Caucho En El Concreto

PLAN DE TESIS

Tema:

“ESTUDIO DE MEZCLAS DE CONCRETO CON RESIDUOS DE CAUCHO PROPUESTO

A UN TRAMO DE PRUEBA”

1. RESUMEN DEL PROYECTO DE TESIS

• Se mostrara un estudio que determina la posibilidad de emplear residuos de caucho como agregado en el diseño de mezclas de Concreto experimentalmente en laboratorio y propuesto al Mejoramiento de la Infraestructura Vial propuesto en un tramo de prueba.

• Se presentaran resultados experimentales de ensayos estáticos de probetas de hormigón para firmes rígidos de rodadura con pequeñas fracciones volumétricas de granos de caucho .

• Con este estudio y futura aplicación se desea reducir el impacto ambiental del cacho y su reciclaje en la utilización como material de construcción.

• Se comparara la resistencia a compresión de una probeta con granos de caucho y una probeta sin caucho además de su adherencia y flexión en Pavimentos rígidos.

• Se realizara un análisis de estudio de prefactibilidad para un tramo de prueba a nivel de proyecto utilizando una infraestructura vial en Arequipa.

INTRODUCCION

• Neumáticos - 600 años para la descomposición en la naturaleza.

• En el campo de la construcción,estos fueron utilizados en un inicio como combustible alternativo en los hornos de cemento y, posteriormente, en menor medida, en la producción de concreto y .

• Las características de los neumáticos, en cuanto a su composición química, no afectan las propiedades del cemento.

• Estas aplicaciones se deben al comportamiento dúctil del concreto por la incorporación de los residuos de llantas, que, por otra parte, originan una reducción importante en las resistencias mecánicas del material, factor importante para su expansión en el mercado.

• Esta pérdida de resistencia se debe básicamente a la debilidad en la adherencia entre el caucho y la pasta de cemento. Con el propósito de mejorar la resistencia, se ha procurado la introducción de la microsílice. También se han incorporado fibras de acero y se han obtenido resultados satisfactorios.

• En diferentes investigaciones llevadas a cabo a nivel internacional, se ha determinado que el

caucho reciclado tiene mayor resistencia cuando se presenta en pequeñas dimensiones, muy superior al concreto con caucho en trozos.

• En cuanto al contenido de material reciclado, generalmente se encuentra entre 20% y 30%. Otras investigaciones admiten un reemplazo de material fino de 50% y de 25% de material grueso en volumen.

• Brasil - 260 ton/año NFU; desde el 1 de enero de 2005.

• En España se venden 35 millones de neumáticos al año. Al cabo del tiempo se transforman en 300.000 toneladas/año.

2. PROBLEMÁTICA

• Para las llantas sólo existen dos alternativas de reciclaje, las quemamos y utilizamos como energía en los hornos de cemento o trituramos y lo reducimos a pedazos para emplearlos en el concreto como arena o agregado grueso.

• Los neumáticos de caucho se consideran uno de los principales problemas de residuos para todos los países debido a su efecto directo sobre el medio ambiente y la salud humana. Los residuos de neumáticos de goma no son bio-degradables. En el Perú, existe un problema de gestión municipal que no permite el manejo adecuado de residuos sólidos domiciliario y comercial ( Botaderos,planta de tratamiento). Durante el 2005, del total de desechos solido encontrados en las playas, el 2 % correspondía a llantas .Sin embargo, ya en el año 2000 se registró mayor cantidad de desechos en las playas de Magdalena en Lima y Mollendo en Arequipa (Medina y Sousa, 2008).

• El almacenamiento de este tipo de residuos en la tierra en grandes volúmenes podría ser un problema grave en caso de eventual fuego, debido a su capacidad de generar humos tóxicos. Aunque, la gestión de este tipo de residuos sólidos en aplicaciones de ingeniería civil como pavimento constituye un reto ecológico y económico debido a su principal impacto en el medio ambiente. Por otro lado, las necesidades en términos de agregados minerales siguen aumentando con el uso intensivo de concreto en estructuras y áreas de transporte (Meddah ,Beddar y Bali,2014).

