Análisis del comportamiento mecánico en adoquines de concreto hid

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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
11-2018 
Análisis del comportamiento mecánico en adoquines de concreto Análisis del comportamiento mecánico en adoquines de concreto 
hidráulico con sustitución de agregado fino por grano de caucho hidráulico con sustitución de agregado fino por grano de caucho 
reciclado en los tamices N°8 al N°20 2.36mm-0,85mm y adición reciclado en los tamices N°8 al N°20 2.36mm-0,85mm y adición 
de polvo fino de microsílice de polvo fino de microsílice 
Luis Fernando Pacheco González 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Brayan Giovanny Moreno Cárdenas 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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Pacheco González, L. F., & Moreno Cárdenas, B. G. (2018). Análisis del comportamiento mecánico en 
adoquines de concreto hidráulico con sustitución de agregado fino por grano de caucho reciclado en los 
tamices N°8 al N°20 2.36mm-0,85mm y adición de polvo fino de microsílice. Retrieved from 
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Análisis del Comportamiento Mecánico en Adoquines de Concreto Hidráulico 
con Sustitución de Agregado Fino por Grano de Caucho Reciclado en los Tamices 
N°8 al N°20 (2.36mm-0,85mm) y Adición de Polvo Fino de Microsílice. 
 
 
 
 
Luis Fernando Pacheco González 
Brayan Giovanny Moreno Cárdenas 
 
 
 
 
Universidad de La Salle 
Facultad de Ingeniería 
Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C. 
2018 
ii 
 
Análisis del Comportamiento Mecánico en Adoquines de Concreto Hidráulico 
con Sustitución de Agregado Fino por Grano de Caucho Reciclado en los Tamices 
N°8 al N°20 (2.36mm-0,85mm) y Adición de Polvo Fino de Microsílice. 
 
 
Luis Fernando Pacheco González 
Brayan Giovanni Moreno Cárdenas 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil 
 
Director temático 
 
Msc. I.C. Martín Ernesto Riascos Caipe 
Universidad de La Salle 
 
Facultad de Ingeniería 
Programa de Ingeniería Civil 
Bogotá D.C. 
2018 
iii 
 
 
 
 
Nota de Aceptación 
 
______________________________ 
 
______________________________ 
 
______________________________ 
 
______________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 
Director 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 
Firma del Jurado 1 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 
Firma del Jurado 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá D.C. noviembre 2018
iv 
 
Agradecimientos 
 
Los autores de la investigación brindan sus agradecimientos a todas las personas que con su 
apoyo en conocimiento, destrezas profesionales y paciencia hicieron posible el desarrollo de la 
tesis de grado, al director temático Martin Riascos Caipe quien asesoró e inspecciono cada 
detalle del cronograma pactado para el avance del proyecto. A los laboratoristas de la 
Universidad De La Salle, Oscar Maldonado, Camilo Gómez y en especial a Luis Eduardo 
Borja, quienes colocaron su empeño, su tiempo, paciencia y esfuerzo para brindarnos espacios 
de trabajo e instrumentos y maquinas necesarias para llevar a cabo este objetivo. 
 
A la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito por permitirnos usar en el 
laboratorio de materiales la máquina para el desarrollo del ensayo Resistencia a la abrasión 
por chorro de arena, al Ingeniero a cargo del laboratorio Camilo Vega y al laboratorista por 
su asesoría y descuento en convenio estudiantil. 
 
Y por último expresar nuestra gratitud a Dios por brindarnos salud y confianza para tener 
siempre las ganas de seguir adelante, a pesar de las adversidades que se presentaron durante 
el camino de aprendizaje ya culminado. 
 
 
 
 
v 
 
Dedicatoria 
 
En primera instancia quiero ofrecer a Dios mi gratitud por ser mi fiel acompañante, llenarme 
de sabiduría y guiarme en cada paso que avanzo a lo largo de mi vida; le brindo este gran logro 
a mis padres Luis Eduardo Pacheco y María Eugenia González quienes con su esfuerzo y 
dedicación día a día, me apoyaron y otorgaron la capacidad de sobreponerme a la dificultados 
de cada obstáculo que conlleva un objetivo planteado en la vida. A mi compañero de 
investigación Brayan Moreno por ser una persona de gran empatía, conocimiento y apoyo 
durante el desarrollo de esta investigación, a su familia por brindarnos el espacio y apoyo 
necesario para resolver cada dificultad que surgía en el avance. A mis compañeros de pregrado 
por auxiliarme en momentos en la elaboración de adoquines y desencofre de estos. 
 
Luis Fernando Pacheco González 
 
 
 
 
 
vi 
 
Dedicatoria 
 
Llego el momento de mirar al cielo y agradecerle a Dios por la oportunidad que me dio la 
vida, por permitirme ver los frutos de tantos esfuerzos, no solo personales, sino esfuerzos de mi 
familia que durante todo este tiempo me acompaño y me ayudo para salir adelante, estos logros 
que día a día cumplo son gracias a ellos, especialmente mis padres que con honor los nombro 
Ana lucia y Pablo Emilio, y a mi hermano John que ha sido mi ejemplo por seguir. 
Al director ingeniero Juan Pablo Londoño que durante este tiempo me ha colaborado para ir 
cumpliendo este sueño de ser ingeniero civil. 
A las personas que en estos momentos están a mi lado, a mis amigos que han sido un gran 
acompañamiento en mi lucha por este sueño que me han ayudado e mis proyectos, quiero 
recordarles a ustedes mis amigos que han sido la mayor ganancia en este sueño por ser 
ingeniero civil y a las personas que hoy ya no están pero que durante mi vida y crecimiento 
personal estuvieron a mi lado aportando cosas en mi vida, esto va para ellos porque aunque no 
estén en este momento a mi lado aportaron un granito de arena para ser lo que hoy soy. 
Ya con lágrimas en los ojos, pero con la frente en alto les agradezco y les agradeceré toda la 
vida por lo que han hecho por mí, mil gracias de todo corazón. 
 
 
Brayan Giovanny Moreno Cárdenas 
vii 
 
Tabla de contenido 
 
Agradecimientos ....................................................................................................................... iv 
Introducción ............................................................................................................................. 17 
Palabras Claves: ................................................................................................................... 18 
Problema .................................................................................................................................. 19 
Formulación del problema ................................................................................................... 19 
Descripción del Problema .................................................................................................... 19 
Justificación .............................................................................................................................. 21 
Objetivos.................................................................................................................................. 22 
Objetivo general ................................................................................................................... 22 
Objetivos específicos ........................................................................................................... 22 
Marco de referencia .................................................................................................................. 23 
Marco Conceptual ................................................................................................................ 23 
Granulo de Caucho Reciclado (GCR) .............................................................................. 33 
Microsílice ........................................................................................................................ 33 
Cemento Cemex súper resistente ..................................................................................... 34 
Marco teórico ....................................................................................................................... 35 
Ensayos de laboratorio: .................................................................................................... 35 
Marco Legal ......................................................................................................................... 46 
Antecedentes ............................................................................................................................ 49 
Recomendaciones de antecedentes ...................................................................................... 82 
Metodología ............................................................................................................................. 85 
viii 
 
Hipótesis ............................................................................................................................... 85 
Diseño Experimental ............................................................................................................ 86 
Plan de ensayos .................................................................................................................... 91 
Requisitos mínimos de acuerdo a la NTC 2017 ................................................................... 91 
Materiales y métodos ........................................................................................................... 92 
Agregado fino ................................................................................................................... 92 
Agregado grueso .............................................................................................................. 93 
Gránulo de caucho reciclado (GCR) ................................................................................ 94 
Cemento ........................................................................................................................... 96 
Microsílice ........................................................................................................................ 97 
Caracterización de los materiales ......................................................................................... 97 
Agregado fino ................................................................................................................... 97 
Agregado Grueso ............................................................................................................. 99 
Granulo de Caucho Reciclado (GCR) ............................................................................ 100 
Diseño de Mezcla ............................................................................................................... 104 
Diseño de mezcla para 12 adoquines ............................................................................. 106 
Matriz GCR y Microsílice .............................................................................................. 107 
Fabricacion adoquines ........................................................................................................ 113 
Caracterización mecácnica y física ................................................................................... 119 
Absorción ....................................................................................................................... 119 
Densidad ......................................................................................................................... 122 
Resistencia al flextracción o módulo de rotura .............................................................. 123 
Resistencia a la Abrasión ............................................................................................... 131 
ix 
 
