FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Tesis Aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el Terminal Portuario de Ilo, Moquegua, 2022 Ayrton Aaron Ampuero Zapana Genesis Priscila Gonzales Calle Para optar el Título Profesional de Ingeniero Civil Huancayo, 2024 Esta obra está bajo una Licencia "Creative Commons Atribución 4.0 Internacional" . INFORME DE CONFORMIDAD DE ORIGINALIDAD DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN A : Decano de la Facultad de Ingeniería DE : Juan José Bullón Rosas Asesor de trabajo de investigación ASUNTO : Remito resultado de evaluación de originalidad de trabajo de investigación FECHA : 3 de Octubre de 2024 Con sumo agrado me dirijo a vuestro despacho para informar que, en mi condición de asesor del trabajo de investigación: Título: “ADITIVOS EN LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA PARA PILOTES EN EL TERMINAL PORTUARIO DE ILO, MOQUEGUA, 2022” Autores: 1. Ayrton Aaron Ampuero Zapana – EAP. Ingeniería Civil 2. Genesis Priscila Gonzales Calle – EAP. Ingeniería Civil Se procedió con la carga del documento a la plataforma “Turnitin” y se realizó la verificación completa de las coincidencias resaltadas por el software dando por resultado 12 % de similitud sin encontrarse hallazgos relacionados a plagio. Se utilizaron los siguientes filtros:  Filtro de exclusión de bibliografía SI X NO  Filtro de exclusión de grupos de palabras menores SI X NO Nº de palabras excluidas (15):  Exclusión de fuente por trabajo anterior del mismo estudiante SI X NO En consecuencia, se determina que el trabajo de investigación constituye un documento original al presentar similitud de otros autores (citas) por debajo del porcentaje establecido por la Universidad Continental. Recae toda responsabilidad del contenido del trabajo de investigación sobre el autor y asesor, en concordancia a los principios expresados en el Reglamento del Registro Nacional de Trabajos conducentes a Grados y Títulos – RENATI y en la normativa de la Universidad Continental. Atentamente, La firma del asesor obra en el archivo original (No se muestra en este documento por estar expuesto a publicación) ASESOR Dr. Juan José Bullón Rosas ii AGRADECIMIENTOS Ayrton Ampuero Zapana: En primer lugar, gracias a Dios por permitirme disfrutar la vida y todo lo bueno que esta me ha dado. Deseo, también expresar mi agradecimiento a mi asesor, por la dedicación y apoyo que ha brindado a este trabajo, por el respeto a mis sugerencias e ideas y por la dirección y el rigor que ha facilitado a las mismas, agradezco a mis compañeros y amigos por su apoyo personal y humano. Pero un trabajo de investigación es también fruto del reconocimiento y del apoyo vital que nos ofrecen las personas que nos estiman, sin los cuales no tendríamos la fuerza y energía que nos anima a crecer como personas y como profesionales, es por eso que también quiero agradecer a mi familia. A mis padres, Noemí Zapana y Juan Ampuero, también a mi hermana Jaimelitt Ampuero, mis abuelos Juana Díaz y Simón Zapana y mis tíos Pedro Zapana y Rubén Zapana, porque con ellos compartí una infancia feliz, que guardo en el recuerdo y es un aliento muy importante para mi persona. Gracias a mi prometida Maricielo Durand, que siempre me ha prestado un gran apoyo moral y humano, necesarios en los momentos difíciles de este trabajo y esta profesión. A todos los antes mencionados por su paciencia, comprensión y solidaridad por el tiempo que me han concedido. Sin su apoyo este trabajo nunca se habría escrito y por eso, este trabajo es también el suyo. A todos, muchas gracias. Genesis Gonzales Calle: Agradezco a Dios por bendecirme con vida, por guiarme a lo largo de mi existenc ia, ser el apoyo y fortaleza en aquellos momentos de dificultad y de debilidad. Agradezco a mis padres: Liliana Calle Granda y Carlos Gonzales Sáenz y a mi hermana : Carla Gonzales Calle por ser los principales promotores de mis sueños, por confiar y creer en mis expectativas, por los consejos, valores y principios que me han inculcado. A toda mi familia que estuvo de manera perenne brindando su apoyo moral y humano, en este maravilloso proceso de crecimiento y aprendizaje profesional y personal. Agradezco a mi asesor el Ing. Juan Bullón de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Continental, por haber compartido sus conocimientos a lo largo de mi proceso de titulación, además de guiarme con paciencia, y su rectitud como docente. A mis amigos que gracias a su apoyo moral me permitieron permanecer con empeño, dedicación y cariño, y a todos quienes contribuyeron con un granito de arena para culminar con éxito la meta propuesta. iii DEDICATORIA Esta tesis está dedicada: A Dios quien ha sido nuestra guía, fortaleza y su mano de fidelidad y amor han estado con nosotros hasta el día de hoy. A nuestros padres quienes con su amor, paciencia y esfuerzo nos han permitido llegar a cumplir hoy un sueño más, gracias por inculcar en nosotros el ejemplo de esfuerzo y valentía, de no temer las adversidades porque Dios está con nosotros siempre. A nuestras hermanas por su cariño y apoyo incondicional, durante todo este proceso, por estar con nosotros en todo momento. A todos los estudiantes de Ingeniería Civil que anhelan incrementar sus conocimientos en el área de aditivos y su afectación en las propiedades del concreto en sus variados estados. A nuestras familias porque con sus oraciones, consejos y palabras de aliento hicieron de nosotros mejores personas y de una u otra forma nos acompañan en todos mis sueños y metas, por extender su mano en momentos difíciles y por el amor brindado cada día. A nuestros amigos y personas especiales que con cada palabra o frase nos motivaron a seguir adelante, que estuvieron cuando pensábamos en rendirnos y nos dieron las fuerzas para poder concluir con este sueño, a todos los antes mencionados, ya que sin ellos esto no habría sido posible. iv ÍNDICE AGRADECIMIENTOS ÍNDICE ........................................................................................................................ iv ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................vii ÍNDICE DE FIGURAS .............................................................................................. viii RESUMEN................................................................................................................... ix ABSTRACT .................................................................................................................. x INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... xi CAPÍTULO I .............................................................................................................. 12 PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO...................................................................... 12 1.1. Planteamiento del problema ....................................................................... 12 1.2. Formulación del problema ......................................................................... 13 1.2.1. Problema general ................................................................................. 13 1.2.2. Problemas específicos .......................................................................... 13 1.3. Objetivos ...................................................................................................... 14 1.3.1. Objetivo general ................................................................................... 14 1.3.2. Objetivos específicos ............................................................................ 14 1.4. Justificación e importancia ......................................................................... 14 1.4.1. Justificación .......................................................................................... 14 1.4.2. Importancia .......................................................................................... 15 1.5. Limitaciones de la investigación................................................................. 15 1.6. Hipótesis y variables.................................................................................... 15 1.6.1. Hipótesis ................................................................................................ 15 1.6.2. Variables ............................................................................................... 16 CAPÍTULO II ............................................................................................................ 17 MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 17 2.1. Antecedentes de la investigación .................................................................... 17 2.1.1. Antecedentes internacionales ................................................................... 17 2.1.2. Antecedentes nacionales ........................................................................... 21 DEDICATORIA..........................................................................................................iii ...............................................................................................ii v 2.2. Bases teóricas ................................................................................................... 24 2.2.1. Aditivos ...................................................................................................... 24 2.2.2. Concreto de alta resistencia ..................................................................... 32 2.2.3. Ensayos de laboratorio ............................................................................. 37 2.3. Definición de términos básicos ....................................................................... 42 CAPÍTULO III ........................................................................................................... 44 METODOLOGÍA ...................................................................................................... 44 3.1. Método, tipo o alcance de la investigación .................................................... 44 3.1.1. Método ....................................................................................................... 44 3.1.2. Tipo ............................................................................................................ 44 3.1.3. Alcance ....................................................................................................... 45 3.1.4. Diseño ......................................................................................................... 45 3.1.5. Población y muestra ................................................................................. 46 3.1.6. Diseño ......................................................................................................... 46 3.2. Materiales y métodos ...................................................................................... 46 3.2.1. Materiales .................................................................................................. 46 3.2.2. Métodos...................................................................................................... 47 3.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos .......................................... 47 3.3.1. Técnicas de recolección ............................................................................ 47 3.3.2. Instrumentos ............................................................................................. 47 CAPÍTULO IV ........................................................................................................... 48 RESULTADOS .......................................................................................................... 48 4.1. Presentación de resultados ............................................................................. 