta investigacin solo se experimentar el comportamiento del concreto

reforzado con fibra natural y el concreto hidrulico simple (sin refuerzo) para ello

se utilizar la fibra extrada del coco llamada estopa de coco, la prueba para

obtener la resistencia a la compresin de los dos casos se realizarn en el

Laboratorio del rea de Ingeniera Civil del Instituto Tecnolgico superior de la

Montaa.

Fig. 3. Laboratorio del rea de Ing. Civil

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2.5. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Comprobar y comparar si con adicionar fibra natural (estopa de coco) al

concreto, ste puede alcanzar una mayor resistencia a la compresin que

un concreto hidrulico simple.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Realizar especmenes de concreto hidrulico y concreto reforzado con fibra

natural (estopa de coco).

Comparar mediante la prueba de resistencia a la compresin, si el concreto

reforzado con fibra natural (estopa de coco) alcanza mayor resistencia.

Estimar la relacin costo-beneficio del concreto reforzado con fibra natural

(estopa de coco).

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2.6. HIPTESIS

El concreto reforzado con fibra natural (estopa de coco), alcanzar mayor

resistencia a la compresin que el concreto hidrulico, y ste puede emplearse

como un tipo de material estructural.

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2.7. JUSTIFICACIN

En 2010, el Estado de Guerrero ocup el noveno lugar nacional como productor

de coco (fruta) con una superficie de 3,01.00 hectreas sembradas que

permitieron la produccin y la comercializacin de 1,301.99 toneladas.

Las fibras provenientes del coco (estopa de coco) pueden ser aprovechadas, ya

que se encuentra disponible, su valor es limitado y su uso est sustentado por la

tendencia actual al reemplazo de las fibras artificiales (hechas por el hombre) por

las naturales, debido a las ventajas que en conjunto presentan las fibras naturales;

as como tambin para el desarrollo de nuevos materiales para la construccin, ya

que es fundamental crear una conciencia ecolgica, ir construyendo da a da una

educacin en los seres humanos a utilizar materiales alternativos y as evitar

destruir nuestros ecosistemas.

Las fibras naturales poseen una alta resistencia a la compresin, y desde hace

tiempo ya han sido empleadas en la construccin de elementos estructurales

como lo hemos visto en algunos lugares donde existen casas de adobe, en donde

el zacate le proporciona a la estructura una mayor resistencia.

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3. MARCO TERICO

3.1. GLOSARIO DE TRMINOS

Agregado. Material mineral granular, tal como la arena natural, la arena

manufacturada, la grava, la piedra triturada, la escoria granulada de alto horno

enfriada al aire, la vermiculita y la perlita.

Agregado fino. Agregado que pasa por el tamiz 9.5 mm (38 pulg.), pasa casi

totalmente por el tamiz de 4.75 mm (No.4) y se retiene predominantemente en el

tamiz de 75 mm (no. 200).

Agregado grueso. Grava natural, piedra triturada o escoria de alto horno de

hierro, frecuentemente mayor que 5 mm (0.2 pulg.) y cuyo tamao normalmente

vara entre 9.5 mm y 37.5 mm (38 y 112 pulg.).

Agregado ligero (liviano). Agregado de baja densidad usado para producir

concreto ligero. Puede ser arcilla expandida o sinterizada, pizarra, esquisto,

perlita, vermiculita o escoria, piedra pmez (pumita) natural, cagafierro, tufa,

diatomita, ceniza volante sinterizada o escoria industrial.

ASTM Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (American Society for

Testing and Materials).

Concreto. Mezcla de arena, grava, roca triturada u otros agregados, unidos por

medio de una pasta de cemento y agua con consistencia de piedra.

Cemento hidrulico. Cemento que se fragua y se endurece por la reaccin

qumica con el agua y es capaz de endurecerse incluso bajo el agua.

Cemento portland. Cemento hidrulico de silicato de calcio que se produce por la

pulverizacin del clnker de cemento portland y normalmente tambin contiene

sulfato de calcio y otros compuestos.

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Clnker (clnquer). Producto final del horno de cemento portland, material

cementante bruto antes de la molienda.

Compresin: proceso fsico o mecnico que consiste en someter a un cuerpo a la

accin de dos fuerzas opuestas para que disminuya su volumen

Concreto simple. Concreto sin ningn refuerzo.

Concreto endurecido. Concreto en el estado slido que haya desarrollado una

cierta resistencia.

Concreto fresco. Concreto recin mezclado y an plstico y trabajable.

Concreto reforzado con fibras. Concreto que contiene fibras orientadas

aleatoriamente en 2 o 3 dimensiones por toda la matriz del concreto.

Curado. Proceso, a travs del cual se mantienen el concreto, mortero, grout o

revoque frescos, en la condicin hmeda y a una temperatura favorable, por el

periodo de tiempo de sus primeras etapas, a fin de que se desarrollen las

propiedades deseadas del material.

El curado garantiza la hidratacin y el endurecimiento satisfactorios de los

materiales cementantes.

Dosificacin. Proceso de medicin, por peso o por volumen, de los ingredientes y

su introduccin en la mezcladora para una cantidad de concreto, mortero, grout o

revoque.

Fibras. Hilo o material en forma de hilo con un dimetro que vara de 0.05 a 4 mm

(0.002 a 0.16 pulg.) y con longitud entre 10 y 150 mm (0.5 a 6 pulg.) y fabricado

con de acero, vidrio, material sinttico (plstico), carbono o material natural.

Fraguado. Grado en el cual el concreto fresco perdi su plasticidad y se

endurece.

IMCYC Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto A.C.

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NOM (Norma Oficial Mexicana): es una serie de normas cuyo objetivo es regular y

asegurar valores, cantidades y caractersticas mnimas o mximas en el diseo,

produccin o servicio de los bienes de consumo entre personas

morales y/o personas fsicas.

ONNCCE (Organismo Nacional de Normalizacin y Certificacin de la

Construccin y Edificacin): es una Sociedad Civil, reconocida a nivel nacional,

dedicada al desarrollo de actividades de normalizacin, certificacin y verificacin.

Resistencia: capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse,

adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algn modo.

Resistencia a compresin. Resistencia mxima que una probeta de concreto,

mortero o grout puede resistir cuando es cargada axialmente en compresin en

una mquina de ensayo a una velocidad especificada.

Normalmente se expresa en fuerza por unidad de rea de seccin transversal, tal

como megapascal (MPa) o libras por pulgada cuadrada (lb/pulg.2 o psi).

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3.2. ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS

En muchas civilizaciones de la antigedad, las fibras se usaron para reforzar

materiales. Por ejemplo, la paja se usaba como refuerzo en los adobes de arcilla

para controlar la tensin por el secado y reducir el agrietamiento.

En la actualidad, los materiales compuestos a base de matrices de cermicos,

plsticos y cemento incorporan fibras para mejorar sus propiedades fsicas y

mecnicas, tales como la resistencia a la tensin, a la compresin, al

agrietamiento, al impacto, a la abrasin y la tenacidad, Existen en la industria

varios tipos de fibras que se comercializan mundialmente, los tipos bsicos son las

de acero, vidrio y las derivadas de hidrocarburos (plsticas). Otro grupo de fibras

estudiadas para su posible aplicacin, son las fibras naturales de origen vegetal.

Su principal ventaja es la amplia disponibilidad sobre todo en los pases pobres y

en desarrollo.

Este grupo de fibras naturales vegetales tiene un bajo costo de produccin en

comparacin con los otros tipos de fibras. La manufactura de fibras de acero,

vidrio y plsticas requiere una considerable inversin econmica lo que es difcil

para los pases pobres y en desarrollo, adems, su produccin genera un alto

consumo de energa.

