Cieza León, Dante HartmanDíaz Torres, Edwin OmarRimarachín Delgado, Jólibert Jussef2026-10-072026-10-072026-09-23Díaz, E, & Rimarachín, J. (2025). Evaluación de la resistencia a la compresión del concreto f’c = 210 kg/cm² mediante sustitución parcial de cemento por filler calizo, Chota [Tesis para optar el título profesional de Ingeniero Civil]. Universidad Nacional Autónoma de Chota, Cajamarca, Perú.https://hdl.handle.net/20.500.14142/1105La presente investigación tuvo como objetivo evaluar la resistencia a la compresión del concreto diseñado para f’c = 210 kg/cm² mediante la sustitución parcial del cemento por filler calizo, considerando cuatro porcentajes de sustitución y dos tamaños de partícula bajo las condiciones experimentales de la provincia de Chota. El estudio fue de enfoque cuantitativo, de tipo aplicado y diseño experimental. Se evaluó un concreto patrón con 0 % de sustitución y mezclas con sustitución de cemento de 4 %, 8 % y 12 %, utilizando dos fracciones de filler calizo: material pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200, correspondiente al intervalo nominal de 75–106 μm, y material pasante por el tamiz N.° 200, correspondiente a la fracción menor de 75 μm. Se elaboraron 96 especímenes cilíndricos de concreto, ensayados a resistencia a la compresión a las edades de 7, 14 y 28 días, tomando como referencia las Normas Técnicas Peruanas, normas ASTM y el método de diseño de mezclas ACI 211.1. La caracterización mineralógica del filler calizo mediante difracción de rayos X determinó una composición constituida predominantemente por calcita (CaCO₃), con 98.654 %, y cuarzo (SiO₂), con 1.346 %. A los 28 días, para la serie asociada al filler pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200, las resistencias medias correspondientes a 0 %, 4 %, 8 % y 12 % de sustitución fueron 278.50, 274.25, 285.00 y 244.00 kg/cm², respectivamente. El 8 % presentó la mayor resistencia media observada entre los niveles evaluados, con un valor 2.33 % superior al concreto patrón; sin embargo, esta diferencia no fue estadísticamente significativa según la prueba de Tukey HSD (p = 0.660). Para el material pasante por el tamiz N.° 200, las resistencias medias fueron 276.75, 261.50, 264.50 y 252.75 kg/cm², respectivamente, observándose una tendencia general descendente dentro de los porcentajes evaluados. El ANOVA de dos factores realizado a los 28 días evidenció diferencias estadísticamente significativas asociadas con el porcentaje de sustitución (p < 0.001), la fracción granulométrica evaluada (p = 0.026) y la interacción entre ambos factores (p = 0.006). Adicionalmente, el análisis factorial Grupo de evaluación × Edad de curado evidenció un efecto estadísticamente significativo de la edad sobre la resistencia a la compresión, F(2, 72) = 299.496, p < 0.001, η²p = 0.893. Las medias marginales estimadas aumentaron de 210.281 kg/cm² a los 7 días a 235.656 kg/cm² a los 14 días y 267.156 kg/cm² a los 28 días, y las comparaciones por pares con ajuste de Bonferroni mostraron diferencias significativas entre todas las edades evaluadas (p < 0.001). Asimismo, la interacción Grupo de evaluación × Edad de curado fue significativa, F(14, 72) = 3.208, p < 0.001, η²p = 0.384. En conclusión, bajo las condiciones experimentales de la investigación, la resistencia a la compresión presentó un comportamiento diferenciado en función del porcentaje de sustitución y de la fracción granulométrica del filler calizo. El 8 % de sustitución del cemento con filler pasante por el tamiz N.° 140 y retenido en el N.° 200 correspondió a la mayor resistencia media observada entre los niveles efectivamente ensayados, sin que ello implique superioridad estadística respecto al concreto patrón.ÍNDICE DE CONTENIDO CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN........................................................................................ 18 1.1. Planteamiento del problema .......................................................................................... 18 1.2. Justificación ..................................................................................................................... 21 1.2.1. Justificación Teórica y Metodológica ............................................................................ 21 1.2.2. Justificación Práctica. .................................................................................................... 22 1.2.3. Justificación social ......................................................................................................... 23 1.2.4. Delimitación de la investigación .................................................................................... 24 1.3. Formulación del problema ............................................................................................. 26 1.3.1. Problema general ........................................................................................................... 26 1.3.2. Problemas específicos .................................................................................................... 26 1.4. Objetivos .......................................................................................................................... 27 1.4.1. Objetivo general ............................................................................................................. 27 1.4.2. Objetivos específicos ..................................................................................................... 27 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ................................................................................... 28 2.1. Antecedentes .................................................................................................................... 28 2.1.1. Antecedentes internacionales ......................................................................................... 28 2.1.2. Antecedentes nacionales ................................................................................................ 31 2.1.3. Antecedentes regionales ................................................................................................. 33 2.2. Bases teóricas ................................................................................................................... 35 2.2.1. El concreto en función en la construcción estructural. .................................................. 35 2.2.2. Proceso de hidratación del cemento Portland ................................................................ 38 2.2.3. Creación de productos de hidratación (C-S-H, CH, ettringita) ...................................... 39 2.2.4. Papel de las partículas finas en la hidratación del cemento ........................................... 40 2.2.5. El filler calizo como adición mineral ............................................................................. 42 2.2.6. Influencia del filler calizo en el concreto ....................................................................... 46 2.2.7. Sostenibilidad entre el filler calizo y el concreto ........................................................... 48 2.2.8. Usos de filler calizo ....................................................................................................... 48 2.3. Definiciones conceptuales ............................................................................................... 49 2.3.1. Concreto ......................................................................................................................... 49 2.3.2. Filler calizo .................................................................................................................... 61 2.3.3. Tamaño de partícula ....................................................................................................... 