Tesis

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA
E.A.P. DE INGENIERIA CIVIL
TESIS
CONCRETO DE ALTA RESISTECIA UTILIZANDO ADITIVO
MICROSILICE
TESISTA:
GONZALES JESUS, RICHARD MANOLO
PARA OBTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO CIVIL
HUÁNUCO – PERÚ
2016
i
DEDICATORIA
A nuestra Alma Mater y Docentes por la
formación profesional que nos brindaron en las
aulas universitarias, y en especial a mi padre que
es mi ángel que ilumina mi camino.
Y a todos los que hicieron posible para la
realización de este trabajo

ii
AGRADECIMIENTO
Primeramente, al Divino Creador, nuestro Señor
Jesucristo, quién nos da vida, manteniéndonos
con salud, factor fundamental para el ser
humano. A mi familia, quienes son mi
inspiración para seguir adelante.
A mis maestros, docente de la UNHEVAL, les
doy las más eternas gracias, por los
conocimientos compartidos e ir más allá de
instruirnos, por sus orientaciones y dedicaciones
desinteresadas hacia nosotros.
El agradecimiento es la parte principal de un
hombre de bien.
iii
RESUMEN
La presente investigación estudia los concretos de alta resistencia preparados
con microsílice (SIKA FUME) usando cemento portland tipo I, con una mezcla
convencional patrón donde se añade el aditivo microsílice a un porcentaje del
peso del cemento al 5, 7.5 y 10% y así llegar al concreto de alta resistencia.
Se presentan las normas y especificaciones que deben de regirse para cada uno
de los materiales utilizados. Además se presenta una mezcla patrón para 1 m³
de concreto, comparando las distintas resistencias a compresión, de las cuales
se ensayaron cilindros a 7, 14 y 28 días donde se obtuvieron resultados muy
favorables.
El objetivo principal planteado en la investigación es: Determinar la relación entre
la proporción de microsílice en el mejoramiento de la resistencia del concreto con
la mezcla convencional, utilizando el cemento tipo I. donde se llegó al objetivo
con el aditivo microsílice al 10% a un concreto de alta resistencia superando los
650 kg/cm2.
Capítulo I: Desarrollo de la problemática a investigar.
Capitulo II: Marco teórico necesario para desarrollar la investigación académica.
Capitulo III: Metodología que se empleara en el desarrollo de la investigación
como, recopilación de datos, tipo de investigación, diseño de la investigación.
Capitulo IV: Cálculo y resultado de la investigación, diseño de mezcla y
comparación de resistencia a la compresión.
Capítulo V: Conclusiones, recomendaciones y anexos.

iv
SUMMARY
This research studies the concrete high strength prepared with microsilica (SIKA
FUME) using Portland cement type I with a conventional mixture pattern where
the additive microsilica to a percentage by weight of cement to 5, 7.5 and 10% is
added and reach the high-strength concrete.
standards and specifications should be governed for each of the materials used
are presented. In addition a standard mixture for 1 m³ concrete is presented
comparing the different compressive strengths, of which cylinders tested at 7, 14
and 28 days where very favorable results were obtained.
The main objective raised in the research is: To determine the relationship
between the proportion of microsilica in improving the resistance of concrete with
conventional mixing, using the type I cement where it reached the target with the
microsilica additive 10% to high-strength concrete exceeding 650 kg / cm2.
Chapter I: Development of the problem to investigate.
Chapter II: Theoretical framework necessary to develop academic research.
Chapter III: methodology to be used in research and development, data collection,
type of research, research design.
Chapter IV: Calculation and research results, mix design and comparison of
compressive strength.
Chapter V: Conclusions, recommendations and annexes.

v
ÍNDICE
DEDICATORIA ........................................................................................................ i
AGRADECIMIENTO ...............................................................................................ii
RESUMEN .............................................................................................................. iii
SUMMARY ............................................................................................................. iv
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1
PROBLEMATIZACIÓN .......................................................................................... 2
1.1. MARCO SITUACIONAL: .................................................................................... 3
1.2. FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA............................................................ 3
1.8.1 Definición del Problema. ..................................................................................................... 4
1.3. OBJETIVOS: ....................................................................................................... 5

1.3.1 Objetivo General ................................................................................................................. 5
1.3.2 Objetivos Específicos........................................................................................................... 5
1.4. HIPÓTESIS ......................................................................................................... 5

1.4.1. Hipótesis Alterna ................................................................................................................. 5
1.4.2. Hipótesis Nula ..................................................................................................................... 5
1.5. SISTEMA DE VARIABLES ................................................................................ 6

1.6. DIMENSIONES E INDICADORES ..................................................................... 6
1.7. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES....................................................... 7
1.8. MATRIZ DE CONSISTENCIA ............................................................................ 8
1.9. IMPORTANCIA ................................................................................................... 9
1.10. LIMITACIONES ............................................................................................... 9
1.8.1. Limitación en el Laboratorio: .............................................................................................. 9
1.8.2. Limitación de probetas: ...................................................................................................... 9
CAPITULO II.......................................................................................................... 10
MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 10
2.1. ANTECEDENTES ............................................................................................. 11
2.1.1 Antecedentes Nacionales. ............................................................................................ 11
2.1.2 Antecedentes Internacionales. ..................................................................................... 14
2.2. DEFINICIONES ................................................................................................. 16

2.2.1. Concreto............................................................................................................................ 16
2.2.2. Cemento Portland ............................................................................................................. 16
vi
2.2.3. Agregados ......................................................................................................................... 17

2.2.4. Aditivo ............................................................................................................................... 18
2.2.5. Microsílice ......................................................................................................................... 18
2.3. CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN REUNIR LOS MATERIALES ................. 20

2.3.1. Selección de los materiales ............................................................................................... 20
2.3.2. Cementos .......................................................................................................................... 20
2.3.3. Agregados ......................................................................................................................... 21
2.3.4. Agua .................................................................................................................................. 23
2.3.5. Aditivos químicos .............................................................................................................. 24
2.3.6. Incorporadores de aire...................................................................................................... 24
2.3.7. Retardadores..................................................................................................................... 25
2.3.8. Reductores de agua .......................................................................................................... 26
2.3.9. Aditivos minerales ............................................................................................................. 26
2.3.10. Ceniza volante ................................................................................................................... 27
2.3.11. Microsílice ......................................................................................................................... 27
2.3.12. Cemento de escoria .......................................................................................................... 28
2.4. ESPECIFICACIONES Y NORMAS .................................................................. 29

2.5. MEZCLAS ......................................................................................................... 30
2.5.1. Proporciones de mezclas de concreto .............................................................................. 30
2.5.2. Proporciones de agregados .............................................................................................. 31
2.5.3. Relación agua/cemento (A/C) ........................................................................................... 33
2.5.4. Proporciones de aditivos................................................................................................... 35
2.5.5. Resistencias requeridas..................................................................................................... 36
2.5.6. Preparación, mezclado, transporte y colocación de mezclas ........................................... 36
2.5.7. Mezclado ........................................................................................................................... 37
2.5.8. Transporte ......................................................................................................................... 39
2.5.9. Colocación ......................................................................................................................... 40
2.5.10. Curado ............................................................................................................................... 40
CAPITULO III ........................................................................................................ 42

MARCO METODOLÓGICO .................................................................................. 42
3.1. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO............................................................................... 43
3.1.1 Tipo y Método de Investigación ........................................................................................ 43
3.2. DISEÑO DEL ESTUDIO........................................................................................... 44

3.3. POBLACIÓN: ........................................................................................................ 44
vii
3.4. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS ...................................... 44