Análisis de tablas ................................................................................................................ 133 
Análisis de costos ................................................................................................................... 144 
Análisis de Resultados ........................................................................................................... 154 
Conclusiones .......................................................................................................................... 156 
Recomendaciones ................................................................................................................... 157 
Fuentes de información bibliográfica ..................................................................................... 159 
Libros ................................................................................................................................. 159 
Revistas .............................................................................................................................. 159 
Cibergrafía .......................................................................................................................... 160 
Anexos .................................................................................................................................... 165 
 
 
x 
 
Lista de tablas 
Tabla 1 Tabla Requisitos Mecánicos ........................................................................................... 38 
Tabla 2 Tabla Cuadro de Antecedentes ....................................................................................... 50 
Tabla 3 Tabla resistencia a la compresión .................................................................................. 52 
Tabla 4 Tabla resistencia a la flexión.......................................................................................... 53 
Tabla 5 Tabla ensayo a tracción .................................................................................................. 54 
Tabla 6 Tabla Dosificación de mezclas ....................................................................................... 57 
Tabla 7 Tabla valores promedio a la compresión ....................................................................... 57 
Tabla 8 Tabla módulo de rotura .................................................................................................. 59 
Tabla 9 Tabla Descripción Adoquín Rectangular ....................................................................... 65 
Tabla 10 Tabla Resumen Resultados de laboratorio ................................................................... 66 
Tabla 11 Tabla Granulometría grano fino R-30. Fuente Vanegas Ramírez, 2016 ..................... 68 
Tabla 12 Tabla Granulometría grano grueso R-6 ....................................................................... 70 
Tabla 13 Tabla Asentamientos..................................................................................................... 72 
Tabla 14 Tabla módulo elástico ..................................................................................................73 
Tabla 15 Tabla resumen muestras ............................................................................................... 83 
Tabla 16 Tabla Resumen de contenido de materiales ................................................................. 87 
Tabla 17 Tabla cantidad de adoquines para cada mezcla .......................................................... 89 
Tabla 18 Tabla ensayos NTC 2017 .............................................................................................. 91 
Tabla 19 Tabla Agregados según NTC 174 ................................................................................. 92 
Tabla 20 Tabla Agregados gruesos NTC 174.............................................................................. 94 
Tabla 21 Tabla Resistencia a compresión ................................................................................... 96 
xi 
 
Tabla 22 Tabla Resultados agregado fino ................................................................................... 98 
Tabla 23 Tabla densidad Bullk .................................................................................................... 99 
Tabla 24 Tabla Masas unitaria agregado grueso ....................................................................... 99 
Tabla 25 Tabla Granulometría GCR estándar .......................................................................... 100 
Tabla 26 Tabla Granulometría GCR profesional ...................................................................... 101 
Tabla 27 Tabla dosificación diseño en 1m³ ............................................................................... 104 
Tabla 28 Tabla diseño de mezcla patrón (0) ............................................................................. 106 
Tabla 29 Tabla Matriz GCR y Microsilice ................................................................................ 107 
Tabla 30 Tabla diseño de mezcla muestra patrón (0) ............................................................... 107 
Tabla 31 Tabla diseño de mezcla (1) ........................................................................................ 108 
Tabla 32 Tabla Diseño mezcla (2) ............................................................................................. 108 
Tabla 33 Tabla Diseño mezcla (3) ............................................................................................. 109 
Tabla 34 Tabla Diseño mezcla (4) ............................................................................................. 109 
Tabla 35 Tabla Diseño mezcla (5) .............................................................................................. 109 
Tabla 36 Tabla Diseño mezcla (6) ............................................................................................. 110 
Tabla 37 Tabla Diseño mezcla (7) ............................................................................................. 110 
Tabla 38 Tabla Diseño mezcla (8) ............................................................................................. 110 
Tabla 39 Tabla Diseño mezcla (9) ............................................................................................. 111 
Tabla 40 Tabla Diseño mezcla (10) ........................................................................................... 111 
Tabla 41 Tabla Diseño mezcla (11) ........................................................................................... 111 
Tabla 42 Tabla Diseño mezcla (12) ........................................................................................... 112 
Tabla 43 Tabla resumen diseños ................................................... ¡Error! Marcador no definido. 
Tabla 43 Tabla matriz de comparacion ..................................................................................... 113 
xii 
 
Tabla 44 Tabla ensayos adoquines NTC 2017 .......................................................................... 119 
Tabla 45 Tabla Resumen ensayos. ............................................................................................. 130 
 
 
Lista de Figuras 
 
Figura 1.Partes de un Adoquín de Concreto No Reforzado.. ....................................................... 26 
Figura 2. Adoquín rectangular tipo 1. . ........................................................................................ 33 
Figura 3. Datos Técnicos Cemento uso general. .......................................................................... 35 
Figura 4. Evolución de la resistencia a la compresión.. .............................................................. 58 
Figura 5. Resultados ensayos de flexión, módulo de rotura a 28 días. ........................................ 59 
Figura 6. Módulo de elasticidad Ec, 28 y 90 días. ....................................................................... 60 
Figura 7. Absorción inicial ISAT – 28 días. ................................................................................. 61 
Figura 8. Absorción inicial ISAT – 90 días. ................................................................................. 62 
Figura 9. Granulometría Grano fino R-30. .................................................................................. 69 
Figura 10. Granulometría grano grueso R-6 ............................................................................... 70 
Figura 11. Variación del módulo de elasticidad estática de los hormigones con Contenido de 
caucho y sílice. ...................................................................................................................... 76 
Figura 12. Esquema de diferentes métodos de compactación (a) vibrar y (b) martillo y la 
distribución de partículas de caucho .................................................................................... 79 
Figura 13. Absorción de Agua de las muestras después de 28 días de curado. ........................... 80 
Figura 14. Valores observados y previstos para las muestras (a) sin humo de sílice (b) con humo 
de sílice. ................................................................................................................................ 80 
xiii 
 
Figura 15. Valores observados y previstos para las muestras (a) sin humo de sílice (b) con 
humo de sílice. ...................................................................................................................... 81 
 Figura 16. Agregado fino NTC 174 ............................................................................................. 93 
Figura 17. Granulometría GCR. ................................................................................................ 102 
Figura 18. Picnómetro + alcohol. .............................................................................................. 103 
Figura 19. Granulo de caucho.................................................................................................... 103 
Figura 20. Determinación densidad caucho. ............................................................................. 104 
Figura 21. Dimensión Adoquín................................................................................................... 105 
Figura 21. Lubricación formaleta. ............................................................................................. 114 
Figura 22. Formaleta madera. ................................................................................................... 115 
Figura 23. Selección agregado fino............................................................................................ 115 
Figura 24. Materiales para fabricación de muestras. ................................................................ 115 
Figura 25. Mezcladora (trompo). ............................................................................................... 116 
Figura 26. Proceso fraguado especímenes. ................................................................................117 
Figura 27. Desencofre adoquines. .............................................................................................. 117 
Figura 28. Curado especímenes ................................................................................................. 118 
Figura 29. Proceso elaboración adoquines con MCR y Microsílice. ........................................ 118 
Figura 30. Especímenes en el horno........................................................................................... 120 
Figura 31. Peso espécimen seco. ................................................................................................ 120 
Figura 32. Proceso de curado para absorción. .......................................................................... 121 
Figura 33. Peso sumergido adoquines. ...................................................................................... 122 
Figura 34. Maquina universal .................................................................................................... 124 
Figura 35. Adoquines saturados para falla. ............................................................................... 125 
xiv 
 