48 4.1.1. Diseño de mezcla ....................................................................................... 48 4.1.2. Aditivos en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes .............................................................................................................................. 51 4.1.3. Aditivos en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes ................................................................................................................... 51 4.1.4. Prueba de hipótesis ................................................................................... 55 4.2. Discusión de resultados ................................................................................... 64 4.2.1. Aditivos en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes .............................................................................................................................. 66 vi 4.2.2. Aditivos en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes ................................................................................................................... 68 CAPÍTULO V............................................................................................................. 73 CONCLUSIONES ...................................................................................................... 73 RECOMENDACIONES ............................................................................................ 74 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 75 ANEXOS ..................................................................................................................... 78 PANEL FOTOGRÁFICO ....................................................................................... 100 INFORME DE ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................ 102 vii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Clasificación de aditivos Sika según ASTM C 494....................................... 26 Tabla 2. Clasificación de aditivos Sika ASTM C 1017 ............................................... 31 Tabla 3. Tolerancia permisible para el ensayo de cilindros de concreto ..................... 39 Tabla 4. Tratamientos de la investigación ................................................................... 45 Tabla 5. Diseño de mezcla, tratamiento 0, f’c = 280 Kg/cm2 ...................................... 48 Tabla 6. Diseño de mezcla, tratamiento 1 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos ................ 49 Tabla 7. Diseño de mezcla, tratamiento 2 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos ................ 49 Tabla 8. Diseño de mezcla, tratamiento 3 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos ................ 50 Tabla 9. Diseño de mezcla, tratamiento 4 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos ................ 50 Tabla 10. Slump de concreto, tratamientos.................................................................. 51 Tabla 11. Resistencia a compresión, edad 7 días ......................................................... 52 Tabla 12. Resistencia a compresión, edad 14 días ....................................................... 53 Tabla 13. Resistencia a compresión, edad 28 días ....................................................... 54 Tabla 14. Estadística de regresión................................................................................ 55 Tabla 15. Análisis de varianza, edad de curado 7 días ................................................ 56 Tabla 16. Prueba de Duncan tratamientos, edad de curado 7 días ............................... 57 Tabla 17. Prueba de Duncan muestras, edad de curado 7 días .................................... 57 Tabla 18. Análisis de varianza, edad de curado 14 días .............................................. 58 Tabla 19. Prueba de Duncan tratamientos, edad de curado 14 días............................. 59 Tabla 20. Prueba de Duncan muestras, edad de curado 14 días .................................. 60 Tabla 21. Análisis de varianza, edad de curado 28 días .............................................. 60 Tabla 22. Prueba de Duncan tratamientos, edad de curado 28 días ............................. 61 Tabla 23. Prueba de Duncan muestras, edad de curado 28 días .................................. 61 Tabla 24. Análisis de varianza, edad de curado 7 días ................................................ 62 Tabla 25. Prueba de Duncan tratamientos, edad de curado 7 días ............................... 63 Tabla 26. Prueba de Duncan muestras, edad de curado 7 días .................................... 64 viii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Tipos de fractura ........................................................................................... 40 Figura 2. Equipo de flexión de vigas con cargas a los tercios ..................................... 42 Figura 3. Slump de concreto, tratamientos .................................................................. 51 Figura 4. Resistencia a compresión, edad 7 días ......................................................... 52 Figura 5. Resistencia a compresión, edad 14 días ....................................................... 53 Figura 6. Resistencia a compresión, edad 28 días ....................................................... 54 Figura 7. Curva de regresión, función polinómica – slump de concreto ..................... 55 ix RESUMEN La investigación titulada “Aditivos en las propiedades del concreto de alta resistenc ia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022”, tuvo como objetivo general determinar la influencia de los aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. El método de investigación fue científico, correspondiente al tipo aplicado, con nivel explicativo y diseño experimental debido a las diferentes dosificaciones de los aditivos para concreto de alta resistencia. La población estuvo conformada por el concreto de alta resistenc ia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua. La muestra de la investigac ión es no probabilística y por conveniencia, ya que se encuentra conformada por 45 cilindros prismáticos para evaluar la resistencia a compresión. Cabe resaltar que los aditivos empleados para un concreto de alta resistencia en pilotes fueron: Viscocre te 4500 PE, Sikatard 450 PE, Sika CIN, Mapeplast y Sika fume. Los resultados de la investigación evidenciaron que el tratamiento 4 (6.00% de humo de sílice) y 2 (5.10% de humo de sílice) presentaron mayor resistencia a compresión promedio en los periodos de curado de 7; 14 y 28 días. Por lo cual, se concluye que los aditivos dosificados influyen significativamente en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes del terminal portuario de Ilo – Moquegua. Además de reconocer las propiedades de los aditivos como: superplastificante, retardante, inhibidor de corrosión del acero de refuerzo, acelerante y cohesionante antilavado de concreto bajo agua, ya que gran parte de los pilotes estarán sumergidos en agua y este último aditivo garantiza la colocación del concreto en el terminal portuario. Palabras clave: Aditivos, concreto, concreto de alta resistencia, pilotes, propiedades, resistencia a compresión. x ABSTRACT The research entitled "Additives in the properties of high strength concrete for piles in the port terminal of Ilo, Moquegua, 2022", had the general objective of determining the influence of the additives in the properties of high strength concrete for piles in the port terminal of Ilo, Moquegua, 2022. The research method was scientific, corresponding to the applied type, with explanatory level and experimental design due to the different dosages of admixtures for high strength concrete. The population consisted of high strength concrete for piles in the port terminal of Ilo, Moquegua. The research sample is non-probabilistic and by convenience since it is made up of 45 prismatic cylinders to evaluate the compressive strength. It should be noted that the admixtures used for high- strength concrete in piles were: Viscocrete 4500 PE, Sikatard 450 PE, Sika CIN, Mapeplast and Sika fume. The results of the investigation showed that treatment 4 (6.00% silica fume) and 2 (5.10% silica fume) presented higher average resistance in the curing periods of 7, 14 and 28 days. Therefore, it is concluded that the dosed admixtures significantly influence the properties of high-strength concrete for piles of the Ilo - Moquegua port terminal. In addition to recognizing the properties of the additives as: super plasticizer, retarder, corrosion inhibitor of the reinforcing steel, accelerator and cohesive anti-washing of concrete under water, since part of the piles will be submerged in water and this last additive guarantees the placement of the concrete in the port terminal. Keywords: Admixtures, concrete, high strength concrete, piles, properties, compressive strength. xi INTRODUCCIÓN En estos últimos años, la Ingeniería del Concreto ha evolucionado debido a las investigaciones realizadas con aditivos químicos y minerales, que facilitan el trabajo de la industria de la construcción permitiendo obtener materiales nuevos y mejorados al combinarlos con los tradicionales. El concreto de alta resistencia no es ajeno a este avance ya que se realizaron estudios para obtener resistencias a compresión de 1500 Kg/cm2 (AGUILAR, 2015). El objetivo de la investigación fue determinar la influencia de los aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. El método de la investigación es científico, de tipo aplicado, alcance explicativo y diseño experimental. La población se encuentra compuesta por el concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua. La muestra está compuesta por 25 probetas cilíndricas para evaluar la resistencia a compresión y 25 vigas prismáticas para evaluar la resistencia a flexión. Para el desarrollo de la investigación se recopiló la información de los aditivos a emplear para la colocación de concreto de alta resistencia bajo agua en pilotes, así mismo se recolectaron los agregados y cemento. Para posteriormente realizar el diseño de mezcla del concreto y continuar con la prueba de asentamiento peso unitario en estado fresco. Finalmente, se realizaron las pruebas de resistencia a compresión y flexión. El proyecto de investigación se compone de cinco capítulos. En el capítulo I se presenta el Planteamiento del problema, se describe el propio planteamiento del problema y la formulación del problema, objetivos, justificación e importancia, hipótesis y variables. En el capítulo II el Marco teórico, se adjuntan los antecedentes internacionales y nacionales, junto con las bases teóricas de la investigación y la definición de términos básicos. En el capítulo III la Metodología, se adjunta el método, tipo, alcance, materiales y métodos de la investigación. En el capítulo IV de resultados se presentan los resultados junto a la prueba de hipótesis y discusión de resultados. En el capítulo V se adjuntan las conclusiones y recomendaciones de la investigación. Finalmente, se adjuntan las referencias bibliográficas y anexos de la investigación. 