3.4.1 Fuentes, Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ............................................ 44
CAPITULO IV ........................................................................................................ 45
CÁLCULOS Y RESULTADO ............................................................................... 45
4.1. DISEÑO DE MEZCLA CONVENCIONAL ................................................................... 46
4.2. DISEÑO DE MEZCLAS CON MICROSÍLICE: .............................................................. 53
4.3. RESULTADOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ................................................ 54
CAPITULO V ......................................................................................................... 59
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 59
5.1. CONCLUSIONES: .................................................................................................. 60
5.2. RECOMENDACIONES: .......................................................................................... 62
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ................................................................................ 63
ANEXO N°01: ........................................................................................................ 64
ANEXO N°02: ........................................................................................................ 65
1
INTRODUCCIÓN
Los concretos de hoy requieren en su composición la incorporación de aditivos y
adiciones con la finalidad de mejorar sus propiedades mecánicas y de durabilidad. En
este sentido el trabajo de investigación ha experimentado incorporar microsílice a la
mezcla de concreto para obtener concretos de alta resistencia para lo cual se ha
comparado en base a un concreto patrón. El avance acelerado en la tecnología de
nuevas materias primas en la elaboración de aditivos y adiciones hace posible la
producción de concretos de alta resistencia, hace unos años se habla de la microsílice
como componente indispensable para lograr concretos de alta resistencia, la microsílice
es un polvo muy fino que posee propiedades físicas y químicas increíbles, resumidas
en su alta reactividad puzolánica, pero su uso tiene un impacto negativo al medio
ambiente.
La microsílice sigue siendo uno de los productos más utilizados del mundo en el
concreto. Sus propiedades permiten concretos de alta resistencia a la compresión,
concretos resistentes al agua y a los agentes químicos, además forman parte de
muchos edificios que vemos hoy en día.
La presente investigación tiene los siguientes objetivos específicos:
• Determinar la resistencia a compresión de la mezcla convencional, utilizando el
cemento tipo I.
• Determinar la resistencia a compresión de la mezcla convencional utilizando el
aditivo microsílice a 5%, 7.5% y 10%, con el cemento tipo I.
• Comparar las resistencias a compresión de las proporciones de microsílice con la
mezcla convencional.
2
CAPÍTULO I
PROBLEMATIZACIÓN
3
1.1. MARCO SITUACIONAL:
Los concretos de hoy requieren en su composición la incorporación de aditivos
y adicionales con la finalidad de mejorar sus propiedades mecánicas y de
durabilidad. En este sentido el trabajo de investigación ha experimentado
incorporando microsílice a la mezcla de concreto para obtener un concreto
patrón.
El avance acelerado en la tecnología de nuevas materias primas en la
elaboración de aditivos y adiciones hace posible la producción de concreto de
alta resistencia, hace unos años se hablaba de la microsílice como
componente indispensable para lograr concretos de alta resistencia, la
microsílice es un polvo muy fino que posee propiedades físicas y químicas
increíbles, resumidas en su alta reactividad puzolánica, pero su uso tiene
impacto en el medio ambiente.
La microsílice sigue siendo uno de los productos más utilizados en el mundo
del concreto. Sus propiedades permiten concretos de alta resistencia a la
compresión, concretos resistentes al agua y a los agentes químicos, además
forman parte de muchos edificios de concreto que vemos hoy en día.
1.2. FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA
Desde muchos años atrás venimos utilizando el concreto convencional para
todo tipo de construcciones ya sea en edificaciones, hidráulica, viales, etc. Los
cuales podemos mencionar en las diferentes aplicaciones, como:

4
• Cuando se desea ambientes amplios, usamos vigas de secciones
mayores, por lo que se tiene problema de mayor peso, así mismo se
tiene el incremento en el costo por la cantidad de concreto que
ingresaran en este elemento.
• El desprendimiento de los pavimentos que son ocasionados por el alto
tránsito de los vehículos, los cuales generan cargas de impacto que
dañan al pavimento.
• La corrosión del acero por baja impermeabilidad del concreto en
estructuras hidráulicas.
• La destrucción del concreto expuesto a condiciones de suelo con
agentes agresivos químicos.
A todo lo expuesto, planteamos o proponemos como una alternativa de
solución, la utilización del microsílice en la mezcla de concreto, como
propuesta para permitir reducir la sección de los elementos estructurales,
utilizar ambientes amplios y dar mayor resistencia y durabilidad bajo
determinadas condiciones de exposición ambiental, debido a sus
propiedades físicas y mecánicas.
1.8.1 Definición del Problema.
¿En qué medida la proporción de microsílice influye en el
mejoramiento de la resistencia del concreto en relación con la
mezcla convencional, utilizando el cemento tipo I?

5
1.3. OBJETIVOS:
1.3.1 Objetivo General
Determinar la relación entre la proporción de microsílice en el
mejoramiento de la resistencia del concreto con la mezcla
convencional, utilizando el cemento tipo I.
1.3.2 Objetivos Específicos
• Determinar la resistencia a compresión de la mezcla
• Determinar la resistencia a compresión de la mezcla
convencional utilizando el aditivo microsílice a 5%, 7.5% y
10%, con el cemento tipo I.
• Comparar las resistencias a compresión de las proporciones
de microsílice con la mezcla convencional.
1.4. HIPÓTESIS
1.4.1. Hipótesis Alterna
La proporción de microsílice si influye en el mejoramiento de
la resistencia del concreto en relación con la mezcla
1.4.2. Hipótesis Nula

6
La proporción de microsílice no influye en el mejoramiento de
la resistencia del concreto en relación con la mezcla
1.5. SISTEMA DE VARIABLES
Las variables son cuantitativas discretas.
Entre las variables independientes tenemos:
• Resistencia a compresión de la Mezcla convencional.
• Resistencia a compresión de la Mezcla convencional más microsílice.
Entre las variables dependientes tenemos:
• Mejoramiento de la resistencia a compresión del concreto.
1.6. DIMENSIONES E INDICADORES
Tabla N°01: Variable e Indicadores
TIPO DE VARIABLE INDICADORES

VARIABLE VARIABLE VARIABLE VARIABLE
INDEPENDIE DEPENDIEN INDEPENDIENT DEPENDIE
NTE TE E NTE
Resistencia a Mejoramiento
compresión de la X1 : kg / cm2 de Y1 :
de la mezcla resistencia a concreto. fc=kg/cm2
convencional compresión el más
y aditivo. del concreto. resistente.
Fuente: Elaboración propia

7
1.7. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES ITEM

Variable Cantidad de gr/probeta o ¿Cómo
Independiente micro sílice en el gr/m3 concreto interviene la
Resistencia a la concreto. proporción del
compresión de la Medido en micro sílice en la
mezcla porcentaje por mezcla
convencional gramos e cada convencional
Resistencia a la espécimen para la
compresión de la resistencia en
mezcla compresión?
convencional
más micro sílice
Variable La resistencia a f’c= kg/cm2, ¿Cuál es la
Dependiente compresión da ensayo de resistencia a
Meja dela una indicación rotura por compresión que
resistencia a directa de porcentaje de se puede
compresión del capacidad para micro sílice alcanzar
concreto resistir cargas variando el
sometida porcentaje de
durante su uso. micro sílice?
8
1.8. MATRIZ DE CONSISTENCIA
CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA UTILIZANDO ADITIVO MICROSÍLICE
OPERACIONABILIDAD DE VARIABLES
TIPOS DE
PROBLEMA OBJETIVOS HIPOTESIS POBLACION
INVESTIGAVION
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES INSTRUMENTOS
VARIABLE
PROBLEMA GENERAL: OBJETIVO GENERAL: HIPOTESIS GENERAL:
INDEPENDIENTE
En qué medida la proporción La proporción de

Determinar la relación entre El ensayo de
de microsílice influye en el microsílice si influye en el Cantidad de micro sílice Briqueta
la proporción de microsílice mejoramiento del
mejoramiento de la mejoramiento de la Resistencia a en el concreto. Medido
en el mejoramiento de la gr/probeta o gr/m3 concreto para altas
resistencia del concreto en resistencia del concreto en compresión de la en porcentaje por Prensa para Ensayo Explicativo
resistencia del concreto con concreto resistencia, se obtuvo
relación con la mezcla relación con la mezcla Mezcla convencional. gramos e cada de compresión del
la mezcla convencional, una población de 120
convencional, utilizando el convencional, utilizando el espécimen concreto
utilizando el cemento tipo I probetas.
cemento tipo I cemento tipo I.
Resistencia a
compresión de la
Mezcla convencional
más microsílice.
VARIABLE
PROBLEMAS ESPECIFICOS OBJETIVOS ESPECIFICOS
DEPENDIENTE
La resistencia a
Briqueta
Determinar la resistencia a Mejoramiento de la compresión da una f’c= kg/cm2, ensayo
compresión de la mezcla resistencia a indicación directa de de rotura por
Prensa para Ensayo
convencional, utilizando el compresión del capacidad para resistir porcentaje de micro
de compresión del
cemento tipo I. concreto. cargas sometida durante sílice
concreto
su uso.
Determinar la resistencia a
compresión de la mezcla
convencional utilizando el
aditivo microsílice a 5%,
7.5% y 10%, con el cemento
tipo I.
Comparar las resistencias a

compresión de las
proporciones de microsílice
con la mezcla convencional
9
1.9. IMPORTANCIA
Utilizando los avances tecnológicos, realizando pruebas e investigaciones
que logren un adecuado diseño de mezcla en diferentes proporciones y
se comprueben sus excelentes propiedades al estado fresco y endurecido,
que en conjunto con los diseños estructurales (grandes luces, condiciones
de exposición a suelos agresivos, etc.) y adición de minerales en la
preparación de concreto se logran desarrollar construcciones sin
necesidad de tener que hacer refacciones a posteriori que generen mayor
costo en la mano de obra por imperfecciones en el acabado.
1.10. LIMITACIONES
1.8.1. Limitación en el Laboratorio:
Se optó por solo hacer ensayo de compresión ya que en la ciudad de
Huánuco no se tiene ensayos de tracción y módulo de elasticidad. La
investigación académica solo se va a tener en cuenta la comparación de
la resistencia de la mezcla convencional con el aditivo microsílice,
utilizando el cemento tipo I.
1.8.2. Limitación de probetas:
Por el escaso de laboratorios especializado y el alto costo del ensayo en
la ciudad de Huánuco, se optó por realizar 10 probetas por ensayos en
total 120 probetas.