Figura 36. Posición adoquín para falla. .................................................................................... 126 
Figura 37. Módulo de Rotura (MR) edad de 7 días. .................................................................. 127 
Figura 38. Laboratorio Modulo de rotura (MR) edad de 7 días. ............................................... 128 
Figura 39. Módulo de Rotura (MR) edad de 14 días. ................................................................ 128 
Figura 40. Módulo de Rotura (MR) edad de 28 días. ................................................................ 129 
Figura 41. Medidas ensayo longitud de huella. ......................................................................... 132 
Figura 42. Rectángulo ilustrativo desgaste. ............................................................................... 132 
Figura 43. Máquina de desgaste. ............................................................................................... 133 
Figura 44.Módulo de Rotura (MR) a diferentes edades del concreto. ....................................... 135 
Figura 45. Densidad adoquines a diferente edad. ...................................................................... 136 
Figura 46. Absorción de agua en diferente edad del concreto. .................................................. 137 
Figura 47. Módulo de Rotura (MR) con 0% de microsílice. ...................................................... 138 
Figura 48. Módulo de Rotura (MR) con 5% de GCR. ................................................................ 139 
Figura 49. Módulo de Rotura(MR) con 3% de microsílice. ....................................................... 140 
Figura 50. Módulo de Rotura (MR) con GCR 10%. ................................................................... 141 
Figura 51. Módulo de Rotura (MR) con 6% de microsílice ....................................................... 142 
Figura 52. Módulo de Rotura (MR) con 15% GCR. ................................................................... 142 
Figura 53. Módulo de Rotura (MR) con 9% de microsílice. ...................................................... 143 
Figura 54. A.P. U Mezcla 0. ....................................................................................................... 143 
Figura 55. A.P. U Mezcla 1. ....................................................................................................... 143 
Figura 56. A.P. U Mezcla 2. ....................................................................................................... 143 
Figura 57. A.P. U Mezcla 3. ....................................................................................................... 143 
Figura 58. A.P. U Mezcla 4. ....................................................................................................... 143 
xv 
 
Figura 59. A.P. U Mezcla 5. ....................................................................................................... 143 
Figura 60. A.P. U Mezcla 6. ....................................................................................................... 143 
Figura 61. A.P. U Mezcla 7. ....................................................................................................... 143 
Figura 62. A.P. U Mezcla 8. ....................................................................................................... 143 
Figura 63. A.P. U Mezcla 9. ....................................................................................................... 143 
Figura 64. A.P. U Mezcla 10. ..................................................................................................... 143 
Figura 65. A.P. U Mezcla 11. ..................................................................................................... 143 
Figura 66. A.P. U Mezcla 12. ..................................................................................................... 143 
Figura 67. A.P. Presupuesto con materiales de Homecenter 156 adoquines. ........................... 143 
Figura 68. A.P. Presupuesto con materiales de cantera156 adoquines. .................................... 143 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xvi 
 
Lista de ecuaciones 
 
Ec. 01 Absorción de Agua. ........................................................................................................... 36 
Ec. 02 Densidad caucho. ............................................................................................................... 36 
Ec. 03 Módulo de Rotura . ............................................................................................................ 37 
Ec. 04 Densidad del cemento ........................................................................................................ 39 
Ec. 05 Finura del cemento . .......................................................................................................... 40 
Ec. 06 Densidad Real. ................................................................................................................... 42 
Ec. 07 Densidad Saturada. ............................................................................................................ 43 
Ec. 08 Densidad aparente. ............................................................................................................. 43 
Ec. 09. Porcentaje de Absorción ................................................................................................... 44 
Ec. 10 Densidad Real. ................................................................................................................... 44 
Ec. 11 Densidad Satura. ................................................................................................................ 44 
Ec. 12 Porcentaje de Finos. ........................................................................................................... 45 
Ec. 13 Porcentaje Total de Finos. ................................................................................................ 45 
Ec. 14 Porcentaje de pérdidas. ...................................................................................................... 45 
Ec. 15 Densidad. ........................................................................................................................... 95 
Ec. 16 Densidad GCR. .................................................................................................................. 96 
Ec. 17 Ejemplo absorción. .......................................................................................................... 122 
Ec. 18 Ejemplo densidad............................................................................................................. 123 
 
 
file:///C:/Users/Acer/Desktop/CUENTAS%20DE%20COBRO/Tesis%20Adoquines%20correcciones.docx%23_Toc530393105file:///C:/Users/Acer/Desktop/CUENTAS%20DE%20COBRO/Tesis%20Adoquines%20correcciones.docx%23_Toc530393110
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17 
 
Introducción 
 
 En la búsqueda de productos de concreto innovadores, y de continuar investigando las 
propiedades positivas del Granulo de Caucho Reciclado (GCR) , la siguiente investigación 
guiada por la norma técnica colombiana 2017 recopilo estudios realizados previamente acerca de 
la implementación del material granular en la elaboración de adoquines de concreto hidráulico, 
en lo cual se realizó el laboratorio de “Método de ensayo para el análisis por tamizado de los 
agregados finos y gruesos”, establecido por las Normativa Técnica Colombiana NTC 77 (ASTM 
D136), para ubicar el tamaño adecuado del material sustituido mediante curvas 
granulométricas, logrando así obtener la dimensión de la partícula característica que se emplea 
en cada uno de los adoquines a realizar, con el porcentaje adecuado de material GCR. 
 
 Para ello se realizaron los ensayos establecidos en la Norma Técnica Colombiana (NTC 
2017), de adoquines de concreto hidráulico de absorción de agua y densidad, resistencia a la flexo- 
tracción (módulo de Rotura); a los especímenes con mejor relación entre los ensayos anteriormente 
descritos se les realizo la prueba de calidad, descrita en la NTC 5147 resistencia a la abrasión 
obteniendo el diseño de mezcla más óptimo entre , junto con un estudio detallado de los diferentes 
comportamientos para la obtención de adoquines con GCR, dando en los diseños cumplimiento a 
todas las especificaciones de la norma técnica colombiana 2017. 
 
 Por último, se especifica el adoquín rectangular utilizado, contemplado en la norma NTC 
2017 (adoquines de concreto para pavimentos articulados), para la elaboración de los especímenes 
18 
 
con medidas estándar de ancho 10 centímetros, largo 20 centímetros y grosor de 8 centímetros ,en 
lo cual se compara el comportamiento mecánico de estos adoquines con adición de material GCR 
y microsílice, con los porcentajes de sustitución de 5%,10% y 15 % para el material retenido de 
GCR en los tamices Número 8, 10, 12 y 20 , y adición de microsílice con proporciones de 3%,6% 
y 9%, de acuerdo al peso del cemento en la mezcla del concreto, con lo cual se plantearon análisis 
de precios unitarios .Esta fase se divide en dos: Análisis de precio de cantera y análisis de precios 
con el distribuidor Homecenter. Acorde a este análisis de precio, se realiza la comparación entre 
comportamiento mecánico (densidad, absorción y módulo de rotura) vs costo de fabricación de 
cada adoquín. 
 
Palabras Claves: 
 
Reciclaje, Granulo de Caucho Reciclado (GCR), Adoquín, Microsílice. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19 
 
Problema 
 
Formulación del problema 
 
¿Qué influencia tiene la sustitución de agregado fino, por material GCR junto con la adición 
de Microsílice en el comportamiento mecánico de los adoquines de concreto hidráulico? 
 
Descripción del Problema 
 
Analizando los problemas ambientales que tiene la sociedad, se encuentra con la necesidad de 
interceder en el tema de reciclaje de neumáticos de caucho, lo cual es una preocupación que está 
afectando el medio ambiente, debido a la gran cantidad de consumo de este producto, es necesario 
encontrar una solución adecuada de reutilización de este producto para un desarrollo sostenible. 
 
Ante esta problemática la sociedad pone en marcha la reutilización de la llanta. En Bogotá la 
alcaldía mayor, en ese entonces por el alcalde Gustavo Petro inicio con la recolección de llantas 
usadas en el año 2014, posteriormente la nueva administración liderada por el alcalde Enrique 
Peñalosa ratifico el proyecto el cual busca recolectar todas estas llantas que ya no se usan y que 
están generando problemas ambientales. La administración de Enrique Peñalosa en abril de 2018 
había recogido más de 63000 llantas del espacio público, llevándolas a la planta trituradora de 
llantas ubicada en Mosquera – Cundinamarca. 
 
20 
 
Mediante la problemática visible en la que se encuentra la sociedad, este proyecto busca apoyar 
la reutilización del caucho de llanta triturada (GCR), realizando una mezcla de Concreto-Caucho, 
con unos porcentajes óptimos de adición de Microsílice, optimizando molecularmente la unión 
entre partículas para la realización de adoquines de concreto no reforzados ya que es un polvo fino 
que se adiciona con respecto al contenido del cemento , para lo cual se quiere reemplazar diferentes 
proporciones del material por agregado fino, evaluándolas con sus características técnicas, para 
determinar si pertenece al uso peatonal o al vehicular. 
 