12 CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1. Planteamiento del problema En estos últimos años, la Ingeniería del Concreto ha evolucionado debido a las investigaciones realizadas con aditivos químicos y minerales, que facilitan el trabajo de la industria de la construcción permitiendo obtener materiales nuevos y mejorados al combinarlos con los tradicionales. El concreto de alta resistencia no es ajeno a este avance ya que se realizaron estudios para obtener resistencias a compresión de 1500 Kg/cm2 (AGUILAR, 2015). Es así que, con el paso del tiempo, los avances tecnológicos como el crecimiento demográfico, el mundo se ha visto en la necesidad de realizar obras civiles que requieran concretos con resistencias superiores al concreto normal, los cuales se denominan concretos de alta resistencia. Se emplearon para construir diferentes obras alrededor del mundo, siendo algunas de ellas; el edificio Two Union Square en Seattle en 1989, el puente Boknasunder en Olso, Noruega, el Water Tower Place en Chicago, Illinois en 1976, entre otros (REINA, y otros, 2010). En Latinoamérica, también se empleó el concreto de alta resistencia en obras como la reparación del vertedero de la presa hidroeléctrica 15 de setiembre, Torre Futura en el World Trade Center, pasos a desnivel en el AMSS, en El Salvador. Así mismo, se debe mencionar que este tipo de concreto se diferencia del concreto 13 convencional, ya que la relación de agua/cemento debe oscilar entre 0.3 y 0.5 (REINA, y otros, 2010). En Perú, el problema de la sobrepoblación hace que la demanda por encontrar un lugar donde vivir se construyan edificios multifamiliares de gran altitud. Donde aún se sigue trabajando con la resistencia f’c de 210 Kg/cm2 de concreto, el cual admite un límite de pisos a construir y en caso de exceder dicho límite y las sobrecargas se pone en peligro la seguridad y vida de los habitantes de los edificios. Es así que, con la finalidad de obtener materiales de buena calidad (mejores propiedades físicas, químicas y mecánicas) se han desarrollado ensayos mecánicos de concreto de alta resistencia tanto en Perú como en el mundo. Por lo que, el concreto de alta resistencia se aplica a obras de mayor envergadura, colocándose en elementos estructurales verticales como horizontales, siendo un ejemplo claro de ello los pilotes de cimentación. Siendo una de sus principales características, la resistenc ia a compresión (FLORES, 2020). En Ilo, Moquegua, la principal actividad económica se desarrolla en el termina l portuario, lugar donde la infraestructura portuaria es la figura principal para el desarrollo de esta actividad económica. Razón por la cual, se le debe prestar atención a los elementos estructurales como los pilotes que sirven de soporte a las plataformas de carga y descarga de contenedores. Es así que, la investigac ión propone el estudio de la influencia de los aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. 1.2. Formulación del problema 1.2.1. Problema general ¿De qué forma influyen los aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022? 1.2.2. Problemas específicos  ¿De qué forma influyen los aditivos en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022?  ¿De qué forma influyen los aditivos en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022? 14 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo general Determinar la influencia de los aditivos en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. 1.3.2. Objetivos específicos  Determinar la influencia de los aditivos en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022.  Determinar la influencia de los aditivos en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. 1.4. Justificación e importancia 1.4.1. Justificación Justificación social Según (BERNAL, 2010), la justificación social o práctica existe cuando el desarrollo de la investigación propone estrategias que al aplicarse pretenden contribuir al problema. En ese sentido, por medio de la investigación se pretende beneficiar a los usuarios del muelle portuario de Ilo, Moquegua con la finalidad de garantizar la durabilidad y estabilidad de los pilotes del muelle portuario. Cabe mencionar que, en este puerto se desarrollan actividades económicas industriales y de pesca, que beneficia a la región de Moquegua y al Perú. Así mismo, la investigación servirá de referencia para futuras investigaciones que desarrollen el tema de concreto para pilotes. Justificación metodológica Según (BERNAL, 2010), la justificación metodológica se describe cuando el proyecto de investigación propone una nueva estrategia para la generación de conocimiento válido y confiable. En la investigación se hará uso de las normas nacionales e internacionales para evaluar las propiedades mecánicas del concreto de alta resistencia bajo agua con la colocación de aditivos que brinden un alto desempeño. Del mismo modo, se aportará información referente al uso 15 y aplicación de aditivos para producir un concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua. 1.4.2. Importancia La investigación es importante, ya que genera aporte social en cuanto al beneficio de usuarios y la actividad económica e industrial en el mulle portuario de Ilo, Moquegua como para el Perú. Del mismo modo, genera aporte metodológico referente al uso de normas nacionales e internacionales para la evaluación de las propiedades en estado fresco y endurecido del concreto de alta resistencia, el otro aporte metodológico es que la investigación servirá de referencia para futuras investigaciones o intervenciones a pilotes de muelles en otras zonas costeras del Perú. 1.5.Limitaciones de la investigación La investigación se limita a estudiar y evaluar el comportamiento del concreto en estado fresco y endurecido con aditivos para ser colocado bajo agua en pilotes, mas no en otros elementos superficiales de la infraestructura portuaria como muros de protección. Otra limitación de la investigación es la evaluación de la resistencia al corte de las muestras cilíndricas de concreto. 1.6. Hipótesis y variables 1.6.1. Hipótesis Hipótesis general Los aditivos influyen significativamente en las propiedades del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. Hipótesis especificas  Los aditivos influyen significativamente en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. 16  Los aditivos influyen significativamente en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua, 2022. 1.6.2. Variables Variable independiente: Aditivos Ingredientes del concreto que se agregan antes o durante el mezclado; con la finalidad de reducir costos, obtener ciertas propiedades del concreto, conservación de calidad del concreto durante las etapas de mezclado, transporte, colocado y curado, así como en la superación de ciertas emergencias durante las etapas mencionadas (KOSMATKA, y otros, 2004). Variable dependiente Concreto que cumple la combinación de desempeño especial y requisitos de uniformidad. Así mismo, debe cumplir con la característica de trabajabilidad y durabilidad, que requiere de un control de calidad exigente frente a un concreto convencional. Entre las características y propiedades que se evalúan se encuentran las propiedades en estado fresco y endurecido (MOLINA, y otros, 2017). 17 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de la investigación 2.1.1. Antecedentes internacionales Según Reina y otros (2010) para optar el título de Ingeniero Civil, sustentaron la tesis titulada “Influencia de la tasa de aditivo superplastificante, en las propiedades del concreto de alta resistencia en estado fresco y endurecido”. El objetivo general fue determinar la influencia de la tasa de aditivo superplastificante en las propiedades del concreto de alta resistencia en estado fresco y endurecido. El método de la investigación fue científico, con diseño experimental. La población y muestra estuvo conformada por el concreto de alta resistencia de 500; 550; 600 y 650 Kg/cm2. Para el desarrollo de la investigac ión se dosificó el aditivo superplastificante en 600; 1 200 y 1 800 ml/100 por kilogramo de cemento, así mismo se realizaron ensayos de resistencia a compresión a los 7 y 28 días de curado. Los resultados demostraron que, la resistencia a la compresión a los 28 días de edad alcanzó la resistencia en un rango de 100% a 122% para las dosificaciones de 600 y 1 800 ml/100 Kg de cemento. Llegaron a la conclusión de que el aditivo superplastificante influye en las propiedades del concreto de alta resistencia en estado fresco y endurecido. Según (SEGUEL, 2006) para optar el título de Ingeniero Civil en obras civiles, sustentó la tesis titulada “Hormigones de alta resistencia H-70”. El objetivo 18 general fue analizar el uso y desempeño de los hormigones de alta resistencia H – 70, aplicados en la división. El teniente, observando la influencia de una nueva adición: nanosílice o sílice en solución para determinar las modificaciones y mejoras de las propiedades del hormigón. El método de la investigación fue científico con diseño experimental. La población estuvo conformada por hormigones de H – 70 y H – 30 (30 y 70 MPa) a los 28 días. La muestra estuvo conformada por 56 ensayos de 7 amasadas (4 para el hormigón H – 30 y 3 amasadas para el hormigón H - 70) y 8 probetas cúbicas por cada amasada. El diseño de las amasadas estuvo conformado por hormigón normal, hormigón con aditivo plastificante (mantenedor de cono) y superplastificante (reductor de agua), hormigón con plastificante y nanosílice, y hormigón plastificante, superplastificante y microsílice. Donde las probetas cúbicas se ensayaron para los periodos de curado de 3; 7; 28 y 56 días. Los resultados mostraron áridos que cumplen con los límites de granulometría, manejabilidad del concreto con aditivos para alta resistencia e incremento de resistencia del concreto con aditivos respecto al concreto convencional. Llegó a la conclus ión de que para hormigones H – 30 la amasada N°4 presentó un mejor comportamiento e incremento de resistencia del 11% respecto a la amasada N°2 debido a la hidratación completa en el hormigón; para hormigones H – 70 se alcanzaron hormigones de alta resistencia sin la inclusión de aditivos no obstante con la adición de nanosílice y microsílice en el concreto la resistenc ia se incrementa considerablemente a los 7 y 28 días de curado, además de que el hormigón se hace altamente trabajable y casi autocompactante lo que permite la disminución de personal para compactación. Sin embargo, la microsílice es peligrosa para la salud, debido a las partículas finas que quedan atrapadas en los pulmones que produce fibrosis pulmonar. De Souza y otros (2022) presentaron el artículo de investigación titulado “Estudio comparativo de trazas de hormigón de alta resistencia con diferentes tipos de cementos y aditivos polifuncionales”. El objetivo general fue, realizar un estudio comparativo de la resistencia a la comprensión obtenidos de mezclas de concreto de alto desempeño con diferentes tipos de cemento y aditivos polifuncionales. El método de la investigación fue científico, con nivel comparativo. En este sentido, el estudio evalúo inicialmente los áridos 19 utilizados, realizando ensayos de caracterización. Posterior a ello, durante dicho proceso se rotó 18 probetas cilíndricas, utilizando tres marcas de aditivos polifuncionales reductores de agua y seis marcas o tipos de cemento, lográndose así moldear 08 especímenes por cada traza rotada y analizando su resistencia a la compresión a las edades de 1, 3, 7 y 28 días. Luego, el contenido de aditivo usado fue 0,8% del aditivo A (plastificante retardante de fraguado multifuncional), 0,85% del aditivo B (plastificante reductor de agua polifuncional) y 0,7% del aditivo C (aditivo plastificante polifuncional). Los autores llegaron a la conclusión de que, los aditivos pueden interferir en la resistencia no solo a los 28 días, sino también en sus primeras horas, lo que puede conducir a una buena resistencia, así como a retardar el fraguado cuando el cemento no se adapta a las características químicas del aditivo utilizado. Enríquez (2020) para optar el título de Ingeniero Civil, sustentó la tesis titulada “Influencia de la adición de fibras de polipropileno en concretos de alta resistencia en la evaluación de sus propiedades físico-químicos”. El objetivo