• Por tal motivo, se propone el uso de residuos de caucho en para el diseño del mismo en nuestro medio local.

2.1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO EN AREQUIPA

El proyecto de Mejoramiento de la Infraestructura Vial de la Avenida Las Torres del distrito de Yura, ha sido terminado a nivel de sub rasante. El camino vecinal urbano del estudio de mejoramiento, se encuentra en la jurisdicción del

Distrito de Yura de la Provincia de Arequipa, Departamento de Arequipa.

Lugar: Av. Las Torres del Distrito de Yura.

El km 0+000 de inicio del camino vecinal urbano Av. Las Torres tiene su punto de ingreso en el km 47+175.70 de la carretera Arequipa - Puno.

Coordenadas UTM, altitud de camino vecinal:

ESTE NORTE COTA

INICIO

Carril derecho 221,981.36 8'194,547.60 2,595.30

Carril izquierdo 221,964.71 8'194,521.90 2,593.65

FIN

Carril derecho 219,311.76 8'196,883.40 2,658.58

Carril izquierdo 219,298.26 8'196,892.80 2,658.06

Desde la ciudad de Arequipa capital del departamento de Arequipa, a la zona en estudio se puede acceder de la siguiente manera:

TRAMO LONG LONG. TIEMPO TIPO DE

ACUMULADA VIA

Arequipa - Yura 14.00 km 14.00 km 0:30 hr Asfaltada(*)

(*)Esta Avenida, ha sido concebida inicialmente para ser asfaltada .

Longitud: La longitud total del estudio es de 3+591.72 km. Carril izquierdo y 3+546.93, La vía en estudio cruza por los asentamientos humanos AP.I.A.AR., Los Camineros Sector Empleados, Los Camineros Sector Los Obreros y Ciudad de Dios .El km 0+000 empieza en la Mz. E lote 3 del asentamiento humano AP.I.A.AR, limite colindante con el distrito de Cerro Colorado. En la progresiva 0+535 inicia el asentamiento humano Ciudad de Dios y forma parte del estudio hasta la progresiva 3+590.

Topografía: Es cuasi plana, con depresiones de pendiente fuerte en la intercepción con quebradas secas.

Estado Actual y Ubicación Geográfica de la Avenida Las Torres en Ciudad de Dios – Yura

3. OBJETIVOS

Objetivo General

El objetivo del presente trabajo es utilizar los desechos de neumáticos de caucho para el diseño de mezclas de Concreto y de esta forma contribuir en eliminar un residuo sólido altamente contaminante.

Objetivo Especifico

• Estudiar experimentalmente el efecto de los granos de caucho a un 5,15y 25 % en las propiedades mecánicas y dinámicas del concreto a 7,14 y 28 días de curado, comparado con una muestra sin caucho.Determinando su resistencia deflexión

• Estudiar a un 5,15 y 25 % de caucho en volumen para determinar el porcentaje adecuado de sustitución del agregado natural o artificial por granos de caucho desechado.

• Comparar los costos en una aplicación a nivel de proyecto, tomando el porcentaje de caucho más adecuado, respecto a los costos sin adición de caucho.

• Realizar un análisis de factibilidad a nivel de proyecto de un concreto con caucho comparado con un concreto normal según los resultados que se obtengan.

4. ALCANCES

El alcance de este trabajo es sugerir una metodología de diseño de mezclas de Concreto con adición de residuos de caucho, estudiando las propiedades mecánicas (en general), y comparar resultados de esfuerzos y deflexión entre probetas con caucho y probetas sin caucho tomando como referencia ensayos de laboratorio, además de proponer una aplicación a nivel de proyecto en nuestro medio local como lo es la Avenida Las Torres de Yura.