La responsabilidad ambiental como futuros ingenieros contribuyo a querer implementar esta 
investigación como una solución sostenible al impacto que genera la ingeniería civil en el ambiente 
natural, para ello se establece como uno de sus fundamentos realizar una comparación de costos 
en su proceso de elaboración, respecto al adoquín de concreto común que se distribuye en el 
mercado, el cual genera un impacto significativo con la extracción de agregados mixtos en canteras 
y ríos, con lo cual se podría sustituir por materiales reciclables, cumpliendo requisitos técnicos y 
ambientales. 
 
 
 
 
 
 
21 
 
Justificación 
 
 La presente investigación muestra una forma de utilizar el caucho de los neumáticos de los 
vehículos, lo cuales cumplen un ciclo de circulación, de acuerdo a los requisitos exigidos por las 
autoridades de tránsito y transporte en el país, implementando el material en diseños de concretos 
para elementos prefabricados en construcción de senderos peatonales y vías de tráfico vehicular. 
 
Para esto, el caucho se reutiliza de forma granular por un proceso de trituración, en una planta 
de procesamiento, donde se separa el cobre y el caucho (GCR), por parte del proveedor, realizando 
separación física del material en tamices. De esta forma se busca utilizar el tamaño adecuado de 
la partícula de caucho reciclado y aprovechar al máximo las propiedades físicas que proporciona 
este material, como lo es la baja densidad, su permeabilidad y la durabilidad de agentes externos, 
para ser implementada junto con el concreto y la adición de microsílice en los adoquines de forma 
experimental, a través de ensayos exigidos por la Normativa Técnica Colombiana (NTC). 
 
Por ello, la investigación está enfocada en contribuir a la innovación y desarrollo, que se ha 
venido observando en los diseños de pavimentos con material GCR, y en la mitigación del impacto 
ambiental que generan las llantas desechadas e incineradas, las cuales mediante procesos físicos 
(trituración, separación, entre otros), se pueden aprovechar de una forma más óptima para la 
creación de elementos prefabricados en el sector de la construcción. 
 
 
22 
 
Objetivos 
 
Objetivo general 
 
 Evaluar el comportamiento mecánico en los adoquines de concreto hidráulico, al sustituir el 
5,10 y 15% del agregado fino retenido en cada uno de los tamices No 8, 10, 12 y 20 (2,36mm- 
0,85 mm), por granulo de caucho de llanta reciclada GCR, en porcentajes de 5, 10 y 15% con 
adición de polvo de Microsílice respecto al peso del cemento de la mezcla en porcentajes de 3, 6, 
9%. 
Objetivos específicos 
 
Determinar la dosificación óptima para los adoquines de concreto, con sustitución de 
agregado fino en un 5, 10 y 15% por material granular de caucho de llanta reciclada (GCR), y 
adición de polvo de Microsílice en porcentajes de 3, 6 y 9% de acuerdo con el contenido de 
cemento de la mezcla. 
 Analizar y contrastar gráficamente los resultados obtenidos de los ensayos de módulo de 
rotura, densidad, absorciónde agua en los adoquines de concreto con GCR y microsílice a los 
7 ,14 y 28 días. 
 
Identificar mediante los datos obtenidos en los ensayos módulo de rotura, densidad y 
absorción de agua las muestras con mejor dosificación GCR y Microsílice, y efectuar el ensayo 
de control de calidad, resistencia a la abrasión en los adoquines de concreto a los 28 días. 
23 
 
 
 Realizar un análisis de costos con los resultados obtenidos, para la elaboración de 
adoquines de concreto hidráulico con GCR y adición de Microsílice de 21 Mpa y compararlos 
con adoquines de concreto hidráulico con GCR y adición de Microsílice en resistencias de 14 
Mpa, 17,5 Mpa y 19 Mpa. 
 
Marco de referencia 
 
Marco Conceptual 
 
 Se definen un grupo de conceptos necesarios que competen a la temática enfocada en un 
contexto teórico del trabajo basados en la Norma Técnica Colombiana NTC 20-17(2004) las 
cuales son: 
 
Adoquín rectangular 
Es el adoquín con una forma única, básicamente rectangular, que se puede colocar siguiendo 
diversos patrones de colocación como espina de pescado, hileras, tejido de canasto etc. 
 
Adoquín de concreto 
 
Elemento aligerado en su masa, de concreto, prefabricado, con forma de prisma recto, cuyas 
bases son polígonos tales que en conjunto permiten conformar una superficie que se utiliza como 
24 
 
capa de rodadura en los pavimentos y en algunos casos, en los pisos recubiertos con adoquines 
de concreto. 
 
Partes de un adoquín 
 
 Cara de desgaste 
Cara superior de adoquín la cual queda a la vista del pavimento y soporta directamente 
el tránsito. 
 Capa superior, capa superficial 
Capa que conforma la capa de desgaste en los adoquines bicapa. 
 Capa inferior 
Capa debajo de la capa superficial de los adoquines bicapa que constituye la mayoría 
de la masa de estos. 
 Cara de apoyo 
Cara inferior del adoquín que queda en contacto con la capa de arena que lo soporta. 
 Superficie de referencia 
En los adoquines no biselados, es la superficie que corresponde a la cara de desgaste; 
y en los biselados, corresponde a la cara de desgaste sin tomar en cuenta el volumen del 
prisma sustraído por la presencia del bisel. 
 
 
25 
 
Forma 
Polígono que define la cara de desgaste (incluyendo el bisel cuando exista) y la cara de 
apoyo, y que a su vez determina el prisma recto que le da volumen a los adoquines. 
 
Pared, cara lateral 
Cada una de las caras laterales y verticales del adoquín que están en contacto con otros 
adoquines vecinos a través de la junta que conforman entre ellos. 
Arista 
 Línea de intersección entre dos planos o caras. Por lo general se hace referencia a la 
que conforma la cara de desgaste y las paredes. 
Separador 
 Cada una de las salientes verticales (nervaduras, placas, etc.) generadas sobre las 
paredes de los adoquines para garantizar una separación adecuada y uniforme entre 
adoquines contiguos, con el fin de que las juntas se puedan llenar con arena, se reduzca el 
desportillamento de la arista de la cara de desgaste 
(cuando el adoquín no tiene bisel) o de la arista del bisel con la pared y para permitir el 
drenaje a través de las juntas, cuando así se desea, o cuando se tienen algunos tipos de 
adoquines drenantes. 
26 
 
 
 
Dimensiones 
 
EspesorEs la dimensión en la dirección perpendicular a la cara de desgaste, igual a la 
distancia entre la cara de desgaste y la cara de apoyo. 
 
Espesor estándar (ee) 
 Es el espesor del adoquín tal como lo especifica el productor, tomado de manera 
análoga al espesor real (er). En los adoquines no se tiene el concepto de espesor nominal. 
Espesor real (er) 
 Es el espesor del adoquín medido directamente sobre cada espécimen. 
 
 
 
 Figura 1.Partes de un Adoquín de Concreto No Reforzado. Fuente NTC 2017. 
27 
 
Espesor real promedio (er) del espécimen 
 Es el promedio de las cuatro mediciones del espesor real (er) tomadas en cada 
espécimen. 
Espesor real promedio (er) de la muestra 
 Es el promedio de los valores del espesor real promedio (er) calculados para los 
especímenes de la muestra. 
Espesor de la capa superficial (ecs) del espécimen 
 Es el espesor mínimo de la capa superior (superficial) en los adoquines bicapa, 
medido con relación a la superficie de referencia, en dos secciones verticales 
correspondientes a los ejes de rectángulo inscrito, en cada espécimen de la muestra. 
 
Espesor de la capa superficial (ecs) de la muestra 
 Es el mínimo de los valores del espesor de la capa superficial (ecs) tomados para 
cada espécimen de la muestra. 
 
Longitud 
 Es la dimensión del adoquín en la dirección del eje mayor del rectángulo inscrito, 
excluyendo los separadores, tomada sobre el eje mayor del rectángulo inscrito, 
incluyendo sus prolongaciones cuando existan. 
 
 
28 
 
Longitud estándar (le) 
 Es la longitud del adoquín tal como lo especifica el productor en su catálogo, 
tomada de manera análoga a la longitud real (lr). 
Longitud nominal (ln) 
 Es la suma de la longitud estándar más el ancho de la junta estándar. 
 