general fue, encontrar las mejores mezclas de concreto que logren las más altas resistencias, teniendo en cuenta el procedimiento de mezclado, las adiciones de fibras de polipropileno y el uso de un aditivo reductor de agua superplastificante para así mejorar las propiedades físicas y mecánicas del concreto hidráulico. Para poder alcanzar el objetivo, se realizaron tres mezclas: concreto adicionado con fibras de propileno, concreto adicionado con aditivo reductor de agua de alto rango, y concreto adicionado con fibras de polipropileno y aditivo reductor de agua de alto rango. Las pruebas a las que las mezclas se sometieron fueron cinco: resistividad eléctrica, velocidad de pulso ultrasónico, resistencia a la comprensión, resistencia a la flexión y resistencia a tensión indirecta; las dos primeras se clasifican como pruebas no destructivas y las tres últimas como pruebas destructivas. Los resultados de esas pruebas fueron comparados con los valores que establecen las normativas correspondientes, verificando que cumplan con las condiciones mínimas para dichas características. Con los resultados, se verificó que al diseñar con f’c = 400 kg/cm2 (40MPa), el cual es un concreto convencional, se puede mejorar las propiedades geológicas del concreto con el uso de fibras de polipropileno y aditivo obteniendo como resultado un concreto alta resistencia y demás beneficios como disminuir el 20 costo del mismo. En base a los resultados de las pruebas de resistividad se determinó el periodo de vida útil de las cuatro mezclas de concreto, está en función del espesor del recubrimiento y del factor edad “q”. Finalmente, el autor concluye que la mezcla “fibra-aditiva” es la que presenta el mejor desempeño (en términos de durabilidad) dentro de las pruebas realizadas con base en los criterios de durabilidad que marca el manual de la RED RUAR; ya que, está mezcla cumple una vida útil mínima de 100 años con un espesor de recubrimiento de 5.6 cm, lo cual hace que el costo de una obra disminuye ; puesto que, la cantidad de concreto necesaria también disminuye debido a las características que esta mezcla presenta. Salazar (2016) para optar el título de Ingeniero Civil, sustentó la tesis titulada “Obtención de concreto de alta resistencia mediante el uso de superplastificantes en la mezcla, para su aplicación en elementos estructurales hasta alcanzar una resistencia a la compresión de 50 MPa”. El objetivo general fue, proponer un concreto de alta resistencia, mediante el uso de super plastificante en la mezcla, con una resistencia a la compresión de 50MPa. El método de la investigac ión fue científico, con diseño experimental. La muestra estuvo conformada por los materiales de la cantera de Hormigones Moreno y el uso de superplastificante ADITEC SF-106. Para la determinación del hormigón de alta resistencia el estudio realizó los respectivos ensayos para establecer las características mecánicas de los agregados de la cantera de Hormigones Moreno, en base a las Normas INEN, ASTM; de igual manera se estableció el diseño del hormigón para alcanzar la resistencia deseada de 50Mpa. Para obtener la resistencia a la compresión de 50 Mpa, se empleó el aditivo superplastificante ADITEC SF- 106, con el uso de este aditivo, el estudio obtuvo muestras de cilindros del hormigón, los mismos que fueron ensayados según su edad, de acuerdo a las normas establecidas. Los resultados demostraron que, en el concreto de alta resistencia se empleó el aditivo ADITEC SF-106, la cantidad de este aditivo fue escogida en base a la hoja técnica del producto y a ensayos realizados; ese valor fue de 531 cm3 por cada saco de cemento empleado. Para el concreto de alta resistencia el asentamiento fue de 22 cm; lo que indica que el concreto de alta resistencia tiene una buena trabajabilidad y fluidez. La resistencia a la compresión del concreto de alta resistencia fue 54,79 MPa; cumpliendo de esta 21 manera con el propósito de la investigación. El autor de la investigación llego a la conclusión de que, la correcta selección de materiales es de gran importanc ia ya que depende básicamente de sus propiedades físicas y mecánicas para realizar el diseño óptimo del concreto, por lo que los agregados de la mina de Hormigones Moreno, fueron adecuados para obtener un concreto de alta resistencia. Por último, para obtener el concreto de alta resistencia el estudio empleó el aditivo ADITEC SF-106, en las proporciones indicadas según los fabricantes a los ensayos realizados; obteniendo de esa manera una resistenc ia a la compresión a los 28 días de 54,79 MPa. 2.1.2. Antecedentes nacionales Según Molina y Chara (2017) para optar el título profesional de Ingeniero Civil sustentaron la tesis titulada “Influencia de la adición de nanosílice en las propiedades de un concreto de alta resistencia para la ciudad de Arequipa”. El objetivo general de la investigación fue determinar la influencia de la adición de nanosílice en las propiedades en estado fresco y endurecido de un concreto de alta resistencia en la ciudad de Arequipa. El método de la investigación fue científico, con diseño experimental. La población y muestra estuvo conformada por el concreto de alta resistencia de 420; 500; 600 y 700 Kg/cm2. Para el desarrollo de la investigación se consideró la dosificación de nanosílice de 0.8%; 1.0% y 1.2% en peso de cemento, por otro lado para el diseño de mezcla se consideró el comité ACI 211.4, así mismo se realizaron ensayos de resistenc ia a la compresión a los 7; 14 y 28 días y la resistencia a tracción por compresión diametral a 28 días de edad. Los resultados evidenciaron que las proporciones óptimas fueron 0.8% y 1.0% de nanosílice. Llegaron a la conclusión de que se logró obtener el 130% de la resistencia a la compresión a los 7 días de curado para el concreto de f’c = 420 Kg/cm2 con una dosificación de nanosílice de 0.8%. Según Valenzuela (2019), para optar el título profesional de Ingeniero Civil sustentó la tesis titulada “Diseño de mezcla y técnica de colocación del concreto en la construcción de pilotes sobre acuíferos, puentes Comuneros – Huancayo 2017”. El objetivo general de la investigación fue describir cuál sería el diseño de mezcla y técnica de colocación del concreto para mejorar la construcción de pilotes sobre acuíferos, puente Comuneros - Huancayo. El método de la 22 investigación fue científico, con diseño experimental. La población y muestra estuvo conformada por la zona intervenida en la colocación de pilotes en el puente Comuneros. Para el efecto se construyeron 26 pilotes en ambas márgenes de la obra, para que sean sometidos a prueba. El tipo de muestreo fue no probabilístico o dirigido, siendo la muestra de 8 pilotes. Para el desarrollo de la investigación se consideró dosificación del aditivo NEOPLAST 8500 HP al 0.37%. Los resultados evidenciaron que la mezcla obtuvo revenimientos de 7.5” a 9.3”, T50 igual a 475 mm, resistencia a la compresión a los 28 días de 385.39 kg/cm2 (GOVIL SAC) y 364.74 kg/cm2 (C3 INGENIERÍA), velocidad de onda con Crosshole de 3962 m/s, y capacidades de carga última de 1480 Tn y 1370 Tn para los pilotes E02-P02 y P4-P03 respectivamente. Llegando a la conclusión que se lograron resistencias a la compresión hasta de 364.74 kg/cm2 , superando en 48.87% la resistencia de 245 kg/cm2 estipulada en las especificaciones del proyecto. Según Janampa y Rojas (2021) para optar el título profesional de Ingeniero Civil sustentaron la tesis titulada “Efecto del nanosílice en la trabajabilidad, resistencia a la compresión y tracción del concreto f́ c=280 kg/cm2 para pilotes 2021”. El objetivo general de la investigación fue determinar el efecto del nanosílice (0.00%, 0.50%, 0.75%, 1.00%, 1.25%) en la trabajabilidad, resistencia a la compresión y tracción del concreto f́ c=280 kg/cm2 para pilotes, en edades de 7, 14 y 28 días. El método de la investigación fue científico, con diseño experimental puro. En esta investigación la población fue el concreto f́ c= 280 kg/cm, diseñado para pilotes. La muestra fue compuesta por 90 probetas, extraídas de la preparación del concreto para pilotes, de las cuales 45 se sometieron a ensayos de resistencia a compresión y otros 45 a ensayos de resistencia a tracción. Para la resistencia a compresión procedieron de acuerdo con NTP 339.034 y para la resistencia a la tracción utilizaron el método de tracción diametral según la norma NTP 339.08. La resistencia a la compresión del concreto a los 28 días se incrementó con la incorporación de nanosílice, y el porcentaje de 1.00% presentó mayor incremento llegando a una mejora de 10.22 % con respecto a la muestra patrón. La resistencia a la tracción aumento de 1.00% a 13.53 % con respecto a la muestra patrón. Llegando a la conclusión que el nanosílice presenta propiedades de plastificante para el concreto, asimismo 23 que a las tres horas de mezclado el asentamiento se presenta hasta 6” para los porcentajes de 0.75% y 1.00%. Además de que, el porcentaje óptimo para el uso de concreto en pilotes es de 1.00%, ya que se incrementa la resistencia a tracción y compresión y la trabajabilidad se mantiene en el tiempo. Según Roldan y Vargas (2018) para optar el título profesional de Ingeniero Civil sustentaron la tesis titulada “Diseño de mezcla para un concreto de alta resistencia adicionando Sika Viscocrete Sc-50 y Gaia”. El objetivo general de la investigación fue determinar el diseño de mezcla para un concreto de alta resistencia adicionando Sika Viscocrete sc-50 y GAIA. El método de la investigación fue científico. Para ello, se diseñaron mezclas de concreto según la metodología propuesta por el ACI 211.4 para las resistencias a la compresión de 420 y 600 kg/cm2, utilizando tres dosificaciones de aditivo nanosílice de 0.3%, 0.5% y 0.7% en peso de cemento para cada resistencia, y tomando en cuenta parámetros para los concretos con aditivo de 1 a 2 pulgadas según el ACI 211.4 para los concretos patrones (sin aditivo), que sirvan para establecer propiedades del concreto como su trabajabilidad y consistencia. Los resultados evidenciaron que el incremento de la resistencia a la compresión encontrado fue de un 10% mayor en base al Concreto Patrón, a la edad de 28 días, lo cual asumen se seguirá incrementándose hasta los 90 días por ser concreto de alta resistencia. Llegando a la conclusión que para 420 Kgf/cm2 el contenido óptimo de aditivo es 0.50% logrando resistencia de 448.10 Kgf/cm2 y 600 Kgf/cm2 el contenido óptimo de aditivo es 0.50% logrando resistencia de 637.60 Kgf/cm2. Según Quiróz (2021) para optar el título profesional de Ingeniero Civil sustentó la tesis titulada “Influencia de los aditivos Sika Retarder y Sikatard en la resistencia a la compresión, asentamiento y tiempo de fraguado de un Concreto F'c=210kg/cm2, Trujillo 2021”. El objetivo general de la investigación fue determinar la influencia en la resistencia a la compresión, asentamiento y tiempos de fraguado que ejercen los aditivos Retarder y Sikatard en un concreto f’c= 210kg/cm2. El método de la investigación fue científico, con diseño experimental. Para ello, el investigador tuvo que observar en laboratorio los efectos en las propiedades del concreto al adicionar aditivos ASTM C494 tipo B en diferentes porcentajes. Concluyendo que el porcentaje óptimo es de 0.30% para el Aditivos Sika Retarder PE y 0.25% para el de Sikatard PE respecto al 24 peso del concreto para que se pueda mejorar y optimizar las propiedades de asentamiento, tiempo de fraguado y resistencia a la compresión. 