3.3. CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS

Las fibras son estructuras unidimensionales, largas y delgadas. Se doblan con

facilidad y su propsito principal es la creacin de tejidos, pueden ser clasificadas

de acuerdo a su origen

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Fig. 4. Clasificacin de las fibras segn su origen

3.3.1. Fibras naturales vegetales

Histricamente, las fibras naturales vegetales o simplemente fibras naturales eran

usadas empricamente para reforzar varios materiales de construccin, o bien para

la produccin de material textil. Sin embargo, es hasta aos recientes que los

cientficos se han dedicado a estudiar el uso de este tipo de fibras como retuerzo

en el concreto.

Las fibras naturales se pueden obtener a un bajo costo usando la mano de obra

disponible en la localidad y las tcnicas adecuadas para su obtencin, estas fibras

son llamadas generalmente fibras naturales no procesadas. Sin embargo, las

fibras naturales pueden ser procesadas qumica o mecnicamente para mejorar

sus propiedades, estas fibras son generalmente de celulosa derivada de la

madera. Los pases desarrollados utilizan estos procesos qumicos o mecnicos

para su aplicacin industrial, desafortunadamente su alto costo impide que sean

Fibras

Naturales

Vegetal

Animal

Minerales

Asbesto

Hechas por el hombre

Acero

Vidrio

Plsticas

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usados en los pases pobres y en desarrollo, a tales fibras se les conoce como

fibras naturales procesadas.

3.3.2. Origen de las fibras naturales

Las fibras naturales pueden provenir principalmente del tallo y de las hojas de las

plantas, tambin puede obtenerse fibras de la cscara superficial de algunas

frutas. Sin embargo, slo algunas de estas fibras tienen un verdadero potencial

para ser consideradas como refuerzo en el concreto.

1) Provenientes del tallo

Yute (Corchorus capsulars)

Lino (Linum usitaatissimum)

Bamb (Bambusa vulgaris)

Caa De Azcar (Saccharum offeinarum)

Hierba De China (Ramie)

Sunn (Crotalaria Jncea)

Kenaf (Hibiscus cannabinus)

2) Provenientes de la hoja

Sisal (Agave sisalana)

Henequn (Agave fourcroydes)

Yucca (Liliaceae)

Pasto Del Elefante (Pennisetum purpureum)

Pltano (Musa sapientum)

Piassava (Altaica funifera)

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3) Provenientes de la cscara

La principal fibra utilizada como refuerzo y que proviene de la superficie exterior de

una fruta es la fibra del coco.

La fruta est cubierta por una capa superficial, la cual tiene un gran contenido de

fibras. La cscara del coco consiste de una capa dura que contiene a las fibras,

stas son normalmente de 0.15 a 0.35 m de longitud y estn compuestas

principalmente de lignina, taninos, celulosa, pectina adems de otras sustancias

solubles en agua. Las fibras son usualmente extradas disolviendo los taninos y

pectinas en el agua, del mismo modo la mayora de las otras sustancias se

descomponen. Las fibras pueden ser tambin extradas por medios mecnicos.

Fig. 5. Fibra de la estopa de coco (Gonzlez & Quintero 2006)

4) Celulosa proveniente de la madera

Este tipo de fibra natural es la ms utilizada en el mundo industrializado, con esta

fibra se producen productos como tableros compactos para aplicaciones

arquitectnicas, se obtienen generalmente de rboles de madera blanda y

latifoleaeda tal como el pino.

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Las virutas de madera son saturadas en agua con sulfato de sodio y desfibradas

mecnicamente. Las fibras de celulosa son fuertes y durables, Adems de la fibra,

la madera se puede utilizar como virutas o como pequeas partculas, las cuales

quedan embebidas en matrices de resinas plsticas o en mezclas de concreto

muy secas compactadas con presin.

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Tabla 1. Propiedades de los tipos de fibras

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3.4. Concreto hidrulico

El concreto hidrulico es una combinacin de cemento Portland, agregados

ptreos, agua y en ocasiones aditivos, para formar una mezcla moldeable que al

fraguar forma un elemento rgido y resistente.

3.4.1. Clasificacin del concreto por su funcin

3.4.1.1. Concreto hidrulico clase 1

Es el concreto cuya masa volumtrica, en estado fresco, est comprendida entre

dos mil doscientos (2.200) y dos mil cuatrocientos (2 400) kilogramos por metro

cbico.

Al alcanzar su fraguado final, tendr una resistencia a la compresin (fc) igual a

veinticuatro coma cinco (24,5) megapascales (250 kg/cm) o mayor.

3.4.1.2. Concreto hidrulico clase 2

Es el concreto cuya masa volumtrica, en estado fresco, est comprendida entre

mil ochocientos (1.800) y dos mil doscientos (2 200) kilogramos por metro cbico.

Al llegar a su fraguado final, tendr una resistencia a la compresin (fc) menor de

veinticuatro coma cinco (24,5) megapascales (250 kg/cm).

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3.4.2. Clasificacin de acuerdo con su forma de elaboracin

3.4.2.1. Concreto hidrulico hecho en obra

Se fabrica en la obra mediante un equipo mecnico ligero denominado

revolvedora, dosificando generalmente sus componentes en volumen, o bien con

equipos mayores como plantas dosificadoras, donde el proporcionamiento se hace

por masa.

3.4.2.2. Concreto premezclado

Se dosifica o premezcla en una planta, por lo general no ubicada dentro de la

obra, y posteriormente se le transporta en camiones mezcladores o de volteo al

sitio requerido. La dosificacin siempre se hace en masa. Si la planta slo dosifica,

sta introduce los materiales a un equipo revolvedor mecnico automotor, con

capacidad promedio de seis (6) metros cbicos, el cual, durante el trayecto de la

planta a la obra, realiza el mezclado.

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4. MATERIAS PRIMAS

4.1. La Palma de Coco

Cocos nucifera L., conocida comnmente como coco, palma de coco, es tal vez uno

de los rboles de los Trpicos mejor reconocidos y uno de los ms importantes en

Mxico hablando en trminos de nuestra cultura y costumbres, de igual manera

dentro del mbito econmico.

Fig. 6. Palma de coco

El cocotero (Cocos nucfera L.) se clasifica botnicamente como:

Clase: Monocotyledoneae.

Orden: Palmales

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Familia: Palmacea

Subfamilia: Cocowsideae

Gnero: Cocos

Especie: nucfera.

Apreciado por sus mltiples usos, el cocotero ha recibido numerosos nombres

entre los que se encuentran: rbol de la vida, rbol del cielo, rbol de los cien

usos, el rbol de la abundancia, etc.

En Mxico, los estados productores de coco son Campeche, Colima, Guerrero,

Jalisco, Michoacn, Oaxaca, Tabasco, Nayarit, Sinaloa, Quintana Roo y Yucatn.

El cocotero, una palma alta y erecta, usualmente de 10 a 20 m de altura, posee un

tronco delgado, ya sea curvo o recto, a menudo ensanchado e inclinado en la

base, con una corteza parda o gris ligeramente rajada.

4.1.1. Historia

El manejo comercial del cultivo del cocotero en nuestro pas tiene ms de cien

aos. Es una palma que ha prosperado en las regiones tropicales y subtropicales

de las costas, de modo que hoy su presencia puede dividirse en dos regiones:

1. La del Golfo y Caribe, en las costas de Tabasco, Veracruz, Campeche,

Yucatn y quintana roo.