Longitud real (lr) 
 Es la longitud del adoquín, medida directamente sobre cada espécimen. 
 
Longitud real promedio (lr) del espécimen 
 Es el promedio de las dos mediciones de la longitud real (lr) tomadas para cada 
espécimen. 
 
Longitud real promedio (lr) de la muestra 
 Es el promedio de los valores de la longitud real promedio (lr) calculados para los 
especímenes de la muestra. 
 
Longitud del rectángulo inscrito (li) 
 Es la dimensión del eje mayor del rectángulo inscrito. 
 
 
29 
 
Ancho 
 Es la dimensión del adoquín en la dirección del eje menor del rectángulo inscrito, 
excluyendo los separadores, tomada sobre el eje menor del rectángulo inscrito, 
incluyendo sus prolongaciones cuando existan. 
Ancho estándar (ae) 
 Es el ancho del adoquín tal como lo especifica el productor de su catálogo, tomado 
de manera análoga al ancho real (ar). 
 
Ancho nominal (an) 
 Es la suma del ancho estándar más el ancho de la junta estándar. 
Ancho real (ar) 
 Es el ancho del adoquín medido directamente sobre cada espécimen. 
 
Ancho real promedio (ar)del espécimen 
 Es el promedio de las dos mediciones del ancho real (ar) tomadas para cada 
espécimen. 
 
Ancho promedio real (ar) de la muestra 
 Es el promedio de los valores del ancho real promedio (ar) calculados para los 
especímenes de la muestra. 
 
30 
 
Ancho del rectángulo inscrito (ai) 
 Es la dimensión del eje menor del rectángulo inscrito. 
 
Términos relacionados 
 
Rectángulo inscrito: 
 Es el rectángulo de mayor área que se puede inscribir sobre la cara de soporte del 
adoquín, o sobre la cara de desgaste incluyendo el ancho del bisel cuando exista. (Norma 
Técnica Colombiana 2017, 2004) 
 
Eje mayor y eje menor del rectángulo 
 Son los ejes asociados al rectángulo inscrito. 
 
Prolongaciones de los ejes 
 Son las porciones de las líneas que determinan los ejes del rectángulo inscrito y que 
continúan por fuera de él. 
 
Rebaba 
 Desbordamiento de mezcla a través de las juntas o separaciones existentes entre los 
moldes y las bandejas (placas) o entre los moldes y pisones (martillos) compactadores, en 
31 
 
equipos de producción por vibro compresión; o entre las diferentes partes de los moldes 
cuando se utilizan mezclas húmedas. 
Rebaba horizontal 
 Prolongación de la cara de apoyo en su plano, por fuera de los lados de un adoquín. 
 
Rebaba vertical 
 Prolongación de las paredes de un adoquín por encima de la cara de desgaste a 
partir del borde o del bisel de dicha cara. 
Junta estándar 
 Es el ancho de junta que sumado a la longitud estándar y al ancho estándar da, 
respectivamente, la longitud nominal y el ancho nominal. Consecuentemente, es el ancho 
promedio de junta, asumido o especificado para una forma de adoquín y un patrón de 
colocación determinados, una vez se coloquen. 
Módulo interno de un adoquín 
 Es cada una de las áreas, por lo general rectangulares, que se generan al prolongar, 
sobre un adoquín, los ejes de todas las juntas que interceptan sus paredes, en todos los 
patrones de colocación posibles, o deseados, con el fin de definir la posición de los 
separadores. 
 
 
 
32 
 
Tipo de adoquín en utilizado 
 
Adoquín tipo 1, adoquín rectangular 
 Es el adoquín con una forma única, básicamente rectangular, que se puede colocar 
siguiendo diversos patrones de colocación como espina de pescado, hileras, tejido de 
canasto, etc. Algunas de las variantes de forma del adoquín tipo 1 son los adoquines: 
recto, angulado, ondulado, octágono cuadrado, octágono cuadrado con proyecciones. 
Existen algunos adoquines que conforman un patrón similar al de la espina de pescado, 
pero con ejes no ortogonales como el adoquín doble hexágono y el “V”. 
Adoquín rectangular recto 
 Es el adoquín tipo 1 con forma de rectángulo, en el cual cada lado de la cara de 
desgaste es una línea recta. 
Adoquín rectangular recto modulado, adoquín modulado 
 Es el adoquín rectangular recto que una vez colocado según uno varios patrones de 
colocación se ajustan a una retícula definida por un módulo, siempre coincidente con el 
eje de las juntas. La longitud estándar y el ancho estándar de este tipo de adoquines deben 
ser iguales a un múltiplo de modulo, menos el ancho de una junta estándar. 
 
33 
 
 
 
Granulo de Caucho Reciclado (GCR) 
 
 El caucho es obtenido de forma económicamente viable usando llantas desechadas 
las cuales deben ser molidas hasta obtener tamaños apropiados, resolviendo de paso el 
problema ambiental que estos generan al finalizar su vida útil (DÍAZ, 2008) 
 En el proceso para la realización de grano de caucho reciclado en donde la materia 
prima es la llanta, el primer paso es sustraer todos los aceros de ella para posteriormente 
llevarla a la trituradora y poder de ahí sacar el grano de caucho reciclado. 
 La granulometría empleada, es suministrada por la empresa Reciclair, ubicada en el 
municipio de Mosquera, Cundinamarca, caracterizada por tener los mayores porcentajes 
de retención en los tamices número 8, 10,12 y 20. 
 
 
 
 
 
 Microsílice 
 
De acuerdo a la definición de la NTC 4637 (2003) se define como el material puzolánico muy 
fino, compuesto principalmente por sílice amorfa producida por un horno de arco eléctrico como 
 Figura 2. Adoquín rectangular tipo 1. Fuente. Autor. 
34 
 
subproducto en la elaboración de sílice elemental o aleaciones ferro - siliceas (también conocida 
como humo de silice condensado y microsílica). 
 
 Sika Fume es una adición en polvo color gris oscuro, fabricado con base en Microsílice, que 
permite aumentar la resistencia química y mecánica de concretos y morteros. Las características 
mejoradas de esta adición garantizan una alta densidad del concreto pues éste desarrolla una 
microestructura con una porosidad hasta 10 veces más baja que la obtenida con un concreto 
convencional. La disminución de la permeabilidad de la matriz del concreto impide la 
penetración de agentes agresivos alargando significativamentela vida útil del concreto o 
mortero. No contiene cloruros. (Sika, 2017) 
 
 Adiciones minerales (Microsílice). La adición más utilizada en la fabricación del concreto de 
alta resistencia es el humo de sílice o Microsílice, la cual es obtenida en hornos de arco 
eléctrico en la industria del ferrosilicio, en donde se recogen los vapores de los óxidos de silicio 
después de condensarse los vapores a baja temperatura, dando lugar a sílice amorfa de área 
superficial muy elevada (20 a 25 m2 /g). 
 
 
 Cemento Cemex súper resistente 
Altas resistencias iniciales y finales 
Excelente durabilidad en ambientes con polución 
Buen desempeño en el terminado 
35 
 
Baja huella de carbono 
 
 
 
Marco teórico 
Ensayos de laboratorio: 
Absorción de agua y densidad: 
Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad aparente y nominal, a 
una condición de temperatura de 23°C +/- 2°C y la absorción del agregado fino. 
Este método de ensayo determina después de las 24 horas en agua la densidad 
aparente, la densidad nominal y la absorción según se define en la TCN 385 terminología 
del cemento y concreto. 
Mh= masa saturada 
Ms=masa seca 
 Figura 3. Datos Técnicos Cemento uso general. Autor Cemex. 
 