2.2. Bases teóricas 2.2.1. Aditivos Agentes externos que se agregan al concreto para mejorar las propiedades mecánicas, físicas y químicas del concreto. Para prevenir el daño del concreto por algún agente externo como la humedad, exposición a salinidad, exposición a corrientes sulfatadas, contacto con aguas negras o grises, incluso el contacto con el agua marina; que pueden generar alteraciones y daños en las estructuras de concreto. El uso de aditivos tiene una amplia aplicación en los últimos tiempos, para la fabricación de morteros y concreto de calidad, con la finalidad de mejorar las características del producto final (TELLO, 2019). 2.2.1.1. Aplicaciones de los aditivos A. Concreto en estado fresco  Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido de agua  Disminuir el contenido de agua sin modificar su trabajabilidad  Reducir o prevenir el asentamiento de la mezcla  Crear una ligera expansión  Mejorar la velocidad y/o volumen de exudación  Reducir la segregación  Facilitar el bombeo  Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento B. Concreto en estado endurecido  Disminuir el calor de hidratación  Desarrollo de resistencia inicial  Incrementar la resistencia mecánica del concreto  Incrementar la durabilidad del concreto  Disminuir el flujo capilar del agua  Disminuir la permeabilidad de los líquidos  Mejorar la adherencia entre concreto y acero de refuerzo 25  Mejorar la resistencia del impacto 2.2.1.2. Modo de uso  Se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla, no obstante en la mayoría de los casos son empleados en las proporciones de 0.1% a 0.5% del peso del cemento  Su uso no debe subestimarse  El uso y efecto lo describen los fabricantes. Sin embargo, algunos desconocen sus propiedades. Por lo que, se recomienda realizar pruebas previas para contrastar sus propiedades y efectos  Su uso se debe incluir en el diseño de mezcla (TELLO, 2019). 2.2.1.3. Clasificación A. Según ASTM C 494 La norma técnica, considera que los efectos son variados ya que un solo aditivo puede modificar diversas características del concreto. En la tabla se puede apreciar la clasificación de aditivos Sika según la ASTM C 494. 26 Tabla 1. Clasificación de aditivos Sika según ASTM C 494 Características Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E Tipo F Tipo G Nombre genérico Reductor de agua Retardante de fraguado Acelerante Reductor de agua y retardante Reductor de agua y acelerante Reductor de agua de alto rango Reductor de agua de alto rango y retardante Reducción de agua (%mín) 5.0 - - 5.0 5.0 12.0 12.0 Tiempo de fraguado Inicial de -1:00 máx. de -1:00 mín. de -1:00 mín. de -1:00 mín. de -1:00 mín. de -1:00 máx. de -1:00 mín. a +1:30 máx. a + 3:30 máx. a + 3:30 máx. a + 3:30 máx. a + 3:30 máx. a +1:30 máx. a + 3:30 máx. Final de -1:00 máx. + 3:30 máx. - 1:00 mín. + 3:30 máx. - 1:00 mín. de -1:00 máx. + 3:30 máx. a +1:30 máx. a +1:30 máx. Resistenci a a compresió n (%mín. vs. Testigo) 1 día - - - - - 140 125 3 días 110 90 125 110 125 125 125 7 días 110 90 100 110 110 115 115 14 días 110 90 100 110 110 110 110 Aditivos Sika Sikament - 190 CR Plastiment N Sikaset L Plastocret RMX Sikament - HE 200 Sikament - 100 Sikament - 320 Sikament - 190 Sikament - 307 Sika Rapid 1 Sikament - 190 - LA Sikament - HE 200 Plastiment N Sika viscocrete 5 Sika viscocrete 20 HE Fuente: (TELLO, 2019) 27 a. Tipo A: Reductores de agua Compuestos orgánicos e inorgánicos que permiten emplear menor cantidad de agua de la que se usaría en condiciones normales. Mejora la trabajabilidad y resistencia al reducir la relación agua/cemento. Trabajan en base al llamado efecto de superficie, donde crean un efecto interfaz entre el cemento y agua en la pasta, reduciendo las fuerzas de atracción entre las partículas, con lo que se mejora el proceso de hidratación. La mayoría desarrolla el efecto aniónico al hablar de incorporadores de aire. Reducen el contenido de agua en un 5% a 10%. Ventajas:  Económico, permite reducir la cantidad de cemento  Facilidad en los procesos constructivos, su trabajabilidad permite mayor facilidad de colocación y compactación, además de ahorro de tiempo y mano de obra  Mayor asentamiento, sin modificar la relación agua/cemento  Mejora significativa de la impermeabilidad  Facilidad de bombear mezclas a mayores distancias, sin problemas de atascamiento debido a que actúan como lubricantes y reducen la segregación. Los componentes más empleados para su fabricación son los lignosulfonatos y sus sales, modificaciones y derivados de los ácidos lignosulfonados, ácidos hidroxilados carboxílicos y sus sales, carbohidratos y polioles, entre otros. La dosificación normal oscila entre el 0.2% y 0.5% del peso del cemento y se emplean diluidos en el agua de mezcla. b. Tipo B: Retardadores de fragua Su finalidad es incrementar el tiempo de endurecimiento normal del concreto, para obtener un periodo de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo. Aplicaciones:  Vaciado complicado o voluminoso, donde la secuencia de colocación del concreto puede provocar juntas frías si se emplean mezclas con fraguados normales  Vaciados en climas cálidos, donde la velocidad de endurecimiento de mezclas se incrementa 28  Bombeo de concreto a largas distancias para prevenir atascamiento  Transporte de concreto en mixer para largas distancias  Mantener el concreto plástico en situaciones de emergencia que obligan a interrumpir temporalmente los vaciados, como cuando se malogra algún equipo o se retrasa el suministro de concreto Su forma de trabajo, consiste en actuar sobre el aluminato tricálc ico retrasando su reacción, produce efecto de superficie, reduciendo fuerzas de atracción entre partículas. Con el paso de tiempo, el efecto desaparece y se desarrolla la hidratación acelerándose el fraguado. Se recomienda tener cuidado con la dosificac ión, ya que su exceso puede ocasionar problemas en el desarrollo de resistenc ia, obligando a optar por sistemas adicionales de curado. Tienen características plastificantes, los componentes empleados en su fabricación son modificaciones y combinaciones de los plastificantes con algunos compuestos de étercelulosa. Generalmente se dosifican en las proporciones de 0.2% y 0.5% del peso del cemento. c. Tipo C: Aceleradores Reducen el tiempo normal de endurecimiento de la pasta de cemento y aceleran tiempo normal de desarrollo de resistencia. Ventajas:  Desencofrado en menor tiempo  Reducción del tiempo de espera para dar acabado superficial  Reducción del tiempo de curado  Adelanto en la puesta de servicio de estructuras  Posibilidad de combatir fugas de agua en estructuras hidráulicas  Reducción de presión sobre el encofrado, facilitando mayores alturas de vaciado  Contrarresta el efecto de bajas temperaturas en climas fríos, ya que desarrolla con mayor velocidad el calor de hidratación, incrementando la temperatura del concreto y la resistencia. Los acelerantes reducen el tiempo de curado inicial y final del concreto. d. Tipo D: Reductor de agua y retardante Mejoran la manejabilidad, trabajabilidad y bombeo del concreto. El efecto retardante, se manifiesta en la formación de una película alrededor de la 29 partícula de cemento reduciendo el área superficial disponible para la hidratación y como consecuencia modifica controladamente el tiempo de fraguado. e. Tipo E: Reductor de agua y acelerante Reducen la cantidad de agua de la mezcla, para producir un concreto de consistencia determinada y acelera el fraguado y desarrollo de la resistenc ia inicial del concreto. El objetivo de los reductores de agua y aceleradores de fragua, es obtener resistencias altas a edades tempranas. Estos aditivos son usados con mayor frecuencia en clima frío, para prefabricados, reparaciones y concretos con tiempos cortos de desencofrado. f. Tipo F: Reductor de agua de alto rango Reducen la cantidad de agua de la mezcla para producir un concreto con determinada resistencia y retardar el fraguado del concreto. Pueden reducir considerablemente la demanda de agua y contenido de cemento. La proporción de reducción de agua es entre 12% y 40%, que permite producir concretos con alta resistencia a compresión y duraderos. Son utilizados para dar un menor asentamiento del concreto. Son ideales para la producción de concreto en muros, columnas, concretos de alta resistencia inicial y final, concretos de alta fluidez para prefabricados, autocompactante, concreto con gran cantidad de acero de refuerzo donde la resistencia y colocación son importantes. También se pueden emplear superplastificantes para producir concretos con asentamiento normal con bajo contenido de agua. g. Tipo G: Reductor de agua de alto rango y retardante Reducen la cantidad de agua en un 12% o más de la mezcla de concreto y retarda el fraguado de concreto. Permiten reducir el agua de forma similar a los aditivos de tipo F del orden del 12% al 40%. Son diseñados para producir concretos de alto desempeño con mayor tiempo de manejabilidad. h. Tipo S: Aditivo de desempeño específico Brinda características de desempeño deseable y diferente a la reducción de contenido de agua, variación del tiempo de fraguado o combinación de ambas; sin producir efectos adversos sobre las propiedades del concreto endurecido y su durabilidad. 30 En la actualidad se desarrollan aditivos para responder a las diferentes condiciones de construcciones, por lo cual en las siguientes líneas se presentan algunas propiedades de estos aditivos específicos.  Inhibidores de corrosión Se emplean para proteger el acero de refuerzo, se adicionan directamente a la mezcla de concreto en estado fresco. Cabe resaltar que cada proceso constructivo debe definir la carga de ion cloruro. La dosis de estos aditivos está relacionada con el nivel de protección del cloruro.  Inclusores de aire Se emplean para producir concretos de baja permeabilidad, condiciones de hielo y deshielo, así como de concreto de peso ligero y celular.  Controladores de hidratación Se encuentra conformado por dos partes, la primera un estabilizado r o retardador que detiene la hidratación de los materiales cementantes. La segunda parte un activador, que cuando se agrega al concreto estabilizado, reestablece la hidratación y fraguado normal.  Reductores de contracción Se evaluaron en laboratorio y se obtuvo que la contracción por secado se reduce en un 25% a 50%. Sin embargo, estos aditivos no tienen significancia en el asentamiento y pérdida de manejabilidad.  Aditivos para concreto antilavado Estos aditivos aumentan la cohesión del concreto hasta un nivel que permite su exposición limitada al agua, resultando poca pérdida en morteros. B. Según ASTM C 1017 En la siguiente tabla se puede apreciar la clasificación de aditivos según la normativa ASTM C 1017. 31 Tabla 2. Clasificación de aditivos Sika ASTM C 1017 Características Tipo I Tipo II Nombre genérico Superplastificante Superplastificante y retardante Incremento de revenimiento (cm mín.) 9.0 9.0 Reducción de agua (% mín) 5.0 - Tiempo de fraguado Inicial de - 1:00 máx. de -1:00 mín. a + 1:30 máx. a + 3:30 máx. Final de - 1:00 máx. + 3:30 máx a + 1:30 máx. Resistencia a compresión (%mín. vs. Testigo) 1 día - - 3 días 90 90 7 días 90 90 14 días 90 90 Aditivos Sika Sikament - 100 Sikament - 190 Sikament - 307 Sikament - 190 LA Sikament - HE 200 Sikament -190 CR Sika Viscocrete 5 Sikament - 320 Sika Viscocrete 20 HE Fuente: (TELLO, 2019) a. Tipo I: Superplastificante Reductores de agua y superplastificantes especiales donde el efecto aniónico se ha multiplicado considerablemente. La dosificación usual va desde el 0.2% al 2.0% del peso de cemento, teniendo cuidado con la dosificación ya que su exceso puede ocasionar segregación si las mezclas tienen tendencia hacia los gruesos o retardos en el tiempo de fraguado que prolongan e intensifican el curado del concreto algunas veces durante varios días. Las mezclas que empleen superplastificantes, deben presentar contenido de finos ligeramente superior al convencional, debido a que se puede ocasionar segregación por exceso de vibrado. Generalmente se incrementan burbujas superficiales en el concreto, por lo cual se debe optimizar los tiempos de vibrado en obra, para reducir la producción de burbujas. En caso de usar al máximo las características reductoras de agua, permite tener descensos de 20% hasta 30% trabajando con asentamientos de 2’’ a 3’’, lo cual permitió el desarrollo de concretos de alta resistenc ia (750Kg/cm2) con relaciones de agua/cemento bajas de 0.25 a 0.30, bajo la optimización de agregados y cemento. 