2. La del Pacfico; en las costas de Guerrero, Colima, Oaxaca, Michoacn,

Sinaloa, jalisco y Chiapas.

4.1.2. Fruto

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El fruto es una drupa, formado por una epidermis lisa, un mesocarpio fibroso

(tambin conocido como estopa) del cual se extrae fibra. Ms al interior se

encuentra el endocarpio ptreo que es una capa fina y dura de color marrn

llamada hueso o concha, envuelto por l se encuentra el albmen slido o copra

que forma una cavidad grande donde se aloja el albmen lquido, tambin

conocido como agua de coco.

El embrin se encuentra prximo a dos orificios del endocarpio, envuelto por el

albmen slido.

Segn la variedad, el color, la forma y el grosos del fruto cambian cuando el fruto

est maduro, su color puede ser amarillo, verde, castao. La forma pude ser

redonda. Ovoide-globoso u ovoide triangular. El dimetro vara de 10 a 40 cm., el

endocarpio tiene tres ojos basales. El peso del fruto pude variar de 0.50 a 1.50 kg.

Composicin del fruto:

Mesocarpio 35% (incluyendo pericarpio)

Endocarpio 12%

Endospermo 28%

Agua 25%

Fig. 7. Fruto

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4.1.2.1. Caractersticas

Forma: redondeada, presenta una cscara externa, correosa o fibrosa, de 4 5

centmetros de espesor, con pelos fuertemente adheridos a la nuez. Le sigue una

capa intermedia y fina y otra ms dura que dispone de tres orificios prximos entre

s, con una disposicin triangular y situados en el pice. Uno de dichos orificios es

vulnerable a la presin, lugar por donde puede derramarse el agua de coco antes

de romper la cscara y es donde se encuentra la semilla. La pulpa contiene en su

cavidad central el agua de coco, un lquido azucarado que se encuentra en una

cantidad aproximada de 300 mililitros, encerrada en el interior.

Tamao y peso: es una drupa cubierta de fibras de 20-30 centmetros y puede

llegar a pesar hasta 2,5 kilogramos.

Color: la cscara externa es amarilla o anaranjada y la pulpa es la parte

comestible y de color blanco.

Sabor: intenso y muy agradable.

La fibra de coco se puede definir de forma cilndrica, pared delgada, extremos

redondos; tiene pequeos vasos sementados y largos, vasos anulares en espiral.

Presenta un alto contenido de lignina, bajo porcentaje de celulosa y pentosanos y

un elevado porcentaje de cenizas.

La estopa del coco (las fibras del mesocarpio) se usa para hacer colchones,

cuerdas, alfombras, brochas, bolsas, productos artesanales y en algunos pases

se usa para la confeccin de asientos de carros. Las fibras ms largas se utilizan

para hacer cepillos y escobas.

El procesamiento de la estopa produce el polvo de estopa, el cual se usa en

muchas regiones como material de empaque, en la manufactura de tableros de

partculas y como material aislante.

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La fibra de estopa de coco, tambin llamada fibra bonote, se puede clasificar en 3

tipos principales:

1. Una ms larga y fina que se conoce con el nombre de fibra de esteras o

hilo.

2. Una ms tosca, que se conoce con el nombre de fibra de cerda.

3. Una fibra ms corta, conocida con el nombre de fibra para colchones.

La fibra de bonote tiene una capacidad de estiramiento de 29.04%, con un mdulo

de rigidez de 1.8924 dinas/cm2.

La capacidad de refuerzo de una fibra depende del grado en que los esfuerzos

pueden serle transferidos desde la matriz, grado que a su vez est regido por las

caractersticas intrnsecas de la fibra, como: resistencia a la tensin ms resistente

que la matriz; capacidad de resistir deformaciones muy superiores a la

deformacin en que la matriz se agrieta; mdulo de elasticidad alto para aumentar

el esfuerzo que soporten en un elemento bajo carga, siempre y cuando las fibras y

la matriz se conserven totalmente adheridas; adherencia adecuada con la pasta

de cemento; relacin de Poisson menor que la de la matriz para aumentar friccin

de adherencia; y relacin longitud / dimetro adecuada para que conserve su

capacidad de absorcin de esfuerzos.

4.2. Cemento Portland

El cemento Portland debe su nombre a la semejanza, en color y calidad, con la

piedra de Portland, una caliza obtenida de una cantera en Dorset, Inglaterra. Este

cemento empez a ser desarrollado por Joseph Aspin, en 1824.

Es un material inorgnico finamente pulverizado, comnmente conocido como

cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava,

asbesto u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer,

incluso bajo el agua, en virtud de reacciones qumicas durante la hidratacin y

Pgina | 31

que, una vez endurecido, conserva su resistencia y estabilidad. (NMX-C-414-

ONNCCE-2004)

El cemento Portland es un conglomerante hidrulico que al ser hidratado se

solidifica y endurece. Se obtiene mediante un proceso industrial, pulverizando a un

grado de finura determinado una mezcla fra de arcilla y materiales calcreos,

previamente sometida a coccin, que se denomina Clinker Portland, al cual se le

adiciona sulfato de calcio como anhidrita (CaSO4), yeso (CaSO4-2H2O) o

hemihidrato (CaSO4-H2O), para regular el tiempo de fraguado. Segn las

propiedades que se requieran o para auxiliar la molienda, adems se le pueden

incorporar otros materiales como:

Puzolanas

Escoria granulada de alto horno

Humo de slice

Caliza

4.2.1. Clasificacin

4.2.1.1. Segn su composicin

Segn los materiales que los componen, los cementos Prtland se clasifican

como:

Tipo CPO (cemento Portland ordinario)

El producido mediante la molienda del Clinker Portland y sulfato de calcio. Cuando

el proyecto no establezca el tipo de cemento Prtland por usar en cada caso, se

entender que se trata de cemento Tipo CPO.

Pgina | 32

Tipo CPP (Cemento Portland Puzolnico)

El que resulta de la molienda conjunta del Clinker Portland, puzolanas y sulfato de

calcio.

Tipo CPEG (Cemento Portland con Escoria Granulada de alto horno)

El producido mediante la molienda conjunta del Clinker Portland, escoria

granulada de alto horno y sulfato de calcio.

Tipo CPC (Cemento Portland compuesto)

El que se obtiene de la molienda conjunta del Clinker Portland, puzolanas, escoria

de alto horno, caliza y sulfato de calcio. En este tipo de cemento la caliza puede

ser el nico componente adicional al Clinker Portland con el sulfato de calcio.

Tipo CPS (Cemento Portland con Humo de Slice)

El que resulta de la molienda conjunta del Clinker Portland, humo de slice y

sulfato de calcio.

Tipo CEG (Cemento con Escoria Granulada de alto horno)

El producido mediante la molienda conjunta del Clinker Portland, sulfato de calcio

y mayoritariamente escoria granulada de alto horno.

