UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL: DE INGENIERÍA CIVIL Tesis Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión y flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023 Asesor: Ph. D. Vásquez Ramírez, Abbon Alex Autor: Luna Ochoa, Daniela Para optar el título profesional de: Ingeniero Civil Abancay – Apurímac - Perú 2025 ii Acta de sustentación iii Reporte de similitud iv Metadatos Datos del autor Nombres y Apellidos : Luna Ochoa Daniela Tipo de Documento de identidad : DNI Numero de Documento de identidad : 70753572 URL ORCID : https://orcid.org/0009-0005-6986-5699 Datos del Asesor Nombres y apellidos :: Vásquez Ramírez Abbon Alex Tipo de Documento de identidad :: DNI Numero de Documento de identidad :: 06532658 URL ORCID :: https://orcid.org/0000-0001-7299-5367 Datos de la Investigación Facultad :: Ingeniería Escuela :: Ingeniería Civil Línea de Investigación :: Gestión de la infraestructura para el desarrollo sostenible Rango de años que se realizó la investigación :: 2024 Fuente de financiamiento :: Autofinanciado Control de antiplagio (Turnitin) :: 22% URL de OCDE :: https://purl.org/pe-repo/ocde/ford# 2.01.01 https://purl.org/pe-repo/ocde/ford v Dedicatoria A mis progenitores, por su afecto incondicional y su apoyo constante en cada instante de mi vida. Gracias por creer en mí y enseñarme el valor del esfuerzo y la perseverancia. Este logro es tanto mío como suyo. A mis amigos, por estar siempre a mi lado, brindándome su ánimo y compañía en los momentos más difíciles. Su amistad ha sido un pilar fundamental en mi vida. A mi pareja, por su paciencia, comprensión y amor inagotable. Gracias por ser mi refugio y mi mayor motivación para seguir adelante. Daniela Luna Ochoa vi Agradecimiento Deseo extender mi gratitud profunda a todos los involucrados e instituciones que hicieron posible la realización de esta tesis. En primer lugar, agradezco a mi asesor, Ph.D Abbon Alex Vásquez Ramírez por su guía experta, sus valiosos consejos y su inquebrantable paciencia durante todo el proceso de investigación. Su dedicación y compromiso han sido esenciales para la culminación de este trabajo. vii Resumen El presente trabajo investigativo " Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión (f’c) y flexión (ff) de un concreto F’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023" analizo las características de los agregados afectan el concreto. El estudio aborda la relevancia de los áridos, que forman el 70% del volumen del concreto, y su impacto en las propiedades mecánicas y físicas del material endurecido. Objetivo general fue determinar la influencia del tamaño y forma de los agregados en las propiedades del concreto con una resistencia especificada de 210 kg/cm². Metodología se empleó un enfoque cuantitativo, diseño experimental, de alcance correlacional, evaluando el (f’c) y (ff) del concreto evaluado en 3 canteras Murillo, Gamarra y Sahuinto. Resultados: Se encontró que los agregados de forma angular mejoran el (f’c) y (ff) llegando a la resistencia las Cantera Murillo: 307.09 kg-f/cm², Cantera Gamarra: 314.60 kg-f/cm², Cantera Sahuinto: 294.61 kg- f/cm² y la resistencia a flexión Cantera Murillo: 51.02 kg-f/cm² Cantera Gamarra: 48.13 kg- f/cm² y Cantera Sahuinto: 48.46 kg-f/cm². Conclusión: Estas características permiten que el concreto constituido con áridos de la cantera Gamarra alcance un f’c de 314.60 kg-f/cm² a los 28 días, superando la resistencia de diseño inicial de 210 kg-f/cm², demostrando la alta calidad y adecuación de estos agregados para la fabricación de concreto de resistencia alta. Palabras clave: agregados, propiedades, concreto. viii Abstract The present research work "Influence of Aggregate Shape on Compressive (f'c) and Flexural (ff) Strength of Concrete F'c=210kg/cm2 in Abancay District 2023" analyzed how aggregate characteristics affect concrete. The study addresses the importance of aggregates, which comprise 70% of concrete volume, and their impact on mechanical and physical properties of hardened concrete. The main objective was to determine the influence of aggregate size and shape on concrete properties with a specified strength of 210 kg/cm². The methodology used a quantitative approach, non-experimental design, with correlational scope, evaluating concrete's (f'c) and (ff) from 3 quarries: Murillo, Gamarra, and Sahuinto. Results: Angular-shaped aggregates improved (f'c) and (ff), reaching strengths of - Murillo Quarry: 307.09 kg-f/cm², Gamarra Quarry: 314.60 kg-f/cm², Sahuinto Quarry: 294.61 kg- f/cm², and flexural strength - Murillo Quarry: 51.02 kg-f/cm², Gamarra Quarry: 48.13 kg- f/cm², and Sahuinto Quarry: 48.46 kg-f/cm². Conclusion: These characteristics allowed concrete made with Gamarra quarry aggregates to achieve f'c of 314.60 kg-f/cm² at 28 days, exceeding the initial design strength of 210 kg-f/cm², demonstrating these aggregates' high quality and suitability for high-strength concrete production. Keywords: aggregates, properties, concrete ix Índice Portada……… ...................................................................................................................... i Acta de sustentación ............................................................................................................ ii Reporte de similitud ........................................................................................................... iii Metadatos…… .................................................................................................................... iv Dedicatoria…. ...................................................................................................................... v Agradecimiento ................................................................................................................... vi Resumen…… ..................................................................................................................... vii Abstract……… ................................................................................................................. viii Índice general ...................................................................................................................... ix Índice de tablas ................................................................................................................... xi Índice de figuras ............................................................................................................. vxiii I. Introducción ............................................................................................................... 20 II. Planteamiento del problema ..................................................................................... 22 2.1. Descripción y Formulación del problema .................................................................... 22 Problema general ......................................................................................................... 24 Problemas específicos.................................................................................................. 25 2.2. Objetivos ...................................................................................................................... 25 2.2.1. Objetivo general ............................................................................................ 25 2.2.2. Objetivos específicos ..................................................................................... 25 2.3. Justificación e importancia ........................................................................................... 25 2.4 Hipótesis ........................................................................................................................ 26 2.5. Variables ....................................................................................................................... 27 III. Marco Teórico ............................................................................................................ 29 x 3.1. Antecedentes ................................................................................................................ 29 3.2. Bases teóricas ............................................................................................................... 36 3.3. Definición de términos ................................................................................................. 53 IV. Metodología ................................................................................................................ 56 4.1. Tipo y nivel de investigación ....................................................................................... 56 4.2. Ámbito temporal y espacial .......................................................................................... 56 4.3. Población y muestra ..................................................................................................... 57 4.4. Instrumentos ................................................................................................................. 57 4.5. Procedimientos: ............................................................................................................ 58 4.6. Análisis de datos ........................................................................................................... 65 4.7. Consideraciones éticas ................................................................................................. 66 V. Resultados y discusiones .............................................................................................. 67 5.1. Resultados ..................................................................................................................... 67 5.2. Prueba de hipótesis ..................................................................................................... 151 5.3. Discusión .................................................................................................................... 153 VI. Conclusiones ............................................................................................................. 156 VII. Recomendaciones ..................................................................................................... 159 VIII. Referencias .............................................................................................................. 160 xi Índice de tablas Tabla 1 Tamaño y designación de tamices ASTM .......................................................... 40 Tabla 2 Clasificación de partículas según su forma ......................................................... 42 Tabla 3 Clasificación de la textura superficial de los agregados ..................................... 43 Tabla 4 Composición química de los cementos (% en masa ........................................... 44 Tabla 5 Norma nacional NTP e internacional ASTM ...................................................... 58 Tabla 6 Tolerancia de tiempo de ensayo .......................................................................... 62 Tabla 7 Análisis granulométrico del agregado grueso Cantera Murillo .......................... 67 Tabla 8 Análisis granulométrico agregado fino Cantera Murillo .................................... 68 Tabla 9 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado grueso Cantera Murillo…… ......................................................................................................................... 69 Tabla 10 Peso unitario varillado y vacíos del agregado grueso Cantera Murillo .............. 69 Tabla 11 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado fino Cantera Murillo .. 70 Tabla 12 Peso unitario varillado y vacíos del agregado fino Cantera Murillo................... 