5. HIPOTESIS

• El uso de agregados de residuos de caucho dentro del diseño de Concreto es factible estructural y económicamente en la Ciudad de Arequipa.

• El uso de adiciones de residuos de caucho, mejora la gestión de residuos sólidos y disminuye el uso de agregado mineral

• Cual es el porcentaje adecuado para sustituir agregado natural o artifical por granos de caucho.

• De no llegar a los resultados esperados luego de las comparaciones de un concreto con y sin caucho seria factible aun usar el caucho con adiciones de microsilice y fibras de metal en cuanto al costo.

6. VARIABLES

6.1. VARIABLE INDEPENDIENTE: Caucho

6.2. VARIABLE DEPENDIENTE : Adherencia, resistencia y deflexion.

7. METODOLOGIA Y EQUIPAMIENTO

Para el presente trabajo de investigación primero identificaremos el material a utilizar: caracterización y propiedades(Cantera La Poderosa, Arequipa), para luego realizar el diseño del Concreto con residuos de caucho (Reencauchadora RELINO) al contenido de cemento optimo, variando el contenido de caucho al 5,15y 25% del volumen de agregado grueso para determinar y comparar las propiedades mecánicas según la metodología propuesta por Meddah ,Beddar y Bali respecto a muestras sin adición de caucho; para luego comparar los Costos a nivel de proyecto en un tramo de prueba, aplicando los siguientes métodos:

• Investigación Bibliográfica de Concretos convencionales modificados.

• Ensayos de laboratorio normados por la ASTM

• Normativa de ejecución de obras de carreteras a nivel de proyecto(EG-2013)

HERRAMIENTAS Y EQUIPOS PRINCIPALES

Para la elaboración de todos los especímenes, se usara el método de compactación mecánica. Según lo establecido por las normas ASTM D1557 y ASTM C1435:

• Moldes para briquetas: Moldes cilíndricos a usar son de 150mm (6pulg.) de diámetro por 300mm (12pulg.) de altura. Fabricados en dos piezas de acero y debidamente anclados empotrados en una base estable.

• Mezcladora : Una mezcladora de 11 pies3 en el cual se mezclaran agua cemento agregados fino y grueso y el porcentaje adecuado de granos de caucho según un diseño de mezclas.

• Control de slump: Mediante el cono de Abrams que es un recipiente conico de metal de 12 pulg de altura tiene apoyos para manos y para pies además se contara con una varilla de 60 cm de largo y 16 mm de diámetro con punta esférica para el varillado.ademas se aplicaran tres capas y 25 golpes( varillados )por cada capa en cada capa .El slump estará entre 2 y 4 pulg para obtener buenos resultados.

• Herramientas menores : Espátulas, palas de borde cuadrado, cucharones de mano, regla de acero según las norma ASTM C31(” Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field”)

• Máquina de Compresión Universal: La que se encuentra en poder del Laboratorio de Concreto y Ensayo de Materiales de la UNSA.

• Caucho Molido: Proporcionado por la Reencauchadora RELINO S.A.