36 
 
Ma=masa inmersa en agua y suspendida del espécimen 
(Norma Técnica Colombiana 237, 1995) 
Donde: 
M1= masa neta del caucho 
M2= masa de la muestra sumergida en alcohol 
𝜌𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑙cohol 
 
Resistencia a flexo tracción (módulo de rotura) 
 
Esta norma tiene por objeto establecer el procedimiento que se debe seguir para la 
determinación de la resistencia a la flexión del concreto, por medio del uso de una viga 
simple cargada en los tercios de la luz. (tercio medio). Según la NTC numeral 6.4.1.4, 
cada espécimen se debe llevar hasta la rotura por flexión, como una viga simplemente 
𝐴𝑎 =
𝑀ℎ − 𝑀𝑠
𝑀ℎ − 𝑀𝑎
∗ 1000 
 
 
 
 
 
 
 Ec. 01 Absorción de Agua. Fuente NTC 2017 
 
 
 
 
 
 
 
𝜌𝑐𝑎𝑢𝑐ℎ𝑜 =
𝑀1
𝑀1 − 𝑀2
∗ 𝜌𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 
 
 
 
 
 
 Ec. 02 Densidad caucho. Fuente NTC 2017 
 
37 
 
apoyada, cuyo eje debe coincidir con el eje mayor del rectángulo inscrito mediante la 
aplicación de una carga uniformemente distribuida a lo ancho del espécimen y sobre la 
proyección en la superficie de desgaste del eje menor del rectángulo inscrito. 
 
 
 
 
 
En donde: 
 Mr=módulo de rotura en Mpa 
Cmax= Carga Máxima de rotura, en N 
li= longitud de rectángulo inscrito, en mm 
ar= Ancho real del espécimen, en mm 
Ai= ancho del rectángulo inscrito, en mm 
Er= espesor Real del espécimen, en mm 
(Norma Técnica Colombiana 2017, 2004) 
 
Resistencia a la abrasión 
 
 
𝑀𝑟 =
3𝐶𝑚𝑎𝑥 ∗ (𝑙𝑖 − 20)
(𝑎𝑟 + 𝐴𝑖)𝑒𝑟2
 
Ec. 03 Módulo de Rotura .Fuente NTC 2017 
38 
 
 Este ensayo tiene por objeto establecer la pérdida de masa de un adoquín resultante en 
la interacción entre las partículas que al ser forzadas contra una superficie realizan un 
rozamiento, en este caso disco metálico con un material abrasivo, arena fina. 
 
Según descrito en NTC 2017 (2004), los adoquines de concreto para pavimentos deben 
cumplir con las siguientes características físicas y mecánicas. A continuación, se indican 
los valores mínimos y máximos que deben contar los especímenes utilizados en la 
construcción de un pavimento articulado. (p. 21) 
 Tabla 1 
 Tabla Requisitos Mecánicos 
 
Requisito: Absorción de agua < 7% 
 Nota: Fuente. Norma Técnica Colombiana (NTC 2017) 
 
39 
 
Peso específico del cemento 
 
El peso específico real varía muy poco de unos cementos a otros, oscilando entre 3.10 
y 3.15 [gr/cm³]. La limitación, establecida por algunas normas (igual o superior a 3) se 
cumple prácticamente siempre. La determinación del peso específico relativo de los 
cementos consiste en establecer la relación entre una masa de cemento (gr) y el volumen 
(ml) de líquido que ésta masa desplaza en el matraz de Le Chatelier. 
 
 
 
 
Finura del cemento 
 
Tamaño de las partículas del cemento, las cuales pueden ser desde 60 hasta 1 
micrómetro (1 micrómetro = milésimo de milímetro). Normalmente se define como él % 
de finura al porcentaje del material que puede pasar a través de un tamiz. 
Ec. 04 Densidad del cemento .Fuente . NTC 2017 
𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 
𝑀 
𝑉𝑓 − 𝑉𝑖
 
 
 Vf= volumen final del líquido en cm3 
 Vi= Volumen inicial del líquido introducido en el frasco Le Chatelier, en cm3 
 M= Masa de la muestra de cemento, en g 
 
 
40 
 
 
 
% 𝑟𝑒𝑡 = 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑇𝑎𝑚𝑖𝑧 200 
% 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑡𝑜𝑚𝑜 
 c = Cemento en g 
La NTC 121 (2014), rige la calidad del cemento en Colombia, es una norma 
de especificaciones por desempeño que cubre los cementos hidráulicos para aplicaciones 
generales y especiales e involucra parámetros de durabilidad. 
Esta norma nace por la necesidad de contribuir a los grandes retos de infraestructura 
en Colombia, que demanda cementos con propiedades especiales y un alto desarrollo 
tecnológico de la industria cementera. 
La actualización de la norma NTC 121 (2014) clasifica los tipos de cementos según 
las necesidades específicas: 
Uso general 
Alta Resistencia Temprana 
Moderada o Alta Resistencia al Ataque de Sulfatos 
Moderado o Bajo Calor de Hidratación 
Baja reactividad con los álcalis de los agregados. 
% 𝑅𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 = 
% 𝑅𝑒𝑡
 % 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 
 (100 + 𝑐 ) 
 
Ec. 05 Finura del cemento . Fuente NTC 2017 
 
 
http://blog.360gradosenconcreto.com/especificaciones-prescriptivas-vs-especificaciones-por-desempeno-una-mirada-su-utilizacion/
41 
 
 
Clasificación Cementos: 
Tipo UG: (alta resistencia temprana) 
o Cemento hidráulico para construcción general. Se utiliza cuando uno o más de 
los tipos especiales no sean requeridos. 
Tipo ART: (Alta Resistencia Temprana) 
o Elaboración de concretos y morteros en plantas concreteras y controles de 
mezclas. 
o Construcciones con producción industrializada de concretos. 
o Estructuras de concreto con requisitos de rápida puesta en servicio. 
o Desempeño en ambientes agresivos dependiendo del tipo y la cantidad de 
adición. 
Tipo MRS: (moderada resistencia a los sulfatos) 
o Concretos con requerimientos de desempeño moderados en resistencia a la 
compresión y resistencia a los sulfatos. 
o Producción de concretos para cimentaciones, estructuras, rellenos y todo tipo 
de obra general. 
o Desempeño en ambientes moderados agresivos. 
Tipo ARS: (Alta resistencia a los sulfatos) 
o Concretos para ambientes agresivos (sulfatos en suelos o en agua de mar) 
42 
 
o Obras como canales, alcantarillas, obras portuarias, y plantas de tratamiento 
de aguas, entre otras. 
Tipo MCH: (moderado calor de hidratación) 
o Concretos con requerimientos de desempeño moderados en el calor de 
hidratación. 
o Ideal en la construcción de puentes y tuberías de concreto. 
Tipo BCH: (Bajo calor de hidratación) 
o Se requiere bajo calor de hidratación en obras donde no se deban producir 
dilataciones durante el fraguado, ni retracciones durante el secado. 
o Ideal en la construcción de estructuras de gran volumen como presas, muros, 
diques, etc. 
Densidad Agregado Grueso 
 Este método de ensayo tiene por objeto determinar la densidad y la absorción del 
agregado grueso. La densidad se puede expresar como densidad aparente, densidad 
aparente (saturada y superficialmente seca), o densidad nominal. La densidad nominal y 
la absorción se basan en el humedecimiento en agua del agregado después de 24 h. 
(Norma Técnica Colombiana 176, 1995) 
 Determinación de la densidad Real (𝝆𝑹) 
 
 Determinación de ladensidad saturada y superficialmente seca (𝝆𝒔𝒔𝒔): 
𝜌𝑅 =
𝑤
𝑤 − 𝑤𝑆
 
 
Ec. 06 Densidad Real. Fuente. NTC 2017 
 
43 
 
 
 
 
Determinación de la densidad aparente (𝝆𝒂): 
 
 
 
 wsss=Peso Saturado Superficialmente seco de la muestra gr. 
 ws= Peso seco en gr. 
 w= Peso de la muestra. 
 
 Porcentaje de absorción (% absorción) 
 
 
 
 𝒘 = 𝒑𝒆𝒔𝒐 en gr. 
 𝒘𝑺 = 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒔𝒆𝒄𝒐 de la muestra en gr. 
 
𝜌𝑠𝑠𝑠 =
𝑊𝑠𝑠𝑠
𝑊𝑠𝑠𝑠 − 𝑤𝑆
 
 
 
 𝑊𝑠𝑠𝑠 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑔𝑟. 
 𝑤𝑆 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 en gr. 
 