71 Tabla 13 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado grueso Cantera Murillo….. ........................................................................................................................... 71 Tabla 14 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado fino Cantera Murillo…. ............................................................................................................................ 72 Tabla 15 Contenido de humedad del agregado grueso Cantera Murillo ............................ 72 Tabla 16 Contenido de humedad del agregado Cantera Murillo ....................................... 73 Tabla 17 Cantidad de material fino que pasa el tamiz n ° 200 del agregado grueso Cantera Murillo….. ........................................................................................................................... 73 Tabla 18 Cantidad de material fino que pasa el tamiz n° 200 del agregado fino Cantera Murillo…… ......................................................................................................................... 74 Tabla 19 Partículas chatas y alargadas en agregados cantera Murillo ............................... 74 Tabla 20 Porcentaje de Partículas fracturadas cantera Murillo .......................................... 75 xii Tabla 21 Diseño de mezcla para un concreto con resistencia a la compresión de 210kg/cm2…………………………………………………………………………………..76 Tabla 22 Diseño del agregado grueso Cantera Murillo ..................................................... 76 Tabla 23 Diseño del agregado fino Cantera Murillo .......................................................... 77 Tabla 24 Procesamiento del diseño de mezcla Cantera Murillo ........................................ 78 Tabla 25 Volumen absolutos Cantera Murillo ................................................................... 79 Tabla 26 Contenido de agregado fino Cantera Murillo ..................................................... 80 Tabla 27 Valores de diseño Cantera Murillo ..................................................................... 81 Tabla 28 Corrección por humedad de agregado fino y grueso húmedo Cantera Murillo .. 82 Tabla 29 Pesos corregidos por humedad Cantera Murillo ................................................. 82 Tabla 30 Cantidad de materiales y proporción usados en la Cantera Murillo .................... 83 Tabla 31 Análisis granulométrico por tamizado del agregado grueso Cantera Gamarra .. 85 Tabla 32 Análisis granulométrico por tamizado del agregado fino Cantera Gamarra ....... 86 Tabla 33 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado grueso Cantera Gamarra… ........................................................................................................................... 87 Tabla 34 Peso unitario varillado y vacíos del agregado grueso Cantera Gamarra............. 87 Tabla 35 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado fino Cantera Gamarra 88 Tabla 36 Peso unitario varillado y vacíos del agregado fino Cantera Gamarra ................. 89 Tabla 37 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado grueso Cantera Gamarra….. ......................................................................................................................... 89 Tabla 38 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado fino Cantera Gamarra… ........................................................................................................................... 90 Tabla 39 Contenido de humedad del agregado grueso Cantera Gamarra .......................... 90 Tabla 40 Contenido de humedad del agregado fino Cantera Gamarra .............................. 91 xiii Tabla 41 Cantidad de material fino que pasa el tamiz del agregado grueso Cantera Gamarra… ........................................................................................................................... 91 Tabla 42 Cantidad de material fino que pasa el tamiz del agregado fino Cantera Gamarra……. ...................................................................................................................... 92 Tabla 43 Partículas chatas y alargadas en agregados cantera Gamarra ............................. 93 Tabla 44 Porcentajes de partículas fracturadas cantera Gamarra....................................... 94 Tabla 45 Diseño de mezcla por el método agregado grueso y fino Cantera Gamarra ....... 94 Tabla 46 Datos de diseño del agregado grueso Cantera Gamarra ..................................... 95 Tabla 47 Datos de diseño del agregado fino Cantera Gamarra .......................................... 96 Tabla 48 Procesamiento del diseño de mezcla Cantera Gamarra ...................................... 97 Tabla 49 Volúmenes absolutos de materiales usados en el diseño de mezcla Cantera Gamarra….. ......................................................................................................................... 98 Tabla 50 Contenido de agregado fino Cantera Gamarra .................................................... 99 Tabla 51 Valores de diseño de mezcla Cantera Gamarra ................................................ 100 Tabla 52 Corrección por humedad del agregado fino y grueso Cantera Gamarra ........... 101 Tabla 53 Pesos corregidos por humedad Cantera Gamarra ............................................. 102 Tabla 54 Cantidad de materiales y proporción ................................................................ 103 Tabla 55 Análisis granulométrico por tamizado del agregado grueso Cantera Sahuinto 104 Tabla 56 Análisis granulométrico por tamizado del agregado fino Cantera Sahuinto .... 105 Tabla 57 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado grueso Cantera Sahuinto… ......................................................................................................................... 106 Tabla 58 Peso unitario varillado y vacíos del agregado grueso Cantera Sahuinto .......... 107 Tabla 59 Peso unitario suelto, compactado y vacíos del agregado fino Cantera Sahuinto……. .................................................................................................................... 108 Tabla 60 Peso unitario varillado y vacíos del agregado fino Cantera Sahuinto............... 108 xiv Tabla 61 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado grueso Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 109 Tabla 62 Peso específico, gravedad específica y absorción del agregado fino Cantera Sahuinto… ......................................................................................................................... 109 Tabla 63 Contenido de humedad del agregado grueso Cantera Sahuinto ........................ 110 Tabla 64 Contenido de humedad del agregado fino Cantera Sahuinto ............................ 111 Tabla 65 Cantidad de material fino que pasa el tamiz N° 200 del agregado grueso Cantera Sahuinto… ......................................................................................................................... 111 Tabla 66 Porcentaje de fino que pasa el tamiz Nº 200 del agregado fino Cantera Sahuinto….. ....................................................................................................................... 112 Tabla 67 Partículas Chatas y alargadas en agregados cantera Sahuinto .......................... 113 Tabla 68 Porcentaje de partículas fracturadas .................................................................. 113 Tabla 69 Diseño de mezcla para un concreto con resistencia a la compresión de 210kg/cm2 Cantera Sahuinto ............................................................................................................... 114 Tabla 70 Datos de diseño del agregado grueso Cantera Sahuinto ................................... 115 Tabla 71 Datos de diseño del agregado fino Cantera Sahuinto ....................................... 115 Tabla 72 Procesamiento del diseño de mezcla Cantera Sahuinto .................................... 116 Tabla 73 Volumen absolutos Cantera Sahuinto ............................................................... 117 Tabla 74 Contenido de agregado fino Cantera Sahuinto ................................................. 118 Tabla 75 Valores de diseño Cantera Sahuinto ................................................................. 118 Tabla 76 Corrección por humedad del agregado grueso y fino Cantera Sahuinto........... 119 Tabla 77 Pesos corregidos por humedad Cantera Sahuinto ............................................. 119 Tabla 78 Cantidad de materiales y proporción Cantera Sahuinto .................................... 120 Tabla 79 Medición temperatura del agregado grueso: Cantera Murillo .......................... 120 Tabla 80 Medición de asentamiento del agregado grueso Cantera Murillo ..................... 121 xv Tabla 81 Ensayo de peso unitario del concreto fresco Cantera Murillo .......................... 121 Tabla 82 Medición de contenido de aire Cantera Murillo ............................................... 122 Tabla 83 Medición de temperatura Cantera Gamarra ...................................................... 122 Tabla 84 Medición de asentamiento Cantera Gamarra .................................................... 123 Tabla 85 Unitario del concreto fresco Cantera Gamarra ................................................. 123 Tabla 86 Medición de contenido de aire Cantera Gamarra.............................................. 124 Tabla 87 Medicación temperatura del agregado grueso Cantera Sahuinto ...................... 124 Tabla 88 Medición de asentamiento Cantera Sahuinto .................................................... 125 Tabla 89 Unitario del concreto fresco Cantera Sahuinto ................................................. 125 Tabla 90 Medición de contenido de aire Cantera Sahuinto ............................................. 126 Tabla 91 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 7 días – Cantera Murillo…. .......................................................................................................................... 129 Tabla 92 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 7 días – Cantera Gamarra…. ........................................................................................................................ 129 Tabla 93 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 7 días – Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 130 Tabla 94 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 14 días – Cantera Murillo….. ......................................................................................................................... 130 Tabla 95 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 14 días – Cantera Gamarra….. ....................................................................................................................... 131 Tabla 96 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 14 días – Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 131 Tabla 97 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 28 días – Cantera Murillo…. .......................................................................................................................... 132 xvi Tabla 98 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 28 días – Cantera Gamarra…. ........................................................................................................................ 132 Tabla 99 Resistencia a la compresión de probetas de concreto a los 28 días – Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 133 Tabla 100 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 7 días - Cantera Murillo…. .......................................................................................................................... 