32 b. Tipo II: Superplastificante y retardante Aditivo químico que cuando se agrega al concreto produce concreto fluido sin agregado adicional de agua y retarda el fraguado del concreto. C. Según Comité ACI 212 Clasifica a los aditivos según tipo de material constituyente y efectos característicos en su uso.  Aditivos acelerantes  Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado  Aditivos para inyecciones  Aditivos incorporadores de aire  Aditivos extractores de aire  Aditivos formadores de gas  Aditivos expansivos  Aditivos minerales finamente molidos  Aditivos impermeables y reductores de permeabilidad  Aditivos pegantes (epóxicos)  Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre agregados y alcalices del cemento  Aditivos inhibidores de corrosión  Aditivos fungicidas, germicidas o insecticidas  Aditivos floculantes  Aditivos colorantes 2.2.2. Concreto de alta resistencia Concreto que posee resistencia superior a los concretos encontrados en la práctica. Para lo cual es necesaria la aplicación de mejores prácticas, así como las recomendaciones para el laboratorio y los procedimientos de prueba en campo según el ACI 363.2. Por otro lado, se debe mencionar que la resistenc ia se basa en resultados de pruebas ensayadas a los 56 o 91 días de curado con la finalidad lograr una economía significativa de los costos de materiales (KOSMATKA, y otros, 2004). La definición de alta resistencia cambia con el paso de los años, conforme la resistencia de concreto es empleada en obras. Se considera concreto de alta resistencia cuando su resistencia de diseño es mayor a 700 Kg/cm2 o 70 MPa. 33 De forma tradicional la resistencia a compresión del concreto, se basa en resultados de pruebas a los 28 días de curado. No obstante, cuando se consideran edades avanzadas de concreto generalmente se incorporan materiales cementantes suplementarios, generando beneficios como la reducción del calor durante la hidratación. Los concretos de alta resistencia y bajo revenimiento se producen bajo control riguroso en plantas de concreto premezclado y pretensado, las mezclas se colocan en cimbras (encofrados) rústicas y se consolidan por un tiempo más prolongado o métodos de choque. El concreto colocado en obra emplea cimbras más frágiles, donde el proceso de compactación es diferente, para el cual es necesario obtener un concreto más trabajable que permita la colocación y evite la segregación y formación de agujeros. Es así que, para los concretos de alta resistencia, se adicionan aditivos superplastificantes para producir mezclas más trabajables y fluidas. La producción de concreto de alta resistencia puede necesitar o no de la compra de materiales especiales. Razón por la cual, el productor debe conocer los factores que afectan la resistencia a compresión y como variar estos factores para obtener los mejores resultados. Se recomienda que, al elaborar el diseño de mezcla, se considere el análisis por separado de cada variable o materia l (KOSMATKA, y otros, 2004). 2.2.2.1. Cemento La selección de cemento para concreto de alta resistencia no solo se basa en pruebas de cubos de mortero, también se debe incluir resistencias comparativas del concreto a 28; 56 y 91 días. Por lo cual, se recomienda emplear un cemento que brinde altas resistencias a edades avanzadas como 91 días. Para el concreto de alta resistencia, el cemento debe producir cubos de mortero de resistencia s superiores a 310 Kg/cm2 a los 7 días de curado. El cemento a considerar en el concreto, debe producir mezclas de prueba con contenidos de cemento de 400 a 550 Kg/m3, así mismo se debe mencionar que la cantidad depende de la resistencia que se desea obtener. Del mismo modo, la cantidad de arena y cemento deben ser similares en las mezclas de prueba (KOSMATKA, y otros, 2004). 34 2.2.2.2. Material cementante suplementario La adición de ceniza volante, humo de sílice o escoria son obligatorios para la producción de concreto de alta resistencia, ya que el desarrollo de la resistenc ia no solo se logra con el aumento de cemento. Estos materiales se adicionan en dosis de 5% a 20% o más respecto al peso del cemento. Es necesario mencionar que algunas especificaciones permiten el uso de humo de sílice hasta en un 10%, a menos que haya evidencia de que la mayor proporción permita obtener un concreto con resistencia, durabilidad y estabilidad de volumen satisfactorios. 2.2.2.3. Agregados Para garantizar la alta resistencia del concreto, se debe prestar atención al tamaño, forma, textura superficial, mineralogía y limpieza de los agregados; ya que para cada fuente de agregado y nivel de resistencia del concreto existe un tamaño ideal de agregado que permite obtener la mayor resistencia a compresión por unidad del cemento. Para obtener el tamaño ideal, se deben realizar pruebas con agregados de 19mm (3/4’’) o menores con diferentes contenidos de cemento. Diversos estudios demostraron que el tamaño máximo nominal de 9.5 mm a 12.5 mm (3/8’’ a ½’’) permite obtener resistencias elevadas. La resistencia del agregado y adherencia entre la pasta y el agregado son factores importantes para el concreto de alta resistencia. Estudios han demostrado que los agregados triturados producen resistencias a compresión mayores que con grava, debido a la unión pasta – agregado cuando el material triturado es angular y áspero. Los agregados gruesos deben estar limpios (libres de recubrimientos perjudiciales como polvo y arcilla), cabe mencionar que la remoción de polvo es importante, ya que afecta la cantidad de finos y la demanda de agua del concreto. La cantidad de agregados gruesos debe ser la máxima compatible con los requerimientos de trabajabilidad, debido al alto porcentaje de materia l cementante en el concreto de alta resistencia. Por lo cual, es posible y necesario el aumento de agregado grueso arriba de los valores recomendados en las normas para concreto de resistencia normal. 35 En edificios altos y puentes, la rigidez de la estructura es importante para los diseñadores estructurales, porque en determinados proyectos se ha especificado que el módulo de elasticidad estático se considera como una medida de incrementar la rigidez de la estructura. Cabe mencionar que el módulo de elasticidad no es necesariamente proporcional a la resistencia a compresión del concreto. El módulo de elasticidad que se puede lograr se ve afectado considerablemente por las propiedades del agregado y las proporciones de la mezcla, ya que si un agregado tiene la capacidad de producir un módulo alto entonces se puede obtener el módulo ideal del concreto con la mayor cantidad de agregado. El papel del agregado fino es proveer trabajabilidad y buen acabado que no es crucial para el concreto de alta resistencia a diferencia del concreto convencional. La arena con módulo de finura (MF) cerca de 3.0 se considera una arena gruesa. Para resistencias de 700 Kg/cm2 el módulo de finura se debe encontrar entre 2.8 y 3.2 y no debe variar entre 0.10 el módulo de finura de seleccionado para la duración del proyecto. También se debe mencionar que módulos de finura entre 2.5 a 2.7 pueden producir resistencias bajas y mezclas pegajosas. Por otro lado, se recomienda la combinación de tamaños de agregados, para obtener una granulometría requerida que reduzca la variabilidad del concreto y permita un control más riguroso. 2.2.2.4. Aditivos Para el concreto de alta resistencia, es necesario emplear aditivos químicos como reductores de agua, retardadores, reductores de agua de alto rango o superplastificantes; ya que aumentan la eficiencia de altas cantidades de material cementante en el concreto de alta resistencia, además de ayudar a obtener una relación de agua/cemento más baja. La eficiencia de los aditivos se debe evaluar por medio de la comparación de resistencias de mezclas de pruebas. Así mismo, se debe estudiar la compatibilidad entre cemento y material cementante suplementario, para determinar la trabajabilidad, tiempo de fraguado y cantidad de reducción de agua. 36 2.2.2.5. Proporciones El mejor enfoque para la selección de proporciones de materiales para el concreto de alta resistencia, se basa en la elaboración de mezclas de prueba. Para obtener alta resistencia, se recomienda el uso de una baja relación agua/mater ia l cementante y alto contenido de cemento Portland. La resistencia unitar ia obtenida de cada unidad de cemento se puede graficar como la eficiencia de la resistencia, para contribuir con el diseño de mezcla. El requisito de agua del concreto aumenta el contenido de agregado fino para cualquier tamaño de agregado grueso. El contenido de material cementante en el concreto de alta resistencia, es posible mantener bajo el contenido de agregado fino. No obstante, el uso de agregados con buena granulometría, la relación agua/material cementante puede resultar un concreto con trabajabilidad inadecuada. 2.2.2.6. Mezcla El concreto de alta resistencia se mezcla en mezcladoras móviles y centrales de concreto, pero estos concretos tienden a ser pegajosos y se pueden acumular en las mezcladoras. Por lo cual, es necesario verificar la secuencia en que se añaden los sólidos y líquidos, para comprobar el porcentaje de adición de cada materia l en cada etapa del proporcionamiento. En caso de no haber realizado la mezcla de concreto de alta resistenc ia anteriormente, es importante realizar mezclas de prueba en laboratorio para determinar las proporciones ideales. Es así que, en esta etapa, es posible determinar las propiedades de la mezcla como: trabajabilidad, contenido de aire, densidad, resistencia y módulo de elasticidad. 2.2.2.7. Colocación, consolidado y curado La relación entre el contratista y productor del concreto permite la descarga rápida del concreto después de su llegada a obra. Por lo cual, los técnicos de la producción del concreto deben realizar el ajuste final del concreto en la obra, a través de un laboratorio de concreto o especialista en el desempeño y uso de concreto de alta resistencia. 37 La consolidación es importante para obtener resistencias potenciales del concreto de alta resistencia. Por ello, se debe vibrar el concreto lo más rápido posible después de su colocación en el encofrado. Los vibradores de alta frecuencia deben ser pequeños para permitir el espacio entre la cabeza de vibración y acero de refuerzo. La vibración excesiva de concretos trabajables resulta en segregación, pérdida de aire incluido o ambos. El concreto sin superplastificante será áspero y contendrá poco aire, por lo que los inspectores deben de verificar la falta de vibración. El curado de concreto de alta resistencia es más importante que el concreto convencional, por lo que se recomienda suministrar humedad adecuada y condiciones favorables de temperatura por periodos más largos, en especial cuando se requieran resistencias superiores a los 56 o 91 días de curado. 2.2.2.8. Control de calidad Es necesario un programa de calidad en la planta de concreto como en obra, para garantizar la coherencia de producción y colocación del concreto de alta resistencia. Así mismo, es importante la inspección de las operaciones desde las pilas de almacenamiento de los agregados hasta la finalización del curado, como en la producción. También, es necesario el muestreo y ensayo de rutina de todos los materiales para controlar la uniformidad del concreto. 