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Proyecto de Investigacion Relleno Fluido
Proyecto de Investigacion Relleno Fluido
Proyecto de Investigacion Relleno Fluido
CAPITULO I.............................................................................................................................................3
I. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO..................................................................................................3
1.1. Descripción del proyecto....................................................................................................3
1.2. Fundamentación del problema...........................................................................................3
1.3. Formulación del problema..................................................................................................6
1.4. Objetivos.............................................................................................................................6
1.5. Justificación........................................................................................................................7
CAPITULO I.............................................................................................................................................8
II. MARCO TEORICO........................................................................................................................8
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN..................................................................................8
2.2. MARCO TEÓRICO BASICO.....................................................................................................12
2.2.1. CONCRETO FLUIDO.......................................................................................................12
2.2.2. SUELO CEMENTO..........................................................................................................12
2.2.3. MATERIALES DE RELLENOS FLUIDOS............................................................................13
2.2.4. RELLENO ESTRUCTURAL TRADICIONAL.........................................................................14
2.2.5. RELLENOS FLUIDO DE RESISTENCIA CONTROLADA (RFRC)...........................................16
2.2.6. CLASIFICACIÓN DE RELLENOS FLUIDOS.........................................................................16
2.2.7. APLICACIONES DEL RELLENO FLUIDO Y TRADICIONAL..................................................19
2.2.8. VENTAJAS DEL RELLENO FLUIDO Y TRADICIONAL.........................................................19
2.2.9. ANÁLISIS DE COSTO – TIEMPO, RELLENOS Y CONCRETO FLUIDO.................................20
2.2.10. DISEÑO DE MEZCLAS DE SUELO-CEMENTO FLUIDO.....................................................20
CAPITULO III.........................................................................................................................................22
III. METOLOGIA DE LA INVESTIGACION......................................................................................22
3.1. Tipo de investigación............................................................................................................22
3.2. Nivel de investigación...........................................................................................................22
3.3. Hipótesis...............................................................................................................................22
3.3.1. Hipótesis general..........................................................................................................22
3.4. VARIABLES............................................................................................................................23
3.4.1. VARAIBLE INDEPENDIENTE...........................................................................................23
3.4.2. VARAIBLE DEPENDIENTE...............................................................................................23
3.5. Población y muestra.............................................................................................................23
3.6. PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE LA INVESTIGACIÓN..................................................23
3.7. MATRIZ DE CONSISTENCIA...................................................................................................25
CAPITULO IV.........................................................................................................................................26
4.1. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS..............................................................................................26
Bibliografía...........................................................................................................................................29
PROYECTO DE INVESTIGACION PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE
CAPITULO I
Esto hace que los concretos para estructuras de obras de arte se tengan que ejecutarse
antes de las partidas de explanaciones, empleando relleno estructural tradicional no se
cumple las metas propuestas
Ante esta realidad es que surge la posibilidad de uso del relleno con concreto fluido, que con
su gran trabajabilidad y escasa mano de obra provee una solución adecuada.
En este contexto, y bajo el tradicional control de calidad que por exigencia de normas se
requiere a los materiales elaborados por la industria del concreto premezclado, se describe
un producto que por sus aplicaciones y versatilidad puede revolucionar la construcción de
las obras de infraestructura vial tanto en los grandes centros urbanos como en las
comunidades en desarrollo. El producto es el Relleno Fluido, un material que se puede
utilizar en la construcción de carreteras, avenidas y calles, así como en la instalación de la
tubería que permite modernizar la comunicación y dotar de servicios de iluminación, drenaje
y agua potable.
Debe tomarse en cuenta que este material no está diseñado para resistir la acción de
esfuerzos erosivos o abrasivos, ni la acción de químicos altamente agresivos.
El Relleno Fluido cuenta con una capacidad muy buena de resistencia al fuego, y permite
ser cortado, perforado, taladrado y aun clavado con herramientas ordinarias. Tiene alta
durabilidad ya que su contracción es mínima y controlada.
Es por eso que esta investigación pretende determinar los campos en que resultaría
beneficioso el uso del concreto fluido para rellenos estructurales específicamente en obras
viales, así como establecer un análisis de costo beneficio con el método tradicional de
relleno y compactación con maquinarias.
¿Es viable el reemplazo del relleno estructural compactado con concreto fluido en
proyectos viales en la región Puno?
¿Qué propiedades físicas y mecánicas hacen del concreto fluido una alternativa al
relleno estructural compactado?