133 Tabla 101 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 7 días - Cantera R. Gamarra…. ........................................................................................................................ 134 Tabla 102 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 7 días - Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 134 Tabla 103 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 14 días - Cantera Murillo….. ......................................................................................................................... 135 Tabla 104 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 14 días - Cantera R. Gamarra......................................................................................................................... 135 Tabla 105 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 14 días - Cantera Sahuinto…. ........................................................................................................................ 136 Tabla 106 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 28 días - Cantera Murillo….. ......................................................................................................................... 136 Tabla 107 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 28 días - Cantera R. Gamarra......................................................................................................................... 137 Tabla 108 Resistencia a la flexión de vigas de concreto con cargas a los 28 días - Cantera Sahuinto….. ....................................................................................................................... 137 Tabla 109 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Murillo…. ....................................................................................................................... 139 xvii Tabla 110 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera Gamarra... .......................................................................................................................... 140 Tabla 111 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Sahuinto. ......................................................................................................................... 141 Tabla 112 Consolidada resistencia a la flexión de Vigas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Murillo….. ......................................................................................................................... 142 Tabla 113 Consolidada resistencia a la flexión de Vigas a los 7, 14 y 28 días Cantera Gamarra... .......................................................................................................................... 143 Tabla 114Consolidada resistencia a la flexión de Vigas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Sahuinto... .......................................................................................................................... 144 Tabla 115 Consolidado comparativo sobre la resistencia a la compresión de probetas a los 28 días de las tres canteras ................................................................................................. 145 Tabla 116Consolidado comparativo sobre la resistencia a flexión de probetas a los 28 días de las tres canteras ............................................................................................................. 147 Tabla 117 ObjetivoGeneral............................................................................................... 149 xviii Índice de figuras Figura 1 Forma de los granos ............................................................................................ 42 Figura 2 Representación del ensayo de resistencia a compresión del concreto. ............... 45 Figura 3 Análisis granulométrico agregado grueso Cantera Murillo ................................ 67 Figura 4 Análisis granulométrico por tamizado de agregado fino .................................... 68 Figura 5 Análisis granulométrico por tamizado del agregado grueso Cantera Gamarra . 85 Figura 6 Análisis granulométrico por tamizado del agregado fino Cantera Gamarra ........ 86 Figura 7 Análisis granulométrico por tamizado del agregado grueso Cantera Sahuinto . 105 Figura 8 Análisis granulométrico por tamizado del agregado fino ................................. 106 Figura 9 Comparación de edades .................................................................................... 138 Figura 10 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera Murillo…… ....................................................................................................................... 139 Figura 11 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera Gamarra….. ....................................................................................................................... 140 Figura 12 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Sahuinto .......................................................................................................................... 141 Figura 13 Consolidada resistencia a la flexión de Vigas a los 7, 14 y 28 días Cantera Murillo…... ........................................................................................................................ 142 Figura 14 Consolidada resistencia a la flexión de Vigas a los 7, 14 y 28 días Cantera Gamarra…... ...................................................................................................................... 143 Figura 15 Consolidada resistencia a la compresión de probetas a los 7, 14 y 28 días Cantera – Sahuinto .......................................................................................................................... 144 Figura 16 Consolidado comparativo sobre la resistencia a la compresión de probetas a los 28 días de las tres canteras ................................................................................................. 146 xix Figura 17 Consolidado comparativo sobre la resistencia a flexión de probetas a los 28 días de las tres canteras ............................................................................................................. 148 Figura 18 ObjetivoGeneral ............................................................................................... 151 20 I. Introducción El concreto representa un componente fundamental en las obras a nivel mundial debido a su versatilidad, durabilidad y costo relativamente bajo. La calidad de este sigue varios parámetros, entre los cuales destacan los agregados. Los agregados se dividen en dos categorías principales: gruesos y finos (piedra triturada o grava, y arena). Este estudio se enfoca en los agregados gruesos y su influencia en las características del hormigón endurecido con un f’c de 210 kg/cm² en el distrito de Abancay, 2023. El distrito de Abancay, ubicado en la región Apurímac de Perú, presenta condiciones geográficas y climáticas específicas que pueden influir en la disponibilidad y calidad de los agregados. En esta región, la selección adecuada de los agregados es esencial para lograr una adecuada durabilidad del concreto utilizado en las construcciones locales. La presente tesis se desarrolló sobre la influencia del tamaño y la forma de los áridos en el concreto endurecido es vital para optimizar su uso y mejorar las prácticas de construcción en Abancay, y consta de los capítulos: En el I desarrollaremos la realidad problemática, objetivos, justificación, delimitaciones de la investigación. La falta de antecedentes sobre la influencia de estos elementos en el concreto endurecido dificulta la optimización de las mezclas, afectando la durabilidad y resistencia estructural de las construcciones locales. En el II se desarrolló el marco de teorías donde se describe los antecedentes que son estudios previos que han demostrado que la forma y tamaño de los áridos influyen significativamente en el concreto (Propiedades), las bases teóricas determinaron que el concreto es combinación de áridos, H2o y cementos. Los agregados gruesos y finos forman el esqueleto del concreto y su selección influye en la calidad final del material. En el III desarrollaremos la metodología donde se utilizará un enfoque no experimental para evaluar diferentes combinaciones de tamaños y formas de agregados. Se 21 prepararán muestras de concreto con variaciones controladas en los agregados y se realizarán ensayos de f’c y trabajabilidad. La población del estudio incluye todas las posibles combinaciones de formas de agregados disponibles en Abancay. Se selecciono una muestra representativa para realizar los ensayos. En el IV se presentaron los hallazgos de las pruebas de f’c y trabajabilidad. Se analizarán las diferencias observadas en función del tamaño y forma de los agregados, discutiendo las implicaciones de estos hallazgos para la práctica de la construcción en Abancay. En el V se resumieron las conclusiones, destacando la óptima combinación de áridos para obtener concreto de alta calidad. Se proporcionarán recomendaciones para la selección y uso de agregados en la construcción local, así como sugerencias para futuras investigaciones en esta área. 22 II. Planteamiento del problema 2.1. Descripción y Formulación del problema El concreto es el material de construcción más común a nivel mundial. Su fabricación, traslado y uso implica la intervención de numerosos expertos en distintas áreas, desde profesionales de campo hasta académicos y personal de laboratorio. Esta extensa participación conlleva un amplio rango de posibles errores, lo cual puede derivar en la obtención de concreto de calidad deficiente (Orozco, 2018). “Los materiales granulares ocupan una proporción significativa del volumen del concreto y juegan un papel esencial en su fabricación, influyendo de manera importante tanto en el comportamiento del concreto recién mezclado como en sus características una vez que ha endurecido” (Muñoz , 2021). Sin embargo, este problema no se limita a criterios técnicos más aplicados por parte de profesionales, sino también a criterios aplicados por parte de personas que realizan construcciones, mayormente viviendas familiares, de manera empírica, elevando de manera significativa el riesgo ante un eventual desastre que comprometa los cimientos de las mismas. Esto es evidente en América Latina; pues, la vivienda informal por autoconstrucción alcanza niveles de hasta un 32%, tipología recurrente cuya tendencia se debe a la desigualdad social propia de estas naciones (Vergara, et al. 2022). El Perú tiene una tendencia a la autoconstrucción de estructuras, especialmente viviendas, que puede responder a las condiciones de desigualdad económica con las que convive la población; esto, lejos de ser una justificación, resulta preocupante tomando en cuenta que nuestro país es constantemente azotado por numerosos fenómenos naturales que ponen en peligro estas construcciones; pero estas no solo se ven vulnerables por las condiciones externas sino también por condiciones que se gestan desde antes del propio proceso de construcción. Pues, es sabido que la falla de las estructuras hechas de concreto 23 se debe al uso de un ingrediente de baja calidad que se usa directamente sin probar sus propiedades y sin estudiar su idoneidad en la producción de diferentes grados de mezcla de concreto (Khadka y Mishra, 2022). “A nivel nacional se estimó hasta el año 2019, que cada año se construyen 50 mil viviendas informales en la capital, esto a través de la autoconstrucción, y solo 21 mil viviendas formales por parte de empresas privadas” (Asociación de Desarrolladores Inmobiliarios, 2019). A su vez, de acuerdo a estimaciones del (MVCS), alrededor del 70% de las edificaciones en el Perú se realiza de manera informal; y en Lima Metropolitana, alrededor del 68.5% de las viviendas que fueron construidas