Tabla 2. Clasificacin general del Cemento Portland

Tipo Denominacin Clase

resistente

Caractersticas

especiales

CPO Cemento Portland Ordinario 20

30

30 R

40

RS

Resistente a los

Sulfatos

BRA

CPP Cemento Portland Puzolnico

CPEG Cemento Portland con Escoria Granulada de

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alto Horno 40 R Baja Reactividad

lcali agregado

BCH

Bajo Calor de

Hidratacin

B

Blanco

CPC Cemento Portland Compuesto

CPS Cemento Portland con Humo de Slice

CEG Cemento con Escoria Granulada de Alto

horno

4.2.2. Composicin del cemento

Tabla 3. Composicin de los cementos Portland

Cemento Portland Clinker

Portland

+

sulfato

de

calcio

Componentes principales

Componentes

minoritarios Tipo Denominacin Puzolanas

Escoria

Granulada

de alto

horno

Humo

de

slice

Caliza

CPO

Cemento

Portland

Ordinario

95-100 -- -- -- -- 0 - 5

CPP

Cemento

Portland

Puzolnico

50 - 94 6 - 50 -- -- -- 0 - 5

CPEG

Cemento

Portland con

Escoria

Granulada de

alto horno

40 - 94 -- 6 - 60 -- -- 0 - 5

CPC

Cemento

Portland

Compuesto

50 - 94 6 - 35 6 - 35 1 - 10 6 - 35 0 - 5

CPS Cemento 90 - 99 -- -- 1 10 -- 0 - 5

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Portland con

Humo de Slice

CEG

Cemento

Portland con

Escoria

Granulada de

alto horno

20 - 39 -- 61 - 80 -- -- 0 - 5

Las puzolanas pueden ser naturales, artificiales y cenizas volantes.

Los componentes minoritarios pueden ser uno o ms de los componentes principales, salvo que estn incluidos ya como tales en el cemento.

El cemento Portland compuesto contendr dos componentes principales como mnimo, excepto cuando se trate de caliza, la que puede ser el nico componente principal.

El contenido de carbonato de calcio (CaCO3) en la caliza que se utilice como

componente principal del cemento Portland compuesto (CPC), determinado

mediante cualquier mtodo de anlisis convencional, ser como mnimo de

setenta y cinco (75) por ciento en masa.

En cualquier tipo de cemento Portland el contenido mximo de trixido de azufre

(SO3) ser tal que no cauce una expansin mayor de cero coma cero dos (0,02)

por ciento a los catorce (14) das de inmersin en agua.

Tabla 4. Comparativa del cemento por su desempeo con otras normas

NMX-C-414-ONNCCE NMX-C-001 (CANCELADA) NORMA

ASTM C-150

CPO 30, CPO 30R y CPC 30 R TIPO I

Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BCH y RS

TIPO II

CPO 40, CPO 40R y CPC 40R TIPO III

Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BCH

TIPO IV

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Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial RS

TIPO V

CPO o CPC que cumpla con la caracterstica especial B

BLANCO

Cualquier cemento que cumpla con la caracterstica especial BRA

ESPECIAL, BAJO LCALI TODOS LOS TIPOS

4.3. Agregados

Los agregados son materiales ptreos naturales seleccionados; materiales sujetos

a tratamientos de disgregacin, cribado, trituracin o lavado, o materiales

producidos por expansin, calcinacin o fusin excipiente, que se mezclan con

cemento Portland y agua, para formar concreto hidrulico.

Los agregados para concreto hidrulico se clasifican en:

4.3.1. Agregado Fino

Es arena natural seleccionada u obtenida mediante trituracin y cribado, con

partculas de tamao comprendido entre setenta y cinco (75) micrmetros (malla

N200) y cuatro coma setenta y cinco (4,75) milmetros (malla N4), pudiendo

contener finos de menor tamao.

4.3.2. Agregado Grueso

Puede ser grava natural seleccionada u obtenida mediante trituracin y cribado,

escorias de altos hornos enfriadas en aire o una combinacin de dichos

Pgina | 36

materiales, con partculas de tamao mximo, generalmente comprendido entre

diecinueve (19) milmetros () y setenta y cinco (75) milmetros (3), pudiendo

contener fragmentos de roca y arena.

4.3.3. Fragmentos de Roca

Son los agregados con tamao mayor de setenta y cinco (75) milmetros (3) y una

masa mxima de treinta (30) kilogramos, como los boleos y la piedra braza, entre

otros, que se utilizan comnmente para fabricar concreto ciclpeo.

4.3.4. Agregado Ligero

Son los agregados finos o gruesos que, por su baja densidad, se utilizan en la

fabricacin de concreto estructural ligero, de baja masa volumtrica y resistencia

limitada a la compresin, constituidos predominantemente por materiales

inorgnicos de estructura celular, preparados por expansin, calcinacin o fusin

incipiente de productos tales como escorias de altos hornos, arcillas comunes,

diatomitas, cenizas volantes, lutitas y pizarras, o bien, mediante otros tratamientos

de materiales naturales tales como piedra pmez, perlitas, tezontles, escorias y

tobas.

4.4. Agua

El agua es el componente que se utiliza para generar las reacciones qumicas en

los cementantes del concreto hidrulico o del mortero de cemento Prtland. Puede

ser agua potable, es decir, aquella que por sus caractersticas qumicas y fsicas

es til para el consumo humano.

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5. PRUEBAS

5.1. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES

ABSOLUTOS

Primer paso: Eleccin del revenimiento

El revenimiento estar en funcin del tipo de elemento, y se debe manejar el valor

mnimo posible que sea prctico para su colocacin. Cuando no se especifica el

revenimiento, se podr seleccionar un valor apropiado para la obra, de acuerdo a

los que aparecen en la siguiente Tabla No. 14.

Se puede aumentar en 2.5 cm cuando los mtodos de compactacin no sean mediante vibrado.

*El revenimiento se puede incrementar cuando se emplean aditivos qumicos, se debe tener en

cuenta que el concreto tratado con aditivo tiene una relacin agua-cemento o agua-materiales

cementantes igual o menor sin que potencialmente tenga segregacin o sangrado excesivo.

Segundo paso: Eleccin del tamao mximo nominal del agregado.

Los agregados bien graduados de tamaos ms grandes, tienen menos huecos

que los tamaos ms pequeos. Por esto, los concretos con agregados de

tamaos mayores requieren menos mortero por volumen unitario de concreto.

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Se tendr que utilizar el T.M.N.A. (mayor), que permita el elemento a construir,

para elegirlo se considerar alguno de los siguientes puntos, sin que en ningn

momento exceda:

1/5 de la dimensin ms pequea del elemento de concreto.

del espaciamiento libre entre las varillas de refuerzo.

1/3 del peralte de las losas.

Tercer paso: Clculo del agua de mezclado y el contenido de aire.

La cantidad de agua por volumen unitario de concreto que se requiere para

producir determinado revenimiento, depende del tamao mximo, de la forma de

la partcula y granulometra de los agregados, la temperatura del concreto, as

como de la cantidad de aire incluido, y el uso de aditivos qumicos; se utilizar la

menor cantidad posible de agua; Tabla No. 15.

Pgina | 39

Cuarto paso: seleccin de la relacin agua/cemento o agua/materiales

cementantes

La relacin agua/cemento requerida se determina no slo por los requisitos de

resistencia, sino tambin por otros factores como durabilidad. Para condiciones de

exposicin severas la relacin A/C se debe mantener baja, aun cuando los

requerimientos de resistencia puedan cumplirse con valores mayores. Cuando no

se especifica esta relacin se toma el valor de la siguiente tabla:

Quinto paso: Clculo del contenido de cemento

Pgina | 40

Estos volmenes se han seleccionado a partir de relaciones empricas para

producir concreto con un grado de trabajabilidad adecuado a la construccin

reforzada comn. Para concretos menos trabajables, como los requeridos en la

construccin de pavimentos de concreto, se pueden incrementar en un 10%

aproximadamente.

Sptimo paso: Estimacin del agregado fino.

Al trmino del sexto paso, se han estimado todos los componentes del concreto,

excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina por diferencia. En este caso,

el volumen total desplazado por los componentes conocidos, agua, aire, cemento

y agregado grueso, se resta del volumen unitario de concreto para obtener el

volumen requerido de agregado fino.

