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UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TESIS PARA OPTAR TITULO PROFESIONAL

“EFECTO DEL CURADO CON AGUA DE AFLORAMIENTO EN LA DURABILIDAD DE UN CONCRETO F’C=210Kg/Cm2, PUERTO DE HUARMEY” AUTORES:  Bach. BORDONAVE DIAZ HEBERT JHORCH  Bach. MINAYA ANGELES JORGE RICHARD

ASESOR: ING. SALAZAR SÁNCHEZ DANTE ORLANDO CHIMBOTE – PERU 2016

TESIS PARA OPTAR TITULO PROFESIONAL “ EFECTO DEL CURADO CON AGUA DE AFLORAMIENTO EN LA DURABILIDAD DE UN CONCRETO F’c=210 Kg/cm2, PUERTO DE HUARMEY”

DEDICATORIA

A mis padres; Teófilo y Martha, hermanos; Müller y Tatiana, que son el pilar fundamental que me sostienen, con el apoyo incondicional y los consejos sabios y oportunos, a ellos dedico cada día mi empeño y esfuerzo para lograr lo propuesto. A mi familia y amigos(as) que con su entusiasmo y cariño me dieron el valor y coraje para superar cada reto. A mis maestros que con sus conocimientos brindados contribuyeron a la finalización de este trabajo, a todas las personas que se vieron implicados en la elaboración y culminación adecuada, apoyando con ideas y críticas constructivas para mejorar el contenido y lograr los objetivos planteados. A todos ustedes dedico el producto de mi esfuerzo.

BORDONAVE DIAZ HEBERT JHORCH

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DEDICATORIA

A Dios, quien supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. A mi familia a quienes por ellos soy lo que soy, para mis padres Eri y Sofia por su apoyo, consejos, compresión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos, A

mis

hermanas

por

estar

siempre

presentes,

acompañándome para poderme realizar. A mi primo quinen a sido y es mi motivación y una ayuda para mí.

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AGRADECIMIENTO

A la Universidad San Pedro y a sus docentes que impartieron en las aulas todos sus conocimientos y mostraron también sus valores permitiendo así una formación integral en nosotros sus alumnos. También manifestamos nuestro agradecimiento al Ing. Dante Salazar Sánchez y a los integrantes del Comité de Asesores, de igual manera hacemos extensiva nuestro agradecimiento al Ing. Segundo Urrutia Vargas, por las valiosas aportaciones que hicieron para poder desarrollar y culminar de la mejor manera la presente investigación. Asimismo, expresamos nuestro agradecimiento a todos quienes estuvieron vinculados de alguna manera a este proyecto; a los propietarios de los ambientes de trabajo, por proporcionarnos las facilidades necesarias para completar la investigación; a todos aquellos que nos acompañaron y con un granito de arena hicieron un inestimable aporte. Y, desde luego llegamos al final de este proyecto gracias al invaluable apoyo e inspiración que generaron nuestros padres, hermanos y amigos, a quienes siempre tenemos presente, a nuestros maestros y a quienes siempre nos han enseñado e inculcado buenos valores. A todos, nuestro mayor reconocimiento y gratitud.

LOS AUTORES.

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RESUMEN

El presente trabajo de investigación se llevó a cabo en la ciudad de Huarmey, en la cual se pretende estudiar y evaluar el efecto de las sales y sulfatos provenientes del nivel freático, en la durabilidad del concreto. Con este trabajo se espera obtener una caracterización puntual y específica en la influencia que tiene el nivel freático en el concreto respecto a su resistencia, para lo cual se utilizó el cemento Tipo I. La investigación se desarrolló a través de la evaluación de probetas expuestas a sustancias existentes en el subsuelo de la zona, para ello se excavo un hoyo hasta encontrar y acumular el agua por efecto del nivel freático, en las cuales fueron sumergidas y curadas las probetas experimentales hasta los 45 días, posteriormente se comparó los efectos con un patrón curado en agua potable. Finalmente se llegó a la conclusión que la resistencia disminuye con forme pasa el tiempo, las cuales difieren de la muestra patrón de la siguiente manera; a los 14 días disminuye 8.38%, a los 28 días disminuye 16.20% y a los 45 días 13.82%. Estos efectos son causados por el ataque químico del ambiente a las cuales fueron expuestos los especímenes, las cuales por su gran cantidad destacan los sulfatos y cloruros según análisis físico-quimo realizado, por lo que se recomienda evaluar y utilizar los materiales correctos para la construcción.

PALABRAS CLAVE Construcción de cimientos, concreto y nivel freático.