entre los años 2007 y 2014 son informales (Centro Terwiliger de Innovación en Vivienda, 2019). “A su vez, para el 2020, el porcentaje de viviendas que no cumplían con los requerimientos básicos para albergar de manera adecuada a las familias alcanzó un 11.2% de hogares, que representan a 1’054,692 hogares” (Ministerio de Vivienda Construcción y Saneamiento, 2021). Estos datos son preocupantes considerando que el país tiende a sufrir fenómenos naturales ante eventuales sismos o huaicos, corriendo el riesgo de desplomarse o dañarse severamente; nivel de vulnerabilidad que llega a afectar al 60% de círculos familiares que viven en casas no seguras; esto a su vez, genera que se ponga en riesgo hasta el 70% de la inversión de toda la vida de una familia; pues solo el 30% se destina a la construcción de las estructuras (Centro Terwiliger de Innovación en Vivienda, 2019). El distrito de Abancay no está libre de este tipo de carencias técnicas y de calidad en los insumos para la elaboración del concreto. A ello se suman las condiciones climáticas que presenta la ciudad como constantes lluvias, huaicos y suelos cuyas características no son adecuadas para la construcción de viviendas u otro tipo de edificaciones. Se tiene conocimiento de la falta de criterios técnicos con los que se construyen muchas viviendas en 24 la ciudad, se busca determinar dentro de los parámetros más importantes que definen la calidad de la construcción, identificando la influencia del tamaño y la estructura de los áridos sobre las características del hormigón simple endurecido, teniendo en cuenta la procedencia de los agregados del sector Pachachaca. En Pachachaca, Abancay, los agregados utilizados en la producción de concreto presentan características heterogéneas en cuanto a su tamaño y forma, lo cual impacta directamente en las propiedades del concreto al endurecer. El f’c y ff del concreto (con un f'c=210 kg/cm²) depende en gran medida de las propiedades de los agregados, ya que estos constituyen entre el 60% y el 80% del volumen. Sin embargo, se ha observado que los agregados del área de Pachachaca presentan irregularidades que pueden afectar la compacidad y la adherencia en la mezcla, alterando el desempeño mecánico final del concreto. Uno de los elementos que incide en esta problemática es la variabilidad en el tamaño y forma de los áridos, que puede ocasionar una distribución irregular en la matriz del concreto, generando zonas de menor densidad y puntos de concentración de esfuerzos. Agregados con formas angulares o irregulares tienden a dificultar la trabajabilidad de la mezcla, lo que puede llevar a una compactación deficiente y a la aparición de vacíos en el material endurecido. Por otro lado, un tamaño inadecuado de los agregados, con una distribución granulométrica poco uniforme, impacta en la homogeneidad del concreto y reduce las capacidades para resistir cargas compresivas y flexivas de manera uniforme. 2.1.1 Problema general ¿Cuál es la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión y flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023? 25 1.1.2 Problemas específicos a) ¿Cuál es la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023? b) ¿Cuál es la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023? 2.2.Objetivos 2.2.1. Objetivo general Analizar la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión y flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. 2.2.2. Objetivos específicos a) Determinar la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. b) Identificar la Influencia de la forma de los agregados en la resistencia flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. 2.3.Justificación e importancia La presente tesis cuenta con una justificación práctica pues a través de la clasificación de los áridos gruesos y finos se determinará el efecto del tamaño y estructura de estos en las características del concreto endurecido, a fin de obtener un criterio de diseño más idóneo para las mezclas de concreto y brindar data válida sobre la índole de los áridos para la optimización de obras. Metodológica reside en la aplicación de los lineamientos de la NTP y criterios internacionales para la ejecución de pruebas en laboratorio; en ese sentido, para responder a los problemas planteados, se desarrolla una metodología no experimental de enfoque cuantitativo y de alcance explicativo, de manera que se constituya en un soporte para futuras investigaciones en el sentido procedimental del estudio. 26 Por último, la justificación teórica se basa en que el presente estudio permitirá identificar los efectos que las distintas formas y tamaños de los áridos extraídos de las canteras de cantera Murillo, Sahuinto y Gamarra la ciudad de Abancay y utilizadas en las obras de Abancay, tienen en sus edificaciones; lo cual, también brindará conocimiento de la calidad de los áridos según las (NTP): 400,012,2013. La presente tesis es importante ya que podemos conocer la influencia del tamaño y estructura de los áridos en las características del hormigón endurecido con un f’c de 210 kg/cm² es de suma importancia en el área de la ingeniería civil, particularmente en el contexto del distrito de Abancay. La relevancia de esta investigación se fundamenta en varios aspectos clave: En primer lugar, la resistencia del concreto está directamente afectada por las propiedades de los áridos. La selección adecuada de estos materiales puede mejorar significativamente la resistencia del concreto, garantizando estructuras más duraderas y seguras. Por otra parte, los agregados también afectan la durabilidad del concreto frente a factores ambientales y cargas mecánicas. La utilización de agregados con las propiedades adecuadas puede incrementar la resistencia al desgaste y prolongar la vida útil de las obras, lo cual es particularmente relevante en zonas con condiciones climáticas adversas como Abancay. 2.4 Hipótesis 2.4.1 Hipótesis General Existe influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión y flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. 27 2.4.2. Hipótesis Especificas a) Existe influencia de la forma de los agregados en la resistencia a la compresión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. b) Existe influencia de la forma de los agregados en la resistencia a flexión de un concreto f’c=210kg/cm2 en el distrito de Abancay 2023. 2.5. Variables Variable independiente Forma de los agregados: son materiales particulados de naturaleza inorgánica, que pueden ser naturales o artificiales, y cuyas dimensiones se ajustan a los parámetros establecidos NTP.400.011. Variable dependiente Propiedades del concreto: Según Riva (2000), aspectos abarcan como su durabilidad, resistencia mecánica, elasticidad, volumétricos cambios, impermeabilidad, al desgaste resistencia y la cavitación, así como térmicas características, acústicas y estéticas. 28 Tabla 1 Matriz de operacionalización Nota. Esta matriz permite establecer la correspondencia entre las variables experimentales y las normas técnicas aplicables, asegurando la validez técnica y reproducibilidad del estudio. Variable Definición conceptual Definición operacional Dimensiones Indicadores Instrumento independiente Forma de los agregados Natural o artificial, el grupo de partículas inorgánicas tiene dimensiones establecidas según la normativa NTP.400.011. Se evalúa la forma de los agregados y cómo influyen estas en el concreto simple endurecido Redondeadas o cantos rodados generalmente procedentes de ríos en las que por rozamiento se eliminan las partes salientes de las mismas Angulosas que son las que presentan ángulos, aristas vivas y superficies más o menos planas, procedentes generalmente de trituraciones; Planas o laminares Predominan dos dimensiones sobre la tercera y aciculares que son las que predomina una dimensión sobre las otras dos dando lugar a agregados en forma de agujas. La resistencia a la compresión se determina a partir de ensayos de laboratorio en probetas estándar cargadas axialmente. Este ensayo se utiliza para monitorear la resistencia del concreto tanto para el control de la calidad como para la aceptación del concreto fabricado. Es el esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento Forma de los agregados NTP 400.017 Norma E. 060 ASTM C 1157 Dependiente Resistencia a compresión y flexión Las mecánicas resistencias, la durabilidad, elásticas propiedades, de volumen cambios, la impermeabilidad, al desgaste resistencia, a la cavitación resistencia, térmicas y acústicas propiedades y la apariencia son, según Riva (2000), las más relevantes propiedades del concreto cuando se endurece, Propiedades del concreto en función a la resistencia a compresión, flexión y el módulo de elasticidad Resistencia a la compresión ASTM C39 Resistencia a la flexión Norma E060 fichas técnicas 29 III. Marco Teórico 3.1. Antecedentes 3.1.1. A nivel internacional Konitufe et al. (2023) Desarrollaron una investigación titulada “Influencia de las dimensiones y la forma de los áridos en el f’c”. El objetivo fue investigar el efecto de las dimensiones y estructuras de los áridos gruesos sobre el f’c. La metodología cuantitativa (enfoque), de experimento (diseño), se usaron seis tamaños de áridos gruesos tanto angulares como redondeados con los que se fabricaron probetas de hormigón. Los resultados demostraron que bajo las mismas condiciones de curado y relación a/c, el f’c del hormigón producido tanto con áridos angulares como redondeados, aumentaba en proporción al tamaño del árido, hasta un tamaño de 14 mm; aunque, se alcanzó mayor valor con el árido angular con un valor de 27.58 N/mm2 frente a 25.88 N/mm2 que se alcanzó con el árido redondeado, ambos con tamaño de 14 mm y a los 28 días de curado; además, el modelo predictivo de f’c del árido grueso redondeado a partir del árido grueso angular tiene un coeficiente de determinación R2 de 0.9566, y en cuanto mayor sea el valor de R2, mejor se ajustará el modelo de los datos. Se concluyó que los agregados gruesos con formas angulares produjeron hormigones con mejor f’c que los áridos gruesos con forma redondeada. Reza et al. (2020) Elaboraron un estudio titulado “Efectos de la temperatura de secado y la forma de los áridos en el f’c: experimentos y técnicas de minería de datos”. El objetivo fue evaluar el impacto de la geometría y el tamaño del agregado, así como la temperatura de secado en el f’c del concreto ordinario. La metodología aplicada fue de diseño experimental, cuantitativa (enfoque), análisis mediante Regresión Lineal Múltiple (MLR), Análisis de Sensibilidad de Taguchi (TSA) y Análisis de Árbol de Decisión (DTA). Los resultados mostraron que hubo un pequeño impacto en el f´c para los áridos de tamaño 10 y 20 en la geometría de esquina aguda, pero al usar el tamaño 30 del árido, este impacto 30 fue significativo, aumentando de un aproximado en (N) de 60000 según el análisis experimental, a un aproximado de 100000; además, a medida que se redujo la temperatura de secado, el f’c también aumentó; a temperatura de 10°C el valor de resistencia aumento a un aproximado en N de 85000 según el análisis de regresión de primer orden, de un valor aproximado de casi 60000 a temperatura de 30°C. Se concluyó que, de acuerdo a las técnicas AT y DTA, el factor más importante que afecta el f’c del hormigón es el tamaño del árido, con un impacto de 47.02% y 51.38% respectivamente; a su vez, la temperatura de secado tuvo varias veces mayor efecto que la geometría de los áridos, con una relación de eficacia de 2.69 y 2.8 según TA y DTA respectivamente. Gora y Szafraniec (2020) realizaron un estudio titulado “Incidencia del TMN del árido en las características de resistencia y módulo elástico del concreto”. El objetivo fue analizar la incidencia del TMN en las propiedades básicas de