 
Ec. 07 Densidad Saturada. Fuente NTC 2017 
 
 
𝜌𝑎 =
𝑤
𝑤𝑠𝑠𝑠 − 𝑤𝑠
 
Ec. 08 Densidad aparente. Fuente NTC 2017 
44 
 
 
 
 Densidad Agregado Fino. 
Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad aparente y nominal, a 
una condición de temperatura de 23o C + ó - 2o C y la absorción del agregado fino. 
(Norma Técnica Colombiana 237). 
 Determinación de la densidad Real (𝝆𝑹) 
 Determinación de la densidad saturada y superficialmente seca (𝝆𝒔𝒔𝒔): 
 
 
 
Granulometría: 
 Esta norma cubre los requisitos para diseño y construcción de tamices de ensayo 
empleando un medio de tela de alambre tejida montada en un marco para uso en ensayos 
%𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 =
𝑊𝑠𝑠𝑠 − 𝑤
𝑤
× 100 
 
Ec. 09. Porcentaje de Absorción. Fuente NTC 2017 
Ec. 10 Densidad Real. Fuente NTC 2017 
𝜌𝑅 =
𝑤5
(𝑤3 − 𝑤4) − (𝑤3 − 𝑤5)
 
 
 
 
 
𝜌𝑎 =
𝑤5
𝑊3 − 𝑤4
 
 
Ec. 11 Densidad Satura. Fuente NTC 2017 
 
45 
 
para la clasificación de materiales de acuerdo con el tamaño de partícula designado. 
(Norma Técnica Colombiana 32, 2002) 
 
 % Finos 
 
w1= Masa seca del material original antes del lavado gr. 
w2= Masa seca del material de la muestra después del lavado gr. 
% Finos=lavado por la malla 75 um (Nª 200) 
 
 % Total de Finos 
 
 
 
w(vasija): Peso retenido en la vasija 
% Pérdidas 
 
 
 
 
%𝐹𝑖𝑛𝑜𝑠 =
𝑤1 − 𝑤2
𝑤1
∗ 100 
 
 
Ec. 12 Porcentaje de Finos. NTC 2017 
 
%𝑓𝑖𝑛𝑜𝑠 + 
𝑤 (𝑣𝑎𝑠𝑖𝑗𝑎)
𝑤3
∗ 100 
Ec. 13 Porcentaje Total de Finos. Fuente NTC 201 
𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍−∑𝒑𝒆𝒔𝒐𝒔 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐𝒔
𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍
∑𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 𝒂𝒄𝒖𝒎𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒅𝒆𝒍𝒕𝒂𝒎𝒊𝒛 𝟑/𝟖" 𝒂𝒍 #𝟒
𝟏𝟎𝟎
 
 
Ec. 14 Porcentaje de pérdidas. Fuente NTC 2017 
46 
 
 GCR (Grano caucho Reciclado) 
Para el análisis del tipo de material a trabajar se debe usar el ensayo de granulometría 
con el porcentaje pasa tamices mediante la NTC 32. 
 
Marco Legal 
 
ASTM C 138 
 Método de prueba normalizado para determinar el peso unitario de un concreto. El peso 
unitario o la densidad del concreto es la masa por unidad de volumen, y varían según la cantidad 
y densidad de los agregados, la cantidad de aire atrapado o arrastrado, y los contenidos de agua y 
cemento. 
 
ASTM C 143 
Método de prueba normalizada para determinar el revenimiento en el concreto elaborado con 
cemento hidráulico, El propósito de la prueba de revenimiento es determinar la consistencia del 
concreto. 
 
 Norma Técnica Colombiana 32, 2002 
Esta norma cubre los requisitos para diseño y construcción de tamices de ensayo empleando 
un medio de tela de alambre tejida montada en un marco para uso en ensayos para la 
clasificación de materiales de acuerdo con el tamaño de partícula designado. 
Norma Técnica Colombiana 2017,2004 
47 
 
 Los adoquines deberán cumplir con los requisitos de apariencia de acuerdo con lo 
establecido en la NTC 2017 Ingeniería Civil y Arquitectura Adoquines de concreto para 
pavimentos. 
Norma Técnica Colombiana 121,2014 
 Especificación de desempeño para cemento hidráulico. 
 
Norma Técnica Colombiana 174,2000 
 Las especificaciones de los agregados para concreto deben cumplir requisitos de la NTC 
174 (2000), en su defecto (ASTM C 33).la absorción de agua y densidad deberán cumplir los 
requisitos de la NTC 2017. 
Norma Técnica Colombiana 2017,2004 
El ensayo de resistencia a flexo tracción se debe realizar de acuerdo con lo establecido en la 
NTC 2017 Ingeniería Civil y Arquitectura - Adoquines de concreto para pavimentos. 
 
 
 
 
Norma Técnica Colombiana 5147,2003 
El ensayo de resistencia a la abrasión debe realizarse de acuerdo con lo establecido en la NTC 
5147(2003) Método de ensayo para determinar la resistencia a la abrasión de materiales para 
pisos y pavimentos, mediante arena y disco metálico ancho 
48 
 
 
 
Norma Técnica Colombiana 4637,2003 
Ingeniería civil y arquitectura. concretos. especificaciones para el uso de Microsílice como 
adición en mortero y concreto de cemento hidráulico 
 
Normas y Especificaciones 2012 INVIAS INV E-217-07 
Densidad de Bulk (Peso Unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados compactados o 
sueltos 
Normas y Especificaciones 2012 INVIAS INV E-136-07 
Determinación de la masa unitaria máxima y mínima para el cálculo de la densidad relativa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
Antecedentes 
 
Uno de los mayores problemas ambientales es el uso de las llantas ya que es una pieza 
fundamental para el uso de carros, motos, camiones, tractores, entre otros. El desecho de las 
llantas se ha convertido en una problemática para el ser humano. 
En Colombia el mercado nacional de llantas arroja el consumo alrededor de siete millones de 
llantas al año, en el momento no se han tomado los correctivos y la preocupación necesaria que 
requiere este elemento, salvo algunos proyectos mínimos que se han enfocado en la reutilización 
de la llanta, como lo son en la fabricación de alpargatas, parques infantiles y posteriormente la 
empresa argos utilizándose como combustible sin agentes contaminantes, pero generalmente se 
queman en procesos que emiten gases tóxicos al medio ambiente. (Valderrama,2010). 
Según datos suministrados por la alcaldía de Bogotá representada por el alcalde enrique 
Peñalosa se obtuvieron resultados en base a Bogotá frente al consumo de llantas la cual es de 2.5 
millones anuales, la cuales presentan problemas de contaminación, afectando el espacio público 
y poniendo en riesgo el medio ambiente, para ello la alcaldía mayor de Bogotá opta por recoger 
en sus aproximadamente 92 puntos las llantas usadas para posteriormente llevarlas a la planta de 
tratamiento ubicada en Mosquera en búsqueda de mitigar la problemática ambiental que 
producen las llantas. (Aguirre, 2016), (Guevara, 2015). 
 
En base a una investigación de informes y proyectos de investigación hechos a los adoquines 
de concreto con material GCR y Microsílice, se presenta un cuadro de antecedentes investigativo 
50 
 
de los cuales se toman los documentos más relevantes para esta investigación siendo resumidas e 
interpretadas posteriormente. 
Tabla 2 
 Tabla Cuadro de Antecedentes 
Autor Año Titulo Institución 
Ana María 
Cuzco Naranjo 
2015 
Análisis comparativo de las propiedades 
mecánicas entre el adoquín convencional y el 
adoquín de caucho 
Universidad Central 
del Ecuador 
López Diaz 2010 
Uso de polvo de llanta como agregado 
fino en una mezcla de concreto para 
elaboración de adoquines 
 
HERMES 
ANDRÉS TORRES 
OSPINA 
2014 
Valoración de propiedades mecánicas y 
de durabilidad de concreto adicionado con 
residuos de llantas de caucho 
Escuela Colombiana 
de Ingeniería Julio 
Garavito 
Plazas Riaño, 
Seidel Manuela y 
Gamba Valenzuela, 
Gustavo Adolfo 
2015 
Caracterización de las propiedades 
mecánicas de adoquines de concreto con 
adición de residuo de caucho reciclado 
producto de llantas usadas 
Universidad Francisco 
Joséde Caldas 
Felipe Erazo y 
Natalia Ramos 
2015 
Estudio del comportamiento mecánico 
del concreto, sustituyendo parcialmente el 
agregado fino por caucho molido recubierto 
con polvo calcáreo 
Universidad Javeriana 
de Cali 
Carlos Martínez 
y 
Eduard Vera 
2010 
Evaluación de desempeño en concretos 
adicionados con Microsílice 
Universidad Francisco 
de Paula Santander 
 