El volumen ocupado por cualquier componente es igual a su peso dividido entre la

densidad de ese material.

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5.2. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO

Se almacenan los especmenes de concreto durante 24 hrs, en un depsito de

agua. Se debe evitar vibraciones, movimientos bruscos, golpes o inclinaciones.

La norma NMX-C-403-ONNCCE-2004 Concreto hidrulico para uso estructural

en su Apndice Informativo, establece que el curado de los especmenes debe

iniciarse tan pronto como sea posible.

Siempre que la temperatura ambiente sea superior a 10 C, se puede considerar

que el curado ha sido satisfactorio si se ha conservado a los concretos

permanentemente hmedos por lo menos 7 das.

Los especmenes permanecern dentro del tanque de curado hasta que llegue el

momento de ser transportados al lugar donde se van a ensayar para su

caracterizacin en estado endurecido.

Fig. 8. Tanque de curado

Pgina | 42

5.3. ENSAYE DE PROBETAS DE CONCRETO PARA

DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN

RESISTENCIA A LA COMPRESIN

La resistencia a la compresin se define como la mxima resistencia medida en un

espcimen de concreto a carga axial. Por lo general, se expresa en Kg /cm. A la

edad de 28 das y se le designa con el smbolo fc que corresponde a la

resistencia de proyecto.

Para determinar la resistencia a la compresin se realizan pruebas sobre

especmenes de concreto en cilindros que miden 15 cm de dimetro y 30 cm de

altura.

La resistencia del concreto a la compresin es una propiedad fsica fundamental,

siendo empleada en los clculos para diseo de estructuras de concreto. La

resistencia a la compresin de uso ms general flucta entre los 200 y 350 Kg

/cm. Los concretos de alta resistencia tienen una especificacin de por lo menos

450 Kg/cm. La resistencia a la compresin que desarrolla el concreto se ve

afectada por la relacin agua-cemente que se utilice.

Objetivo: Determinar la resistencia nominal a la compresin del concreto, inferior

a 500 Kg/cm, en especmenes cilndricos moldeados, con relacin altura

dimetro 2:1. Este mtodo de prueba no es aplicable en corazones de concreto

endurecido y morteros con dimetros menores de 100 mm.

Material y equipo:

1 vernier

1 franela

1 juego de pesas

1 bascula de 120kg/cm

2 tapas de acero

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1 placa de acero de 15 x 15

Mquina de prueba a la compresin

Mquina de prueba: puede ser de cualquier tipo, con capacidad suficiente y que

pueda funcionar a la velocidad de aplicacin de la carga, sin producir impactos ni

perdida de carga.

Verificacin de carga: el error permitido en la mquina de prueba para la

realizacin de la prueba a compresin de concreto, debe ser como mximo de

3% de la carga aplicada.

La mquina debe calibrarse inicialmente antes de ser puesta en operacin y

posteriormente en forma interna cada 2 000 cilindros, lo cual podr ampliarse

hasta 12 000 si no se detectan desviaciones. Estas mquinas deben calibrarse

cada ao como mximo si el nmero de especmenes ensayados es menor de 40

000. Si fuese mayor de 40 000 la calibracin debe efectuarse cada 40 000

ensayes.

Condiciones de humedad de los especmenes: el ensaye a compresin de los

especmenes curados en hmedo debe efectuarse tan pronto como sea posible

despus de retirarlos de la pileta o del cuarto de curado hmedo y una vez que el

material de cabeceo haya adquirido la resistencia requerida; durante el tiempo

transcurrido entre el retiro del almacenamiento hmedo y el ensaye, los

especmenes se deben conservar humados por cualquier mtodo.

Condiciones especiales: en el caso de especmenes sometidos a diversas

condiciones de curado especial, como puede ser curado a vapor o curado

ambiente a las mismas condiciones que la estructura, los especmenes se

ensayaran con la condicin de humedad resultante del curado.

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5.3.1. PREPARACION DE LOS ESPECMENES

Dimensiones: el dimetro y la altura del espcimen de prueba debe determinarse

con una aproximacin de 1 mm, las medidas de 2 dimetros perpendiculares entre

si y a una altura media del espcimen y dos alturas opuestas. Para efecto de

medir el dimetro, es suficiente utilizar el comps de punta. Cuando, la altura

promedio del espcimen es menor de 1.8 veces el dimetro, el resultado de la

resistencia debe corregirse por esbeltez de acuerdo a la tabla siguiente:

2.00 1.00

1.75 0.99

1.50 0.97

1.25 0.94

1.00 0.91

TABLA.No.XI. 01. FACTORES DE CORRECION POR ESBELTEZ

RELACION ALTURA - DIAMETRO DE

ESPECIMEN

FACTOR DE CORRECION A LA

RESISTENCIA

Cabeceo: antes del ensaye, la base de los especmenes o caras de aplicacin de

carga no se deben apartar de la perpendicular al eje en ms de 0.5,

aproximadamente 3 mm en 300 mm y no se permiten irregularidades respecto de

un plano que exceda de 0.05 mm, en caso contrario deben ser cabeceados de

acuerdo a lo indicado en la norma NMX C-109.

5.3.2. PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

Colocacin de especmenes: se limpian las superficies de las placas superior e

inferior y las cabezas del espcimen de prueba, se coloca este ltimo sobre la

placa inferior alineando su eje cuidadosamente con el centro de la placa de carga

Pgina | 45

con asiento esfrico; mientras la placa superior se baja hacia el espcimen

asegurndose que se tenga un contacto suave y uniforme.

Velocidad de aplicacin de carga: se debe aplicar la carga con una velocidad

uniforme y contina sin producir impacto, ni prdida de carga. La velocidad de

carga debe estar dentro del intervalo de 137 kPa /s a 343 kPa/s (84 kg/cm /min a

210 kg/cm /min) equivalente para un dimetro estndar de 15 cm. a un rango de

2.4 kN/s a 6.0 kN/s (14.8 t/min a 37.1 t/min).

Se aplican cargas hasta alcanzar la mxima registrndola. Cuando sea necesario

se podr llevar hasta la ruptura, para observar el tipo de falla y apariencia del

concreto.

Es recomendable colocar en la mquina, dispositivos para cumplir con los

requisitos de seguridad para los operadores durante el ensaye del espcimen.

Diagrama de fallas de cilindros sometidos a compresin: los especmenes

para aceptacin o rechazo de concreto deben ensayarse a la edad de 14 das en

el caso de concreto de resistencia rpido o 28 das en caso de resistencia normal

con las tolerancias que se indican en la tabla siguiente:

Edad de prueba (Das) Tolerancia Permisible

14 12 h

28 24 h

TABLA. No.XI. 02.TOLERANCIAS DE ACEPTACIN O RECHAZO DE

ESPECIMENES DE CONCRETO

Para aquello especmenes en los cuales no se tenga una edad de prueba de las

prescritas en la tabla anterior. Se ensayarn con las tolerancias que se fijen en

comn acuerdo por los interesados.

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5.3.3. CLCULOS:

Se calcula la resistencia a la compresin del espcimen, dividiendo la carga

mxima soportada durante la prueba entre el rea promedio de la seccin

transversal determinada con el dimetro medido. El resultado de la prueba se

expresa con una aproximacin de 100 kPa (1kg/cm).

Donde:

P = carga axial aplicada al cilindro (kg)

A = rea del cilindro (cm2).

5.3.4. INFORME DE LA PRUEBA

El registro de los resultados debe incluir los datos siguientes:

Clave de identificacin del espcimen.