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ABSTRACT

This research was conducted in the city of Huarmey, which is to study and evaluate the effect of salts and sulfates from the water table, in the durability of concrete. This work is expected to obtain timely and specific characterization in the influence of the water table in the concrete for resistance, for which cement was used Type I. The research was developed through evaluation of specimens exposed to substances found in the basement of the area, for that a hole is dug to find and accumulate water effect the water table, in which were submerged and cured experimental specimens to 45 days, then the effect was compared with drinking water curing pattern. Finally it was concluded that resistance decreases with form over time, which differ from the standard sample as follows; 14 days decreased 8.38%, at 28 days decreased 16.20% and 13.82% within 45 days. These effects are caused by the chemical attack of the environment to which they were exposed specimens, which for its many include sulfates and chlorides as physical chyme analysis, so it is recommended to evaluate and use the correct materials for construction.

KEYWORDS Construction of foundations, concrete and water table.

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CONTENIDO 1 CAPITULO I 1.1 ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACION CIENTIFICA…………………….02 1.2 REALIDAD PROBLEMÁTICA………………………………………………….03 1.2.1 NIVEL INTERNACIONAL 1.2.2 NIVEL NACIONAL 1.2.3 NIVEL LOCAL 1.3 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION……………………………………07 1.4 FORMULACION DEL PROBLEMA…………………………………………….08 1.5 MARCO REFERENCIAL………………………………………………………...09 1.5.1 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO 1.5.2 AGREGADO FINO 1.5.3 AGREGADO GRUESO 1.5.4 AGUA 1.5.5 DURABILIDAD 1.5.6 AGUA DE AFLORAMIENTO 1.6 VARIABLES DE ESTUDIO……………………………………………………...31 1.6.1 VARIABLE DEPENDIENTE 1.6.2 VARIABLE INDEPENDIENTE 1.7 HIPÓTESIS……………..…………………………………………………………35 1.8 OBJETIVOS………………………………………………………………………35 1.8.1 OBJETIVO GENERAL 1.8.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2 CAPITULO II 2.1 TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACION..……………………………………….37 2.1.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 2.1.2 DISEÑO DE INVESTIGACION 2.2 UNIDAD EXPERIMENTAL...…………………………………………………...38 2.3 TRATAMIENTO………………...………………………………………………..38

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2.4 POBLACION……………….……………………………………………………..38 2.5 MUESTRA………………………………………………………………………...38 2.6 METODOLOGIA...…………….………………………………………................39 3 CAPITULO III 3.1 RESULTADOS ……………………...……………………………………………49 4 CAPITULO IV 4.1 ANÁLSIS Y DISCUSION…………...……………………………………………54 5 CAPITULO V 5.1 CONCLUSIONES………………………………………………………………...63 5.2 RECOMENDACIONES…………………………………………………………..64 6 CAPITULO VI 6.1 REFERENCIAS BIBILIOGRAFICAS…………………………………………...66 7 ANEXOS………………………………………………………………………………67

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CAPITULO I Introducción

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1.1 ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACION CIENTIFICA

Quirós A. & Santamaría U. (2010) en su investigación titulado “Evaluación Del Efecto Del Ataque De Los Sulfatos Sobre Concreto, Mediante La Técnica De Velocidad De Pulso Ultrasónico (VPU)” tiene como objetivo principal evaluara el efecto dela taque acelerado de los sulfatos sobre muestras de concreto sin esfuerzo, por medio de la técnica de Velocidad de Pulso Ultrasónico, en la cual este académico e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Santander - Bucaramanga a partir de los resultados obtenidos de aplicar un ataque acelerado con sulfato de sodio a especímenes de concreto con relación Agua cemento de 0.5 y tamaño máximo de agregado grueso de 3/4 “ concluye que: -

Se observa una formación de productos expansivos como la Etringita y el yeso, la presencia de estos productos expansivos se evidencia por la detección de Etringita en casi todo los ciclos como se aprecia en los resultados de difracción de rayos X.

-

Con la disminución de la resistencia y la presencia de fisuras se pudo comprobar la presencia de estos productos como son la Etringita y el yeso.

Bernal, J. (2009) en su tesis para obtener el grado de Maestro en Ingeniería Civil titulado “Durabilidad En Estructuras De Concreto Armado, Localizado Frente A La Costa” tiene como objetivo mencionar las medidas necesarias a tomar antes de la construcción para circunstancias que perjudiquen la obtención de concretos armados saludables, en la cual este académico e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de México concluye que: -

Es recomendable utilizar aditivos que se nombran inhibidores de corrosión los cuales modifican la microestructura del concreto para proteger el acero embebido de los sulfatos y cloruros, pero esto generara un costo elevado en el proyecto, la cual tendrá que ser previsto anticipadamente.

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La mezcla de concreto deberá estar proporcionada con base en los materiales seleccionados por el proyectista para asegurar que se satisfagan los requerimientos de durabilidad.