resistencia y deformación del hormigón. La metodología fue de diseño experimental, enfoque cuantitativo, con granulometrías máximas de 8 mm, 16 mm y 31.5 mm. Los resultados mostraron que la diferencia entre los valores extremos de f´t por hendimiento fue de 1.73 MPa y f´t por hendimiento del hormigón GC2/31.5 fue un 34.5% inferior a la resistencia del hormigón GC2/8, diferencia que en la prueba ANOVA confirmó, con valor de p=5.6 x 10-9 < 0.05, demostrando diferencia estadísticamente significativa clara y fuerte; por otro lado, la diferencia entre los valores extremos del módulo de elasticidad fue de 0.8 GPa, con el valor más alto para GC2/8, solo un 1% más alto que el módulo de elasticidad más bajo para el hormigón GC2/31.5; con valor p=0.43 > 0.05, demostrándose la diferencia estadísticamente insignificante; a su vez, se obtuvo una correlación muy fuerte (r=0.91) entre ft por hendimiento de los hormigones y el valor de aplastamiento del agregado (ACV), cuyo coeficiente más bajo está en el GC2/8; también se encontró una correlación fuerte entre f’c y los valores ACV (r=0.84); el hormigón GC2/8 obtuvo un índice de fragilidad de 0.09, 31 superior a las otras dos muestras. El estudio determinó que la resistencia no depende únicamente del TMN, sino que también está relacionada con qué tan resistente es el agregado a ser aplastado. Sin embargo, esto no aplica al módulo de elasticidad. También se encontró que conforme aumenta las dimensiones del agregado, los hormigones evaluados se vuelven más frágiles. Huang et ál. (2020) Realizaron una investigación titulada “Efecto de la estructura del árido grueso en las resistencias de los hormigones hidráulicos”. El objetivo fue cuantificar cómo incide la forma del árido grueso en las resistencias de los hormigones hidráulicos. La metodología fue cuantitativa y experimental; la muestra se compuso por 30 muestras de piedra; escamosa (S1), pequeña piedra escamosa (S2), piedra medianamente maciza (S3) y pequeña piedra maciza (S4) de las cuales se obtuvo el agregado grueso en 100% escamoso (A1), 50% entre escamoso y masivo (A2) y 100% masivo (A3). Los resultados detallaron que el f’c difiere significativamente entre los tres áridos cuando la relación a/c es de 0.33; a los 60 días de curado, f’c del hormigón se elevó hasta los 56 MPa en el agregado A3, 53 MPa en el agregado A2 y 50.4 MPa en el agregado A1, ello con una relación a/c de 0.33; a diferencia de la relación de 0.5 que no mostró diferencias significativas entre los tres áridos. El comportamiento fue similar en la resistencia a la rotura por tracción; pues, a los 60 días se logró un valor de 5.6 MPa en el agregado A3, mientras que los otros dos lograron un valor de 5.4 MPa, esto en una relación a/c de 0.33; el menor valor se dio en la relación a/c 0.5, con 3.4 MPa en los agregados A1 y A3. Se concluyó que un mayor f’c corresponde a una mayor influencia de la forma del agregado para una relación de agua/aglomerante de 0.33, donde, además, el árido más plano genera una menor resistencia a compresión, y aunque la incidencia de la estructura del árido no es notoria en la resistencia tractiva, esta se reduce a medida que aumentan los agregados escamosos. 32 Petros et al. (2022) llevó a cabo una investigación titulada “El papel de la forma del árido en la resistencia a la compresión del hormigón mediante una nueva metodología microgeoinformática”. El objetivo fue determinar el impacto de la forma del árido grueso en las propiedades de la mezcla del hormigón fresco y en la resistencia del hormigón autocompactante de alta resistencia. La metodología experimental (diseño), cuantitativo (enfoque), con tres mezclas: sólo con granos regulares (SCC1); sólo con granos irregulares (SCC2); y con una mezcla de 50% de granos regulares e irregulares (SCC3). Los resultados mostraron que para el caso de la mezcla SCC1, esta obtuvo el valor más bajo de viscosidad plástica con 3.2s; sin embargo, tuvo el valor máximo de asentamiento con 800 mm, que en el caso de la mezcla SCC2 fue el menor valor con 650 mm; por otro lado, el f’c fue mayor a los 28 días en la mezcla SCC3 (125.8 MPa), que fue un 26% y 36% superior a la mezcla SCC1 (100.2 MPa) y SCC2 (92.2 MPa) respectivamente; a su vez, la mezcla del hormigón SCC3 logró la densidad más alta con 2440 kg/m3 que en el caso del SCC2 fue la más baja con 2410 kg/m3. Se concluyó que la forma del árido tiene un impacto significativo en los parámetros reológicos del hormigón fresco, con mejores resultados en el empleo de áridos regulares; además, el uso de granos irregulares afecta de manera significativa en la reducción de la resistencia del hormigón por la baja resistencia de los áridos detríticos apilados y la formación de huecos bajo la superficie. 3.1.2. A nivel nacional Loza y Machacca (2022) realizaron una investigación denominada "Análisis del impacto del cemento y distribución granulométrica de agregados en el desempeño físico- mecánico del pavimento de concreto permeable en Arequipa". El objetivo consistió en evaluar la influencia de dos variedades de cemento, tres granulometrías de árido grueso y dos proporciones de árido fino en mezclas de concreto hidráulico poroso. La metodología aplicada fue cuantitativa, deductiva, con alcance descriptivo-correlacional y diseño 33 experimental; para la dosificación de la mezcla se utilizaron los lineamientos del ACI 522R- 10. Los resultados mostraron que, en un concreto de 21 MPa con cemento IP y 5% de árido fino, se alcanzó el f’c más alta a los 28 días utilizando agregado grueso huso 89, con 137.07 kg/cm2; mientras que, para el ensayo flexivo, el diseño con agregado fino huso 7 tuvo mejor desempeño, con 35.02 kg/cm2 a los 28 días; a su vez, se estableció que el efecto de la variación de la granulometría en concreto 21 MPa HE 5% de árido fino, determinó que el agregado huso 67 (3/4”) presentó mayor f’c, con 184.84 kg/cm2 a los 28 días y el agregado fino huso 7 logro mayor resistencia a flexión, con 40.9 kg/cm2 a los 28 días. Para el hormigón de 21 MPa IP 15%, el f’c se obtiene a los 28 días, con 172.12 MPa con el agregado grueso de uso 67 (3/4”); para la ff se obtuvo el mayor valor a los 28 días con el agregado fino huso 7 con 45.41 kg/cm2; finalmente, el efecto de la granulometría en un concreto 21 MPa HE 15%, determinó que el mejor resultado lo obtuvo el árido grueso huso 67 (3/4”) con 215.96 kg/cm2 y el huso 7 en la ff con 49.89 kg/cm2. Se pudo concluir que el mejor diseño para el concreto con mejor capacidad de paso de agua es el diseño 21 MPa IP H67 5%, y para lograr la mejor resistencia a los esfuerzos el mejor es el diseño 21 MPa HE H67 y H7 15%, evidenciándose una clara incidencia en el parte físico mecánico del material con el que se diseñará el pavimento. Tasayco (2021) desarrolló un estudio denominado "Análisis del impacto de las características físico-mecánicas de los componentes agregados en el desempeño estructural del hormigón en la región de Chincha", cuyo objetivo fue analizar cómo impactan las características físicas y mecánicas de los materiales agregados en el comportamiento resistente del hormigón en Chincha. La metodología implementada fue de naturaleza aplicada, con un abordaje cuantitativo, diseño de carácter no experimental y nivel correlacional, utilizando como muestra agregados pétreos triturados de ½" y 1". Los resultados evidenciaron que, respecto al módulo de fineza en las zonas de extracción Guior 34 Fino y Bonifacio, únicamente la granulometría del árido fino proveniente de la Zona Guior Fino no satisfizo los requerimientos de los tamices N°50 y N°100, ocasionando que la curva de distribución granulométrica se ubicara fuera de los límites establecidos; asimismo, el desempeño resistente del hormigón mostró una correlación negativa respecto al módulo de fineza (rho=-1.00); esto significa que conforme aumenta el módulo de fineza, reduce la resistencia de los concretos; y en términos globales, las características de los agregados (físicas) presentaron una correlación negativa perfecta con un coeficiente Rho=-1.00 y nivel de significancia de 0.00, confirmando que su influencia optimiza en un 15% la resistencia del hormigón. Se concluyó que el impacto de las propiedades físico y mecánico de los áridos sobre la resistencia del hormigón fue de nivel moderado (rho=-1.00). Guillén y Llerena (2020) efectuaron una investigación denominada "Efecto de la morfología, dimensión y superficie de los áridos gruesos en el comportamiento mecánico del hormigón". El propósito fue examinar cómo la morfología, dimensión y superficie del árido grueso impactan en las características del hormigón. La metodología implementada fue de carácter descriptivo-explicativo, sin manipulación experimental, deductiva y comparativa; realizando mediciones de los áridos y del hormigón solidificado. Los hallazgos evidenciaron que, en cuanto a la morfología, un árido esférico de 19mm requirió una mezcla de 388.49 kg de cemento, 699.228kg de árido fino (A.F.), 1010.07kg de árido grueso (A.G.) y 233.09 L; mientras que con un árido angular de 19mm se necesitaron 332kg de cemento, 772.28kg de A.F., 1029kg de A.G. y 216L; obteniéndose un peso inferior con el árido esférico; asimismo, se verificó que el descenso para una grava esférica de 19mm alcanzó 7.62cm, produciendo una consistencia plástica y manejabilidad intermedia, mientras que para un árido angular de 19mm el descenso fue de 15.25, presentando consistencia fluida y húmeda con alta manejabilidad. Se determinó que los áridos cúbicos o esféricos proporcionan mejor manejabilidad y resistencia del hormigón; adicionalmente, el árido 35 grueso angular presenta superior adherencia al hormigón; no obstante, según la dimensión, para un árido grueso esférico, la consistencia resultaría húmeda o fluida con alta manejabilidad, diferenciándose de la manejabilidad media del angular. Casilla (2023) ejecutó una investigación denominada " Evaluación de los agregados de la cantera Rio Carbón como materiales para el concreto en edificaciones - Madre de Dios". El fin fue establecer el impacto de la dimensión máxima nominal (DMN) del árido grueso de 1/2" y 1" en el f’c. Metodológicamente de naturaleza aplicada, experimental (diseño) y comparativo, empleando el método de diseño de mezcla "Módulo de Fineza de la Combinación de Áridos". Los hallazgos evidenciaron que el hormigón de DMN de ½" de árido grueso demandó más pasta cementante y alcanzó resistencias a compresión a los 7, 14 y 28 días, de 192.64 kg/cm2, 245.21 kg/cm2 y 285.50 kg/cm2 respectivamente, mientras que para el de 1", la resistencia a compresión a los 7, 14 y 28 días fue de 160.94 kg/cm2, 215.31kg/cm2 y 255.33 kg/cm2 respectivamente; lo que, a los 28 días de comparación, implica una disminución de 10.57% del DMN de 1" frente al DMN de ½". Se determinó que el DMN de ½" resultó más beneficioso que el DMN de 1" para optimizar el f’c. Bautista (2025) desarrollaron un estudio titulado “Influencia del perfil del agregado grueso en la resistencia a compresión de un concreto con f’c=210 kg/cm2". El propósito fue analizar la influencia de la granulometría del árido grueso en las características mecánicas e hidráulicas de un hormigón poroso. La metodología cuantitativa (enfoque), cuasi experimental (diseño), utilizando técnicas de observación directa, análisis documental y pruebas de laboratorio. Los hallazgos revelaron que el hormigón poroso elaborado con la gradación N°4 mostró superior f’c y ff con valores de 209.68 kg/cm2 y 33.81 kg/cm2, mientras que la permeabilidad logro los mejores hallazgos con la gradación de 3/8" exhibiendo una tasa de filtración media de 0.222 cm/s; además, la resistencia a compresión tiende a incrementarse cuando la dimensión del árido grueso se reduce, y la relación de esta con ff es 36 de un promedio de 16.06%. Se concluyó el efecto de la granulometría del árido grueso en las características mecánicas e hidráulicas del hormigón poroso, consiguiendo los hallazgos mejores de f’c y ff con la gradación N°4 y superior permeabilidad con 3/8" de gradación. 