Determinación de porcentaje de cambio en la fuerza

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción

“MODELAMIENTO DE LA RESPUESTA MECANICA DEL CEMENTO PUZOLANICO MEDIANTE LA ADICION DE ZEOLITA TIPO I Y CURADO AL AIRE”

TESIS DE GRADO

Previo a la obtención del Titulo de:

INGENIERO MECANICO

Presentada por: XAVIER ENRIQUE FUENTES BAYNE GUAYAQUIL – ECUADOR

Año: 2008

AGRADECIMIENTO

A Dios, a mi director de tesis el Ing. Mauricio Cornejo, a las personas que colaboraron de una u otra forma para la realización de este trabajo, y especialmente a mis padres por todo su apoyo y la oportunidad de poder estudiar.

DEDICATORIA

ESTE TRABAJO REALIZADO CON ESFUERZO POR VARIOS MESES, ESTÁ DEDICADO A MIS PADRES, ABUELA, FAMILIARES Y AMIGOS.

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

Ing. Francisco Andrade S. Dr. Mauricio Cornejo M. DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE TESIS PRESIDENTE

Dra. Cecilia Paredes V. Ing. Rodrigo Perugachi B.

VOCAL

VOCAL

DECLARACION EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”

Xavier Enrique Fuentes Bayne

RESUMEN

El presente trabajo de investigación tuvo como fin modelar y determinar el porcentaje de variación en la resistencia a la compresión de la pasta de cemento tipo I curado al ambiente cuando se le adiciona 10% de Zeolita.

El procedimiento de molienda, elaboración de mezcla, elaboración de especímenes de prueba y ensayos de compresión fue realizado de acuerdo con la norma ASTM-C109, para el modelamiento se aplicó un algoritmo realizado en MATLAB basado en el método numérico NEWTON-RAPHSON a fin de obtener una gráfica Esfuerzo vs Deformación teórica y compararla con la gráfica obtenida experimentalmente; para establecer la variación entre valores teóricos y experimentales.

Posteriormente se hizo un análisis estadístico para obtener un modelo de regresión múltiple que explique la relación entre los días de curado y el porcentaje de zeolita existente; finalmente los resultados obtenidos fueron contrastados con los valores de cemento tipo I y tipo IV, donde se obtuvo que la mezcla con un 20% de zeolita presentó la mayor resistencia a la compresión para los correspondientes días de curado en un 3,88% respecto al cemento tipo I y en un 80,60% respecto al cemento tipo IV.

INDICE GENERAL

Pág.

INTRODUCCION………………………………………………………………… ... II RESUMEN……….…………………………………………………………………III

ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………VIII

INDICE GENERAL……………………………………………………………… ... IV

ABREVIATURAS… ..…………………………………………………………….. VII

ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………………… ....... IX INTRODUCCION………………………………………………………………… ... 1

CAPITULO 1

1 GENERALIDADES……………………………………………………………….3

1.1. Planteamiento del problema ...…………………………………………3

1.1.1.Justificación………………………………………………………………....6

1.2. Hipótesis……………………………………………………………8

1.3.Objetivos…………….………………………………………………… ... 9

1.4. Metodología…………………………………………… ..................... 10

1.5. Estructura de la Tesis ……………………………………………….11

CAPITULO 2

2. MARCO TEORICO…………………………………………………………… .. 13

2.1. Cemento Tipo IV ..……………………………………………………13

2.2. Zeolita Tipo I….……………………………… ..…………………….. 17

2.3. Curado al Ambiente ...…………………………………………….…. 22

2.4. Diseño Factorial………………………………………………….… .. 29

2.5. Aplicación de Elementos Finitos a Concretos……………… ..…... 38

2.6. Estado del arte del modelamiento de la pasta de cemento…… .. 49

CAPITULO 3

3. METODOLOGIA Y ANALISIS ESTADISTICO…………………………… ... 57

3.1. Diseño del Experimento…………………………………………… .. 57

3.2. Materiales…………………………………………………………… .. 58

3.3. Procedimientos.…………………………………………………… ... 63

3.4. Cálculos Estadísticos… ..……………………………………………70

CAPÍTULO 4

4. ANALISIS Y RESULTADOS………………………………………………….80

4.1. Modelación del Comportamiento……………………………… ………...... 80

4.2. Validación…………………………………………………………… …… 91

CAPÍTULO 5

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………… ...... 128

5.1. Conclusiones……………………………………………………… .. 128

5.2 Recomendaciones………………………………………………… .. 130

ANEXOS……………………………………………………………………….132

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………… ..……………. 158

ABREVIATURAS

oC Grados centígrados

oF Grados Fahrenheit

Hr Horas

KN Kilo Newton

Kgf Kilogramo Fuerza

Lbf Libra fuerza

MPa Mega Pascal

Pa Pascal

Kg kilogramos

m Metros

mm milímetros

in Pulgadas

min Minutos

m3 Metros cúbicos

ÍNDICE DE FIGURAS

Pag.

Figura 1.1 Metodología de la tesis……………………………………………10

Figura 2.1 Caracyerísticas generales de la zeolita…………….………… ... 18

Figura 2.3 Estructura de Zeolita Faujasita………………………...…………21

Figura 2.5 Esquema de un diseno factorial del 2x2…...……………………31

Figura 2.9 Terminología sobre el método de Grieta ficticia…..……………43

Figura 2.10 Modelo de la Banda e Grieta..……………………………………47

Figura 2.11 Valores de Módulo de Elasticidad y Resistencia según

Figura 2.2 Análisis de un material sólido en polvo ...……………………….. 19

Figura 2.4 Zeolita faujasita observada al microscopio electrónico……… .. 21

Figura 2.6 Ausencia de interacción entre dos variables… ...………………. 34

Figura 2.7 Interacción entre dos variables….……………………………… .. 35

Figura 2.8 Explicación del concepto de “La menor distancia” ..………….... 41

experimento de Nassif, Najm y Suksawang……………… ..…... 53

Figura 3.1 Variación permisible de los moldes………………………………59

Figura 3.3 Orden de apisonamiento de los especímenes………………….66

Figura 3.4 Tolerancias permisibles en los ensayos…………………………68

Figura 3.7 Gráfica del método de los mínimos cuadrados…………………74

Figura 4.2 Prensas de ensayos…………………………….…………………86

Figura 4.4 Gráfica esfuerzo ruptura vs días 10%..............…………………97

Figura 4.5 Gráfica esfuerzo ruptura vs días 12.5%...........…………………98

Figura 3.2 Cantidades para los especímenes.………….……… ...………... 64

Figura 3.5 Gráfico de dispersión…………… ..………………………………. 71

...