10
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
11
2.1. ANTECEDENTES
2.1.1 Antecedentes Nacionales.
GALINDO TAMBO, FELICIANA MARIA. En su tesis titulado “La
microsílice y su empleo en concreto de alta resistencia – UNI” Lima
– 1999.
Tiene la siguiente conclusión:
1. Reducción significativa en la permeabilidad y modificaciones
importantes en la distribución, porosidad total y tamaño de
los poros tanto de la pasta como del concreto
2. Reducción o eliminación del contenido de hidróxido de calcio
lavable de la pasta de cemento
3. Incremento en la resistencia de las barras de mortero a
expansión destructiva con la siguiente reducción de las
expansiones destructivas álcali – sílice.
4. No se conoce incompatibilidad de microsílice con algún
aditivo, más bien algunos aditivos funcionan más eficientes
que con otros. Siempre es necesario realizar pruebas en el
laboratorio.
JIMENEZ GOMEZ, RUBEN DANTE. En su tesis titulado “Efectos
de la incorporación del aditivo superplastificante sobre las
propiedades del concreto, utilizando el cemento tipo I”, UNI, Lima
– 2000. Concluye:
12
El aditivo superplastificante tipo F, tiene dos aplicaciones
diferentes:
• Como súper-fluidificante. Se dosifican entre 0.5 al 1% del
peso del cemento y según la granulometría de los
agregados, cantidad y tipo de cemento. Se usa en:
• Colocación de concretos con ligera vibración en lugares
poco accesible o con gran cuantía de acero
• Rapidez en la colocación de concreto bombeado
• En morteros y lechadas de inyección.
• Como súper reductor de agua. Se dosifica entre 1 al 2%
del peso del cemento y según la granulometría de los
agregados, cantidad y tipo de cemento. Se usan en:
• Confiere al concreto altas resistencias iniciales y finales
debido a la fuerte reducción de agua.
• Mejora la resistencia al impacto y abrasión.
• Disminuye el calor de hidratación
• Mejora la adherencia del concreto acero de refuerzo.
• Posibilita el desencofrado en poco tiempo.
En sus ensayos llega a los siguientes resultados:
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN A LOS 28 DÍAS

13
DOSIFICACION DE ADITIVOS 1.00% 1.50% 2.00%
Porcentaje alcanzado
Relacion A/C = 0.55 108.21% 113.07% 115.50%
Relacion A/C = 0.50 108.98% 113.77% 117.96%
Relacion A/C = 0.45 108.58% 113.61% 119.23%
Relacion A/C = 0.40 108.21% 113.20% 119.35%
PATRICIA VILCA ARANDA. En su tesis de “Obtención de concreto
de alta resistencia” – UNI, Lima – 2008. Concluye:
• La resistencia a la tracción por compresión diametral del
concreto con aditivo, a los 90 días de edad se incrementa
en 12%, y en el concreto con aditivo más microsílice se
incrementara en 73%
• La resistencia a la compresión del concreto se incrementa
conforme aumenta su edad:
Concreto patrón a los 28 días = 100% (638.09 kg/cm2).
Concreto patrón más aditivo (1.2%) a los 90 días = 127%
(812.12 kg/cm2).
Concreto patrón más aditivo (1.5%) más microsílice (15%) a
los 180 días = 219% (1400.05 kg/cm2).

14
2.1.2 Antecedentes Internacionales.
REBECA PAZ AGUILAR MUNDACA VALDIVIA, en su tesis de
“Determinación de la influencia de las nanomoléculas de sílice en
el concreto frente a un factor que afecta su durabilidad”, Chile
2007.concluye:
1. Las muestras con mayor contenido de nanosílice
evidenciaron un comportamiento mejor en cuanto a que se

15
vieron menos afectadas o alteradas física y químicamente
por el agente agresivo solución de sulfato de sodio.
• Es posible establecer que gran beneficio que
aportaría la mayor adición de nanosílice en cuanto a
la durabilidad del concreto frente a la acción de un
agente químicamente agresivo, es que obstaculiza y
restringe su ingreso, rellenando los espacios vacíos
independientemente del tamaño de estos (de la
razón a/c), mejorando la morfología superficial del
concreto y por ende la posibilidad de que la solución
de sulfato penetre a través de los mecanismos de
infiltración y ataque al concreto.
2. En relación comparación de resultados con propiedades
mecánicas y propiedades de trabajabilidad:
• Aunque las adiciones óptimas son distintas no son
excluyentes unas de otras, ya que en ningún caso se
aprecia una desmejora en el material por aumentos
en la adición de nanosílice sobre el óptimo, sino que
solo se consideran ineficientes.
• En la mayoría de los casos existe una tendencia
donde: la razón A/C 0.65 necesita una cantidad
mayor o igual de nanosílice para alcanzar el óptimo,
que A/C 0.55.

16
2.2. DEFINICIONES
2.2.1. Concreto
También llamado hormigón, es una mezcla dosificada de agregados inertes,
cemento y agua. El concreto de cemento Portland está formado por una
parte activa (pegamento) agua y cemento, una parte inerte (agregados).
2.2.2. Cemento Portland
Es el aglomerante en una mezcla de concreto, actualmente se usan los
denominados cementos Portland en sus distintos tipos. Este cemento es el
resultado de pulverizar piedra caliza y arcilla, la cual se cuece en hornos a
una temperatura de 1400 a 1600 grados centígrados, así se obtiene un
material gris oscuro llamado clinker, el cual se muele mezclándole cierta
cantidad de yeso, que sirve para retardar el fraguado de la mezcla.
Existen cinco tipos de cemento Portland, para diversos usos, los cuales son:
• Tipo I Cemento Portland estándar: para concreto de uso normal, sin
propiedades especiales.
• Tipo II Cemento Portland modificado: para concretos expuestos a
ataques moderados de sulfatos, como en suelos y aguas subterráneas,
que tienen un bajo contenido de sulfatos. Se usa en estructuras masivas,
en donde la temperatura debe ser controlada durante el proceso de
hidratación. Retarda el proceso de hidratación.
• Tipo III Cemento Portland de alta resistencia a edades tempranas: es

17
usado cuando se requiere resistencia a edades tempranas y en lugares
fríos.
• Tipo IV Cemento Portland de bajo calor: cuando el calor durante el
proceso de hidratación debe ser mínimo, por ejemplo, las presas de
concreto donde se colocan grandes volúmenes de concreto.
• Tipo V Cemento Portland de alta resistencia a sulfatos: se usa en
concreto que estará expuesto a altas concentraciones de sulfatos, por
ejemplo: tuberías de aguas residuales, plantas de tratamientos de aguas
residuales etc.
2.2.3. Agregados
Se definen como tales los materiales pétreos inertes resultantes de la
desintegración natural de rocas o que se obtienen de la trituración de las
mismas. Éstos ocupan típicamente las tres cuartas partes del volumen en
el concreto, deben estar libres de suciedad, ser durables, y no deben tener
sustancias que reaccionen químicamente con el cemento. Se clasifican en:
agregado grueso (piedra o grava) y agregado fino (arena).
La clasificación entre agregado fino y grueso se realiza basándose en su
tamaño, de la siguiente manera: el fino tiene un diámetro menor al tamiz
número 4 (4.76 mm), pero se recomienda que sea mayor que 74 μmm y el
agregado grueso que son las partículas de un tamaño mayor a 4.76 mm.
Según la clasificación de estos por su forma, tenemos: el canto rodado,

