Trabajo de grado - Pregrado
Evaluación de la resistencia a la compresión en mezclas de mortero aplicando reemplazo del agregado fino por hueso porcino triturado siguiendo lo establecido en la normativa vigente colombiana
Registro en:
Corporación Universidad de la Costa
REDICUC - Repositorio CUC
Autor
Rodríguez Díaz, Carolina Isabel
Goenaga Delgado, Valeria Isabel
Institución
Resumen
The department of Atlántico (Colombia) stands out for its pig production, so it is viable taking advantage of its derivatives. For this reason, with a background of sustainability, the present research analyzed the compressive strength of mortar cubes by replacing the fine aggregate with crushed pork bone, which was previously treated and cleaned, applying weight substitution percentages of 0%, 2%, 4 %, 6%, 8% and 10%, to identify the effect that this material generated in the mechanical and physical behavior of the samples. For the experimental development, 162 cubes were made, which were tested at 7, 14 and 28 days. The mortar design and the characterization of the materials was carried out in accordance with the Norma Técnica Colombiana, for which the following were considered: NTC 220, NTC 77, NTC 237, NTC 1776, NTC 92 and NTC 127. It was found that, at 28 days, the highest value of the average compressive strength obtained, to the cubes with bone replacement, was 2599 PSI with a 2% replacement and the lowest value of strength was 1095.22 PSI with a 10% replacement, recognizing that the 0% specimen achieved a strength of 4708.2 PSI; in this sense, it was detected that the resistance will be reduced with the increase of the percentage of replacement due to the presence of organic material in the crushed pork bone. El departamento del Atlántico (Colombia) de destaca por su producción porcina por lo que es viable el aprovechamiento de sus subproductos. Es por ello, con un trasfondo de sostenibilidad, que en la presente investigación se analizó la resistencia a la compresión en cubos de mortero haciendo reemplazos, en peso, del agregado fino por hueso porcino triturado (HPT), previamente tratado y limpiado, aplicando los porcentajes de sustitución del 0%, 2%, 4%, 6%, 8% y 10%, con el fin de identificar el efecto que este material generaba en el comportamiento mecánico y físico de las muestras. Para el desarrollo experimental, se elaboraron 162 cubos, los cuales fueron ensayados a los 7, 14 y 28 días. El diseño de mezcla y la caracterización de los materiales se realizaron de acuerdo con la Norma Técnica Colombiana, para lo cual se manejaron las siguientes: NTC 220, NTC 77, NTC 237, NTC 1776, NTC 92 y NTC 127. Como conclusión, se encontró que, a los 28 días, el mayor valor del promedio de resistencia a la compresión obtenido, para los cubos con reemplazo de hueso, fue de 2599 PSI para los cubos con reemplazo del 2% y el menor valor de resistencia fue de 1095.22 PSI con un reemplazo del 10%, siendo que el espécimen del 0% alcanzó una resistencia de 4708.2 PSI; en este sentido, se observó que la resistencia se reduce con el aumento del porcentaje de reemplazo, debido a la presencia de material orgánico en el HPT. Contenido
Lista de tablas y figuras 10
Introducción 14
Planteamiento del problema 20
Justificación 23
Objetivos 26
Objetivo general 26
Objetivos específicos 26
Marco teórico-conceptual 27
Mortero 27
Usos del mortero 27
Propiedades del mortero estado plástico 27
Manejabilidad 27
Retención de agua 28
Tiempo de fraguado 29
Contenido de aire 29
Propiedades del mortero en estado endurecido 29
Retracción de secado 29
Adherencia 29
Resistencia mecánica 30
Método de ensayo para el mortero. 30
Factores que influyen en la resistencia. 30
Tipos de mortero de mampostería 31
Materiales componentes del mortero 32
Cemento portland 32
Agregados 33
Agua 34
Aditivos 35
Agentes aireantes. 35
Reductores de agua. 35
Retardantes. 36
Aceleradores. 36
Hueso 36
Subtipos de tejido óseo 36
Tejido óseo compacto. 37
Tejido óseo esponjoso. 37
Estado del arte 38
Uso de materiales orgánicos como reemplazo de agregado 38
Uso de osamentas como reemplazo de material cementante 40
Limpieza y trituración del hueso 42
Diseño metodológico 45
Desarrollo experimental 48
Fase 1: Investigación del marco teórico, antecedentes y Estado del Arte 48
Fase 2: Elaboración de diseño de mezcla de mortero utilizando HPT 48
Fase 3: Recolección de materia prima (hueso porcino) 49
Fase 4: Proceso de limpieza, trituración y desinfección del hueso porcino 50
Limpieza 50
Trituración 53
Fase 5: Ensayos de caracterización del hueso porcino triturado y del agregado fino