Fernández, J. (2008) en su tesis para obtener Titulo en Ingeniería Civil titulado “Humedad Proveniente Del Suelo En Edificaciones” tiene como objetivo Mejorar las condiciones de serviciabilidad de las edificaciones, previniendo el problema de humedad por ascensión capilar o corrigiéndolo si es que ya se ha presentado. Por otra parte, crear conciencia que los problemas provocados por la humedad proveniente del suelo existen en un gran número de viviendas y que la única forma de evitar que siga expandiéndose es tomando las medidas preventivas imprescindibles al momento de construir, en la cual este académico e investigador de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile concluye que: -

Los problemas provocados por la humedad proveniente del suelo en las viviendas, existen y afectan a cuatro de cada diez viviendas, la principal explicación es que durante el proceso constructivo de las viviendas afectadas muy probablemente no se tomaron las medidas preventivas necesarias y que las soluciones correctivas no logran erradicar dichos problemas. Entre las soluciones correctivas estudiadas lo más recomendable es realizar un drenaje para disminuir el nivel de agua y evacuarla, o aplicar inyecciones para romper la red de capilares de los materiales y así lograr mantener controlada la ascensión del agua

1.2 REALIDAD PROBLEMÁTICA

1.2.1

NIVEL INTERNACIONAL

A nivel mundial, el concreto es el material más utilizado en la construcción, y a menos que haya una revolución en los materiales de construcción, seguirá siéndolo;

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gran parte de la infraestructura de los países está elaborada con él, por lo que su conocimiento y tecnología son básicos para el ingeniero civil encargado de alguna etapa del proceso constructivo. Los problemas de durabilidad han afectado diversos tipos de estructuras, las cuales una vez que se presentan ya no son funcionales ni eficientes y están destinadas a no cumplir con su vida de servicio estimada.

Los problemas de durabilidad no se limitan a su diseño inicial y construcción, tienen una fuerte intervención en la operación, ocasionan costos y pérdidas económicas para el propietario o inversionista, ya sea por reparación de las zonas afectadas, por la sustitución de elementos que se han deteriorado o por costos operativos imputables a remodelaciones o mantenimientos periódicos. Según Buffenbarger (1998), tan sólo en Estados Unidos los problemas de durabilidad que afectaban las estructuras de transporte intermodal tuvieron un costo de $20 billones de dólares en 1986.

1.2.2

NIVEL NACIONAL

Perú se caracteriza por tener una gran extensión de litoral marítimo, la corrosión que provoca en las estructuras de concreto el contacto con el agua de mar y la brisa marina es un tema que interesa de manera especial al sector constructivo del país. Existe una conciencia general en la práctica constructiva común respecto de las precauciones que deben seguirse en la fabricación de elementos y estructuras de concreto claramente expuestos a ambientes de carácter agresivo, por el deterioro que ocasiona el contacto directo con sustancias naturales en el suelo o en el agua. Dada su elevada concentración de cloruros (más de 20,000 ppm), destaca como medio ofensivo el agua de mar en su estado normal porque favorece la corrosión del acero de refuerzo

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No obstante, se presentan en la actualidad serios y veloces deterioros estructurales por el ataque al concreto de cloruros disueltos en el aire, presentes en ambientes marinos con alta humedad relativa y acción constante del viento.

A partir de la década del 30´, nuestras estructuras portuarias son prioritariamente de concreto. Los muelles de Salaverry, Chimbote, Callao, Ilo y Matarani y la mayoría de los desembarcaderos pesqueros están construidos con pilotes y plataformas de concreto. Las cuales para su óptimo desarrollo y durabilidad de la estructura se debe de tener consideraciones claves para evitar deterioros por efecto del ataque de cloruros.

En la tabla N° 1 se puede observar de manera específica la importancia que tiene la edificación en concreto en la región de la costa del país, que representa el 80% del total nacional. En lo que respecta a los distritos vecinos al litoral el consumo sobrepasa el 40% del total nacional, siendo significativo en Lima, La Libertad, Lambayeque y Tumbes. Estos valores justifican el estudio de los fenómenos de corrosión en nuestro país. Tabla N°01. Consumo de concreto en distritos y departamentos del litoral

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1.2.1. NIVEL LOCAL

La ciudad de Huarmey se desplanta sobre un depósito potente de arena con niveles superficiales de agua, que es susceptible de sufrir licuación y densificación, produciendo asentamientos diferenciales a las edificaciones, además estos niveles superficiales de agua provocan un deterioro inminente a las estructuras, específicamente a las cimentaciones, debido a su alto contenido de sales.

El Puerto de Huarmey cuenta con diferentes tipos de construcciones, las cuales se están deteriorando rápidamente por el ataque de las diferentes sales que contiene el subsuelo saturado y sobre todo las cimentaciones que se encuentran completamente cubiertas de agua con un elevado contenido de sales y sulfatos. Estos daños causados a las construcciones generan un alto costo de reparación hacia el propietario del inmueble o al inversionista.