18
proveniente de cauces de ríos, forma redondeada, producen concretos de
buena calidad y de ventajas como trabajabilidad o docilidad. El agregado
triturado, proveniente de la desintegración de rocas en cantera, tiene
ventajas por su composición mineralógica más uniforme y cantos
angulosos.
2.2.4. Aditivo
Es el material que, aparte del cemento, los agregados y el agua empleados
normalmente en la preparación del concreto, puede incorporarse antes de
o durante la ejecución de la mezcla, con el objeto de modificar alguna o
varias de sus propiedades en la forma deseada, aportando un volumen
desestimable. Los hay de dos tipos: aditivos minerales y aditivos químicos.
2.2.5. Microsílice
Son un polvo muy fino, obtenido por decantación del humo de chimeneas
de altos hornos de aleaciones metálicas de la industria del ferrosilicón, el
cual está compuesto del 90% al 95% de dióxido de sílice amorfo y que tiene
propiedades puzolánicas que le permiten reaccionar químicamente con el
hidróxido de calcio para formar un gel con notable incremento en las
propiedades positivas del concreto, especialmente su resistencia en
compresión y su durabilidad.
El Comité 116 del American Concrete Institute define así a la microsilice:
“una sílice no cristalina muy fina producida por hornos de arco eléctrico
19
como un subproducto de la fabricación de silicio metálico o ferro silicio”.
2.2.3.1 Producción
Es un subproducto de la reducción de cuarzo de alta pureza con carbón
mineral, el cual es calentado a 2000 grados Centígrados en un horno de
arco eléctrico durante la fabricación de aleaciones de ferrosilicio y silicio
metálico, siendo la aleación recogida en el fondo del horno.
El cuarzo es calentado conjuntamente con carbón o madera, empleados
para remover el oxígeno. Conforme el cuarzo se reduce a aleación, deja
escapar vapores de oxído de silicio. En la parte superior del horno estos
humos se oxidan en contacto con el oxígeno de la atmósfera y se
condensan en microesferas de sílice amorfa.
2.2.3.2 Características de las microsílice
La microsílice es producida como un polvo ultra fino de color gris, el cual
tiene las siguientes propiedades típicas:
a. Un contenido de por lo menos 90% de SIO2
b. Partículas con tamaño promedio de 0.1-0.2 micrómetros
c. Superficie específica mayor de 15,000 m²/kg
d. Perfil esférico de las partículas
e. Mínimo contenido de carbón

20
2.2.3.3 Empleo de microsílice en el concreto
Estas fueron inicialmente consideradas como un material de reemplazo del
cemento y en algunas áreas ese es todavía su único uso.
En general, parte del cemento puede ser remplazada por una cantidad
menor de microsílice. La adición de esta generalmente incrementa la
demanda de agua. Si se desea mantener la misma relación
agua/cementante, deberá usarse un aditivo reductor de agua.
Debido a su limitada disponibilidad y su alto precio, referido al cemento
Portland u otras puzolanas o escorias, las microsílice han sido empleadas
en forma creciente como un material para mejorar las propiedades del
concreto, es decir, para proporcionar concretos con muy altas resistencias
en compresión o con muy alto nivel de durabilidad.
2.3. CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN REUNIR LOS MATERIALES
2.3.1. Selección de los materiales
Materiales de calidad son necesitados y las especificaciones requeridas
para la producción. El concreto de alta resistencia ha sido producido usando
un amplio rango de materiales de calidad, basado en resultados de pruebas
de mezclas.
2.3.2. Cementos
La elección del cemento Portland para concretos de alta resistencia es
extremadamente importante, es por eso que se le debe brindar la mayor

21
atención antes y durante la construcción de la estructura respectiva,
además, dentro de un tipo de cemento de marcas diferentes, tendrán
distintas características y debido a la variaciones en los compuestos y la
fineza que son permitidos.
Es muy importante que el cemento empleado tenga una elevada resistencia
y uniformidad. Cementos tipo I o II de conformidad con ASTMC150, tipo
IP,I(PM) o IS, los cuales cumplen con las especificaciones ASTM C595 y
son cementos mezclados con porcentajes fijos de puzolanas o escorias. Y
f’c mayores de 10,000 psi (700 kg/cm²), sin embargo, estas proporciones
fijas de puzolanas podrán o no ser aptos para un rendimiento óptimo de
resistencia.
La cantidad de cemento por m3 que se utilizará en la mezcla debe ser
determinada mediante cilindros de prueba. Estos contenidos generalmente
están comprendidos entre los 400 y 550 Kg./m3, aunque se han realizado
estudios con contenidos mayores.
2.3.3. Agregados
Ambos, tanto el agregado fino como el agregado grueso, son usados para
este tipo de concreto, con una reunión mínima en los requerimientos de
ASTM C33.
22
2.3.3.1 Agregado fino
Agregados con formas de las partículas redondas y la textura lisa se han
encontrado para requerir menos agua en el mezclado de concreto, por esta
razón es preferible en concreto de alta resistencia. Se acepta habitualmente
que el agregado fino causa un efecto mayor en las proporciones de la
mezcla que el agregado grueso. Los primeros tienen una mayor superficie
específica y como la pasta tiene que recubrir todas las superficies de los
agregados, el requerimiento de pasta en la mezcla se verá afectado por la
proporción en que se incluyan éstos.
La óptima graduación en el agregado fino para este concreto es
determinada más por su efecto en requisito de agua que en su embalaje
físico. Un informe declaró que un poco de arena con un módulo de fineza
debajo de 2.5 dio una consistencia pegajosa al concreto y lo hacen difícil de
compactar. Arena con un módulo de finura de aproximadamente 3 dio mejor
trabajabilidad y mejor resistencia a compresión.
La granulometría del agregado fino tiene, entonces, un rol importante, por
ejemplo, un exceso en el pasante de los tamices Nº 50 y Nº 100
incrementará la trabajabilidad pero se hará necesario aumentar el contenido
de pasta para cubrir la mayor superficie de estas partículas, además de
generar el riesgo de tener que incluir más agua a la mezcla y deben evitarse
mica y contaminantes de la arcilla.

23
2.3.3.2 Agregado grueso
Muchos estudios han mostrado que para la fuerza de compresión óptima
con el volumen de cemento alto y las proporciones de agua-cemento bajas,
el tamaño del agregado grueso debe ser guardado a un mínimo, a ½” (12.7
mm) o 3/8” (9.5 mm); el tamaño máximo de ¾ “ (19.0 mm) y 1”(25.4 mm)
también es usado con éxito.
El incremento en la resistencia a medida que disminuye el tamaño máximo
del agregado se debe a una reducción en los esfuerzos de adherencia,
debido al aumento de la superficie específica de las partículas. Se ha
encontrado que la adherencia a una partícula de 76 mm. es apenas un 10%
de la correspondiente a una de 12,5 mm., y que excepto para agregados
extremadamente buenos o malos, la adherencia es aproximadamente entre
el 50 a 60% de la resistencia de la pasta a los 7 días.
También se ha demostrado que la piedra triturada produce altas
resistencias, que a comparación de la piedra de canto rodado, sin embargo,
se debe evitar una angulosidad excesiva debido al aumento en el
requerimiento de agua y disminución de la trabajabilidad a que esto
conlleva.
2.3.4. Agua
El riegue de agua para concreto se especifica para ser de calidad potable,
esto es ciertamente conservador pero normalmente no constituye un
problema puesto que la mayoría de veces se produce concreto cerca de un
suministro de agua municipal.

24
2.3.5. Aditivos químicos
Los aditivos son ampliamente usados en la producción de concretos de alta
resistencia. Estos materiales incluyen agentes incorporadores de aire,
químicos y aditivos minerales.
La selección de tipo de marca, tipo de dosificación de todos los aditivos
(mezclas) debe basarse en el funcionamiento con los otros materiales,
siendo considerados o seleccionados por uso en el proyecto. Aumentos
significantes en resistencias compresivas, control de la velocidad de
endurecimiento, ganancia acelerada de resistencia, mejoramiento de
trabajabilidad y durabilidad son contribuyentes que pueden esperarse de los
aditivos electos.
2.3.6. Incorporadores de aire
El uso de incorporadores de aire es recomendado para realizar durabilidad
y deberá cumplir con la norma ASTM C260, cuando el concreto esté sujeto
a congelamiento y descongelamiento, mientras esté mojado y que la
resistencia a compresión aumente y la relación de agua/cemento
disminuyan, además de que los parámetros de vacíos mejoren. Los
incorporadores de aire tienen el efecto de reducir la resistencia
particularmente en mezclas de alta resistencia y por esta razón se ha
utilizado sólo donde hay interés de durabilidad.