¿En qué escenarios es viable el uso del concreto fluido en la región Puno en obras
viales?
1.4. Objetivos
Determinar los escenarios en que es apropiado el de uso del concreto fluido como
opción a los rellenos con suelo compactado en la región Puno.
1.5. Justificación
Esta investigación pretende mostrar al concreto fluido como una alternativa al relleno de
suelo compactado, analizando sus características, duración, costo y beneficio; y su
aplicabilidad a las obras en la región Puno y el País.
A través de los ensayos de laboratorio, se demostrará que las propiedades físicas del
concreto fluido, son similares o superiores a los resultantes de un material de relleno
compactado.
Los hormigones y morteros de baja resistencia controlada son una solución muy
experimentada y con numerosas ventajas para el relleno de zanjas, trasdoses de
muros y otras aplicaciones [CITATION Ins13 \l 10250 ].
Por ello, constituyen una alternativa que debería ser siempre considerada en este
tipo de obras, teniendo en cuenta que el superior coste inicial de los MBRC frente al
de un relleno granular, en el caso de haberlo, queda de sobra compensado por los
beneficios que se derivan de su uso, siendo, en la mayor parte de los casos, los
costes globales menores [CITATION Ins13 \l 10250 ].
Entre estos beneficios se pueden destacar la facilidad de puesta en obra, la no
necesidad de compactación, la homogeneidad y sobre todo la seguridad que supone
su comportamiento a largo plazo, con ausencia de asentamientos y deformaciones
del firme, que a su vez se traducen en molestias para los usuarios y en costosas
reparaciones.[CITATION Ins13 \l 10250 ]
En Guatemala existen diversos materiales que pueden ser utilizados para elaborar
Rellenos Fluidos, no pretendiendo limitar esta diversidad de materiales, clasificar el
material a usar tomando como parámetro base que no contenga más de un 20 % de
arcillas (PÉREZ, 2008).
Cuando un relleno fluido usa más de 127.50 Kg de cemento (3 sacos) o más, el
costo de este material lo hace económicamente poco atractivo (PÉREZ, 2008).
Si bien el costo de este material no es su atractivo principal, si lo es el tiempo de
aplicación y su habilidad de llegar a rincones peligrosos o poco accesibles (PÉREZ,
2008).
El empleo de materiales sobrantes de procesos industriales como cenizas volantes,
cascajo, ripio, etcétera; convierte a los rellenos fluidos en un material ecológico que
aprovecha estos materiales que son contaminantes del medio ambiente[ CITATION
EDU08 \l 10250 ]
Una vez que se han efectuado los análisis de costos de las alternativas planteadas se puede
notar que no son tan elevados, además el proceso de producción y logística son actividades
sencillas [ CITATION Car16 \l 10250 ].
Se puede concluir que estos rellenos fluidos son una solución muy oportuna y con
numerosas ventajas para este tipo de obras. Por tal motivo, constituyen una opción que
debería ser siempre considerada y evaluada, teniendo en cuenta que el costo de un suelo-
cemento fluido o un hormigón pobre frente al de un relleno granular, queda de sobra
compensado por los beneficios que se derivan de su uso, siendo menores los costos
globales en muchos casos [ CITATION Car16 \l 10250 ].
Finalmente, las circunstancias particulares de cada caso determinarán cuál de los dos tipos
de materiales es el más adecuado. En cuanto a las recomendaciones se puede plantear las
siguientes:
A pesar de haber mencionado que los costos pueden ser menores es recomendable
antes de aplicar un relleno fluido en un proyecto hacer la comparación de costo,
beneficio y tiempo de aplicación con los métodos tradicionales para escoger la mejor
opción [ CITATION Car16 \l 10250 ].
Aunque se utilicen materiales de los que se tenga referencia de desempeños
previos, se recomienda hacer las pruebas mencionadas en este trabajo para evaluar
su comportamiento y el proporciona miento adecuado de sus componentes
[ CITATION Car16 \l 10250 ].
No se recomienda solicitar rellenos fluidos de empresas proveedoras de hormigón
premezclado para este tipo de obras debido a sus altos costos. Lógicamente su
producto es de calidad y garantizado, pero encarecen en gran magnitud el
presupuesto de una obra [ CITATION Car16 \l 10250 ].