61 2.3.4. Sustitución parcial de cemento ...................................................................................... 62 2.3.5. Difracción de rayos X (DRX). ....................................................................................... 62 CAPÍTULO III. METODOLOGÍA ..................................................................................... 63 3.1. Tipo, diseño, nivel y enfoque de investigación .............................................................. 63 3.1.1. Tipo de investigación ..................................................................................................... 63 3.1.2. Diseño de investigación ................................................................................................. 65 3.1.3. Métodos de investigación .............................................................................................. 68 3.2. Ubicación, población, muestra, muestreo y unidad de análisis .................................. 68 3.2.1. Ubicación ....................................................................................................................... 68 3.2.2. Población........................................................................................................................ 69 3.2.3. Muestra .......................................................................................................................... 69 3.2.4. Muestreo ........................................................................................................................ 72 3.2.5. Unidad de análisis y unidad de observación .................................................................. 73 3.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ......................................................... 74 3.3.1. Técnicas ......................................................................................................................... 74 3.3.2. Instrumentos ................................................................................................................... 76 3.4. Hipótesis ........................................................................................................................... 78 3.4.1. Hipótesis general ............................................................................................................ 78 3.4.2. Hipótesis específicas ...................................................................................................... 78 3.5. Operacionalización de variables .................................................................................... 79 3.5.1. Variable independiente 1: Sustitución parcial de cemento por filler calizo .................. 79 3.5.2. Variable independiente 2: Fracción granulométrica del filler calizo ............................. 79 3.5.3. Variable dependiente: Resistencia a la compresión del concreto ................................. 79 3.6. Procedimientos de recolección de datos ........................................................................ 81 3.6.1. Ubicación de las materias primas .................................................................................. 82 3.6.2. Obtención del filler calizo .............................................................................................. 85 3.6.3. Ensayo de difracción de rayos X (DRX) ....................................................................... 88 3.6.4. Ensayos de propiedades físicas y mecánicas de los agregados ...................................... 90 3.6.5. Diseño de mezcla del concreto base (ACI 211.1-22) ................................................. 105 3.7. Procedimiento de análisis de datos .............................................................................. 120 3.8. Materiales y equipos ..................................................................................................... 123 3.9. Aspectos éticos ............................................................................................................... 124 CAPÍTULO IV. RESULTADOS ........................................................................................ 126 4.1 Descripción de resultados .............................................................................................. 126 4.1.1. Caracterización de los Agregados ................................................................................ 126 4.1.2. Filler calizo – Polvo de Piedra Chancada (Cantera Chuyabamba) .............................. 131 4.1.3. Comparación de propiedades de los materiales empleados ......................................... 133 4.2 Estadística Descriptiva de la Resistencia a la Compresión ........................................ 134 4.2.1. Resultados descriptivos para el filler calizo pasante por tamiz N.° 140 ...................... 134 4.2.2. Resultados descriptivos para el filler calizo pasante por tamiz N.° 200 ...................... 136 4.3. Verificación de supuestos estadísticos ......................................................................... 137 4.3.1. Prueba de normalidad mediante Shapiro-Wilk ............................................................ 137 4.3.2. Prueba de homogeneidad de varianzas mediante Levene ............................................ 139 4.4. Análisis de varianza de un factor ................................................................................ 141 4.4.1. ANOVA para el filler calizo pasante por tamiz N.° 140 ............................................. 141 4.4.2. ANOVA para el filler calizo pasante por tamiz N.° 200 ............................................. 147 4.4.3. Comparaciones múltiples mediante Tukey HSD ......................................................... 151 4.5. Análisis factorial de la resistencia a la compresión ................................................... 156 4.5.1. Efecto del porcentaje de sustitución y la fracción granulométrica a los 28 días ......... 156 4.5.2. Efecto del grupo de evaluación y la edad de curado sobre la resistencia a la compresión................................................................................................................................................ 158 4.6. Análisis de correlación y modelos de regresión .......................................................... 160 4.6.1. Análisis de correlación para el filler pasante por tamiz N.° 140 ................................. 160 4.6.2. Análisis de correlación para el filler pasante por tamiz N.° 200 ................................. 167 4.7. Contrastación de hipótesis ........................................................................................... 176 4.8. Discusión ........................................................................................................................ 183 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................... 192 5.1. Conclusiones .................................................................................................................. 192 5.2. Recomendaciones .......................................................................................................... 195 REFERENCIAS ................................................................................................................... 197 ANEXOS ............................................................................................................................... 205application/pdfspainfo:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/filler calizosustitución parcial de cementoresistencia a la compresiónconcretofracción granulométricahttp://purl.org/coar/resource_type/c_46echttps://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.00