25
2.3.7. Retardadores
Estos deberán cumplir con la norma ASTM C494, tipos B o D, los cuales en
el diseño de mezclas de alta resistencia incorpora altos factores de cemento
que no son comunes para el normal concreto comercial. Un retardador es
frecuentemente beneficioso en el control de hidratación temprana, puede
controlar la velocidad de endurecimiento en las formas para eliminar
empalmes fríos y proporciona más flexibilidad en los horarios de colocación.
Desde que los retardadores proporcionan frecuentemente un aumento en
la resistencia, la cual será proporcional al tipo de dosificación, mezclas
pueden ser diseñadas a diferentes dosis, si se espera que se usarán
proporciones significativamente diferentes. Sin embargo, hay usualmente
un efecto de compensación que minimiza las variaciones en resistencias
debido a la temperatura.
Como la temperatura aumente, después la duración de la resistencia bajará;
sin embargo, un incremento en la dosificación del retardador para controlar
la velocidad de endurecimiento proporcionara un poco de mitigación de la
reducción de temperatura inducida. Contrariamente, las dosificaciones
deben ser disminuidas como las temperaturas bajen. (5-4)
Mientras se proporcione retardación inicial, las resistencias de 24 horas en
adelante son usualmente aumentadas por dosificaciones normales,
retardación prolongada o temperaturas frescas pueden afectar rápidamente
(24 horas) resistencias adversamente.

26
2.3.8. Reductores de agua
Según la norma ASTM C494 tipo A, aditivos del fraguado normal
convencional agua-reductor proporcionará aumentos de resistencias sin
alterar las velocidades de endurecimiento. Su elección deberá basarse en
función de la resistencia. Aumentos en la dosificación por encima de la
cantidad normal generalmente incrementará las resistencias pero puede
extender tiempos de fraguado.
2.3.9. Aditivos minerales
Se han utilizado en los concretos de alta resistencia adiciones minerales
muy finas consistiendo éstas principalmente en cenizas volantes y
microsílice.
Por medio de estas adiciones minerales de extrema finura y químicamente
reactivos, se logran llenar los microvacíos del empaquetamiento granular
conformado por agregados y cemento, mejorando la compacidad del
material y a la vez, las propiedades de la mezcla fresca.
Se deduce aquí que la cantidad de agua necesaria puede ser reducida
mejorando la resistencia del hormigón. Por otra parte, estas adiciones
reaccionan a mediano y largo plazo con el hidróxido de calcio producido en
la hidratación del cemento Portland, dando como resultado compuestos de
mucha mayor resistencia

27
2.3.10. Ceniza volante
Esta ceniza se divide para su utilización en dos clases: ceniza volante de
clase F. Ésta se produce normalmente de la combustión de la antracita o
carbón bituminoso, la cual posee propiedades puzolánica, pero poca o
ninguna propiedad cementico.
La ceniza volante de clase C resulta de la combustión de la lignita o carbón
sub bituminoso, la cual además de las propiedades puzolánicas, posee
propiedades cementicos autógenas.
Las variaciones de las propiedades físicas o químicas de estas adiciones
minerales, aún dentro de las tolerancias de las especificaciones, pueden
causar cambios apreciables en las propiedades de los CAR.
Es muy importante que a estas adiciones minerales se les realice ensayos
de aceptación y uniformidad, se investiguen minuciosamente sus
propiedades en el desarrollo de resistencias y su compatibilidad con los
otros materiales de la mezcla de hormigón, antes de su utilización en la
estructura respectiva.
2.3.11. Microsílice
El humo de sílice, llamado también microsílice, y los aditivos que lo
contienen han sido utilizados en concretos para propósitos estructurales,
aplicaciones superficiales y como material de reparación en situaciones en
donde se requiere resistencia a la abrasión y baja permeabilidad.

28
La microsílice es una puzolana altamente reactiva que puede ser usada
como aditivo de 5% - 15 %, por peso de cemento y puede aumentar
significativamente la resistencia. Es utilizado con frecuencia con ceniza
volante o cementos de escoria además del cemento Portland. La microsílice
es un material que se ofrece en diferentes formas: densificad, como una
lechada o mezclada con cemento.
La microsílice no densificada es muy voluminosa y polvorienta debido a su
extrema finura. La que es en lechada contiene a groso modo un 50 % de
agua y cuando está en reposo necesita ser agitada para que el material no
se gelifique o precipite. La microsílice densificada (también llamada
compactada) está disponible y se usa ampliamente y no contiene agua ni
aditivos o químicos y no crea molestias a causa del polvo.
2.3.12. Cemento de escoria
Este cemento se fabrica cuando existen altos hornos para la producción del
acero. La escoria apropiada para el hormigón es un producto no metálico
que se desarrolla en la fundición simultáneamente con el acero en un alto
horno.
Correctamente apagada y procesada, la escoria actuará hidráulicamente en
el hormigón en reemplazo parcial del cemento Portland. La escoria puede
ser molida junto con el cemento o utilizada como material adicional. La

29
investigación en uso de estas escorias ha demostrado un futuro muy
promisorio para su utilización en concretos de alta resistencia.
2.4. ESPECIFICACIONES Y NORMAS
Existe una cantidad de normas aplicables en los materiales y
procedimientos de los concretos de alta resistencia entre las que tenemos,
Reporte de ACI.
• ACI 363R-92 State-of-the-Art Report on High –Strength Concrete
Para cemento a utilizar
• ASTM C 150
“Especificación normal para cemento Portland”.
• ASTM C595
“Especificación normal para mezclado de cemento hidráulico”
Agregados
• ASTM C33
“Especificación normal para agregados del concreto”.
Aditivos
• ASTM C 1240
“Uso de humo de sílice como mezcla mineral en concretos de cemento
hidráulico, morteros y lechadas “
• ASTM C618
“Especificación normal para carbón, cenizas volantes, puzolanas naturales
calcinadas para uso como minerales en mezclas de concreto”

30
• ASTM C260 incorporadores de aire
• ASTM C494 Tipos A,B, o D Reductores de agua controladores del
tiempo
• ASTM C494 Tipos F o G Reductores de agua de rango alto
Especímenes de prueba
• ASTM C172
• ASTM C470
• ASTM C31
Curado inicial y transporte
• ASTM C31
Sistema de refrentado
• ASTM C1231
• ASTM C617
Equipo de prueba
• ASTM C39
2.5. MEZCLAS
2.5.1. Proporciones de mezclas de concreto
Las proporciones de mezcla para un concreto de alta resistencia son de un
proceso más crítico que el diseño de mezclas normales. Generalmente es
considerado esencial emplear puzolanas seleccionadas y aditivos químicos
para lograr una relación de agua/cemento baja. A menudo se exigen
muchos ensayos de prueba para que el laboratorista identifique cual es la
proporción de mezcla más óptima.

31
2.5.2. Proporciones de agregados
Los agregados han sido una consideración muy importante desde que
ocupan el volumen más grande de cualquiera de los otros materiales en el
concreto.
2.5.2.1 Agregados finos
En proporción, una mezcla de concreto, un agregado fino o arena tiene
considerablemente más impacto en proporciones de la mezcla que un
agregado grueso. El área de superficie de todas las partículas de agregados
deberá cubrirse con una pasta de cemento, la proporción de agregado fino
a grueso puede tener un efecto cuantitativo directo en requisitos de la pasta.
La graduación en el agregado fino tiene un papel importante en obra con
respecto a la plasticidad o el endurecimiento del concreto. Bajos volúmenes
de agregado fino con volúmenes de agregado grueso alto producen una
reducción en requisitos de pasta y normalmente esto resulta más barato.
La consolidación por medio de los vibradores mecánicos puede ayudar a
superar los efectos de una mezcla segregada. Las partículas que forman la
textura de la superficie de los agregados finos pueden tener un gran efecto
en los requisitos de mezclado de agua.
2.5.2.2 Agregados gruesos
La cantidad óptima y tamaño de agregado grueso para una arena dada
dependerán en gran parte de las características mismas de la arena;
particularmente, depende del módulo de fineza, esto sale específicamente

32
de la tabla 1 que se toma del ACI 211.1.
En principio, el incremento en la resistencia a medida que disminuye el
tamaño máximo del agregado se debe a una reducción en los esfuerzos de
adherencia, debido al aumento de la superficie específica de las partículas.
Una referencia sugiere que la proporción de agregado grueso mostrada en
la tabla pudiera aumentarse por 4 por ciento en arena con volúmenes nulos
bajos usados. Si las partículas de arena son muy angulares, entonces se
sugiere que la cantidad de agregado grueso deba disminuirse por 4 por
ciento de valores en la tabla. Tales ajustes se han pensado en la proporción
de agregado grueso y arena que producirían hormigones de trabajabilidad
equivalente, aunque tales cambios alteraran la demanda de agua para
obtención de asentamientos.
Tabla N°02: Volumen de agregado grueso
Máximo tamaño Volumen de agregado grueso por unidad de volumen de

de agregado concreto para diferentes módulos de finesa de arena
(pulgadas) 2.40 2.60 2.80 3.00