Se recomienda contar con todas las herramientas y equipos necesarios para la
elaboración de estos materiales, de tal manera que se logre un trabajo de calidad
[ CITATION Car16 \l 10250 ].
Se recomienda estudiar más alternativas para la preparación del suelo-cemento
fluido a fin de que se pueda comparar técnica y costo-beneficio [ CITATION Car16 \l
10250 ].
Los rellenos fluidos (Flowable Fills) o Materiales de baja resistencia controlada (MBRC) son
fluidos, autonivelantes y autocompactantes a base de cemento, usado principalmente para
rellenar en lugar de terraplén compactado. Entre sus nombres más comunes tenemos:
Terraplén fluido, terraplén inarrugable, terraplén controlado de la densidad, el mortero fluido
y otros varios nombres.[ CITATION OSC16 \l 10250 ].
Los rellenos fluidos (Flowable Fills) o Materiales de baja resistencia controlada (CLSM) son
un material utilizado en varias partes del mundo. La ACI 229R-99, presentan las normas en
las cuales debe fundamentar cualquier análisis sobre estos materiales. [ CITATION Ana10 \l
10250 ]
Los rellenos fluidos, como primer objetivo, buscan ayudar y simplificar la ingeniería, por esa
razón los materiales que se utilizan es su preparación son los siguientes:
a) AGREGADOS:
b) CEMENTO:
Permite que todos los materiales se vuelvan uno solo. La cantidad de ésta no está
predeterminada y varía según las necesidades: se debe ir experimentando con diferentes
porcentajes hasta llegar a la relación que sea más conveniente y que proporcione las
características deseadas.[ CITATION Ana10 \l 10250 ]
d) ADITIVOS
Básicamente es un producto inclusor de aire, que permite generar espacios vacíos, dar una
consistencia más fluida y mejorar el desempeño. El aditivo no puede incluir mas de un 6%
de vacíos, ya que esto daría lugar a que el material se segregue. Solo en caso de tener un
material que permita una perfecta cohesión (muchos finos), se puede generar un 15% a
20% de espacios vacíos.[ CITATION Ana10 \l 10250 ]
Los rellenos estructurales constituyen una mejora de terreno, en donde se sustituyen terreno
de deficientes condiciones geotécnicas o se mejora mediante el aporte de materiales
controlados y compactados, para que posteriormente se apoyen sobre ellos las
cimentaciones de los edificios. El material se utilizará principalmente para el relleno de
espacios excavados, en especial para alcantarillas de tubo o cajón, zanjas, contra
estructuras de hormigón simple u hormigón armado y otras obras especificadas en el
proyecto. También podrá usarse como base de fundaciones para estructuras. [ CITATION
OSC16 \l 10250 ]
TIPO DE SUELO
Tiene influencia la granulometría del suelo, forma de sus partículas, contenido de finos,
cantidad y tipo de minerales arcillosos, gravedad específica, entre otros. De acuerdo a la
naturaleza del suelo se aplicarán técnicas adecuadas en el proceso de compactación. En
laboratorio, un suelo grueso alcanzará densidades secas altas para contenidos óptimos de
humedad bajos, en cambio los suelos finos presentan valores bajos de densidades secas
máximas y altos contenidos óptimos de humedad.[ CITATION OSC16 \l 10250 ]
MATERIAL
Al tratarse de un relleno estructural, se usa un material seleccionado, el cual cumple con las
especificaciones técnicas de MTC.
EQUIPOS DE COMPACTACIÓN
En la mayoría de los casos los equipos que se emplean para rellenar las estructuras de
obras de arte como alcantarillas y puentes son pequeñas en cual la compactación no es
favorable [ CITATION OSC16 \l 10250 ].
En cuanto a los equipos de controles de calidad para toma de densidad se emplea método
de cono de arena que necesita de mucho tiempo para realizar el control de densidad, en
caso de densímetro nuclear su manipulación es muy peligroso por su radiactividad y a veces
por calibración de equipos [ CITATION OSC16 \l 10250 ].
PRECIPITACIÓN PLUVIAL
En conjunto con las lluvias, que inician en el mes de septiembre, se producen las tormentas
eléctricas, que son un fenómeno meteorológico caracterizado por la presencia de rayos y
sus efectos sonoros en la atmósfera terrestre denominados truenos. Esto, al representar un
riesgo a la integridad del personal [ CITATION OSC16 \l 10250 ].
