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Evaluación de agregados de diferentes procedencias y diseño de
mezcla sobre la resistencia del concreto
Evaluation of aggregate from different sources and mix design on the resistance of concrete
Paucar Ch. Fortunato1 • Benito H. Gilmar2
Recibido: 10 de Mayo del 2023 / Aceptado: 13 de Junio del 2023
RESUMEN
El presente estudio tiene como objetivo dar a conocer la influencia de las características y propiedades de los
agregados extraídos de diferentes fuentes, específicamente de las canteras de la cuenca del río Ichu y de las
canteras de la cuenca del río Mantaro. Al mismo tiempo, cómo afectan la resistencia del concreto. A su vez,
comprender las propiedades de los agregados. Para ello se realizaron pruebas en 90 unidades
de muestra cilíndricas (45 muestras cilíndricas para agregados de la cuenca del Rio Ichu y 45 muestras
cilíndricas para agregados de la cuenca del Rio Mantaro). Se evaluaron las propiedades mecánicas del agregado
fino (arena gruesa) y grueso (piedra triturada) de ambas canteras según ASMC 33 y NTP 400.037.
La mezcla se calculó para las resistencias: f'c = 175 kg/cm2, f'c = 210 kg/cm2 y f'c = 245 kg/cm2 utilizando el
método ACI 211. En las canteras examinadas se llevaron a cabo diversas pruebas. Las muestras se
endurecieron por inmersión en agua en condiciones de laboratorio y se calculó la resistencia a la compresión a
la edad de 28 días según ASTM C 39 o NTP 339.034.
Llegando a la conclusión que, a la edad de 28 días, las muestras elaboradas con áridos de la cuenca del río
Mantaro lograron mayor resistencia que las muestras elaboradas con áridos de la cuenca del río Ichu. Al
realizar una prueba estadística muestra que todos los tratamientos son diferentes. Las canteras de los ríos
Mantaro e Ichu y el diseño de la mezcla (175, 210 y 245 kg/cm2) son factores que influyen en la resistencia
del concreto.
Palabras claves: procedencia, agregados, diseño de mezcla, resistencia del concreto.
ABSTRACT
The objective of this study is to show the influence of the characteristics and properties of aggregates extracted
from different sources, specifically from the quarries of the Ichu river basin and the quarries of the Mantaro
river basin. At the same time, how they affect concrete strength. At the same time, to understand the properties
of the aggregates. The mechanical properties of fine aggregate (coarse sand) and coarse aggregate (crushed
stone) from both quarries were evaluated according to ASMC 33 and NTP 400.037. Tests were carried out on
90 cylindrical sample units (45 cylindrical samples for aggregates from the Ichu River basin and 45 cylindrical
samples for aggregates from the Mantaro River basin). The mix was calculated for the strengths: f'c = 175
kg/cm2, f'c = 210 kg/cm2 and f'c = 245 kg/cm2 using the ACI 211 method. Various tests were carried out in
the quarries examined. The samples were hardened by immersion in water under laboratory conditions and the
compressive strength at the age of 28 days was calculated according to ASTM C 39 or NTP 339.034.
It was concluded that, at the age of 28 days, the samples made with aggregates from the Mantaro river basin
achieved higher resistance than the samples made with aggregates from the Ichu river basin. A statistical test
shows that all treatments are different. The quarries of the Mantaro and Ichu rivers and the mix design (175,
210 and 245 kg/cm2) are factors that influence the strength of the concrete.
Keywords: sourcing, aggregates, mix design, concrete strength.
Revista de Investigación Científica Siglo XXI (2023)
https://doi.org/ 10.54943/rcsxxi.v3i2.345
Vol. 3, Núm. 2, pp. 15 - 23
ARTÍCULO ORIGINAL
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1. INTRODUCCIÓN
El hormigón es el material de construcción más
utilizado para muchos tipos de proyectos de
ingeniería como casas edificios, presas, carreteras,
puentes y otros por su dureza,
durabilidad, ductilidad, variabilidad y rentabilidad
(Calderón, 2015).