3/8¨ 0.50 0.48 0.46 0.44
1/2¨ 0.59 0.57 0.55 0.53
3/4¨ 0.66 0.64 0.62 0.60
1¨ 0.71 0.69 0.67 0.65
1 1/2¨ 0.75 0.73 0.71 0.69
2¨ 0.78 0.76 0.74 0.72
3¨ 0.82 0.80 0.78 0.76
6¨ 0.87 0.85 0.83 0.81
Fuente: Realizada de ACI 211.1
33
Las cantidades sugeridas para el agregado grueso de la tabla se
recomiendan para iniciar el proporcionamiento. Deben darse
consideraciones a las propiedades de la arena que puede alterar la cantidad
de agregado grueso. Las herramientas mecánicas para manejar y colocar
el concreto han ayudado a disminuir la proporción de arena necesitada. Es
de recordar que el uso de los tamaños más pequeños de agregados
gruesos es más beneficioso para unirlos con la pasta cementico.
2.5.3. Relación agua/cemento (A/C)
La relación entre la proporción de agua/cemento y la resistencia a
compresión que se ha identificado en concretos de resistencia baja, ha
resultado también ser válida para concretos de resistencia más alta. Los
volúmenes de cemento más altos y los volúmenes de agua más bajos han
producido resistencias más altas. Proporcionando grandes cantidades de
cemento en la mezcla de concreto, también tiene, sin embargo, aumento en
la demanda de agua de la mezcla.
Por supuesto que el asentamiento en el concreto se relaciona a la
proporción agua/cemento y a la cantidad de agua en el concreto. El uso de
reductores de agua de alto rango genera proporciones de A/C más bajas y
las depresiones más altas. Las proporciones de A/C para concretos de alta
resistencia típicamente han ido de 0.27 a 0.50. Las cantidades de mezclas
líquidas, reductores de agua de alto rango, particularmente han sido
incluidos en las proporciones A/C. ACI 3.4.1

34
2.5.3.1 Contenido de cemento
Evaluando volúmenes de cemento óptimos, se proporcionan normalmente
mezclas del ensayo para igualar consistencias y permiten el volumen de
agua según la demanda de la mezcla. Para cualquier proporción dada de
materiales en una mezcla de concreto, puede haber un volumen de cemento
que produce la máxima resistencia.
Idealmente, las evaluaciones de cada fuente potencial de cemento, ceniza
volante, mezclas líquidas y agregados en concentraciones variantes,
indicarían el volumen de cemento óptimo. La eficiencia de resistencia en el
cemento variará para los diferentes tamaños de agregados máximos, se
logran eficiencias de cemento más alta a niveles de resistencia con más
bajos tamaños de agregados.
La resistencia del concreto puede disminuir si el cemento se agrega por
encima de un volumen óptimo, la cantidad deseable de cemento puede
variar y puede depender considerablemente en los agentes, como
reductores de agua de alto-rango, previniendo flacidez de partículas de
cemento. La tenacidad y la pérdida de trabajabilidad serán aumentadas con
cantidades más altas de cemento en la mezcla. Combinaciones de
cemento, puzolanas y arena deben evaluarse para efecto de contenidos
cementicos.
Mezclas ricas en cemento frecuentemente tienen demandas muy altas de

35
agua, por consiguiente, es posible que esa precaución especial sea
necesaria para proporcionar adecuado curado de agua.
2.5.4. Proporciones de aditivos
Aproximadamente todos los concretos de alta resistencia contienen
aditivos. Cambios en las cantidades y combinaciones de aditivos afectan
las propiedades de plasticidad y endurecimiento de estos concretos; es por
eso que se le debe dar especial atención a los efectos que producen.
Aditivos puzolanicos son a menudo usados como un reemplazo de
cemento, en estos concretos han suplido el cemento Portland de 10 a 40
por ciento por peso del contenido del cemento. El uso de ceniza volante ha
causado a menudo una reducción ligera en la demanda de agua de la
mezcla, y esa reducción en el volumen de agua se ha compensado por la
adición de arena. Lo opuesto se ha encontrado para otras puzolanas. Las
microsílice, por ejemplo, dramáticamente incrementan la demanda de agua
de la mezcla, lo que requiere el uso de aditivos retardadores y súper
plastificante.
Generalmente la tendencia ha sido emplear cantidades mayores que la
normal o máxima de reductores de agua y retardadores. Así, reducciones
típicas del 5% al 8% pueden incrementarse al 10%. Un correspondiente
incremento en el contenido de arena se ha hecho para compensar la
pérdida de volumen debida a la reducción del agua en la mezcla.

36
Los ajustes en los concretos empleando reductores de agua de alto rango,
también conocidos como superplastificantes, son similares a aquellos
cuando se emplean reductores de agua convencionales. Los ajustes suelen
ser aproximadamente 12% s 25%. Se ha efectuado el correspondiente
incremento en el contenido de agregado fino para compensar la pérdida de
volumen debido a la reducción de agua en la mezcla.
2.5.5. Resistencias requeridas
Habitualmente, el concreto se proporciona de tal manera que el promedio
de los resultados de la resistencia exceda a la especificada en una cantidad
suficientemente alta. En los concretos de alta resistencia se nota una alta
variabilidad en los resultados de los ensayos, esto se debe a que es más
difícil ensayar éste concreto que uno convencional.
La selección de las proporciones de la mezcla puede ser influenciada por la
edad a la que se ensayará el hormigón. Esta edad varía dependiendo de
los requerimientos de la construcción respectiva.
En general, se prefiere determinar edades de ensayo mayores a los 28 días,
para aprovechar el aumento de resistencia a largo plazo característico de
estos concretos.
2.5.6. Preparación, mezclado, transporte y colocación de mezclas
La preparación, mezclado, transporte, colocación y procedimientos de

37
control para los concretos de alta resistencia, en principio, son similares a
los utilizados para el hormigón convencional, así que se pueden seguir los
mismos lineamientos. Sin embargo, es necesario puntualizar ciertos
aspectos: el de mantener el contenido unitario de agua de la mezcla se torna
crítico en estos concretos, ya que ligera variación en el incremento de ésta
repercute en pérdidas grandes de resistencia.
También, por causa de los altos contenidos de cemento involucrados, hay
que tener en cuenta las recomendaciones de orden térmico. Además, la
producción y control de los hormigones requiere de personal calificado.
Parte de la preparación previa es también el control, manejo y
almacenamiento de los materiales. La correcta medición y pesaje son
esenciales para obtener buenos resultados. Para mantener la relación
agua-cemento necesaria para el desarrollo de alta resistencia se debe
realizar determinaciones lo más precisas posibles de la humedad de los
agregados.
2.5.7. Mezclado
Los concretos de alta resistencia pueden ser mezclados totalmente en la
planta, en un camión mezclador o en una combinación de ambos. En
general, se deben seguir las recomendaciones de ACI 304.

38
2.5.7.1 Tiempo de mezclado
El tiempo de mezclado requerido está limitado por la eficacia de la
mezcladora para producir un pastón correcto. Según normas y
recomendaciones generales, se debe mezclar 1 minuto por cada 0.75 m3
más ¼ de minuto por cada 0.75 m3 de capacidad adicional. Por otra parte,
se puede establecer el tiempo de mezclado basándose en los resultados
obtenidos en pruebas de eficiencia.
2.5.7.2 Procedimiento de mezclado
Cuando el parámetro más importante por obtener es alta resistencia a la
compresión, es conveniente emplear bajas relaciones agua/cemento,
cuidando esencialmente la trabajabilidad del concreto y, en consecuencia,
su revenimiento. En términos generales, el procedimiento de mezclado
requiere, entre otros factores, mezclado previo del cemento y del agua con
una revolvedora de alta velocidad, uso de aditivos, empleo de agregados
cementantes, periodo más largo de curado, de ser posible con agua,
compactación del concreto por presión y confinamiento del concreto en dos
direcciones.
Adicionalmente, para la producción de este tipo de concretos son
indispensables el empleo selectivo de materiales, un enfoque diferente en
los procedimientos de diseño y elaboración de las mezclas, atención
especial en la compactación y un control de calidad más riguroso.