convencional (Arena de Santo Tomás) 55
Caracterización de los materiales 55
Granulometría del Hueso Porcino Triturado. 57
Granulometría de la Arena de Santo Tomás. 59
Humedad. 62
Masa unitaria. 63
Impurezas orgánicas. 64
Densidad y absorción. 64
Agua 65
Fase 6: Elaboración de cubos de mortero 65
Equipos y herramientas 66
Procedimiento de elaboración del mortero 70
Análisis de resultados 76
Ensayos de los agregados 76
Granulometría del HPT 76
Humedad de los agregados 77
Masa unitaria de los agregados 78
Impurezas orgánicas de los agregados 78
Densidad y absorción de los agregados 78
Ensayos en el mortero 79
Comportamiento físico del mortero 79
Comportamiento mecánico del mortero 80
Porcentaje de aire ocluido y relación agua cemento 84
Conclusiones 89
Recomendaciones 91
Referencias 93
Lista de tablas y figuras
Tablas
Tabla 1 Fluidez recomendada para diversos tipos de estructura y condiciones de colocación 28
Tabla 2 Clasificación de los morteros de pega por propiedad o por proporción 31
Tabla 3 Tipos de cemento portland 33
Tabla 4 Requisitos para arena normalizada 34
Tabla 5 Uso de materiales orgánicos como reemplazo de agregados 38
Tabla 6 Uso de osamenta como reemplazo de material cementante 40
Tabla 7 Métodos de limpieza y trituración del hueso 43
Tabla 8 Ensayos para agregados finos 46
Tabla 9 Cantidad de cubos de mortero a elaborar 46
Tabla 10 Cantidades de materiales componentes del mortero 48
Tabla 11 Dosificaciones para la mezcla de mortero para 9 cubos de acuerdo con el porcentaje de participación del HPT 49
Tabla 12 Materiales componentes del mortero 56
Tabla 13 Características del cemento utilizado 56
Tabla 14 Resistencia a la compresión del cemento utilizado 57
Tabla 15 Cantidades de HPT retenidos por tamiz utilizadas en la segunda tanda de cubos 58
Tabla 16 Resultados ensayo de granulometría de la Arena de Santo Tomás 61
Tabla 17 Datos y resultados del ensayo de humedad para la arena de Santo Tomás y el HPT 62
Tabla 18 Datos y resultados del ensayo de masa unitaria para la arena de Santo Tomás y de HPT 63
Tabla 19 Datos y resultados del ensayo de impurezas orgánicas para la arena de Santo Tomás y el HPT 64
Tabla 20 Datos y resultados del ensayo de densidad y absorción para la arena de Santo Tomás 65
Tabla 21 Resultados de resistencia a la compresión para todos porcentajes de reemplazo 80
Tabla 22 Promedio de los resultados de resistencia a la compresión para todos porcentajes de reemplazo 82
Tabla 23 Diferencia entre promedios de resultados de resistencia a la compresión respecto a la muestra con 0% de reemplazo 84
Tabla 24 Relación agua-cemento y porcentajes de flujo y aire para cada reemplazo 84
Figuras
Figura 1 Objetivos de desarrollo sostenibles relacionados 15
Figura 2 Resultado de búsqueda de "Sustainable construction" & "Material” 17
Figura 3 Producción anual de carne de cerdo en Colombia (Porkcolombia, 2021) 19
Figura 4 Estado inicial del hueso de cerdo comprado 50
Figura 5 Hueso hirviendo en agua con sal 51
Figura 6 Retiro de la carne superficial 51
Figura 7 Hueso sumergido en solución con Hipoclorito de Sodio 52
Figura 8 Lavado del hueso con agua 53
Figura 9 Ilustración del proceso de Trituración manual 54
Figura 10 Trituración en máquina de los ángeles 55
Figura 11 Ilustración del cemento gris empleado 57
Figura 12 Ilustración del Agregado fino empleado 59
Figura 13 Curva granulométrica de la Arena de Santo Tomás 62
Figura 14 Ensayo de impurezas orgánicas del HPT 64
Figura 15 Mezcladora 66
Figura 16 Moldes 67
Figura 17 Herramientas menores 67
Figura 18 Ilustración de la balanza usada 68
Figura 19 Mesa de flujo 69
Figura 20 Medidor de aire ocluido en el mortero de 1lt de capacidad. 69
Figura 21 Pesaje de Arena de Santo Tomás 70
Figura 22 Pesaje del cemento 70
Figura 23 Pesaje del agua 70
Figura 24 Mezclado de materiales 71
Figura 25 Ensayo de fluidez 72
Figura 26 Apisonado del mortero 73
Figura 27 Toma de medida contenido de aire 73
Figura 28 Llenado de moldes 74
Figura 29 Cubos dentro de los moldes en la cámara de curado 75
Figura 30 Curado de cubos luego de desmoldarse 75
Figura 31 Curvas de distribución granulométrica de los agregados 77
Figura 32 Variación del peso en los cubos de mortero de acuerdo con porcentaje de reemplazo de HPT 80
Figura 33 Resistencia a la compresión obtenida a los 28 días 82
Figura 34 Contenido de aire en la mezcla de mortero por porcentaje de reemplazo 85
Figura 35 Fotografía tomada a los especímenes convencional 86
Figura 36 Fotografía a especímenes con reemplazo de HPT 87
Figura 37 Relación agua/cemento por porcentaje de reemplazo 88 Ingeniero(a) Civil Pregrado