Conocer las propiedades de los áridos es de gran
importancia. Por lo tanto, es importante elegir una
cantera con agregados de buena calidad para
garantizar un concreto resistente y duradero que
cumpla con los objetivos de diseño. Hay muchas
canteras en Perú que producen agregados de buena
calidad, pero en algunos lugares son raros o de
mala calidad. Por ejemplo, en la ciudad
de Cajamarca, los agregados de cerro son de mala
calidad y no cumplían con los requisitos técnicos
para la producción de concreto (Torres Ríos,
2015).
Actualmente, la construcción civil en la ciudad de
Huancavelica se realiza con agregados
provenientes de diversas canteras, pero los
constructores que adquieren este material lo
utilizan sin conocer sus propiedades, lo que
provoca una alta incertidumbre en el
proceso de producción del concreto. Conociendo
las características de sus componentes no podemos
predecir si se conseguirá la durabilidad esperada.
Asimismo, otro problema en la producción de
concreto es que la cantidad utilizada depende de la
experiencia del constructor o del propio trabajador.
Sin embargo, si profundizamos en el ámbito de la
cuantificación, veremos que tras el cálculo variara
de una mina a otra porque las propiedades del
material nunca serán las mismas.
2. MATERIAL Y MÉTODOS
El área de estudio de la presente
investigación se ubica en el departamento de
Huancavelica.
Fortunato Paucar Chanca
fortunato.pch@gmail.com
1
Ingeniero Civil titulado en la Universidad Nacional
de Huancavelica, Huancavelica, Perú.)
2 Ingeniero Civil titulado en la Universidad Nacional
de Huancavelica, Huancavelica, Perú.)
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Dicha investigación es de tipo experimental, nivel
explicativo, método deductivo – descriptivo,
diseño experimental. Para la recolección de datos
se realizaron pruebas en 90 unidades
de muestra cilíndricas (45 muestras cilíndricas
para agregados de la cuenca del Rio Ichu y 45
muestras cilíndricas para agregados de la cuenca
del Rio Mantaro) que nos permitirá obtener un
error Tipo I=0.05 y una confianza de 0.95. el tipo
de muestreo utilizado fue el aleatorio simple. Se
utilizó las siguientes normas y reglamentos:
Granulometría (NTP 400.012; ASTM C136),
Pesos Unitarios sueltos y compactos (NTP
400.017; ASTM C 29), Porcentaje de Humedad
(NTP 339.195; ASTM C 535), Peso específico y
absorción (NTP 400.021; NTP 400.022; ASTM C
128; ASTM C 127), Resistencia al desgaste por
medio de la máquina de los ángeles (NTP 400.019;
NTP 400.020; ASTM C131; ASTM C535). Se
recolecto los datos a partir de la Elaboración de
probetas de resistencias f’c = 175 kc/cm2, f’c = 210
kc/cm2, f’c = 245 kc/cm2. La técnica para el
procesamiento de los datos se utilizó la tuna
estadística descriptiva (Diseño Completamente al
Azar con Arreglo Factorial (3x2) y Pruebas de
comparación múltiple (Tukey) y para el análisis de
datos se aplicó el Software estadístico R (The R
Project for Statistical Computing).
3. RESULTADOS
El cuadro 01 muestra los siguientes resultados de
las propiedades físicas y mecánicas de los
agregados de la cantera de la cuenca del río Ichu,
(PEM = 2.59 gr/cm3, PE = 2.64 gr/cm3, PEA = 2.73
gr/cm3, A = 1.92%, PUS = 1316.67 Kg/m3, PUC =
1463.88 Kg/m3, CH = 11.62% y MF = 3.04), los
cuales se obtuvieron en el laboratorio de tecnología
de concreto de la Universidad Nacional de
Huancavelica siguiendo los criterios establecidos
por las normas y especificaciones técnicas
descritas en capítulos anteriores.