39
Algunos investigadores usan como técnicas para la producción de
concretos de alta resistencia su composición, una alta velocidad de
mezclado y re vibrado, y eventualmente la adición de algún aditivo para
incrementar la resistencia del concreto.
De acuerdo con lo anterior, para las preparaciones de mezcla de los
concretos de alta resistencia se debe considerar lo siguiente:
• Elección del asentamiento, si no se ha especificado previamente.
• Selección del tamaño máximo del agregado.
• Estimación del contenido de agua.
• Elección de la relación agua/cemento o agua/materiales cementicos.
• Cálculo del contenido de materiales cementicos.
• Estimación del contenido de agregado grueso.
• Estimación del contenido de agregado fino.
• Ajuste por humedad y absorción de agregados.
• Ajuste en los pastones de prueba.
2.5.8. Transporte
Puede ser transportado por distintos equipos, cada método tiene sus
ventajas y desventajas, dependiendo de la localización de la obra, de la
facilidad de ingreso a la misma, clima, etc. y estas circunstancias deben ser
tenidas en cuenta al momento de decidir el tipo de transporte a usar.

40
2.5.9. Colocación
Antes de empezar la colocación del hormigón se debe tener en cuenta el
hecho de que el tiempo para manipular será más reducido que lo habitual,
por lo que una correcta planificación del cronograma de hormigonado y
disponibilidad de los equipos será indispensable.
El concreto debe descargarse lo más próximo al lugar donde quedará
definitivamente, se pueden usar carretillas, carritos, baldes de todo tipo y
cubetas, entre otros equipos. Habrá que tener en cuenta que una
permanencia larga del concreto en dichos recipientes hará más dificultosa
su descarga por causa del alto contenido de cemento y mayor cohesión.
La manera más efectiva de compactar el concreto de alta resistencia es
mediante vibración interna.
2.5.10. Curado
El curado es el proceso necesario para mantener el contenido de humedad
adecuado y la temperatura favorable en el hormigón durante el período de
hidratación de los materiales cementicos, para que así se puedan
desarrollar completamente las propiedades del concreto deseadas.
El curado, si es esencial en la producción del concreto convencional de
calidad, es notoriamente crítico en la producción de los concretos de alta
resistencia. La resistencia potencial necesaria y la durabilidad del concreto

41
se desarrollarán por completo, solamente si es curado correctamente
durante un período adecuado antes de ponerlo en servicio.
Se usan diversos tipos de curado: mediante inundación superficial, con
mantos húmedos o con cubiertas que impidan la evaporación del agua; el
más aconsejable, sin embargo, es el curado con agua debido a las bajas
relaciones agua/cemento de los CAR.
Tabla N°03: Proporciones de mezcla de algunos concretos de alta
resistencia
Ingrediete, Kg/m³ Mezclas

A B C D E F G H I
Cemento Portland 534 500 315 513 163 228 425 450 460
Humo de sílice 40 30 36 43 54 46 40 45 **
Ceniza volante 59 ** ** ** ** ** ** ** **
Ggbs ** ** 137 ** 325 182 ** ** **
Agregado fino 623 700 745 685 730 800 755 736 780
Agregado grueso 1069 1100 1130 1080 1100 1110 1045 1118 1080
Agua total 139 143 150 139 136 138 175 143 138
Relación A/C 0.22 0.27 0.31 0.25 0.25 0.3 0.38 0.29 0.3
Revenimiento, mm. 255 ** ** ** 200 220 230 230 110
Resistencia de cilindros MPa a la edad de días
1 ** ** ** ** 13 19 ** 35 36
2 ** ** ** 65 ** ** ** ** **
7 ** ** 67 91 72 62 ** 68 **
28 ** 93 83 119 114 105 95 111 83
56 124 ** ** ** ** ** ** ** **
91 ** 107 93 145 126 121 105 ** 89
365 ** ** ** ** 136 126 ** ** **
Fuente: ACI.
42
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
43
3.1. METODOLOGÍA DEL ESTUDIO
3.1.1 Tipo y Método de Investigación
De acuerdo a la Orientación es Aplicativa, ya que sea desarrollado
con teorías existentes de diseño de mezclas en concreto en el
proyecto de investigación.
De acuerdo a la Técnica de Contrastación es Explicativa, porque
sea desarrollar el ensayo de diseño de mezcla a compresión, para
obtener su resistencia
De acuerdo a la Evolución del Fenómeno Estudiado es
Longitudinal y la Direccionalidad de la Investigación es
Prospectiva, sea estudiado el mejoramiento del concreto utilizando
microsílice para usarlo en el futuro, en obras adecuada.
De acuerdo con el Tipo de fuente de Recopilación de Datos es
Prolectiva, porque la recolección de datos es primaria, porque sea
estado en contacto directo con las variables independientes en los
ensayos.
44
3.2. DISEÑO DEL ESTUDIO
El proyecto de investigación es explicativo, con diseño correlacional,
porque mide la relación entre una mezcla convencional y una mezcla
con aditivo microsílice.
3.3. POBLACIÓN:
El ensayo de mejoramiento del concreto para altas resistencia, se
obtuvo una población de 120 probetas.
3.4. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS
3.4.1 Fuentes, Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
• Fuentes Primarias: porcentaje de aditivos en la mezcla.
• Fuentes Secundarias: libros, revistas, manuales, normas, material
electrónico.
Procesamiento y presentación de datos
Los datos obtenidos se procesarán de las siguientes maneras:
• Procesamiento de datos con herramientas digitales como el Word, Excel,
etc.
45
CAPITULO IV
CÁLCULOS Y RESULTADO
46
4.1. DISEÑO DE MEZCLA CONVENCIONAL
Datos de la investigación:
f’c = 210 kg/cm2
Agregado grueso máximo = ½ “
Cemento portland = tipo I
Agregado grueso: peso unitario seco y compactado: 1600 kg/m3
contenido de humedad : 2%
% absorción: 0.5%
Agregado fino: módulo de fineza: 2.60
Contenido de humedad: 4%
% absorción: 2%
Desarrollo:
Slump = 3”
47
Tabla N°04: Requerimiento de agua para mezclado
Fuente: ACI
Relación a/c
De la tabla C:
Tabla N°05: Condiciones
Fuente: ACI
K=1.15
f’cr=1.15x210=241.5 kg/cm2
48
Interpolando:
f’cr=241.5 kg/cm2, sin aire incorporado; interpolando de la tabla D
Tabla N°06: Relación a/c
Fuente: ACI
f’c a/c
210 0.58
245 0.51
Donde 241.5 = 0.52
a/c = 0.52
Contenido de cemento
215/0.52 = 413.46 kg/m3 (9.73 bolsas)
Contenido de agregado grueso. Tabla E

49
Módulo de fineza = 2.60
Tamaño máximo agregado grueso = ½”
p.u.s.c= 1600 kg/m3
Tabla N°07: Volumen de agregado grueso
Fuente: ACI
Agregado grueso = 0.57x1600= 912kg
Fotografía N°01: Análisis de la piedra chancada de ½”, para el ensayo

50
Contenido de agregado fino. Tabla F
Tamaño máximo agregado grueso = ½”
Concreto sin aire incorporado
Tabla N°08: Estimación del peso de concreto
Fuente: ACI
Agregado fino = 2315 – (912+413.46+215)=774.54 kg
Fotografía N°02: Análisis del agregado fino, para el ensayo

51
Ajuste por humedad del peso de agregado:
Agregado grueso = 912(1+2/100)=930.24kg
Agregado fino = 774.54(1+4/100)=805.52kg
Agua en el agregado grueso
912(2%-0.5%)=13.68 kg
Agua en el agregado fino
774.54(4%-2%)=15.49 kg
Agua de mezclado neta = 215-13.68-15.49= 186 kg
Dosificaciones peso resultante
Cemento = 413.46 kg (9.73 bolsas)
Agregado grueso = 930.24 kg
Agregado fino = 805.52 kg
Agua de mezclado = 186 kg
Dosificación en volumen resultante:
Partiendo de los resultados obtenidos y conocidos los pesos unitarios
saturados:
Cemento = 1500 kg/m3

52
Agregado grueso = 1700 kg/m3
Agregado fino = 1600 kg/m3
Se tiene
Cemento = 413.46 kg (9.73 bolsas = 0.276 m3)
Agregado grueso = 930.24/1700 = 0.547 m3
Agregado fino = 805.52/1600 = 0.503 m3
Agua de mezclado = 186/1000= 0.186 m3
Proporción c: a: p
0.276 : 0.503 : 0.547
0.276 0.276 0.276
1 : 2 : 2 : 0.186
53
Fotografía N°03: agregados zarandeados listo para el ensayo, dosificados