3.1.3. A nivel regional o local No se encontraron estudio a nivel local 3.2. Bases teóricas 3.2.1. Agregados del concreto De acuerdo con Toirac (2012) los agregados para concretos definidos como aquellos inertes materiales con resistencia suficiente propia para evitar perturbar o afectar el proceso de secado del cemento hidráulico, garantizando adherencia con la pasta de cemento endurecida, influyen notablemente en la trabajabilidad y resistencia del hormigón (Jamkar y Rao, 2004). Otros estudios han demostrado que, teniendo en cuenta algunas propiedades físicas del árido como el peso específico, la densidad aparente, la absorción y el contenido húmedo, pueden tener un efecto significativo en el hormigón resultante, logrando que concreto endurecido cuente con estabilidad de volumen y durabilidad (Umasabor y Osayogie, 2020). Todas estas propiedades y otras, en dependencia de la roca madre y la forma de las partículas (Solís et al.,2012). • Procedencia natural. Son el resultado de procesos naturales como intemperismo o abrasión (Palacio, et al.,2017). • Procedencia artificial. Son el resultado de técnicas industriales especializados en el proceso de triturar los materiales de los cuales proceden (Palacio et al., 2017). En atención a su tamaño, podemos clasificarlos en áridos gruesos y finos; los cuales se pasan a explicar a continuación: • Agregado fino. Según la NTP 400.011, se considera árido fino al material pétreo, obtenido por fragmentación natural o mecánica, que atraviesa el tamiz estandarizado de 9.5 mm (3/8") 37 y cumple las especificaciones de la NTP 400.037 (INDECOPI, 2009). Al respecto, Serrano y Pérez (2010) indican que la morfología y superficie de los granos arenosos pueden potenciar la resistencia del hormigón al lograr un mejor entrelazamiento entre partículas. • Agregado grueso. Constituye el material procedente de la fragmentación natural o artificial de roca que, conforme a la NTP 400.011, es retenido en el tamiz normalizado 4.75 mm (N°4), ajustándose a los parámetros de la NTP 400.037 (INDECOPI, 2009). De acuerdo a Kalra y Mehmood (2018) señalan que el árido grueso tradicionalmente se ha considerado un elemento inerte donde solo se evalúan sus propiedades físicas como morfología, dimensión, absorción hídrica y densidad específica; no obstante, al incrementar la calidad de la mezcla de mortero, la resistencia del árido grueso adquiere mayor relevancia; Caracterización de agregados para el concreto. De acuerdo a León y Ramírez (2010), sostienen que las propiedades de los áridos inciden de manera significativa en el comportamiento del hormigón y sus características fresco y endurecido, destacando como fundamentales: su morfología y textura superficial, distribución granulométrica, capacidad de absorción, composición mineralógica, resistencia y módulo elástico, TMN, peso específico, resistencia al ataque sulfático y dureza. Siguiendo a estos autores y a Toirac (2012), se desarrollan las características de los áridos. ✓ Gradación. La gradación se define como la distribución granulométrica de los áridos; de modo que, si el elemento agregado tiene tamaños uniformes o son del mismo tamaño; entonces, el volumen del poro será grande; por el contrario, si los granos del árido son de tamaño variable (gradación continua), el volumen del, pero será pequeño; ya que, los granos más pequeños llenarán los poros entre los granos más grandes y se generará una buena distribución (Ginting, 2019). Donde: 38 𝐶𝐶 = (𝐷30)2 𝐷10𝐷60 ✓ Absorción. Se interpreta como un indicador del contenido hídrico que penetra en los poros efectivos de los áridos; esta propiedad en conjunto con la gravedad específica, se utiliza en el diseño volumétrico de los pavimentos de mezcla bituminosa en caliente y en la determinación de los cálculos de a/c para el hormigón del cemento portland; así mismo, de acuerdo a la norma AASHTO T85, (Mills et al., 2009). Absorción (%) = 𝑺−𝑨 𝑨 × 𝟏𝟎𝟎 ✓ Mineralogía. Las propiedades mineralógicas de los agregados permiten identificar la idoneidad del material para cierto uso en particular, además permite prever los problemas que puedan presentarse al combinar el agregado con otros elementos (Suárez y Vera, 2017). ✓ Angularidad. Esta característica refiere a la definición de los bordes y esquinas de una partícula; a su vez, la redondez se puede describir en medida de la convexidad del contorno de las partículas; se debe tener en cuenta que las partículas cúbicas o esféricas requieren menos pasta y menos agua para su trabajabilidad; al contrario que las partículas escamosas y alargadas que afectan negativamente a la trabajabilidad, generando mezclas muy ásperas (Umasabor y Osayogie, 2020) ✓ Gravedad específica. La gravedad específica de un árido se describe como el cociente entre los pesos específicos del material y del agua destilada a una t° específica, siendo los datos adimensionales; a su vez, la gravedad específica se puede determinar en seco considerando el peso específico cuando el agua ha penetrado en todos los poros del árido grueso (Mills et al., 2009). Según la Norma ASTM C 128-07, la gravedad especifica puede determinarse por medio de un método gravimétrico o volumétrico; donde: A: peso del espécimen seco en estufa 39 B: peso del picnómetro colmado con H2o hasta la marca calibrada C: peso del picnómetro lleno con el especimen y H2o hasta la marca calibrada S: peso del espécimen saturado con superficie seca (empleado en método gravimétrico para densidades y densidades relativas) o en absorción con los dos métodos S1: peso del espécimen saturado con superficie seca (empleado en el método volumétrico para densidades y densidades relativas) R1: registro de inicio del nivel de H2o en el frasco Le Chatelier, ml R2: registro final del nivel de H2o en el frasco Le Chatelier, ml • Procedimiento gravimétrico 𝑆𝐻 = 𝐴/(𝐵 + 𝑆 − 𝐶) • Procedimiento volumétrico 𝑥 = 𝑆1 𝐴 𝑆 0.9975(𝑅2 − 𝑅1) ✓ Resistencia a sulfatos. De acuerdo a Bulatović et ál. (2017) La resistencia a los sulfatos es importante ante estructuras de hormigón expuestos a suelos, aguas subterráneas, ríos, agua de mar y residuos industriales que contienen altas concentraciones de iones de sulfato; ya que estos se transportan al interior de la estructura de concreto a través de sus poros, lo que causa una reacción con los productos sólidos de hidratación; degenerando en productos nocivos como la etringita, el yeso y la taumasita, que conducen a la descalcificación del hidrato de silicato cálcico, y posterior debilitamiento de la pasta; para lo cual, según Catur (2021). ✓ Granulometría. Se entiende como la distribución porcentual de las diferentes dimensiones de áridos en un espécimen, que habitualmente se expresa mediante un valor que representa, en peso, el % parcial de cada dimensión que atravesó o fue retenido en los tamices empleados en la medición; cuya distribución, en base a una granulometría corrida, permitirá dejar 40 espacios vacíos mínimos en la mezcla, evitando el uso excesivo de cemento y optimizando su uso; pues, la pasta necesaria para pegar y llenar los espacios será mínimo (Toirac, 2012). % 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 = Peso de material retenido en tamiz Peso total de la muetra ∗ 100 % 𝑃𝑎𝑠𝑎 = 100 − 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 Tabla 2 Tamaño y designación de tamices ASTM Posición Abertura(pulg.) Abertura(mm) Designación tamiz Módulo de finura 0 3/1024 0,0744 ~ 0,075 #200 0 1 3/512 0,149 ~ 0,150 #100 1 2 3/256 0,298 ~ 0,300 #50 2 3 3/126 0,595 ~ 0,600 #30 3 4 3/64 0,196 ~ 1,20 #16 4 5 3/32 2,381 ~ 2,40 #8 5 6 3/16 4,762 ~ 4,80 #4 6 7 3/8 9,52 ~ 9,5 3/8” 7 8 3/4 19,05 ~ 19 ¾” 8 9 3/2 38,1 ~ 38 1.5” 9 10 3 76,2 ~ 76 3” 10 Nota. La tabla muestra la designación y tamaño de los tamices ASTM, empleados para la clasificación granulométrica de agregados en ensayos de laboratorio. Cada posición representa una abertura progresiva expresada en pulgadas (pulg.) y su correspondiente equivalencia en milímetros (mm), según los estándares establecidos por la American Society for Testing and Materials (ASTM). Fuente: Tomado de Palacio et ál. (2017). ✓ Densidad. Es una propiedad física de la materia definida como las cantidades de masa presente en una unidad de volumen de una sustancia. Se expresa mediante la relación (Bracamonte et al., 2013). Cuya fórmula es: 𝐷 = 𝑀 𝑉 Las unidades más comunes de densidad incluyen: Gramo por centímetro cúbico (g/cm³): Esta es una de las unidades más utilizadas en el ámbito científico y es especialmente común en química y física. 41 Kilogramo por litro (kg/L) o Kilogramo por decímetro cúbico (kg/dm³): Estas unidades son equivalentes y también se usan frecuentemente para medir la densidad de líquidos. Gramo por mililitro (g/ml): Esta unidad es igual a g/cm³ y se usa habitualmente en laboratorios para medir la densidad de líquidos y sólidos. Kilogramo por metro cúbico (kg/m³): Esta unidad se utiliza más en el contexto de la ingeniería y la física para medir la densidad de gases y grandes volúmenes de materiales. Masa Unitaria. También denominada peso volumétrico, es el peso de la cantidad de agregado necesario para llenar un volumen conocido; toma en cuenta el volumen ocupado por el agregado y los vacíos entre sus partículas (Tierra, 2015). 𝑀 = G − T V Donde: M: masa unitaria del agregado (g/cm3) G: masa del agregado más el molde (g) T: masa del molde (g) V: volumen del molde (cm3) Forma. Puede afectar la manejabilidad del concreto; estas dependen a su vez del tipo de roca que las originó; en ese sentido, las formas más alargadas y escamosas, son las más perjudiciales, influyendo en el cemento, sus resistencia y durabilidad (López y Sepúlveda, 2014). Mattey et al. (2014) deben estar uniformemente graduados; por ejemplo, si el árido fino es demasiado fino aumentará la demanda de agua o si de demasiado grueso generará segregación, dureza o exudación; en consecuencia, el factor forma del árido afectará al hormigón (Umasabor y Osayogie, 2020). 42 Tabla 3 Clasificación de partículas según su forma Nota. La tabla presenta la clasificación de las partículas según su forma, la cual constituye un parámetro esencial en el estudio de los agregados para concreto y su influencia en las propiedades mecánicas y de trabajabilidad de la materia. Fuente: Adaptado de López y Sepúlveda (2014). La forma de los granos también se indica puede determinarse según su grado de redondez y esfericidad mediante el siguiente esquema (Suárez y Vera, 2017). Figura 1 Forma de los granos Nota. La figura muestra la clasificación morfológica de los granos según dos parámetros fundamentales: el redondeamiento y la esfericidad, empleados en la caracterización petrográfica y granulométrica de los agregados. Fuente: Tomado de Suarez y Vera (2017). Clasificación Descripción Redondeado (Frotamiento) Con desgaste total por el H2O o totalmente limitada por ella Irregular Morfología irregular natural o parcialmente definida por desgaste, con superficies curvas. Angular Elemento con superficies bien determinadas, formadas por la intersección de caras aproximadamente planas. Escamosa Elemento cuyo grosor es reducido en comparación con su anchura y longitud. Elongada Elemento típicamente angular donde la longitud es notablemente superior a su anchura y grosor. Escamosa y elongada Material con longitud considerablemente mayor al ancho, que a su vez es considerablemente mayor que el espesor. 