8. CONTENIDO:

CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• GENERALIDADES

• HISTORIA DEL CONCRETO CON INCORPORACION DE CAUCHO EN DESUSO

• PRINCIPALES CARACTERISTICAS DEL CONCRETO CON CAUCHO

• CONCRETOS MODIFICADOS EN INGENIERIA CIVIL

• CONCRETO COMPACTADO CON RESIDUOS DE CAUCHO

• PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACION

• OBJETIVOS

• HIPOTESIS

CAPITULO II: MATERIALES Y EQUIPAMIENTOS

• COMPONENTES DEL DISEÑO DE MEZCLAS DEL CONCRETO MODIFICADOS CON RESIDUOS DE CAUCHO

• CEMENTO

• AGREGADO MINERAL

• RESIDUOS DE CAUCHO

• PROPIEDADES DEL CONCRETO MODIFICADO CON RESIDUOS DE CAUCHO

• RESISTENCIA A LA COMPRESION

• RESISTENCIA A LA FLEXION

• TRACCION INDIRECTA

• MODULO DE ELASTICIDAD

• COMPORTAMIENTO A FATIGA

• RESISTENCIA A LA ADHESION

• DURABILIDAD

• CONSIDERACIONES SOBRE CONCRETOS MODIFICADOS

• INCORPORACION DE CAUCHO

• RUGOSIDAD DE LOS RESIDUOS DE CAUCHO

CAPITULO III: METODOLOGIA

• GENERALIDADES

• DISEÑO DE CONCRETOS CON INCORPORACION DE CAUCHO

• SELECCIÓN DE AGREGADOS

• CARACTERIZACION DEL AGREGADO

• SELECCIÓN DE MATERIAL CEMENTANTE

• SELECCIÓN DE LOS RESIDUOS DE CAUCHO

CAPITULO IV: DISEÑO Y RESULTADOS

• DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO CONVENCIONALES

• DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO MODIFICADOS CON RESIDUOS DE CAUCHO

• SUSTITUCION DE AGREGADO GRUESO CON GRANOS DE CAUCHO

• Sustitución al 5%

• Sustitución al 10%

• Sustitución al 15%

• Sustitución al 20%

• Sustitución al 25%

• Sustitución al 30%

• RESISTENCIAS ALCANZADAS DE PROBETAS CON Y SIN CAUCHO A LOS 7, 14 Y 28 DIAS DE CURADO.

CAPITULO V: DESCRIPCION A NIVEL DE PROYECTO : MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA VIAL DE LA AVENIDA LAS TORRES DEL DISTRITO DE YURA

• DESCRIPCION DEL PROYECTO

• INGENIERIA DE TRANSITO

• ESTUDIO DE LA SUBRASANTE

• DISEÑO DE PAVIMENTOS

• ESPECIFICACIONES TECNICAS DE CONSTRUCCION DE PAVIMENTOS

• COSTOS Y PRESUPUESTOS

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA

9. ASPECTOS OPERATIVOS/CRONOGRAMA DE TRABAJO

10. PRESUPUESTO DE TESIS

El costo total de todos los ensayos en laboratorio será S/. 4,177.00 (cuatro mil ciento setenta y siete nuevos soles con 00/100 céntimos)

El presente estudio tendrá un gasto aproximado de S/. 5,577.00 (cinco mil quinientos setenta y siete nuevos soles con 00/100 céntimos)

11. BIBLIOGRAFIA

• Meddah A., Beddar M. & Bali. A (2014). Use of shredded rubber tire aggregates for roller compacted concrete pavement. Argelia:Bordj Bou-Arréridj University

• Ruelas Castillo Y. W.(2010).Pavimentación de las vías de acceso al puente Chilina tramo I, en concreto compactado con rodillo(CCR),diseñado con el concepto de compactación de suelos.Arequipa:UNSA

• Benavides Brenes ,J.L.(2005).Bases estabilizadas (para pavimentos)utilizando tecnología del concreto compactado con rodillo. Costa Rica: Instituto Tecnológico de Costa Rica

• Medina Pachas, A &Sousa Pinto ,M.A.(2008).Empleo de residuos de caucho para mezclas asfálticas en caliente con granulometría abierta.Arequipa:UNSA

• Nanni, A. & Meamarian N.(1993). Laboratory consolidation methods applied to compacted concrete for pavements.U.S.A.:ASCE

• Bowles,J.E.(1981).Manual de laboratorio de suelos en ingeniería civil .McGraw-Hill Latinoamérica.

• Escalaya Advincula ,M.(2006).Diseño de mezclas de concreto compactado con rodillo utilizando conceptos de compactación de suelos.Lima:UNI

• Palomares Carmona E.M.(1998).Características técnicas del concreto compactado con rodillo.Lima:UNI

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