Edad nominal del espcimen.

Dimetro y altura en centmetros, con aproximacin a milmetros.

rea de seccin transversal en centmetros cuadrados con aproximacin del dcimo.

Masa del espcimen en kg.

Carga mxima en N (Kg.) Resistencia a la compresin, calculada con aproximacin a 100 kPa

(1kg/cm).

Descripcin de la falla.

Defectos observados en el espcimen o en sus cabezas.

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TIPO DE FALLA

070605040301 02

Fig. 9. Diagrama de las fallas de cilindros sometidos a compresin

se observa en especimenes que presentan una cara de aplicacin de carga convexa y/o

por deficiencias del material de cabeceo o del plato cabeceador.

se observa cuando las caras de aplicacin de carga del especimen se desvia

ligeramente de las tolerancias del paralelismo establecidas o por ligeras desviaciones en

el centrado del especimen para la aplicacin de carga.

1

2

3

4

5

7

6

se observa en especimenes que presenta una superficie de carga convexa y/o por

deficiencia del material de cabeceo,tambien por concavidad del plato de cabeceo o

convexidad en una de las placas de carga.

se observa en especimenes que presenta una superficie de carga convexa y/o por

deficiencia del material de cabeceo,tambien por concavidad del plato de cabeceo o

convexidad en una de las placas de carga.

se observa cuando se producen contracciones de esfuerzos en los puntos

sobresalientes de las caras de aplicacin de cargas por deficiencias del material de

cabeceo o del plato cabeceador.

No DE

FALLADESCRIPCION

se observa cuando se logra una carga de compresion bien aplicada sobre un espcimen

de prueba bien preparado.

se observa comunmente cuando las caras de aplicacin de carga se encuentra en el

limite de tolerancia especificada u existiendo sta.

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6. MARCO METODOLGICO

Esta investigacin es de tipo experimental y correlacional:

Investigacin experimental Investigacin correlacional

Analiza el efecto producido por la

accin o manipulacin de una o ms

variables independientes sobre una o

varias dependientes.

Tiene como propsito mostrar o

examinar la relacin entre variables o

resultados de variables.

6.1. DESARROLLO EXPERIMENTAL

6.2. Obtencin de la fibra de coco

6.2.1. Desintegracin de la fibra

Para este paso se realiz un desfibrado manual para separar los fragmentos de

fibras y as obtener la estopa de coco, que se utilizar en nuestra experimentacin.

Fig. 10. Desfibrado manual

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6.2.2. Eleccin de la longitud de la fibra

El tamao de las fibras fue muy variable, el tamao requerido fue en un rango

aproximado de 10 mm de longitud para que la unin con los elementos sea

homognea.

Fig. 11. Estopa de coco

Fig. 12. Tamao de la fibra (10 mm aprox.)

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6.3. DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DE VOLMENES

ABSOLUTOS

Datos obtenidos del diseo de mezcla para la elaboracin de 1 cilindro de

concreto.

Grfico 1. Proporcin para el concreto hidrulico

Grfico 2. Proporcin para el concreto con fibra

2,614

4,6018

4,8

1,34

Concreto hidrulico simple

Cemento

Arena

Grava

Agua

2,614

4,6018 4,8

1,34 1,3805

Concreto reforzado con estopa de coco

Cemento

Arena

Grava

Agua

Fibra

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Datos obtenidos del diseo de mezcla para la elaboracin de 30 cilindros de

concreto.

Cantidad de material para los 30 especmenes de concreto hidrulico

78,42

138,054

144

40,2


Cemento

Arena

Grava

Agua

Materiales Cantidad de

especmenes Cantidad total (Kg)

Cemento 30 78.42

Arena 30 138.054

Grava 30 144.00

Agua 30 40.20

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Grfico 3. Proporcin para 30 cilindros de concreto simple

Cantidad de material empleado para los 30 especmenes de concreto reforzado

con fibra (estopa de coco).

Grfico 4. Proporcin para 30 cilindros de concreto reforzado

78,42

138,054 144

40,2

41,415

Concreto reforzado con estopa de coco

Cemento

Arena

Grava

Agua

Fibra

Materiales Cantidad de

especmenes Cantidad total (Kg)

Cemento 30 78.42

Arena 30 138.054

Grava 30 144.00

Agua 30 40.20

Fibra 30 0.041415

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6.4. PROCESO DE FABRICACIN DEL CONCRETO

Objetivo: Realizar la mezcla de acuerdo al diseo para poder llegar a la

resistencia que se propuso.

Materiales

1 Pala cuadrada

2 Charolas de acero cuadradas

Moldes cilndricos

Aceite para automvil

1 Bascula de 120 kg

1 juego de pesas

Arena

Grava

Cemento

Agua

1 Cucharn

Flexmetro

Fibra natural (estopa de coco)

Procedimiento:

1. Se engrasan los moldes con aceite de automvil y se miden 3 veces el

dimetro del recipiente cilndrico de distintas partes para despus sacar el

promedio final, despus se midi de igual manera 3 veces la altura del

recipiente de distintas partes y se sac el promedio. Se coloc el recipiente

sobre la bscula y se pes.

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Fig. 13. Medicin del molde cilndrico

2. Se calibro la bscula y se pes la charola, se procedi a pesar la arena, la

grava, el cemento y el agua.

Fig. 14. Materiales empleados en la mezcla

3. Se humedeci el piso donde se colocaron los materiales. Y despus se

colocaron los materiales en este orden: arena, cemento, grava y se hizo

una mezcla homognea. Se hizo un cono, se aplano y se hizo un crter en

donde se iba a colocar los dems materiales.

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Fig. 15. Revoltura de los materiales

4. Se le coloc agua a la mezcla para realizar el concreto fresco y para

posteriormente realizar la prueba de resistencia a la compresin a los 7 y

14 das.

Fig. 16. Mezcla homognea

Nota: el procedimiento es el mismo para los cilindros de concreto reforzado con

fibra (estopa de coco), una vez homogeneizada la mezcla se le aade la fibra.

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Fig. 17. Aadimiento de fibra al concreto

5. Por ltimo se coloca la mezcla de concreto a los moldes cilndricos.

Fig. 18. Colocacin del concreto a los moldes

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6.5. MTODO DE CURADO DEL CONCRETO

1. Despus de 24 hrs se desmoldan y se identifican con un nmero de control,

para guardarlos en el cuarto de curado.

Fig. 19. Retiro del concreto endurecido

2. Los especmenes se colocaron dentro del tanque de curado por un periodo

de 7 y 14 das, para despus realizar la prueba de resistencia a la

compresin como lo establece en la norma Mexicana NMX-C-083-

ONNCCE-2002.

Fig. 20. Tanque de curado

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6.6. ENSAYE PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA

COMPRESIN

Alcance:

Este mtodo de prueba se refiere al ensaye de probetas a la compresin. Este

mtodo es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como

se mencion anteriormente.

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la resistencia a la compresin de

probetas cilndricas de concreto.

Equipo y material:

Prensa de ensaye. Deber estar calibrada y en ptimas condiciones.

Flexmetro.

Balanza de capacidad igual o superior a 20 kgs.

Cilindros de concreto para la aplicacin de la prueba.

Procedimiento:

Curado de los especmenes de concreto por un lapso de tiempo de 7 y 14 das.

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Fig. 21. Curado del concreto

1. Se retiran los especmenes del cuarto de curado, para obtener sus

dimensiones y proceder con la prueba de resistencia a la compresin.