2.2.3. Ensayos de laboratorio 2.2.3.1. Asentamiento Asentamiento del concreto fresco en el cono de Abrams (NTP 339.035) La finalidad de este ensayo es determinar el asentamiento del concreto en estado fresco, el cual debe cumplir con el asentamiento asumido para la resistenc ia diseñada. Este ensayo consiste en humedecer el molde, la base metálica y la varilla (Cono de Abrams); colocarlo sobre una superficie plana, sujetar con los pies y llenar el concreto.  Llenar el molde con el material y dividir en capas de volúmenes iguales, compactar cada capa. 38  Con la varilla enrasar el concreto  Levantar el molde verticalmente en un tiempo de 5 +/- 2 segundos.  Con la ayuda de un flexómetro medir el asentamiento de la mezcla 2.2.3.2. Peso unitario Ensayo para determinar el peso por metro cúbico (NTP 339.046) La finalidad de este ensayo, es especificar el peso volumétrico del agregado grueso y fino o incluso una composición de ambos, para realizar ensayos y obtener el peso unitario al ser compactados o sueltos.  Materiales y equipos o Balanza o Recipientes o 1 varilla compactadora de 5/8’’ de diámetro y 60 cm de longitud, semiesférico de 8mm  Procedimiento El método del apisonado se realiza con agregados de tamaño nominal menor o igual a 39 mm (1 ½’’), para este ensayo el agregado se coloca en el recipiente capa por capa (3 capas) de igual volumen hasta llenarlo; cabe resaltar que en cada capa se empareja con la mano y se apisona con 25 golpes de la varilla, de tal forma que los agregados se encuentren distribuidos de forma uniforme en cada capa.  Metodología de cálculo 𝑃𝑠𝑠 = 𝐺 − 𝑇 𝑉 Donde: Pss: Peso unitario del agregado seco y suelto en Kg/m3 G: Peso del recipiente de medida más el agregado en Kg T: Peso del recipiente de medida en Kg V: Volumen del recipiente de medida en m3 2.2.3.3. Resistencia a la compresión Ensayo de resistencia a compresión (NTP 339.034) La Norma Técnica Peruana, establece que la resistencia a compresión es el resultado de aplicar una carga de compresión axial a los cilindros moldeados o 39 extracciones diamantinas; y se calcula con la división entre la carga máxima alcanzada y el área de sección de la probeta (INDECOPI, 2008). Los cilindros de ensayo, deben de ser fracturados de acuerdo al tiempo permisible establecido por la NTP 339.034; la cual se describe en la siguiente tabla. Tabla 3. Tolerancia permisible para el ensayo de cilindros de concreto Edad de ensayo Tolerancia permisible 24 horas ± 0.5 h ó 2.1% 3 días ± 2 h ó 2.8% 7 días ± 6 h ó 3.6% 28 días ± 20 h ó 3.0% 90 días ± 48 h ó 2.2% Nota: Tomado de NTP 339.034 Los aspectos a tomar en cuenta en el reporte de este ensayo, son los que se describen a continuación:  Número de cilindro de concreto.  Diámetro en mm.  Longitud en mm, y si está fuera del rango de 1.8D a 2.2D.  Área de la sección recta.  Carga máxima en KN.  Resistencia a la compresión, calculado con aproximación a 0.1 MPa.  Tipo de fractura.  Defectos en el espécimen o en el refrentado.  Edad del espécimen.  Cuando se requiera: densidad con aproximación a 10 Kg/m3. En la figura, se puede observar los tipos de fracturas, de los cilindros de concretos sometidos a carga axial. 40 Figura 1. Tipos de fractura Fuente: NTP 339.034 2.2.3.4. Resistencia a la flexión Ensayo de resistencia a flexión en vigas simplemente apoyadas con cargas a los tercios del tramo (NTP 339.078) La Norma Técnica Peruana, establece que la resistencia a compresión es el resultado de aplicar una carga de compresión axial a los cilindros moldeados o extracciones diamantinas; y se calcula con la división entre la carga máxima alcanzada y el área de sección de la probeta (INDECOPI, 2008). El equipo de ensayo, debe ser capaz de aplicar una carga constante sobre las muestras. Para el ensayo, se emplean placas de apoyo de tal forma que aseguren que las fuerzas aplicadas a la viga sean perpendiculares a la cara de las muestras y aplicarse sin excentricidad. En las siguientes líneas, se describen los requerimientos del equipo.  El equipo de flexión, debe ser capaz de mantener constante la longitud del tramo especificado y las distancias entre placas de carga dentro de ±1.0 mm. 41  La relación de la distancia horizontal entre el punto de aplicación de la carga y el punto de aplicación de la reacción más cercana a la profundidad de la viga debe ser 1.0 ± 0.03.  El equipo debe ser capaz de mantener constante la distancia entre apoyos y entre placas de carga, con una aproximación de 2.0 mm.  La carga se debe aplicar de forma perpendicular a la cara superior de la viga, evitando la excentricidad.  La carga se debe incrementar de forma gradual y sin impacto.  La dirección de las reacciones debe ser paralelas a la dirección de las cargas aplicadas, mientras se realice la prueba.  La relación entre la distancia desde el punto de aplicación de la carga a la reacción más cercana y la altura de la viga no debe ser menor a la unidad. A continuación, se describen los aspectos a tomar en cuenta en el informe del ensayo.  Número o identificación de la viga.  Ancho promedio en mm, aproximación a 1 mm.  Altura promedio en mm, aproximación a 1 mm.  Luz libre entre apoyos en mm.  Carga máxima aplicada en N.  Módulo de rotura en MPa, con aproximación a 0.05 MPa.  Referencia del curado y condición aparente de la humedad de la viga al momento del ensayo.  Defectos observados en la viga.  Edad de la viga.  Señalar si la viga fue refrentada, lijada o si se colocó una cuña de cuero. En la figura, se puede observar el esquema del equipo de flexión de vigas con cargas a los tercios. 42 Figura 2. Equipo de flexión de vigas con cargas a los tercios Fuente: NTP 339.078 2.3. Definición de términos básicos a) Aditivos Agentes externos que se agregan al concreto para mejorar las propiedades mecánicas, físicas y químicas del concreto. Para prevenir el daño del concreto por algún agente externo como la humedad, exposición a salinidad, exposición a corrientes sulfatadas, contacto con aguas negras o grises, incluso el contacto con el agua marina; que pueden generar alteraciones y daños en las estructuras de concreto (KOSMATKA, y otros, 2004). b) Agua de mar También conocida como agua salada. Es la que se encuentra en el océano y mar del planeta Tierra, tiene concentraciones de sales minerales disueltas alrededor de 35% (Iagua, 2017). Mezcla de 96.5% de agua pura y 3.5% de otros componentes como sales, gases disueltos, sustancias orgánicas y partículas sin disolver (Institut de Ciències del Mar, 2021). c) Concreto Mezcla de cemento Portland, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en determinadas proporciones, para alcanzar ciertas propiedades en especial la resistencia; en ocasiones se agregan ciertas circunstancias conocidas como 43 aditivos que mejoran y/o modifican algunas propiedades del concreto (ABANTO, 1996) d) Concreto de alta resistencia Concreto que posee resistencia superior a los concretos encontrados en la práctica. Para lo cual, es necesario la aplicación de mejores prácticas, así como las recomendaciones para el laboratorio y los procedimientos de prueba en campo según el ACI 363.2 (KOSMATKA, y otros, 2004). e) Curado Según la ACI 308 R, el curado es el proceso donde el concreto elaborado con concreto hidráulico madura y se endurece con el tiempo, que es el resultado de la hidratación continua del cemento en presencia de determinada cantidad de agua y calor (Sika, 2009). f) Resistencia a compresión Resultado de aplicar una carga de compresión axial a los cilindros moldeados o extracciones diamantinas; y se calcula con la división entre la carga máxima alcanzada y el área de sección de la probeta (INDECOPI, 2008). g) Resistencia a flexión Medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto, con una luz mínima de tres veces su espesor. La Norma Técnica Peruana, establece que el método de ensayo consiste en aplicar una carga a los tercios de la luz de la viga hasta que ocurra la falla; donde el módulo de rotura se calcula según la ubicación de la falla: dentro del tercio medio o a una distancia de este no mayor del 5% de la luz libre (INDECOPI, 2012). 44 CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3.1. Método, tipo o alcance de la investigación 3.1.1. Método Según (SÁNCHEZ, y otros, 2015), afirma que el método es el proceso de indagación para tratar un conjunto de problemas que no conocemos y es la manera sistematizada de hacer uso del pensamiento reflexivo; incluyendo la solución de problemas de la sociedad que aún no han sido investigados o llevan hacia otra dirección. En ese sentido, la presente investigación es científica ya que se desarrollará de manera organizada y sistemática la información, así como los resultados necesarios para hacer posible la investigación. 3.1.2. Tipo De acuerdo con (RAMÍREZ, 2010), la investigación aplicada utiliza la teoría para la solución de problemas concretos y se encuentra relacionada de manera directa con la investigación pura, ya que las teorías que descubre esta última permiten la estructuración de soluciones concretas a problemas de la realidad. Razón por la cual, en la presente investigación se hará uso de los conocimientos referentes a concreto, diseño de mezcla y aditivos. Con la finalidad de determinar el efecto de los aditivos en un concreto de alta resistencia para pilotes y así garantizar su durabilidad y comportamiento bajo agua, como parte de la infraestructura portuaria. 45 3.1.3. Alcance El alcance o nivel de investigación es explicativo, ya que “está dirigido a responder por las causas de los efectos y fenómenos físicos o sociales”, además que se contará con un grupo de tratamiento control y grupos experimenta les (HERNÁNDEZ, y otros, 2014). 3.1.4. Diseño El diseño de la investigación es experimental, debido a que “la esencia de esta concepción de experimento es que requiere la manipulación intencional de una acción, para analizar sus posibles resultados” (HERNÁNDEZ, y otros, 2014). Es así que la investigación desarrollará la manipulación de la variable de aditivos en las propiedades en estado fresco y endurecido del concreto de alta resistencia para pilotes en el terminal portuario de Ilo, Moquegua. 𝐺𝐸: 𝑂1 𝑥 𝑂2 𝐺𝐶: 𝑂3 En la siguiente tabla, se muestra la tabla de tratamientos de la investigación. Tabla 4. Tratamientos de la investigación N° de Muestras T0 T1 T2 T3 T4 1 V1 W1 X1 Y1 Z1 2 V2 W2 X2 Y2 Z2 3 V3 W3 X3 Y3 Z3 4 V4 W4 X4 Y4 Z4 5 V5 W5 X5 Y5 Z5 Fuente: Elaboración propia Donde: T0, tratamiento 0: Concreto f’c = 280 Kg/cm2 T1, tratamiento 1: Concreto f’c = 350 Kg/cm2, con aditivos; 1.50% viscocrete 4500 PE, 0.10% Sika Tard 450 PE, 1.90% Sika CNI y 0.30% Mapeplast UW. T2, tratamiento 2: Concreto f’c = 350 Kg/cm2, con aditivos; 2.00% viscocrete 4500 PE, 0.15% Sika Tard 450 PE, 2.40% Sika CNI y 0.60% Mapeplast UW. T3, tratamiento 3: Concreto f’c = 350 Kg/cm2, con aditivos; 2.50% viscocrete 4500 PE, 0.20% Sika Tard 450 PE, 2.90% Sika CNI y 0.90% Mapeplast UW. 𝑊̅ 𝑋̅ 𝑌̅ 𝑍̅ 𝑉̅ 46 T4, tratamiento 4: Concreto f’c = 350 Kg/cm2, con aditivos; 3.00% viscocrete 4500 PE, 0.25% Sika Tard 450 PE, 3.40% Sika CNI y 1.200% Mapeplast UW. 3.1.5. Población y muestra Población Según (CASTRO, 2016), la población es la totalidad de elementos que conforman la realidad que se va a investigar. En esta investigación la población está conformada por el concreto de alta resistencia para pilotes en el termina l portuario de Ilo, Moquegua. Muestra Según (CASTRO, 2016), la muestra es parte de la población, la cual se selecciona por métodos diversos y representa a la población. Por ello, la muestra de la investigación es no probabilística y por conveniencia ya que se encuentra conformada por 45 cilindros prismáticos para evaluar la resistencia a compresión. 