43 ✓ Textura de las partículas. En cuanto a la textura superficial, se indica que esta se relaciona con su morfología; ya que, usualmente, los áridos esféricos presentan una superficie pulida mientras que los áridos angulares exhiben una superficie áspera; esta característica resulta relevante para generar una adherencia adecuada entre el área superficial y la matriz cementante submicroscópica (López y Sepúlveda, 2014). Tabla 4 Clasificación de la textura superficial de los agregados Grupo Textura superficial Características 1 Vítrea Fractura concoide Desgastada por el agua o losa debido a la fractura de la roca laminada o de grano fino Fractura que muestra granos más o menos más finos uniformemente redondeados Fractura áspera de roca con granos finos o medianos que contienen partículas cristalinas no fácilmente visibles Contiene partículas fácilmente visibles Con poros y cavidades visibles 2 Lisa 3 Granular 4 Áspera 5 Cristalina 6 Apanalada Nota. La tabla presenta la clasificación de la textura superficial de los agregados, un parámetro esencial para evaluar la interacción entre el agregado y la pasta de cemento en el concreto. Fuente: Tomado de López y Sepúlveda (2014). De manera general, según Jamkar y Rao (2004), la estructura y contextura de la superficie del árido puede variar desde muy angulosa y rugosa a totalmente redondeada y lisa, porque es el resultado de parámetros como el tipo de roca madre, las fuerzas a las que está sometida durante y después de su formación, y el diseño y funcionamiento del equipo de trituración. 3.2.2 Concreto Compuesto artificial que resulta de combinar varios elementos: cemento (que actúa como aglutinante), materiales agregados como arena y piedra, agua, y opcionalmente algunos aditivos. Este material, mediante un proceso químico entre sus componentes, se endurece hasta formar una estructura similar a una piedra natural (Guevara et al., 2011). 44 Cemento. Juega un papel fundamental en este proceso, ya que su característica más importante es su capacidad de crear, al mezclarse con agua y áridos, estructuras resistentes y longevas que son esenciales para la construcción y obras de ingeniería civil; y dado que fragua y endurece tanto en el aire como sumergido en agua, se denomina como un conglomerante hidráulico, de los cuales, el más conocido es el cemento portland; aunque, no el único (Sanjuán & Chinchón, 2014) Tabla 5 Composición química de los cementos (% en masa Parámetro Rango aproximado Residuo insoluble 0.1 – 1.4 Óxido de calcio (CaO) 58.2 – 65.6 Sílice (SiO2) 19.8 – 26.45 Alúmina (Al2O3) 4.1 – 9.5 Óxido de hierro (Fe2O3) 2.1 – 4.5 Magnesia (MgO) Trazas – 2.9 Álcalis (K2O, Na2O) 0.1 - 2.8 Sulfatos (SO3) 0.1 2.2 Pérdida por calcinación 0.2 - 2.8 Nota. La tabla muestra la composición química típica de los cementos Portland, expresada en porcentaje en masa. Fuente: Tomado de Sanjuán y Chinchón (2014). Propiedades del concreto endurecido. De acuerdo a García et ál. (2015) pueden clasificarse en propiedades mecánicas y propiedades de durabilidad. a) Propiedades mecánicas del concreto endurecido. Definidas como las características intrínsecas de resistencia que los elementos de hormigón deben poseer para soportar las tensiones a las que estos son sometidos (García et al., 2015). ✓ Resistencia a compresión. La resistencia constituye el indicador más importante para evaluar y determinar la calidad del concreto (Solís et al., 2008). De acuerdo con Salamanca (2001), la alta resistencia a compresión del concreto posibilita soportar cargas pesadas colocadas directamente sobre ellas. No obstante, alcanzar una elevada resistencia está condicionado por diversos elementos, entre ellos: la calidad de los componentes agregados, el proceso de preparación de la mezcla, el nivel de asentamiento, la temperatura durante el 45 proceso de fraguado, y el uso de aditivos que pueden modificar una o más características del concreto (Fernández et al., 2016). En base a la Norma ASTM C39/C39M-18 el cálculo de este parámetro se da como se muestra en la siguiente ecuación: 𝑓𝑐𝑚 = 4000𝑃𝑚𝑎𝑥 π. 𝐷2 Donde: fcm: resistencia compresiva en MPa Pmax.: carga máxima kN D: diámetro promedio medio en mm Figura 2 Representación del ensayo de resistencia a compresión del concreto. Nota. La figura ilustra el procedimiento básico del ensayo de compresión del concreto, donde una probeta cilíndrica es sometida a una carga axial mediante una prensa hidráulica hasta que se produce la falla del material. Fuente:Tomado de “De la Cruz et al.” (2022). ✓ Módulo de elasticidad (Ec). También denominado “Módulo de Young”, es un parámetro utilizado en los analices y diseños de estructuras de concreto reforzado, que se encuentra relacionado con el f’c; esta propiedad refleja la habilidad que tiene el concreto para deformarse elásticamente y se obtiene aplicando cargas conocidas sobre un espécimen para evaluar la deformación del material; en un medio isotrópico sometido a carga axial, 46 el módulo de Young puede calcularse dividiendo el esfuerzo por la elongación unitaria de la siguiente manera: 𝐸 = ơ Ɛ = 𝐹 𝐴0 𝛥𝐿 𝐿0 = 𝐹𝐿0 𝐴0𝛥𝐿 Donde: F: Fuerza axial aplicada A0: Área de la sección transversal original ΔL: Variación de dimensión longitudinal del objeto L0: Altura original ✓ Resistencia a la tensión. Esta resistencia es importante para predecir agrietamientos en este material; también pueden producirse esfuerzos de tensión en elementos que trabajan a compresión cuando existen importantes asimetrías geométricas en el sistema estructural o cuando existen cargas accidentales laterales, o por efecto de contracción en el concreto, y su valor puede obtenerse a través de pruebas de tensión por compresión y de tensión por flexión; tal que, los resultados de la primera se usan para determinar el agrietamiento cortante, mientras que el segundo, para el agrietamiento por flexión, siendo mayor el valor en esta última prueba (Moreno et al., 2016). Cálculo de resistencia a tensión por compresión: De acuerdo con la norma ASTM C496- 96, esta se calcula a través de la siguiente ecuación: 𝑇 = 2P 𝜋𝑙𝑑 Donde: T: Resistencia tractiva por hendimiento (kPa) P: Carga aplicada máxima señalada por el equipo de prueba (kN) l: longitud (mm) 47 d: diámetro (mm) Cálculo de la resistencia a tensión por flexión. Para el cálculo de este parámetro, la norma ASTM C78-02 señala dos supuestos: Cuando la grieta o ruptura comienza en la zona sometida a tensión y se encuentra localizada en el tercio central de las dimensiones del espécimen, el cálculo se realiza de la siguiente manera: R=PL/bd2 Donde: R: módulo de rotura (MPa) P: cargas máximas aplicadas indicada por la prueba de ensayos (N) L: largo de la luz (mm) b: ancho medio de la probeta (mm) en la fractura d: altura media de la probeta (mm), en la fractura El otro caso es cuando la fractura ocurre en la superficie de tracción fuera del medio tercio del largo de la luz en no más del 5% del largo de la luz: R=3Pa/bd2 Dónde: a: distancia entre las líneas de fracturas y el apoyo más inmediato medido en la superficie de la viga en cm. b) Propiedades de durabilidad del concreto endurecido. La durabilidad es una propiedad que cuantifica la capacidad de resistencia a las condiciones del entorno a las cuales estará sometida la construcción; viéndose afectada por factores internos como su permeabilidad y porosidad, propiedades que determinan su destreza para admitir el flujo de líquidos o gases; de los cuales, los principales compuestos químicos que terminan afectando a las estructuras, son los cloruros, el dióxido de carbono, los sulfatos y los ácidos (Solís y 48 Alcocer, 2019). Estas propiedades dependen de las características intrínsecas del hormigón, del tipo de ambiente al que se exponen y de la colocación del hormigón en las obras (García et al., 2015). Por su parte, Muñoz y Mendoza (2012) la durabilidad hace referencia a la capacidad de las estructuras de concreto para mantener inalteradas sus propiedades físicas y químicas a lo largo de su vida útil, a pesar de la degradación del material causada por las cargas y solicitaciones a las que se encuentran expuestas; en tal sentido, se consideran tres estados límites: i) Estado límite último ii) Estado límite de servicio iii) Estado límite de durabilidad. Estado Límite último. Estado relacionado con el colapso o cualquier otra forma de fallo estructural que determina la interrupción del uso de la estructura (Juliani y De Santana, 2021). Estado límite de servicio. Se caracteriza por situaciones que, debido a su ocurrencia, repetición o duración, generan efectos estructurales que no cumplen con las condiciones especificadas para el uso normal de la misma o manifiestan deterioro de su durabilidad (Juliani y De Santana, 2021). De acuerdo a Basteskår et ál. (2019) En muchos casos, el diseño con especial preocupación en el Estado Límite de Servicio aumenta considerablemente los costos debido al mayor consumo de material para las medidas destinadas a limitar el agrietamiento. Estado límite de durabilidad. Evalúa la capacidad estructural para resistir los efectos químicos y físicos del entorno a lo largo de todo su periodo de servicio previsto (Muñoz y Mendoza, 2012) ✓ Porosidad. De acuerdo con Solís et ál. (2012) La calidad de las pastas de cemento está en función inversa de su porosidad, propiedad que depende de la cantidad de productos 49 hidratados generados a partir de los compuestos contenidos en el cemento; en ese sentido, la baja relación (A/C); es decir, la cantidad mayor de cemento y la cantidad menor de H2O posibles, minimiza la red de poros capilares. De acuerdo con Vélez (2010) la porosidad del concreto (P) está modelado en función de la relación (a/c), grado del cemento de hidratación (h), el volumen atrapado de aire (A), las cantidades de áridos finos (Af) y grueso (Ag) y del cemento (c); y de las gravedades específicas de los agregados (pf y pg), constituyéndose en el siguiente modelo matemático: 𝑃 = 𝑎 𝑐 − 0.36h + 𝐴 𝐶 0.317 + 1 𝑝𝑓 ∗ 𝐴𝑓 𝑐 + 1 𝑝𝑔 ∗ 𝐴𝑔 𝑐 + 𝐴 𝑐 García et ál. (2015) Señalan que tanto la porosidad como la distribución del tamaño de los poros, son parámetros que impactan significativamente en las características y en la durabilidad del concreto endurecido, constituyéndose en uno de los elementos más relevantes que inciden en la durabilidad óptima del hormigón. Pues, sabiendo que en los materiales sólidos existe una inversa vinculación entre resistencia y porosidad, esta última reside en las partes sólidas de los materiales, por lo que lógicamente los huecos serán perjudiciales para ella; además de que el tamaño de los poros determinará no solo el paso del agua, sino también de especies agresivas que pueden destruir la estructura (Guevara et al.,2011) Por otro lado, dado que la corriente eléctrica en un material depende de su microestructura y su distribución de poros, este flujo se ve afectado por el grado de saturación de los poros por un electrolito, generándose una relación entre la durabilidad del concreto y su resistividad eléctrica; en síntesis, se espera que, a menor porosidad del concreto, mayor sea su resistividad u oposición al flujo de la corriente (Solís y Alcocer, 2019). 