óptimamente.
4.2. DISEÑO DE MEZCLAS CON MICROSÍLICE:
En el diseño de la mezcla es el mismo diseño de la mezcla
convencional, con la variante de aumentar la dosis de microsílice a
5%, 7.5% y 10% del peso del cemento y el aumentar el agua a dicho
porcentaje ya mencionado, para el proyecto de investigación.
Anexo ficha técnica Sika menciona:
Que se puede utilizarse en dosis de aproximadamente 10 % del peso
del cemento. Se recomienda realizar ensayos previos para definir el
consumo exacto.
54
Se tiene:
Peso del cemento por 1 m3 = 413.45 kg
Se añade el aditivo microsílice por 1m3:
5% = 20.673 kg
7.5% = 31.009 kg
10% = 41.345 kg
4.3. RESULTADOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
En el Anexo resultados de laboratorio, se obtiene los diversos
resultados de todos los análisis a desarrollarse en la investigación.
Fotografía N°04: Mezcla compactada en las probetas de ensayo a

compresión.
55
Fotografía N°05: Concreto sacado de la probeta de ensayo listo para ser

curado.
Fotografía N°06: Curado de los concretos en cada dosificación, en un

periodo de 7, 14 y 28 días.
56
Fotografía N°07: Probetas curadas listo para ser rompido a fuerzas de

compresión.
Tabla N°09: Resumen de resistencia a la compresión kg/cm2
MEZCLA ADITIVO MICROSILICE

DIAS
CONVENCIONAL 5.00% 7.50% 10.00%
7 160 219 277 316
14 181 236 303 356
28 213 301 365 441
90 253 358 434 525
Fuente: Elaboración propia
57
Comparación mezcla convencional vs aditivos al 5, 7.5 y 10%
Grafico N°01: Mezcla convencional vs 5% de aditivo microsílice
Fuente: Elaboración propia.
Grafico N°02: Mezcla convencional vs 7.5% de aditivo microsílice

58
Grafico N°03: Mezcla convencional vs 10% de aditivo microsílice
Grafico N°04: Mezcla convencional vs % de aditivos

59
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
60
5.1. CONCLUSIONES:
• La resistencia a la compresión en la comparación que se hace con
el concreto convencional, el microsílice al 10% es nuestra
proporción optima en comparación a las otras proporciones del
estudio, así también a lo largo del tiempo puede incrementar su
resistencia, se optimo que a un año puede llegar a una resistencia
de 650 kg/cm2.
• La alta resistencia a la compresión del concreto en estado
endurecido, se debe a una buena dosificación de microsílice, lo
cual para esta investigación la dosis apropiada para obtener una
alta resistencia a la compresión es de 10%, esto se puede
aumentar de acuerdo al diseño y al uso del concreto, obtendrías
una mejor resistencia a lo ensayado en esta investigación.
• La resistencia a la compresión del concreto se incrementa
conforme aumenta su edad
Para 7 dias
Concreto patrón a los 7 días = 100% (160 kg/cm2)
Concreto patrón más aditivo (5%) a los 7 días = aumenta el
136.88% de la mezcla convencional (219 kg/cm2)
Concreto patrón más aditivo (7.5%) a los 7 días = aumenta el
197.50 % de la mezcla convencional (316 kg/cm2)

61
Para 14 dias
Para 28 dias
• El microsílice mejora las características tanto en estado fresco
como endurecido del concreto en comparación del concreto
convencional, pero no es tan beneficioso porque se encuentra en
un estado en polvo y afecta negativamente al impacto ambiental.

62
5.2. RECOMENDACIONES:
• La elaboración de estos tipos de concretos debe ser estrictamente
controlada tanto en la temperatura del ambiente y la humedad
relativa, y además de todos los materiales utilizados
• Mantener el curado bajo agua a una misma temperatura hasta la
fecha del ensayo, los concretos son muy susceptibles a los
cambios de temperatura.
• Es recomendable usar el aditivo de acuerdo al tipo de la obra a
realizarse y al diseño de mezcla, ya que nos mejor las propiedades
del concreto, pero impacta negativamente al medio ambiente. Hay
que tener mayor control en dicho tema.

63
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
• Normas de ensayo ITINTEC, Instituto de Investigación Tecnológica
Industrial y de normas técnicas, Editorial ITINTEC 1979, Lima –
Perú 1979.
• Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, y
Jussara Tanesi “Diseño y control de mezclas de concreto”,
Portland Cement Association, Illinois, EE.UU, 2004
• Ing. Enrique Pasquel Carbajal “Tópicos de Tecnología del
Concreto” Colegio de Ingenieros del Perú, Consejo Nacional, 2°
Edición, Lima – Perú.
• Ing. Ana Biondi Shaw “Supervisión y Control de calidad del
concreto”, Perú, Fondo Editorial ICG. 2001.
• Riva Lopez Enrique, “Materiales para el concreto”, Perú, Edición
2008.
• Reglamento Nacional de Edificaciones, Lima – Perú.
• Abanto Castillo Flavio, “Tecnología del concreto”, Editorial San
Marcos, 2da Edición. Lima – Perú.
• ASOCEM “Boletines técnicos ASOCEM”, Ensayo de Agregados,
Normas de ensayo de concreto. Perú, 1993

64
ANEXO N°01:
RESULTADOS DE ENSAYOS
65
ANEXO N°02:
FICHA TÉCNICA SIKA FUME

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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

E.A.P. DE INGENIERIA CIVIL

CONCRETO DE ALTA RESISTECIA UTILIZANDO ADITIVO

GONZALES JESUS, RICHARD MANOLO

PARA OBTAR EL TITULO PROFESIONAL DE

A nuestra Alma Mater y Docentes por la

formación profesional que nos brindaron en las

aulas universitarias, y en especial a mi padre que

es mi ángel que ilumina mi camino.

Y a todos los que hicieron posible para la

realización de este trabajo

Primeramente, al Divino Creador, nuestro Señor

Jesucristo, quién nos da vida, manteniéndonos

con salud, factor fundamental para el ser

humano. A mi familia, quienes son mi

inspiración para seguir adelante.

A mis maestros, docente de la UNHEVAL, les

doy las más eternas gracias, por los

conocimientos compartidos e ir más allá de

instruirnos, por sus orientaciones y dedicaciones

desinteresadas hacia nosotros.

El agradecimiento es la parte principal de un

La presente investigación estudia los concretos de alta resistencia preparados

convencional patrón donde se añade el aditivo microsílice a un porcentaje del

de los materiales utilizados. Además se presenta una mezcla patrón para 1 m³

de concreto, comparando las distintas resistencias a compresión, de las cuales

se ensayaron cilindros a 7, 14 y 28 días donde se obtuvieron resultados muy

El objetivo principal planteado en la investigación es: Determinar la relación entre

la proporción de microsílice en el mejoramiento de la resistencia del concreto con

la mezcla convencional, utilizando el cemento tipo I. donde se llegó al objetivo

con el aditivo microsílice al 10% a un concreto de alta resistencia superando los

Capítulo I: Desarrollo de la problemática a investigar.

Capitulo II: Marco teórico necesario para desarrollar la investigación académica.

Capitulo III: Metodología que se empleara en el desarrollo de la investigación

como, recopilación de datos, tipo de investigación, diseño de la investigación.

Capitulo IV: Cálculo y resultado de la investigación, diseño de mezcla y

comparación de resistencia a la compresión.

Capítulo V: Conclusiones, recomendaciones y anexos.

the additive microsilica to a percentage by weight of cement to 5, 7.5 and 10% is

added and reach the high-strength concrete.

are presented. In addition a standard mixture for 1 m³ concrete is presented

comparing the different compressive strengths, of which cylinders tested at 7, 14

and 28 days where very favorable results were obtained.

between the proportion of microsilica in improving the resistance of concrete with

microsilica additive 10% to high-strength concrete exceeding 650 kg / cm2.

Chapter I: Development of the problem to investigate.

Chapter II: Theoretical framework necessary to develop academic research.

Chapter III: methodology to be used in research and development, data collection,

type of research, research design.

Chapter V: Conclusions, recommendations and annexes.

1.3. OBJETIVOS: ....................................................................................................... 5

1.4. HIPÓTESIS ......................................................................................................... 5

1.5. SISTEMA DE VARIABLES ................................................................................ 6

2.2. DEFINICIONES ................................................................................................. 16

2.2.3. Agregados ......................................................................................................................... 17

2.3. CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN REUNIR LOS MATERIALES ................. 20

2.4. ESPECIFICACIONES Y NORMAS .................................................................. 29