Fig. 22. Retiro de los especmenes

2. Se limpian las superficies de las placas superior e inferior de la prensa y los

extremos de los especmenes de prueba.

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Fig. 23. Secado de los cilindros

3. Con el vernier se toman las diferentes medidas de nuestro cilindro,

empezando por la parte superior tomando dos medidas para el dimetro, y

dos medidas de la parte inferior, despus se toman 3 medidas para la

altura.

Fig. 24. Obtencin de las medidas del cilindro

Pgina | 61

4. Se procede a tomar el peso del cilindro en la bscula de 120kg/cm.

5. Se coloca el espcimen por ensayar sobre la placa inferior, alineando su eje

cuidadosamente respecto del centro de la placa de carga con asiento

esfrico, mientras la placa superior se baja hacia el espcimen hasta lograr

un contacto suave y uniforme.

Pgina | 62

Fig. 25. Colocacin del espcimen en la prensa

Se aplica la carga con una velocidad uniforme y continua sin producir impacto ni

prdida de carga. La velocidad deber estar dentro del intervalo de 137 a 343

kPa/s (84.a 210.kg/cm/min aproximadamente).

Fig. 26. Aplicacin de carga al espcimen

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Fig. 27. Comparacin de su comportamiento

6.6.1. CLCULOS

Como resultado de esta prueba se calcula la resistencia a la compresin del

espcimen, dividiendo la carga mxima soportada durante la prueba entre el rea

promedio de la seccin transversal determinada con el dimetro.

Donde:

P = carga axial aplicada al cilindro (kg)

A = rea del cilindro (cm2).

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CONCRETO HIDRULICO SIMPLE

Fecha de realizacin: 25 de mayo de 2015 Fecha de tronado: 2 de junio de 2015

Muestra Carga aplicada

en Kg

Dimensiones

Resistencia a la compresin Kg/cm2 Tiempo de

curado (das) Ancho Alto rea

1 50500,00 7 15,01 30,03 177,80 284,03

2 48300,00 7 15,10 30,10 179,03 269,79

3 48400,00 7 15,02 30,18 176,01 274,99

4 48700,00 7 15,07 30,36 180,03 270,51

5 49300,00 7 15,05 30,43 177,71 277,43

6 49600,00 7 15,01 30,19 178,25 278,26

7 49700,00 7 15,09 30,29 177,19 280,50

8 49800,00 7 15,03 30,23 179,32 277,72

9 49800,00 7 15,01 30,48 178,37 279,20

10 49900,00 7 15,10 30,25 177,47 281,18

11 49900,00 7 15,04 30,21 178,27 279,91

12 50100,00 7 15,06 30,28 180,98 276,82

13 50200,00 7 15,14 30,10 180,27 278,48

14 50200,00 7 15,09 30,21 178,84 280,70

15 50300,00 7 15,07 30,24 178,13 282,38

Promedio 49646,67 7,00 15,06 30,24 178,51 278,12

Grfico 5. Resistencia a la compresin del concreto hidrulico a los 7 das

260,00

265,00

270,00

275,00

280,00

285,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15


Resistencia a la compresin Kg/cm2

Pgina | 65

CONCRETO HIDRULICO SIMPLE



en Kg

Dimensiones Resistencia a la

compresin Kg/cm2 Tiempo de curado (das)

Ancho Alto rea

1 50300,00 14 15,05 30,06 180,74 278,30

2 50500,00 14 15,05 30,08 174,37 289,62

3 50900,00 14 15,03 30,25 178,51 285,14

4 51000,00 14 15,01 30,13 178,60 285,55

5 51000,00 14 15,00 30,39 179,55 284,04

6 51300,00 14 15,19 30,33 178,60 287,23

7 51500,00 14 15,02 30,10 176,48 291,82

8 52100,00 14 15,17 30,32 177,33 293,81

9 52200,00 14 15,06 30,12 177,33 294,37

10 52300,00 14 15,10 30,09 179,79 290,89

11 52500,00 14 15,15 30,22 179,55 292,39

12 52800,00 14 15,20 30,17 174,37 302,81

13 53800,00 14 15,15 30,06 176,01 305,67

14 54000,00 14 15,08 30,01 179,79 300,35

15 54000,00 14 15,03 30,11 176,24 306,39

Promedio 52013,33 14 15,09 30,16 177,82 292,56

Grfico 6. Resistencia a la compresin del concreto hidrulico a los 14 das

260,00

265,00

270,00

275,00

280,00

285,00

290,00

295,00

300,00

305,00

310,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15



Pgina | 66

CONCRETO REFORZADO CON FIBRA "ESTOPA DE COCO"



en kg

Dimensiones

Resistencia a la compresin Kg/cm2 Tiempo de curado

(das) Ancho Alto rea

1 59800,00 7 15,05 30,32 177,80 336,33

2 60000,00 7 15,10 30,15 179,03 335,14

3 60100,00 7 14,97 30,25 176,01 341,46

4 60100,00 7 15,14 30,25 180,03 333,84

5 60200,00 7 15,04 30,29 177,71 338,76

6 60200,00 7 15,07 30,05 178,25 337,73

7 60400,00 7 15,02 30,32 177,19 340,88

8 60500,00 7 15,11 30,16 179,32 337,39

9 60600,00 7 15,07 30,39 178,37 339,75

10 60700,00 7 15,03 30,11 177,47 342,03

11 60700,00 7 15,07 30,10 178,27 340,49

12 60800,00 7 15,18 30,16 180,98 335,95

13 61000,00 7 15,15 30,20 180,27 338,39

14 61100,00 7 15,09 30,22 178,84 341,64

15 61200,00 7 15,06 30,10 178,13 343,57

Promedio 60493,33 7 15,08 30,20 178,51 338,89

Grfico 7. Resistencia a la compresin del concreto reforzado a los 7 das

328,00

330,00

332,00

334,00

336,00

338,00

340,00

342,00

344,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Concreto reforzado con fibra


Pgina | 67

CONCRETO REFORZADO CON FIBRA "ESTOPA DE COCO"



en Kg

Dimensiones Resistencia a la

compresin Kg/cm2 Tiempo de curado (das)

Ancho Alto rea

1 61300,00 14 15,17 30,25 180,74 339,16

2 61400,00 14 14,90 30,23 174,37 352,13

3 61400,00 14 15,08 30,13 178,51 343,96

4 61500,00 14 15,08 30,23 178,60 344,34

5 61600,00 14 15,12 30,40 179,55 343,07

6 61800,00 14 15,08 30,33 178,60 346,02

7 61800,00 14 14,99 30,35 176,48 350,18

8 61800,00 14 15,03 30,16 177,33 348,51

9 62000,00 14 15,03 30,16 177,33 349,64

10 62000,00 14 15,13 30,13 179,79 344,85

11 62100,00 14 15,12 30,30 179,55 345,86

12 62100,00 14 14,90 30,10 174,37 356,15

13 62200,00 14 14,97 30,26 176,01 353,39

14 62300,00 14 15,13 30,12 179,79 346,51

15 62300,00 14 14,98 30,14 176,24 353,49

Promedio 61840,00 14 15,05 30,22 177,82 347,82

Grfico 8. Resistencia a la compresin del concreto reforzado a los 14 das

330,00

335,00

340,00

345,00

350,00

355,00

360,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15



Pgina | 68

7. RESULTADOS

Para un mejor detalle de los resultados obtenidos se presentan una serie de

grficas que muestran a continuacin.

Grfico 9. Comportamiento del concreto simple y reforzado

En este grfico se observa como el concreto reforzado con fibra natural (estopa de

coco) alcanza mayor resistencia que el concreto simple, cabe mencionar que los

cilindros reforzados con estopa de coco pesaron ms en comparacin a los

elaborados de concreto simple.