La profundidad a la que se encuentra el nivel freático se debe de tomar muy en cuenta para el diseño de diferentes obras estructurales, ya que estos afectan directamente a las cimentaciones, por la cual deberá de tomarse todas las medidas pertinentes para que el proyecto se culmine y tenga un periodo de vida óptimo. La presencia de agua con contenido de sales y sulfatos, en relación a los esfuerzos, produce una disminución de las propiedades y las características resistentes del concreto.

Según el estudio de hidrogeoquímica las aguas subterráneas en de huarmey tiene en su composición Ión Cloruro (CI-), Ión Sulfato (SO4), Ión Magnesio (Mg++), en la tabla Nº 02 se muestra la comparación entre los límites máximos tolerables y los rangos obtenidos de la muestras de agua analizada analizadas en el distrito de Huarmey1

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Instituto de Recursos Hídricos. (2002). Inventario y Monitoreo de las aguas Subterráneas en el Valle Huarmey.

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Tabla Nº01 Comparación entre los límites máximos tolerables y los rangos obtenidos de las muestras de agua analizada analizadas en el distrito de Huarmey – 2002

Fuente: instituto nacional de recursos naturales

Las construcciones de concreto ubicadas en el litoral o alrededores, son propensas a la corrosión por cloro en suspensión en la atmósfera, en forma de microscópicas gotas de agua de mar.

En la niebla o aerosol la concentración salina de cloruros y sulfatos eventualmente puede ser mayor que en el agua de mar, debido a la gran dispersión de las gotas y la evaporación parcial de agua, en especial cuando la temperatura es alta y la humedad relativa es baja.

1.3 JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION

Mediante la presente investigación se busca medir la durabilidad que tiene el concreto expuesto a las aguas de afloramiento, esto ayudara a implementar conocimientos para un buen proceso constructivo y sobre todo tener en cuenta lo agresivo que pueden ser dichos elementos contra el óptimo fraguado del concreto si no se toma las medidas pertinentes.

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La ciudad de Huarmey se desplanta sobre un depósito potente de arena con niveles superficiales de agua, que es susceptible de sufrir por los ataques de las aguas del nivel freático , así como también corrosiones, licuación y densificación, produciendo asentamientos diferenciales a las edificaciones, la cual hace que el periodo de vida de la construcción se acorte. En base al cemento tipo I, y a un diseño de mezcla convencional F’c=210 Kg/cm2 evaluaremos las aguas de afloramiento en la ciudad de Huarmey, para ello se realizara el curado de probetas en el mismo terreno haciendo uso de agua filtrada del subsuelo (Nivel Freático), estos resultados se compararan con los obtenidos en el diseño convencional f’c=210 Kg/cm2, la cual dicho diseño será curada con agua potable, según lo establecido en NTP. Así obtendremos resultados que ayudaran a realizar un buen proceso constructivo en la ciudad de Huarmey.

1.4 FORMULACION DEL PROBLEMA

La ciudad de Huarmey, ubicada en un área geográfica de condiciones geológicas adversas hace que las estructuras de las obras civiles de concreto expuestas presenten deterioro por su defecto. Las Obras civiles que se están realizando muchas veces sufren debilidades en la resistencia del concreto debido al alto nivel freático. Para evitar estos deterioros en el concreto se necesita tener conocimiento para así poder tomar las medidas pertinentes ante estas amenazas y realizar un buen proceso constructivo.

Por lo expuesto nos planteamos el siguiente problema de investigación:

¿En qué medida puede afectar a la durabilidad de un concreto f’c=210 kg/cm2 el curado usando agua de afloramiento, Puerto de Huarmey?

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1.5 MARCO REFERENCIAL

1.5.1

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

1.5.1.1 Concreto El concreto es una mezcla de cemento, agregado grueso o piedra, agregado fino o arena y agua.

Características del concreto: Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad. Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio. Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.

1.5.1.2 cemento: El cemento se obtiene de la pulverización del Clinker, el cual es producido por la calcinación hasta la fusión incipiente de materiales calcáreos y arcillosos.

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 Componentes químicos: 1. Silicato tricalcico, el cual le confiere su resistencia inicial e influye directamente en el calor de hidratación. 2. Silicato dicalcico, el cual define la resistencia a largo plazo y no tiene tanta incidencia en el calor de hidratación. 3. Aluminato tricalcico, es un catalizador en la reacción de los silicatos y ocasiona un fraguado violento. Para retrasar este fenómeno, es preciso añadirle y eso durante la fabricación del cemento. 4. Aluminio- ferrito tetracalcico, influye en la velocidad de hidratación y secundariamente en el calor de hidratación. 5. Componentes menores: oxido de magnesio, potasio, sodio, manganeso y titanio.

Los componentes químicos principales de las materias primas para la fabricación del cemento y las proporciones generales en que intervienen son:

%

95%