CUADRO 01: Propiedades de los agregados (Cantera río Ichu)
PERFIL
Peso Específico de Masa (PEM)
Peso Específico SSS (PE)
Peso Específico Aparente (PEA)
Absorción (A)
Peso Unitario Suelto (PUS)
Peso Unitario Compacto (PUC)
Contenido de Humedad (CH)
Módulo de Fineza (MF)
Tamaño Máximo Nominal
Desgaste de abrasión
de los Ángeles
El cuadro 02 muestra los siguientes resultados de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de la
cantera de la cuenca del río Ichu, (PEM = 2.54 gr/cm3, PE = 2.60 gr/cm3, PEA = 2.70 gr/cm3, A = 2.26%, PUS
= 1347.88 Kg/m3, PUC = 1454.46 Kg/m3 y CH = 2.91%).
CUADRO 02: Propiedades de los agregados (Cantera río Ichu)
AGREGADO GRUESO
PERFIL
PIEDRA CHANCADA
Peso Específico de Masa (PEM)
2.54 gr/cm3
Peso Específico SSS (PE)
2.60 Kg/m3
Peso Específico Aparente (PEA)
2.70 Kg/m3
Absorción (A)
2.26%
Peso Unitario Suelto (PUS)
1347.88 Kg/m3
Peso Unitario Compacto (PUC)
1454.46 Kg/m3
Contenido de Humedad (CH)
2.91%
18 | P á g i n a
Módulo de Fineza (MF)
-
Tamaño Máximo Nominal
1"
Desgaste de abrasión
de los Ángeles
22.81
El cuadro 03 muestra los siguientes resultados de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de la
cantera de la cuenca del río Mantaro, (PEM = 2.62 gr/cm3, PE = 2.66 gr/cm3, PEA = 2.73 gr/cm3, A = 1.65%,
PUS = 1641.06 Kg/m3, PUC = 1813.07 Kg/m3 y CH = 7.61% y MF = 2.97).
CUADRO 03: Propiedades de agregados (Cantera de la cuenca río Mantaro)
AGREGADO
PERFIL
Peso Específico de Masa (PEM)
Peso Específico SSS (PE)
Peso Específico Aparente (PEA)
Absorción (A)
Peso Unitario Suelto (PUS)
Peso Unitario Compacto (PUC)
Contenido de Humedad (CH)
Módulo de Fineza (MF)
Tamaño Máximo Nominal
Desgaste de abrasión
de los Ángeles
El cuadro 04 muestra los siguientes resultados de las propiedades físicas y mecánicas de los agregados de la
cantera de la cuenca del río Mantaro, (PEM = 2.58 gr/cm3, PE = 2.60 gr/cm3, PEA = 2.64 gr/cm3, A = 0.92%,
PUS = 1514.05 Kg/m3, PUC = 1542.20 Kg/m3 y CH = 2.21%)
CUADRO 04: Propiedades de agregados (Cantera de la cuenca río Mantaro)
AGREGADO
AGREGADO GRUESO
PERFIL
PIEDRA CHANCADA
Peso Específico de Masa (PEM)
2.58 gr/cm3
Peso Específico SSS (PE)
2.60 Kg/m3
Peso Específico Aparente (PEA)
2.64 Kg/m3
Absorción (A)
0.92%
Peso Unitario Suelto (PUS)
1514.05 Kg/m3
Peso Unitario Compacto (PUC)
1542.20 Kg/m3
Contenido de Humedad (CH)
2.21%
Módulo de Fineza (MF)
-
Tamaño Máximo Nominal
1 "
Desgaste de abrasión
de los Ángeles
24.01
19 | P á g i n a
GRANULOMETRIA DE AGREGADOS
La Figura 01 muestra la curva granulométrica del
agregado fino de la cuenca del río Ichu, pudiéndose
visualizar que la curva granulométrica no está bien
graduada (línea roja) con respecto a los usos
granulométricos de la NTP 400.037 (líneas azules)
esto debido a que el agregado fino de la cuenca del
río Ichu presenta más gradación de partículas finas,
ya que la curva del agregado de la cuenca del río
Ichu está más cercana a la curva inferior de la NTP
400.037 y pasando por debajo de la curva en el
tamiz Nº 4.
