Estudio de la adherencia entre el concreto y el acero utilizando un aditivo acelerante de fraguado y cemento Portland tipo I

Abstract

La presente tesis, con tema “Estudio de la Adherencia entre el concreto y el acero utilizando un acelerante de fraguado y cemento Pórtland tipo I”, tiene por objetivo calcular los esfuerzos permisibles de adherencia y las longitudes prácticas de anclaje, para ser comparados con las Normas Peruanas E-60 y las recomendadas por el ACI 318-00. Para lo cual se ha empleado el Cemento Sol fabricado por la Empresa Cementos Lima, para las tres relaciones agua/cemento de 0.60, 0.65 y 0.70, así como el acero corrugado de diámetros: 3/8”, y 5/8” producidos por la Empresa Aceros Arequipa, asimismo el aditivo acelerante de fraguado Plastocrete 161-FL para cada una de las tres relaciones agua/cemento, antes mencionadas. En la actualidad, el estudio de la adherencia entre el concreto y el acero toma bastante importancia debido a que se están incrementando muchas interrogantes acerca de los efectos producidos por la mala adherencia entre dichos elementos ante los esfuerzos actuantes. Muchas de estas interrogantes se forman por la poca información real y actualizada del tema. Por lo general, para el diseño por adherencia utilizamos las longitudes de anclaje establecidas por el Reglamento Nacional de Construcciones, que están basadas en otras experiencias (ACI) y formulas empíricas, pero no contamos con pruebas ensayadas que representen las verdaderas condiciones que existen en la Construcción Nacional y así poder tomarlas medidas técnicas e ingenieriles más apropiadas ante estos problemas. En el campo de la construcción, la gran masa constructora nacional fabrica concreto en relaciones agua/cemento: 0.6 a 0.70, a gran escala, y es justamente donde se ven las fallas estructurales y que en muchos casos ignoramos si las condiciones de adherencia entre el concreto y el acero influyen o no en dichos problemas. Es de esta manera que nace la inquietud de investigar para aquellas construcciones en las que en muchos casos no cuentan con información real y técnica, y a la vez continuar con el estudio de la adherencia y del cual falta mucho por investigar. A continuación, se presenta un resumen del contenido de los capítulos que comprende el presente estudio. En el Capítulo I, se da una visión teórica del estudio de la adherencia describiéndose sus características, así como los factores que influyen en la resistencia por adherencia. Además, se revisa el cálculo teórico de la adherencia ya sea por anclaje o por flexión, así como la determinación práctica de este, por los métodos de extracción de barras y flexión en vigas. Finalmente se establece las diferentes de ambos métodos, sus problemas en los ensayos y la importancia de su determinación en el diseño. En el Capítulo II, se estudia al Cemento Portland tipo I producido por la Empresa Cementos Lima, como primer componente del concreto estableciéndose sus características químicas y físicas. Seguidamente en el Capítulo III, se estudia a los otros componentes inertes del concreto: los agregados. En este caso se define al agregado fino y grueso utilizados, proveniente de la cantera La Gloria y luego de realizar una serie de ensayos en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la FIC-UNI se establecen las propiedades físicas de estos agregados. En el Capítulo IV, se estudia las características de las barras corrugadas de construcción producidas por la Empresa Aceros Arequipa. En el Capítulo V, se presenta las características de los Aditivos para concretos, su clasificación, como las propiedades técnicas del aditivo acelerante de fraguado Plastocrete 161-FL. Una vez presentados los componentes principales para las probetas de ensayo de dicha investigación pasamos a ver en el Capítulo VI, en donde se detalla el procedimiento del diseño de mezcla de concreto utilizado (volúmenes absolutos) para las tres relaciones agua/cemento (0.60, 0.65 y 0.70), así como los diseños de mezcla con aditivo. En el Capítulo VII, se describe en forma detallada el procedimiento de los ensayos realizados en este estudio. Como son los ensayos de concreto al estado fresco: Consistencia, Exudación, Tiempo de Fraguado, Índice de fluidez y Peso Unitario; asimismo los ensayos del concreto al estado endurecido: Resistencia a la compresión, Resistencia a la tracción por compresión diametral y Modulo Elástico Estático, ensayos de tracción del acero y el Ensayo de adherencia entre el concreto y el acero por el método de extracción. En el Capítulo VIII, se describe en cuadros todos los resultados de los ensayos realizados según el capítulo VII, en los cuales además se muestran, para cada caso, la relación agua-cemento, los datos necesarios de procedimiento, el resultado promedio, la norma que los sustenta, el nombre de la prueba, el título de la tesis y en otros casos el diámetro de la barra. En el Capítulo IX, se realiza un análisis de los resultados de cada uno de los diferentes ensayos realizados tanto del concreto al estado fresco como del concreto al estado endurecido así también los ensayos de Acero de refuerzo y principalmente de los Ensayos de Adherencia; de estos resultados se obtuvieron los esfuerzos de adherencia que nos determinarán las longitudes mínimas de anclaje en barras corrugadas para los diámetros 3/8”, 1/2” y 5/8” en las tres relaciones agua-cemento: 0.60, 0.65 y 0.70. Comparándose finalmente los resultados de la investigación con los del Reglamento Peruano Norma E-60 de Concreto Armado y con las recomendaciones del ACI 318-00. En el Capítulo X, se presenta las conclusiones y recomendaciones finales sobre los ensayos concernientes a esta investigación.