El Relleno Fluido, que se define como un "material de baja resistencia controlada" (MBRC),
es un cementante que puede emplearse principalmente en trabajos de nivelación de terreno
o allí donde se requiera una compactación igual o mejor que la de un suelo compactado.
Entre sus cualidades más relevantes se encuentran el ser de fácil nivelación y auto
compactado y no requerir colocación en capas.[ CITATION Rev00 \l 10250 ].
Existen varios puntos de vista para clasificar este material, se le puede clasificar por el tipo
de uso que tendrá, por si va a ser removido o no en el futuro, por la cantidad de esfuerzo
que se requiera para removerlo, por el tiempo de secado, por cantidad de aire incluido, por
su consistencia, por su resistencia a la compresión, por su capacidad de soporte de carga
(Tecnología, 2000).
a) MATERIALES
CEMENTO
El cemento provee la cohesión y la resistencia para los rellenos fluidos. Para la mayoría de
las aplicaciones normalmente se utiliza Cemento Pórtland Tipo I o Tipo II conforme a las
especificaciones ASTM C 150 (Tecnología, 2000).
AGREGADOS
Para ello se empleará material de cantera vilque el mismo que se usa para conformación de
sub base en la obra.
Consistencia
Peso unitario
Tiempo de fraguado
Fluidez y flotabilidad
Desarrollo de la resistencia
En este estudio de dividió en dos partes las propiedades de los rellenos fluidos, se considera
importante hacer esta diferenciación ya que el diseño de una mezcla de este tipo debe
satisfacer requerimientos específicos en cada una de estas dos etapas. Se deja a criterio del
lector ubicar la propiedad de desarrollo de la resistencia, ya que es esta característica la que
define el cambio entre ambos estados, las propiedades a estudiar son lo siguiente
[ CITATION Ana10 \l 10250 ].
Se mencionar las aplicaciones más frecuentes de los Rellenos Fluidos, en ningún momento
se pretende restringir estas aplicaciones únicamente a las que aquí se mencionan, es tarea
del lector utilizar los conceptos que aquí se discute usando su experiencia, criterio e
imaginación para adaptar las bondades de estos materiales a las necesidades del trabajo
[ CITATION Ana10 \l 10250 ].
Los rellenos fluidos tienen múltiples ventajas, pero entre ellas se destacan:
El diseño de una mezcla de suelo-cemento fluido puede hacerse en campo (manual o con
concretera) utilizando métodos de experiencia, lo que resulta beneficioso en cuanto a la
técnica constructiva, ya que el diseño se lo puede hacer de forma similar a lo que
corresponde a una mezcla de hormigón en sitio basándose en las prácticas de
dosificaciones en obra [ CITATION Ana10 \l 10250 ].
CAPITULO III
3.3. Hipótesis
3.3.1. Hipótesis general
El concreto fluido cumple con los requisitos técnicos de un relleno compactado y es viable
dadas las condiciones (clima, accesos y plazos) en proyectos viales de la región Puno.
El concreto fluido tiene mayor capacidad portante y menor peso específico que un relleno
estructural compactado.
El uso de concreto fluido representa una reducción de tiempo en los rellenos, es de fácil
aplicación y desarrolla una buena capacidad portante; sin embargo, implica mayores gastos
y esto limita las condiciones para su uso.
El concreto fluido, es aplicable en proyectos donde las condiciones climáticas dificulten los
métodos tradicionales de rellenos compactados, se presenten accesos restringidos para
maquinarias y/o requieran una gran reducción del plazo de ejecución.
3.4. VARIABLES
3.4.1. VARAIBLE INDEPENDIENTE
3.1.1. Población
3.1.2. Muestra
Se trata de comparar y escoger la mejor alternativa entre las planteadas, para el tema a
estudiar
Con el propósito de conocer las características físicas y mecánicas del concreto fluido, se
realizara distintos ensayos de laboratorio a los agregados (Cantera vilque) con cuyos
resultados se realizaron los diseños de mezcla correspondientes, teniendo en consideración
lo estipulado en la norma ACI 229.
Todos los ensayos de laboratorio se realizaran de acuerdo a las normas ACI (American
Concrete Institute), ASTM (American Society for Testing Materials) o AASHTO (American
Association of State Highway & Transportation Officials) , estos ensayos se realizaran en
laboratorio de suelos y pavimentos de la empresa privada construcción y administración
CASA, y laboratorio de mecánica de suelos de la Universidad andina Néstor Cáceres
Velásquez lo que da lugar a la fiabilidad de los estudios que se van a realizar.