FIGURA 01: Curva granulométrica del A. Fino de la cantera del río Ichu
La Figura 02 muestra la curva granulométrica del
agregado grueso de la cuenca del río Ichu,
pudiéndose visualizar que la curva granulométrica
no está bien graduada (línea roja) con respecto a
los usos granulométricos de la NTP 400.037
(líneas azules) esto debido a que el agregado
grueso de la cuenca del río Ichu presenta más
gradación de partículas finas, ya que la curva del
agregado de la cuenca del río Ichu está más cercana
a la curva inferior de la NTP 400.037 y pasa por
debajo de la curva en los tamices de 1” y 3/4”.
FIGURA 02: Curva granulométrica del A. Grueso de la cantera del río Ichu
20 | P á g i n a
La Figura 03 muestra la curva granulométrica del
agregado fino de la cuenca del río Mantaro,
pudiéndose visualizar que la curva granulométrica
presenta una gradación adecuada de sus partículas
(línea roja) con respecto a los usos granulométricos
de la NTP 400.037 (líneas azules).
FIGURA 03: Curva granulométrica del A Fino de la cantera del río Mantaro
La Figura 04 muestra la curva granulométrica del agregado grueso de la cuenca del río Mantaro, pudiéndose
visualizar que la curva granulométrica presenta una gradación adecuada de sus partículas (línea roja) con
respecto a los usos granulométricos de la NTP 400.037 (líneas azules).
FIGURA 04: Curva granulométrica del A. Grueso de la cantera del río Mantaro
21 | P á g i n a
ENSAYOS DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN DE LAS PROBETAS
En la tabla 01, se muestra el resultado de resistencia a la compresión de 175 kg/cm2 de cada tratamiento (T),
corresponden realizados con agregados de la cantera de la cuenca del río Ichu (C – RI) y agregados de la
cantera de la cuenca del río Mantaro (C – RM) ensayadas a los 28 días de curado:
TABLA 01: Resistencia de concreto f’c = 175 kg/cm2
m
C - RI
C - RM
Unidades
f'c = 175
kg/cm2
1
188.16
199.21
kg/cm2
2
191.55
205.08
kg/cm2
3
173.39
200.16
kg/cm2
4
172.26
195.03
kg/cm2
5
186.57
200.32
kg/cm2
6
193.06
199.87
kg/cm2
7
191.33
198.97
kg/cm2
8
193.58
203.10
kg/cm2
9
189.68
202.88
kg/cm2
10
191.87
205.92
kg/cm2
11
188.87
199.01
kg/cm2
12
187.85
196.41
kg/cm2
13
194.13
203.72
kg/cm2
14
174.20
202.34
kg/cm2
15
186.01
198.34
kg/cm2
En la tabla 02, se muestra el resultado de
resistencia a la compresión de 210 kg/cm2 de
cada tratamiento (T), corresponden realizados
con agregados de la cantera de la cuenca del río
Ichu (C – RI) y agregados de la cantera de la
cuenca del río Mantaro (C – RM) ensayadas a los
28 días de curado:
TABLA 02: Resistencia de concreto f’c = 210 kg/cm2
Muestra
C - RI
C - RM
Unidades
f'c = 210
kg/cm2
1
213.79
229.47
kg/cm2
2
215.43
234.18
kg/cm2
3
227.53
230.63
kg/cm2
4
226.47
237.21
kg/cm2
5
224.49
230.40
kg/cm2
6
206.60
235.59
kg/cm2
7
228.84
236.35
kg/cm2
8
229.47
230.15
kg/cm2
9
228.10
240.46
kg/cm2
22 | P á g i n a
10
228.84
238.05
kg/cm2
11
205.42
236.22
kg/cm2
12
218.94
237.35
kg/cm2
13
224.94
232.58
kg/cm2
14
208.70
235.50
kg/cm2
15
222.94
232.71
kg/cm2
En la tabla 03, se muestra el resultado de
resistencia a la compresión de 245 kg/cm2 de
cada tratamiento (T), corresponden realizados
con agregados de la cantera de la cuenca del río
Ichu (C – RI) y agregados de la cantera de la
cuenca del río Mantaro (C – RM) ensayadas a los
28 días de curado:
TABLA 03: Resistencia de concreto f’c = 245 kg/cm2
Muestra
C - RI
C - RM
Unidades
f'c = 245
kg/cm2
1
249.00
275.16
kg/cm2
2
242.68
270.27
kg/cm2
3
254.32
271.08
kg/cm2
4
262.78
269.71
kg/cm2
5
263.77
274.40
kg/cm2
6
256.38
270.44
kg/cm2
7
263.42
277.23
kg/cm2
8
264.92
273.43
kg/cm2
9
241.63
269.86
kg/cm2
10
264.83
272.72
kg/cm2
11
253.44
271.32
kg/cm2
12
249.39
266.87
kg/cm2
13
262.15
267.52
kg/cm2
14
256.14
269.74
kg/cm2
15
252.14
268.19
kg/cm2
En el Gráfico 01 se observa que, en los 3 tipos de
concreto, f´c = 175 kg/cm2, f’c = 210 kg/cm2 y f’c
= 245 kg/cm2 las probetas elaboradas con agregado
de la cantera de la cuenca del río Mantaro alcanzan
mayor resistencia a compresión en comparación
con las probetas elaboradas usando agregado de la
cuenca del río Ichu.