50 Ensayo a Tracción del Concreto El ensayo a tracción indirecta o ensayo de tracción diametral (también conocido como ensayo brasileño) es una prueba mecánica fundamental para evaluar el comportamiento del concreto ante esfuerzos de tracción. Aunque el concreto es ampliamente reconocido por su alta resistencia a la compresión, presenta una resistencia limitada a la tracción, generalmente entre el 8 % y el 15 % de su resistencia a compresión. Esta debilidad lo hace susceptible a la fisuración, razón por la cual es habitual reforzarlo con acero. El ensayo de tracción indirecta tiene como propósito determinar la resistencia a la tracción del concreto en forma práctica y reproducible, dado que la aplicación directa de una carga de tracción pura sobre especímenes de concreto es técnicamente compleja. En este método, se utiliza una probeta cilíndrica de dimensiones estándar (habitualmente de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura), la cual se somete a una carga compresiva aplicada de forma diametral, generando un esfuerzo de tracción perpendicular al plano de carga. La fractura se produce típicamente a lo largo del diámetro cargado, revelando la resistencia del concreto a esfuerzos de tracción. El valor de la resistencia a la tracción (fct) se calcula mediante la siguiente fórmula: Donde: • fct = resistencia a la tracción indirecta (MPa o kg/cm²) • P = carga máxima aplicada (N o kgf) • L = longitud de la probeta (cm) • D = diámetro de la probeta (cm) Este ensayo es regulado por normas técnicas como la ASTM C496 y su equivalente en el Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú, que recomiendan su uso para verificar 51 el desempeño estructural del concreto y como criterio complementario para diseños que incorporan elementos en los que los esfuerzos de tracción pueden volverse críticos, como losas, vigas o placas de cimentación. En investigaciones donde se comparan diferentes tipos de agregados o aditivos, el ensayo a tracción permite determinar cómo influyen estos factores en la cohesión interna del concreto y su capacidad para resistir fisuración. Particularmente, agregados angulares tienden a mejorar la resistencia a la tracción debido a su mayor adherencia con la pasta cementicia, lo cual ha sido evidenciado en estudios comparativos entre agregados redondeados y angulares. En conclusión, el ensayo a tracción del concreto no solo complementa la caracterización mecánica del material, sino que ofrece datos esenciales para el diseño estructural seguro y eficiente, permitiendo prever el comportamiento del concreto en zonas críticas donde puedan generarse esfuerzos de tracción o flexión. Módulo de Ruptura del Concreto El módulo de ruptura (también conocido como resistencia a la flexión del concreto) es una propiedad mecánica que mide la capacidad del concreto endurecido para resistir esfuerzos de tracción indirectos cuando se somete a una carga transversal. A diferencia de la resistencia a compresión, el módulo de ruptura proporciona información sobre el comportamiento del concreto ante momentos flectores, condición fundamental en elementos estructurales como vigas, losas, placas de cimentación y pavimentos rígidos. Este parámetro se determina mediante el ensayo de flexión en vigas prismáticas de concreto, siguiendo procedimientos estandarizados como la norma ASTM C78 o su equivalente en el Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú. En este ensayo, una viga de dimensiones usuales (15 cm × 15 cm × 50 cm) se apoya en sus extremos y se somete a 52 una carga en su tercio central, produciendo un momento de flexión máximo en la parte media del vano. El módulo de ruptura (fr) se calcula con la siguiente fórmula: Donde: • fr= módulo de ruptura o resistencia a la flexión (kg/cm² o MPa) • P = carga máxima aplicada (kg o N) • L = luz entre apoyos (cm o mm) • b = ancho de la viga (cm o mm) • d = altura de la viga (cm o mm) El valor típico del módulo de ruptura del concreto es aproximadamente entre el 10 % y 20 % de su resistencia a la compresión (f’c), dependiendo de la calidad de los materiales, la forma y textura de los agregados, la relación agua/cemento y el proceso de curado. En el caso específico de concretos elaborados con agregados angulares, como los evaluados en la presente investigación, se ha observado que estos tienden a incrementar el módulo de ruptura, debido a la mejor adherencia y fricción mecánica que generan con la matriz cementicia. Esta característica mejora la capacidad del concreto para resistir tensiones producidas por flexión, especialmente en estructuras de pequeña y mediana envergadura. El módulo de ruptura es un parámetro especialmente importante en el diseño de pavimentos de concreto y elementos estructurales delgados, donde las fisuras por tracción en la base pueden comprometer la integridad del sistema. Aunque la norma E.060 no exige su medición rutinaria en todos los proyectos, se recomienda su evaluación cuando se desea una caracterización más completa del desempeño estructural del concreto. En síntesis, el módulo de ruptura permite evaluar de forma realista la resistencia flexional del concreto, siendo un parámetro crítico para la validación de diseños estructurales 53 sometidos a esfuerzos flectores y un indicador de la calidad integral de la mezcla, particularmente cuando se utilizan agregados con formas y propiedades diversas. Método Walker – diseño de mezclas de concreto El método Walker es un procedimiento empírico-gráfico, propuesto por Stanton Walker en 1940, para dosificar concreto normal. Parte de la premisa de que la relación entre pasta, agregado fino y agregado grueso debe variar según: 1. Resistencia de diseño (f’c) 2. Módulo de fineza (MF) del agregado fino 3. Perfil y tamaño máximo nominal (TMN) del agregado grueso 4. “Factor cemento” (cantidad de pasta que se desea en la mezcla) 5. Requisito de revenimiento (slump) 3.3.Definición de términos Permeabilidad. capacidad del material para permitir la filtración de un fluido a través de sus poros interconectados, dependiente así de la cantidad de poros, distribución, tamaño e interconectividad (Solís y Alcocer, 2019). Fraguado. Pérdida de plasticidad de la pasta original y su conversión a estado sólido con escaza resistencia y posterior endurecimiento con desarrollo de resistencia (Vélez, 2010). Cementación. Proceso de cambios físicos y químicos mediante el cual la arena suelta y dispersa se convierte en arenisca rocosa fuertemente ligada (Haldar y Tišljar, 2014). Estado límite estructural. Situación que de ser superada genera que la estructura o alguna de sus partes no cumpla con las funciones para la cual fue diseñada. (Manzanarez, 2013). 54 Conglomerante. Materiales cerámicos con capacidad de enlazar partes de una o varias sustancias y brindar cohesión al grupo por transformación química en su masa, originando así nuevos compuestos (Muñoz, 2020). Meteorización. Conjunto de procesos que cambian las características originales de la roca por sometimiento a agentes activos de la intemperie como agua, temperatura y la actividad de los organismos (Colegial et al., 2017). Agregado ligero. Es un material de baja densidad empleado en la fabricación de concreto liviano, que puede incluir diversos materiales como arcilla expandida, esquisto, escoria o ceniza volante. (INDECOPI, 2009). Módulo de finura. Es un indicador que caracteriza la distribución del tamaño de las moléculas de los agregados, calculado al dividir entre 100 la suma de los % acumulados detenidos en los tamices estandarizados (Toirac, 2012) Tamaño máximo. Se refiere a la dimensión de la abertura del tamiz más pequeño que permite el paso completo (100%) de una muestra de agregado (Toirac, 2012). Silicato tricálcico 3CaO SiO2 (C3S). Es el resultado de la reacción en estado sólido entre el óxido de calcio y la sílice o a partir de caliza pura y cuarzo; endurece rápidamente y determina la mayoría de las propiedades del cemento (Sanjuán y Chinchón, 2014). Gradación. La gradación se define como la distribución granulométrica de los áridos; de modo que, si el elemento agregado tiene tamaños uniformes o son del mismo tamaño (Ginting, 2019). Absorción. Se define como una medida de las cantidades de agua que penetra en los poros efectivos de los áridos; esta propiedad en conjunto con la gravedad específica (Mills et al.,2009). 55 Angularidad. Esta característica refiere a la definición de los bordes y esquinas de una partícula; a su vez, la redondez se puede describir en medida de la convexidad del contorno de las partículas; se debe tener en cuenta que las partículas cúbicas o esféricas requieren menos pasta y menos agua para su trabajabilidad (Umasabor y Osayogie, 2020). Gravedad específica. La gravedad específica de un árido se define como la razón entre las densidades del material y agua destilada a una t° determinada, siendo los valores adimensionales (Mills et al. 2009). Granulometría. Es la distribución porcentual de los diferentes tamaños de moléculas presentes en un espécimen de agregado, que se expresa como un valor que representa el peso de cada fracción (Toirac, 2012). Densidad. Es una propiedad física de la materia definida como la cantidad de masa presente en una unidad de volumen de una sustancia. Se expresa mediante la relación (Bracamonte et al., 2013). Masa Unitaria. También denominada peso volumétrico, es el peso de la cantidad de agregado necesario para llenar un volumen conocido; toma en cuenta el volumen ocupado por el árido y los vacíos entre sus partículas (Tierra, 2015). Forma. La estructura de los áridos puede afectar la manejabilidad del concreto; estas dependen a su vez del tipo de roca que las originó; en ese sentido, las formas más alargadas y escamosas, son las más perjudiciales, influyendo en el cemento, sus resistencia y durabilidad (López y Sepúlveda, 2014). INACAL, el Instituto Nacional de Calidad del Perú, es el organismo público técnico especializado responsable de la normalización, acreditación y metrología del Sistema Nacional para la Calidad, creado por la Ley N.° 30224 y establecido en 2015 56 IV. Metodología 4.1.Tipo y nivel de investigación 4.1.1 Tipo de investigación Según Hernández, Fernández, Baptista 2014, el tipo de estudio es aplicada por que se hizo uso del conocimiento para probar un criterio técnico y solucionar un problema, por tal razón este informe de tesis contribuyo en solucionar una necesidad reconocida, práctica y específica. El enfoque fue cuantitativo ya que se basó en la recopilación de data numérica y su posterior análisis estadístico para evaluar hipótesis y determinar patrones de comportamiento que permitan validar teorías. 4.1.2 Nivel de investigación El nivel de investigación es correlacional porque se buscó conocer la relación entre ambas variables, como el tamaño y forma del árido influye en las características del concreto simple endurecido. nos ayudó a probar las hipótesis planteadas en el presente estudio Escudero (2019). Diseño experimental considerando que se manipulo intencionalmente las variables de estudio. 4.2. Ámbito temporal y espacial 4.2.1 Temporal La presente tesis se desarrolló en los meses de agosto del año 2023 hasta agosto del 2024. 4.2.2 Espacial El estudio se llevó a cabo en el sector de Pachachaca en el distrito de Abancay, provincia de Abancay, departamento de Apurímac; 57 4.3. Población y muestra 4.3.1 Población Según Nino (2011), menciona que, “Cuando tenemos las intenciones de determinar el objeto de estudio, es necesario iniciar con la identificación de la población que se va a analizar, la cual estuvo constituida por la totalidad de un conjunto de elementos, los cuales pueden formar parte del ámbito investigativo” (pag.55). La población de estudio en la presente tesis estuvo conformada por los testigos de concreto elaborados con agregados del sector Pachachaca que jurisdiccionalmente pertenecen a la ciudad de Abancay. 4.3.2 Muestra Según Hernández (2014), en si es un subgrupo de la población. Se puede definir como un subconjunto de elementos que pertenecen al conjunto, los cuales contienen las características determinadas de lo que llamamos población (pag.175). La muestra está conformada de 54 testigos que fueron elaborados con propósitos de análisis de estudio, los cuales serán sometidos 27 a ensayos f’c y 27 a ff. El muestreo fue de tipo no probabilístico, los métodos de recolección de datos se establecieron bajo las técnicas de las observaciones directas y la medición. Las herramientas para el acopio de data fueron formatos de laboratorio para el registro de resultados de ensayos como instrumentos de análisis de datos se utilizaron el software Excel. 4.4. Instrumentos Lo