51 
 
Laura Carolina 
Venegas 
2016 
Evaluación del comportamiento del 
grano de caucho de llanta reciclada en la 
producción de concreto para la empresa 
argos 
Fundación 
Universidad de América y 
Empresa Argos 
Lucio 
Guillermo López 
Yepes 
2011 
Influencia del porcentaje de adición de la 
Microsílice y del tipo de curado, en la 
penetración del ion cloruro en el concreto de 
alto desempeño 
Universidad Nacional 
de Colombia 
Mehmet Google 
Æ Erhan Gu¨ neyisi 
2004 
Properties of rubberized concretes 
containing silica fume 
Universidad de 
Bogazici 
Al-Mutairi 
Nayef · Al-Rukaibi 
Fahad 
2009 
Effect of Microsílice addition on 
compressive strength of rubberized 
concrete at elevated temperatures 
Universidad de 
Kuwait 
Magda I. Mousa 2011 
Effect of elevated temperature on the 
properties of silica fume and recycled 
rubber-filled high strength concretes 
(RHSC)”, 
Universidad de 
Mansoura 
Mansour Fakhri, 
Farshad Saberi. 
2016 
The effect of waste rubber particles 
and silica fume on the mechanical 
properties of roller compacted concrete 
pavement 
Universidad de la 
tecnología Teherán 
 
 
Con base en “Análisis comparativo de las propiedades mecánicas entre el adoquín 
convencional y el adoquín de caucho” por Naranjo (2015), esta investigación tuvo por objeto 
analizar y comparar las propiedades mecánicas entre el adoquín convencional y el adoquín 
Nota: Antecedentes Analizados en la Investigación Fuente. Autor 
52 
 
elaborado con caucho producto de la trituración de las llantas recicladas para realizar los ensayos 
de resistencia a la compresión, a la flexión y el módulo de elasticidad, determinando las ventajas 
que ofrece el uno frente al otro, además de los beneficiosos sobre el medio ambiente y 
finalmente con un análisis del costo elegir el que más conveniente. Al final del trabajo de grado 
previo a la obtención del título de ingeniería civil, se presentó las ventajas y desventajas que 
ofrece el adoquín con caucho triturado. (Naranjo, 2015), lo anteriormente mencionado se 
presenta en las siguientes tablas: 
Se realizó el ensayo resistencia a la compresión en adoquines los cuales se obtuvieron los 
siguientes resultados 
Tabla 3 
Tabla resistencia a la compresión 
Muestra Dimensiones sección Carga 
Resistencia 
unitaria 
 Largo Altura Ancho cm2 KN MPa 
1 19,9 4,5 12 238,8 1664,00 69,68 
 
Resistencia promedio fm: 69,68 Mpa 710,75 Kg/cm² 
Nota: Debido a la gran capacidad que obtuvo este elemento para absorber energía el valor de 
1664 KN no es la carga que produce la falla de la probeta; entonces se tomó la última lectura que 
facilitó la máquina antes de llegar a su capacidad máxima; es así como la resistencia del adoquín 
de caucho a la compresión es de 69 Mpa cuyo valor es mayor a 40 Mpa que es lo que establece 
la norma. 
Nota: Ensayo de resistencia a la compresión en adoquines de caucho Tomado de Naranjo (2015) 
53 
 
el ensayo resistencia a la flexión en adoquines de cauchos la cual fueron sometidos tuvo los 
siguientes resultados 
Longitud entre apoyos= 15 cm 
Muestra Dimensiones sección Carga 
Resistencia 
unitaria 
 Largo Altura Ancho cm2 KN MPa 
1 19,9 4,5 12 238,8 5,20 4,81 
 
Resistencia promedio fm: 4,81 Mpa 49,11 Kg/cm² 
Nota: Según el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (INCOTEC) el 
esfuerzo a la flexión debe ser de 4,2Mpa tal y como se observa en la Tabla 2 anteriormente 
expuesta; al ser comparada con la resistencia que es 4,81 se puede decir que está dentro del rango 
establecido. 
El ensayo de tracción en adoquines fue realizado con las siguientes dimensiones: 
 LM= 200 mm a= 38,3 mm b= 6,4 mm A= 245,12 mm² 
 
 
 
 
Tabla 4 
Tabla resistencia a la flexión 
Nota: Ensayo de resistencia a la flexión en adoquines de caucho Tomado de Naranjo (2015) 
54 
 
# CARG 
DEFORMACION 
(plg*10-4) 
DEFORMACION 
(mm*10-4) 
ESFUER. 
(MPa) 
DEFORMA. 
ESPECIFICA 
(mm/mm*10-4) 
1 0 0 0 0 0 
2 98 10 254 0,40 1,27 
3 98 100 2540 0,40 12,70 
4 294 200 5080 1,20 25,40 
5 392 300 7620 1,60 38,10 
6 490 400 10160 2,00 50,80 
7 490 10000 2.00 50.00 
 
 
De acuerdo con este ensayo se determinó que el esfuerzo era directamente proporcional a 
la deformación, además al haber calculado el módulo de elasticidad del material se estableció un 
valor de 4x10-4 Kg/cm2 por lo que se logró determinar que el material era elástico por eso 
presenta la capacidad de recuperar su forma original al desaparecer la carga que lo deforma. 
Finalmente, Naranjo (2015) concluyo de esta investigación 
 Las principales ventajas: 
 - Posee una durabilidad excepcional, dependiendo del espesor y el uso al que se le de este 
tipo de adoquín se dice que la durabilidad es de 10 años. 
- Fácil de instalar 
- Se podría decir que no necesita mantenimiento 
 - Al colocarlos presenta una superficie suave y una textura relajante. 
Tabla 5 
Tabla ensayo a tracción 
Nota: ensayo de tracción en adoquines de caucho Tomado de Naranjo (2015) 
55 
 
- En cuanto a su peso, en relación con el adoquín convencional es mucho más liviano. 
- Son extremadamente flexibles. 
- Se los puede utilizar en guarderías, parques infantiles, pistas de baile gracias que son 
amortiguadores de impacto. 
- Para ser utilizados solo es necesario esperar como tres días máximo, no necesita que 
pasen los 28 días como ocurre con el otro tipo de adoquín. 
- Ayuda a la conservación del medio ambiente, pues se está reinsertando a la vida útil las 
llantas recicladas. 
- Este tipo de adoquines se entrelazan entre sí el cual quiere decir que ya no se necesita 
arena ni cemento para el sellado de las juntas y esto representa un ahorro. 
- Conserva el calor de la misma manera que lo hace el concreto. 
- Gracias a sus colores, diseños y espesores se puede colocar sobre cualquier superficie 
como puede ser sobre hormigón listo, madera, asfalto, entre otros. 
- Posee una buena estabilidad dimensional. 
Encontró Naranjo (2015) estas desventajas: 
- El costo es un poco alto en relación con el adoquín convencional, debido a los diferentes 
procesos que debe tener el neumático ya reciclado para obtener el polvo de llanta que sirve 
de materia prima. 
- Al ser un material que recién está entrando al mercado no se lo puede conseguir 
fácilmente, pues son contadas las empresas que los fabrican. 
 
56 
 
 Un antecedente fundamental para sesgar los porcentajes de caucho adicionado a la 
investigación fue “Valoración de propiedades mecánicas y de durabilidad de concreto 
adicionado con residuos de llantas de caucho”. por Torres (2014), en el cual se prepararon 
cuatro tipos de mezclas, la primera sin adición de grano de caucho, la segunda reemplazando el 
10% del agregado fino por la misma cantidad en volumen de caucho, la tercera y cuarta mezcla 
de la misma forma, pero con porcentajes de reemplazo de 20% y 30% respectivamente. Se 
evaluaron las propiedades mecánicas como: resistencia a la compresión y a la flexión; ensayos de 
durabilidad como: penetración de cloruros, carbonatación, absorción y propiedades eléctricas 
como resistividad e impedancia. Los ensayos mecánicos y de durabilidad se evaluaron en edades 
de 28 y 90 días y en el caso de la resistencia a la compresión se ensayaron las muestras a los 3, 7, 
28 y 90 días. (Torres, 2014) 
La Granulometría del caucho para la investigación se contactó a la empresa Mundo limpio, 
que se encuentra en la ciudad de Medellín (Antioquia)