3.1.6. Diseño El diseño de la investigación es experimental, debido a que “la esencia de esta concepción de experimento es que requiere la manipulación intencional de una acción, para analizar sus posibles resultados” (HERNÁNDEZ, y otros, 2014). Es así que, la investigación desarrollará la manipulación de la proporción de los aditivos para observar los efectos en las propiedades en estado fresco y endurecido del concreto de alta resistencia. 3.2. Materiales y métodos 3.2.1. Materiales Los materiales a emplear en la investigación serán el cemento, agregados fino y grueso, agua y aditivos que producen un concreto de alta resistencia. Así mismo, se empleará agua de mar para evaluar el curado de los especímenes de prueba. 47 3.2.2. Métodos Los métodos para el desarrollo de la investigación, corresponden a las normas de ejecución para la elaboración de concreto, curado de muestras y ensayos de resistencia de compresión y flexión. 3.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos 3.3.1. Técnicas de recolección La técnica de recolección de datos fue la observación, este es un proceso intencional que permite recolectar información precisa de las características y rasgos de las unidades de análisis (CARRASCO, 2019). Por lo que, en la investigación se aplicó la observación durante toda la ejecución de los ensayos en laboratorio. 3.3.2. Instrumentos Para Valderrama, S (2002), los instrumentos de recolección de datos son “Medios materiales empleados por el investigador para el recojo y almacenamiento de la información. Además, serán seleccionados de forma coherente a las variables investigadas”. Los instrumentos de recolección de datos en la investigación corresponden a las fichas de registro de los ensayos realizados en laboratorio, las cuales se encuentran validadas por el especialis ta responsable del laboratorio. 48 CAPÍTULO IV RESULTADOS 4.1. Presentación de resultados 4.1.1. Diseño de mezcla En la siguiente tabla, se puede apreciar el diseño de mezcla para el tratamiento 0 de concreto con f’c = 280 Kg/cm2. Tabla 5. Diseño de mezcla, tratamiento 0, f’c = 280 Kg/cm2 Características Diseño Cantidad x 1m3 Resistencia (f'c) 28 MPa - Relación agua/cemento 0.53 - Componentes Cemento tipo V 0.1251 m3 341.5 Kg Agua 0.1810 m3 169.7 Lt Aire 0.0010 m3 - Agregado fino 0.2962 m3 679.6 Kg Agregado grueso 0.3967 m3 1220.5 Kg Fuente: Elaboración propia Las siguientes tablas, muestran los diseños de mezcla de los tratamientos 1 al 4 de concreto f’c = 350 Kg/cm2 con 4 aditivos para alcanzar un concreto de alta resistenc ia para pilotes bajo agua. 49 Tabla 6. Diseño de mezcla, tratamiento 1 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos Características Diseño Cantidad x 1m3 Resistencia (f'c) 35 MPa - Relación agua/cemento 0.53 - Componentes Cemento tipo V - 490 Kg Sika fume - 18.5 Kg Agua - 193 Kg Agregado fino 63% 1020 Kg Agregado grueso huso 7 37% 617 Kg Aditivo viscocrete 4500 1.50% 7.725 Kg Aditivo sikatard 450 0.10% 0.5775 Kg Aditivo sika CNI 1.90% 9.27 Kg Aditivo Mapeplast UW 0.30% 2.3175 Kg Extensibilidad 65 cm - Fuente: Elaboración propia Tabla 7. Diseño de mezcla, tratamiento 2 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos Características Diseño Cantidad x 1m3 Resistencia (f'c) 35 MPa - Relación agua/cemento 0.53 - Componentes Cemento tipo V - 490 Kg Sika fume - 25 Kg Agua - 193 Kg Agregado fino 63% 1020 Kg Agregado grueso huso 7 37% 617 Kg Aditivo viscocrete 4500 2.00% 10.30 Kg Aditivo sikatard 450 0.15% 0.77 Kg Aditivo sika CNI 2.40% 12.36 Kg Aditivo Mapeplast UW 0.60% 3.09 Kg Extensibilidad 65 cm - Fuente: Elaboración propia 50 Tabla 8. Diseño de mezcla, tratamiento 3 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos Características Diseño Cantidad x 1m3 Resistencia (f'c) 35 Mpa - Relación agua/cemento 0.53 - Componentes Cemento tipo V - 490 Kg Sika fume - 27.5 Kg Agua - 193 Kg Agregado fino 63% 1020 Kg Agregado grueso huso 7 37% 617 Kg Aditivo viscocrete 4500 2.50% 12.875 Kg Aditivo sikatard 450 0.20% 1.027 Kg Aditivo sika CNI 2.90% 14.935 Kg Aditivo Mapeplast UW 0.90% 5.85 Kg Extensibilidad 65 cm - Fuente: Elaboración propia Tabla 9. Diseño de mezcla, tratamiento 4 - f’c = 350 Kg/cm2 con aditivos Características Diseño Cantidad x 1m3 Resistencia (f'c) 35 MPa - Relación agua/cemento 0.53 - Componentes Cemento tipo V - 490 Kg Sika fume - 29.5 Kg Agua - 193 Kg Agregado fino 63% 1020 Kg Agregado grueso huso 7 37% 617 Kg Aditivo viscocrete 4500 3.00% 15.45 Kg Aditivo sikatard 450 0.25% 1.283 Kg Aditivo sika CNI 3.40% 17.510 Kg Aditivo Mapeplast UW 1.20% 6.18 Kg Extensibilidad 65 cm - Fuente: Elaboración propia En el anexo 4, se adjuntan las fichas técnicas de los aditivos empleados en la elaboración de concreto de alta resistencia. 51 4.1.2. Aditivos en las propiedades en estado fresco del concreto para pilotes 4.1.2.1. Asentamiento La tabla muestra el Slump o también conocido como asentamiento del concreto en estado fresco para cada tratamiento aplicado. Cabe resaltar que los tratamientos aplicados corresponden a los diferentes diseños de mezcla del concreto de alta resistencia. Tabla 10. Slump de concreto, tratamientos Diseño de mezcla Slump (cm) Slump (plg) T0 f'c =280 Kg/cm2 44 17.3 T1 f'c =350 Kg/cm2 con aditivos 45 17.7 T2 f'c =350 Kg/cm2 con aditivos 43 16.9 T3 f'c =350 Kg/cm2 con aditivos 44 17.3 T4 f'c =350 Kg/cm2 con aditivos 46 18.1 Fuente: Elaboración propia Del mismo modo, en la figura se puede apreciar el Slump de los tratamientos aplicados. Figura 3. Slump de concreto, tratamientos 4.1.3. Aditivos en las propiedades en estado endurecido del concreto para pilotes 4.1.3.1. Resistencia a compresión  Resistencia a compresión, edad 7 días La tabla presenta el resumen promedio de la resistencia a compresión del concreto de alta resistencia tras 7 días de curado. 52 Tabla 11. Resistencia a compresión, edad 7 días Muestras Tratamiento 0 Tratamiento 1 Tratamiento 2 Tratamiento 3 Tratamiento 4 Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado 1 179 280 64 192 350 55 226 350 65 184 350 53 253 350 72 2 183 280 65 189 350 54 233 350 67 181 350 52 250 350 71 3 177 280 63 193 350 55 235 350 67 182 350 52 242 350 69 Promedio 179.7 280.0 64.2 191.3 350.0 54.7 231.3 350.0 66.1 182.3 350.0 52.1 248.3 350.0 71.0 Fuente: Elaboración propia Así mismo, en la figura, se puede apreciar la resistencia a compresión de las probetas cilíndricas, alcanzada a los 7 días de curado. Cabe resaltar que el registro de los resultados se adjunta en el anexo 5. Figura 4. Resistencia a compresión, edad 7 días 53  Resistencia a compresión, edad 14 días La tabla adjunta, el resumen promedio de la resistencia a compresión del concreto de alta resistencia alcanzada a los 14 días de curado. Tabla 12. Resistencia a compresión, edad 14 días Muestras Tratamiento 0 Tratamiento 1 Tratamiento 2 Tratamiento 3 Tratamiento 4 Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado 1 248 280 89 265 350 76 312 350 89 255 350 73 350 350 100 2 253 280 90 257 350 73 322 350 92 251 350 72 347 350 99 3 246 280 88 268 350 77 325 350 93 252 350 72 335 350 96 Promedio 249.0 280.0 88.9 263.3 350.0 75.2 319.7 350.0 91.3 252.7 350.0 72.2 344.0 350.0 98.3 Fuente: Elaboración propia Así mismo, en la figura se puede apreciar la resistencia a compresión alcanzada a los 14 días de curado. En el anexo 6 se encuentra el registro de resultados Figura 5. Resistencia a compresión, edad 14 días 54  Resistencia a compresión, edad 28 días La tabla muestra el resumen promedio de la resistencia a compresión promedio del concreto de alta resistencia tras 28 días de curado. Tabla 13. Resistencia a compresión, edad 28 días Muestras Tratamiento 0 Tratamiento 1 Tratamiento 2 Tratamiento 3 Tratamiento 4 Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Resistencia a compresión (Kg/cm2) Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado Laboratorio Diseño % alcanzado 1 275 280 98 294 350 84 347 350 99 283 350 81 389 350 111 2 281 280 100 286 350 82 358 350 102 279 350 80 384 350 110 3 273 280 98 298 350 85 361 350 103 280 350 80 372 350 106 Promedio 276.3 280.0 98.7 292.7 350.0 83.6 355.3 350.0 101.5 280.7 350.0 80.2 381.7 350.0 109.0 Fuente: Elaboración propia Así mismo, en la figura se aprecia la resistencia a compresión en laboratorio y del diseño, tras 28 días de curado. El anexo 7, contiene el registro de resultados de este ítem. Figura 6. Resistencia a compresión, edad 28 días 55 4.1.4. Prueba de hipótesis 4.1.4.1. Asentamiento La prueba de hipótesis para los resultados de asentamiento, se obtuvo de la correlación de Pearson. El resultado presenta la tabla de estadística de regresión y curva de regresión ajustada. La hipótesis a comprobar fue la siguiente. 𝐻0: 𝐸𝑙 𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑦 𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒𝑛 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 𝐻𝑎: 𝐸𝑙 𝑆𝑙𝑢𝑚𝑝 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑦 𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑠 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒𝑛 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 En la tabla se puede apreciar la estadística de regresión y en la figura, la curva de regresión con la función polinómica que se ajusta a la distribución de los resultados obtenidos. Tabla 14. Estadística de regresión Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación múltiple 0.4160 Coeficiente de determinación R^2 0.1731 R^2 ajustado -0.1026 Error típico 0.4713 Observaciones 5 Fuente: Elaboración propia Figura 7. Curva de regresión, función polinómica –Slump de concreto La tabla se estadística de regresión, señala que el Slump o asentamiento del concreto de alta resistencia en estado fresco tiene relación moderada con los 56 tratamientos aplicados (aditivos para concreto de alta resistencia en pilotes). No obstante, el coeficiente de determinación (R2) señala que el 17.31% del Slump de concreto depende de los tratamientos aplicados, por lo cual se realizaron curvas de regresión con diferentes funciones y fue la función polinómica la que mejor se ajusta a la distribución de resultados. Se obtuvo que el 51.65% del Slump del concreto en estado fresco depende de los tratamientos aplicados y el 48.35% depende de otros factores como las condiciones ambientales del lugar de los ensayos. 4.1.4.2. Resistencia a compresión La prueba de hipótesis para los resultados de resistencia a compresión del concreto de alta resistencia, se realizó con el diseño de bloques completamente al azar que se conoce por su abreviatura DBCA. Se realizó el diseño para la resistencia alcanzada a los 7; 14 y 28 días, así como para el resumen general de los tratamientos y edad de curado del concreto. A. Resistencia a compresión, edad 7 días La hipótesis a comprobar es la siguiente. 𝐻0: 𝑢1 = 𝑢2 = 𝑢3 𝐻𝑎: 𝑢1 ≠ 𝑢2 ≠ 𝑢3 Las siguientes tablas contienen: análisis de varianza y prueba de Duncan para determinar la diferencia de las medias de los tratamientos y muestras. Tabla 15. Análisis de varianza, edad de curado 7 días Pruebas de efectos inter-sujetos Variable dependiente: Origen Tipo III de suma de cuadrados gl Media cuadrática F Sig. Modelo corregido 11707,467a 6 1951.244 114.667 .000 Intersección 640253.400 1 640253.400 37625.077 .000 Tratamiento 11702.267 4 2925.567 171.924 .000 Muestra 5.200 2 2.600 .153 .861 Error 136.133 8 17.017 Total 652097.000 15 Total corregido 11843.600 14 a. R al cuadrado = .989 (R al cuadrado ajustada = .980) Fuente: Elaboración propia 57 Del análisis de varianza para la resistencia a compresión del concreto a los 7 días de curado. El valor de F calculado para tratamientos fue 171.924 y el valor de F tabulado (Ftabla: 4; 8 = 3.838). Debido a que el valor de F tabulado fue mayor a F calculado, se acepta la hipótesis alterna de que los tratamientos aplicados son estadísticamente diferentes