Selección de material.
Contenido de humedad y absorción.
Análisis granulométrico.
3.7. MATRIZ DE CONSISTENCIA
ESTUDIO DE LA VIABILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA DEL CONCRETO FLUIDO COMO REEMPLAZO DEL RELLENO ESTRUCTURAL
COMPACTADO EN PROYECTOS VIALES EN LA REGION PUNO
VARIABLES E INDICADORES TÉCNICAS E
METODOL
PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS INSTRUMENT
VARIABLES INDICADORES OGÍA
OS
PROBLEMA GENERAL: OBJETIVO GENERAL: HIPÓTESIS GENERAL: Granulometría
¿Es viable el reemplazo Estudiar la viabilidad El concreto fluido cumple con los requisitos Tamaño máximo Ensayo
VARIABLE
del relleno estructural técnica y económica del técnicos de un relleno compactado y es Módulo de finura granulométric
INDEPENDIENT Tipo de
compactado con concreto fluido como un viable dadas las condiciones (clima, accesos Humedad o
E: investigaci
concreto fluido en reemplazo viable del y plazos) en proyectos viales de la región natural.
ón:
proyectos viales en la relleno estructural Puno. Gravedad Gravedad
Producción del
región Puno? compactado en HIPÓTESIS ESPECÍFICOS: especifica. especifica de
concreto fluido Cuantitativ
PROBLEMAS proyectos viales en la El concreto fluido tiene mayor capacidad Absorción. los
en reemplazo de o.
ESPECÍFICOS: región Puno” portante y menor peso específico que un Peso unitario. agregados.
relleno
¿Qué propiedades OBJETIVOS relleno estructural compactado. Abrasión del
estructural Nivel de la
físicas y mecánicas ESPECÍFICOS: agregado
compactado Investigaci Peso unitario
hacen del concreto fluido Estudiar las propiedades El uso de concreto fluido representa una grueso
ón: de agregados
una alternativa al relleno físicas y mecánicas del reducción de tiempo en los rellenos, es de Dosificación
estructural compactado? concreto fluido. fácil aplicación y desarrolla una buena
explicativo Abrasión los
capacidad portante; sin embargo, implica
¿Cuáles son las ventajas Determinar las ventajas y mayores gastos y esto limita las condiciones ángeles.
y desventajas que se desventajas del concreto para su uso. Propiedades
Población: Dosificación.
obtienen al aplicarse el fluido. físicas
VARIABLE Proyectos
concreto fluido? El concreto fluido, es aplicable en proyectos
DEPENDIENTE: viales de la
Determinar las donde las condiciones climáticas dificulten Propiedades Paquete S10
Propiedades región
¿Bajo qué condiciones condiciones en las los métodos tradicionales de rellenos mecánicas
físicas, Puno
es recomendable el uso cuales es recomendable compactados, se presenten accesos
mecánicas del
de concreto fluido? el uso de concreto fluido. restringidos para maquinarias y/o requieran Análisis de
relleno fluido, Muestra:
una gran reducción del plazo de ejecución. precios
análisis de
¿En qué escenarios es Determinar los unitarios.
precios unitarios 30
viable el uso del concreto escenarios en que es En la región Puno no se presenta escenarios
y costo beneficio briquetas
fluido en la región Puno apropiado el de uso del adversos al uso de rellenos de suelo Determinación
en proyectos de
en obras viales? concreto fluido como compactado; sin embargo, el concreto fluido de costo
concreto
opción a los rellenos con sería una alternativa viable para los rellenos benefició
fluido
suelo compactado en la de zanjas en zonas donde sea el tiempo el
región Puno. principal factor a considerar. (zonas
Ornamentales, calles transitadas, etc.).
CAPITULO IV
4.1.2. Presupuesto
01 SEVICIOS S/5,600.00
26
01.5 Personal de Apoyo und 1 500 S/500.00
02 MATERIALES S/2,560.00
4.1.3. Financiamiento.
El presente presupuesto tentativo son los materiales que se considera para hacer el
uso en elaboración de proyecto de tesis, serán financiado y sumido por recursos
propios del tesista.
27
Bibliografía
Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones. (11 de agosto de 2016). Guia
Tecnica. Obtenido de Guia Tecnica:
https://www.ieca.es/uploads/docs/materiales_fluidos_de_baja_resistencia_para
_rellenos.pdf
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