278,12 292,56

338,89 347,82

0

100

200

300

400

500

600

700

7 14

Re

sist

en

cia

a la

co

mp

resi

n

(kg

/cm

2)

Edad de ensayo (das)

Comportamiento de los 2 casos

Concreto reforzado confibra

Concreto hidrulicosimple

Pgina | 69

Grfico 10. Comparacin de la resistencia a la compresin del concreto simple

Grfico 11. Comparacin de la resistencia a la compresin del concreto reforzado

278,12

292,56

7 das 14 das



338,89

347,82

7 das 14 das



Pgina | 70

Grfico 12. Comparacin del concreto simple y el concreto reforzado a los 7 das

Grfico 13. Comparacin del concreto simple y el concreto reforzado a los 14 das

338,89

278,12

Concreto reforzado con fibra Concreto hidrulico simple

Resistencia a la compresin kg/cm2 (7 das)

347,82

292,56


Resistencia a la compresin kg/cm2 (14 das)

Pgina | 71

Grfico 14. Resistencia a la compresin del concreto simple y concreto reforzado

En este ltimo grfico se hace la comparacin promedio de la resistencia a la

compresin, en donde el caso 1 (concreto reforzado con fibra) alcanz la mayor

resistencia de 343.355 kg/cm2 y el concreto sin refuerzo (concreto simple) solo

alcanz una resistencia de 285.34 kg/cm2.

343,355

285,34


Resistencia a la compresin kg/cm2 (promedio)

Pgina | 72

8. CONCLUSIN

Para poder realizar los experimentos descritos anteriormente se desarroll una

metodologa, iniciando con la colecta de los cocos, la extraccin de la fibra

manualmente, determinacin del tamao de la fibra para la experimentacin (10

mm aproximadamente), realizacin del nmero de muestras esto determinado por

la desviacin estndar, aplicacin de la prueba de la resistencia a la compresin y

finalmente la comparacin de los resultados obtenidos.

Con la obtencin de estos datos podemos decir que la flexibilidad y resistencia de

las fibras son importantes, ya que disminuyen la propagacin de las grietas que se

forman en el concreto cuando se somete a grandes esfuerzos. Estas fibras

ayudaron a que el elemento de concreto se mantuviera unido al formarse puentes

entre cada grieta.

En este trabajo se logr cumplir con los objetivos, adems de encontrar un tipo de

material de construccin de buena calidad y utilizando recursos naturales

disponibles en nuestro entorno. Nuestra hiptesis propuesta fue la correcta porque

el concreto reforzado con estopa de coco resisti ms a las cargas aplicadas, con

una resistencia a la compresin de 338.39 kg/cm2 a la edad de 7 das, 347.82

kg/cm2 a los 14 das y un dato promedio de 343.355 kg/cm2; el concreto hidrulico

simple solo logr una resistencia a la compresin de 278.12 kg/cm2 a los 7 das,

292.56 kg/cm2 a los 14 das teniendo un promedio de 285.34 kg/cm2.

Durante el proceso de este trabajo se pusieron a prueba algunos conocimientos

adquiridos durante la carrera; como el aprovechar los recursos al cien por ciento,

dndoles un uso en la construccin esto visto en la materia de Desarrollo

Sustentable, el procedimiento para realizar las pruebas como se aprendi en la

materia de Tecnologa del Concreto, como se comporta un elemento al ser

sometidos a cargas estudiado en la materia de Mecnica de Materiales.

Pgina | 73

9. BIBLIOGRAFA

Alvarado, C. A. (2002). Concreto a base de cemento Portland reforzados con

Fibras Naturales. Nuevo Len.

Carrillo, M. A. (2005). Elaboracin y Evaluacin de Tableros Aglomerados a base

de Fibra de coco y Cemento. Coquimatln, Colima.

Daz, V. E. (2009). Manual de prcticas de concreto hidrulico. Xalapa, Veracruz:

Facultad de Ingeniera civil.

Hibbeler, R. C. (2011). Mecnica de Materiales. Mxico: Pearson Education.

Salcedo, S. L. (2006). Uso de fibra de estopa de coco para mejorar. Ingeniera y

Desarrollo , 134-150.

Steven H. Kosmatka, B. K. (2004). Diseo y Control de Mezclas de Concreto.

Mxico: Portland Cement Association.

Universidad Nacional de Cajamarca. (04 de Febrero de 2015). Universidad

Nacional de Cajamarca. Recuperado el 08 de Marzo de 2015, de

Universidad Nacional de Cajamarca: http://www.unc.edu.pe

PRUEBA PILOTO PARA OBTENER EL NMERO DE MUESTRAS

Materiales:

Cemento Portland.

Arena (Cribadora Rava).

Grava (Cribadora Rava).

Agua potable para consumo humano.

Fibras extradas del coco.

Fig. 1. Materiales

Arena Grava Fibra de coco

Cemento Agua

Seleccin de la cantidad de los materiales

Materiales Nmero de cilindros Cantidad requerida

(Kg)

Cemento 3 7.842

Arena 3 13.8054

Grava 3 14.40

Agua 3 4.02

Fibra 3 0.0041415

Elaboracin de la prueba piloto

Lo siguiente fue la realizacin de los especmenes correspondientes a nuestro

estudio para ser probados mecnicamente; se elaboraron 3 cilindros de concreto

hidrulico y 3 cilindros reforzados con fibra natural (estopa de coco).

Evaluacin de la resistencia mecnica (compresin)

Los cilindros estuvieron en un proceso de curado por 7 das para poder realizar la

prueba, despus; estos fueron probados en la prensa universal para conocer su

resistencia mecnica.

Fig. 2. Cilindros sometidos a cargas

Una vez finalizada la prueba se obtuvieron los siguientes datos:

Cilindros de concreto hidrulico Cilindros con fibra natural (estopa de coco)

Carga

aplicada (kg)

Resistencia a la

compresin

Carga aplicada (kg) Resistencia a la

compresin

49,000 277.65 61,000 344.46

54,200 304.27 60,100 338.02

53,200 298.42 61,200 338.15

Para conocer el nmero de muestras a disear en nuestra experimentacin se

emple el clculo de la Desviacin Estndar.

Donde:

Datos:

Rango de error 90% (Z=1.65)

Error de 30%

Sustituyendo en la frmula

Cilindros de concreto hidrulico

277.65 -15.8 249.64

304.27 10.82 117.07

298.42 4.97 24.70

391.4133

Cilindros reforzados con fibra natural (estopa de coco)

344.46 4.25 18.06

338.02 -2.19 4.79

338.15 -2.06 4.24

27.1022

PRESUPUESTO

Total: $640.00

Grava $50.00 Arena $50.00

Cemento $480.00 Agua $60.00

CRONOGRAMA

Actividades

2015

Mayo Junio

19

20

21

22

23

24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6

Compra de materiales

Diseo de mezclas Elaboracin de 15 especmenes de concreto hidrulico simple Elaboracin de 15 especmenes de concreto reforzado con fibra (estopa de coco)

Curado del concreto hidrulico simple 14 das Curado del concreto reforzado con fibra (estopa de coco) 14 das Elaboracin de 15 especmenes de concreto hidrulico simple Elaboracin de 15 especmenes de concreto reforzado con fibra (estopa de coco)

Curado del concreto hidrulico simple 7 das Curado del concreto reforzado con fibra (estopa de coco) 7 das Tronado de los especmenes

Documents

proyecto estopa de coco