23 | P á g i n a
GRÁFICO 01: Resistencia a la compresión según tipo de agregado usado, a la edad de 28 días.
4. DISCUSIÓN
Los resultados de esta investigación comprueban
las hipótesis propuestas. Se afirma que La cantera
(río Ichu y río Mantaro) y el diseño de Mezcla
(175, 210 y 245 kg/cm2) son factores que influyen
sobre la resistencia del concreto. Superando en
ambos casos las resistencias requeridas en el
diseño. En relación al análisis estadístico de los
resultados de resistencia a la compresión todos los
tratamientos para los diferentes diseños de mezcla.
Esto se confirma lo dicho por (Torres Rios, 2015)
que todos los resultados de resistencia, de
agregados de diferentes procedencias tienen
diferentes resultados de resistencia. Se confirma lo
dicho por (Ortega Castro, 2013), que los
parámetros de módulo de fineza para agregados
finos deben estar dentro de los rangos de 2.35 y
3.15.
5. REFERENCIA
Abanto Castillo , F. (2009). Tecnologia del
Concreto (2da ed.). Lima, Perú: Edit. San
Marcos.
Agregados. Análisis granulométrico del agregado
fino y grueso. Método de ensayo. 4a
Edición. Norma Técnica Peruana (NTP
400.012:2021).
Agregados. Determinación de la densidad relativa
(peso específico) y absorción del
agregado fino. Método de ensayo. 4a
Edición. Norma Técnica Peruana (NTP
400.022:2021).
Calderón Cañar, E. (2015). Diseño de hormigón
con cantos rodados provenientes del río
Chanchan a través de los métodos ACI Y
O'REILLY. Tesis, Universidad de
Guayaquil, Ecuador, Guayaquil.
Concreto. Método para elaborar concreto
compactado con rodillo en moldes
cilíndrico usando la mesa de vibración.
2da Edición. Norma Técnica Peruana
(NTP 339.195:2018).
Ortega Castro, A. R. (2013). La Calidad de los
Agregados de Tres Canteras de la Ciudad
de Ambato y su Influencia en la
Resistencia del Hormigón Empleado en la
Construcción de Obras Civiles. Tesis,
Universidad Técnica de Ambato,
Ecuador, Ambato.
Torres Rios, K. J. (2015). Evaluación de la
Influencia en la Resistencia del Concreto
f´c = 140 kg/cm2, f’c = 175 kg/cm2 y f’c
= 210 kg/cm2 Usando Agregado de Río o
Agregado de Cerro en Cajamarca. Tesis,
Universidad Privada del Norte,
Cajamarca.
186.83
220.70
255.80
200.69
234.46
271.20
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
f'c = 175 kg/cm2 f'c = 210 kg/cm2 f'c = 245 kg/cm2
Resistencia a la compresión promedio
(kg/cm2)
RIO ICHU RIO MANTARO