“ Año
de la Consolidación Económica y Social del Perú”
UNIVERSIDAD NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CURSO: Tecnologia del concreto
DOCENTE ING. VERGARA LOVERA DANIEL ALUMNOS CAMPOS LOPEZ PEDRO MANUEL CICLO IV AÑO: 2 to “A”
IC A – P ER Ú 2010
INDICE:
1.
INTRODUCCIÓN
2
2. 3. 4. 5. 6. 7.
DEDICATORIA OBJETIVOS DISEÑO “A” DISEÑO “B” DISEÑO “C” PREPARACIÓN DE LA MEZCLA DE PRUEBA
3 4 5 11 17 22
* Objetivos * * * * 1.
* * * * * * 1.
* * * *
Marco teórico Materiales e instrumentos Procedimiento Resultados obtenidos ENSAYO PARA LA MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS 27 Objetivos Marco teórico Norma técnica Instrumentos Procedimiento Resultados ENSAYO DE ELABORACIÓN Y CURADO DE PROBETAS CILÍNDRICAS ROTULADO 33 Objetivo Normalización Materiales Procedimiento
ENSAYO A LA COMPRESIÓN DE LAS PROBETAS * Objetivo * Normalización
1.
1. 2.
RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA
38
42 43
INTRODUCCION
Proporcionar o diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar las cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla para obtener un concreto adecuado para un uso determinado. Consiste en proporcionar y hacer masada de prueba, basadas en un control de la relación agua-cemento y tomando en cuenta los factores que afectan al concreto resultante (cemento, graduación y propiedades del agregado, etc.). Las propiedades del concreto se comprueban prácticamente y pueden hacerse después de los ajustes necesarios para obtener las mezclas de proporciones adecuadas que de la calidad deseada. •
La resistencia y durabilidad (calidad) del concreto esta principalmente relacionada con la relación agua-cemento de la pasta y con la granulometría y tipo de partículas del agregado. Pero además del requisito de trabajabilidad de un concreto afecta la relación aguacemento y la proporción relativa de agregados gruesos y finos a usarse.
•
Una vez determinada la resistencia y trabajabilidad requeridas, los datos de relación agua-cemento (grado concentración) y la cantidad aproximada de agua para alcanzar la trabajabilidad requerida, se toman de la tabla, dependiendo del tipo y tamaño del agregado.
•
Luego se calcula el cemento, los agregados (el % de arena s toma de la tabla de acuerdo con su modulo de Finura y tamaño máximo del agregado)
Se calculan entonces por volumen absoluto o volumen de sólidos, las cantidades de material necesarios. El informe se ha realizado después de haber desarrollado los ensayos correspondientes en los laboratorios de la U.N.I.C.A. y haber seguido todos los pasos correspondientes. Se ha tratado de ser lo más explicito posible para dar a entender con claridad el desarrollo del trabajo realizado en las prácticas de laboratorio. Realizar el trabajo de laboratorio es un complemento vital para corresponder la magnitud y la importancia de la relación de cada componente del agregado.
DEDICATORIA: Dedicado a mis padres y a aquellas personas, (Amigos, hermanos, compañeros, docentes e ingenieros), Que hicieron posible la realización, Del trabajo a continuación. Gracias.
OBJETIVOS El objetivo de un diseño de concretos, es el de obtener una mezcla que posea un mínimo de determinadas propiedades tanto en estado fresco .como endurecido, al menor costo de producción posible.
Objetivo General Determinar la cantidad de materiales para la elaboración del diseño de mezcla de un concreto que satisfaga los requerimientos de uso teniendo en cuenta economía y que cumpla con las especificaciones exigidas en determinada obra. Objetivos Específicos Conocer y realizar un diseño de mezcla para la elaboración de un concreto. Diseñar una mezcla con el fin de que a los 28 días, el concreto presente una resistencia mayor de la especificada. Aplicar y cumplir con las especificaciones dadas en las Normas Técnicas Peruanas para la elaboración de un diseño de mezcla de concreto.
DISEÑO “A”
Diseñar una mezcla de concreto por el método del ACI a ser empleado en
Columnas
que
se
encuentran
a
condiciones
normales,
una
consistencia plástica, la resistencia especificada por el proyectista es
de 175 Kg/cm2, la DS= 27.90 Kg/cm2 obtenida en base a 22 ensayos, utilizando cemento disponible en el mercado, se empleara agua potable y las características de los materiales a emplearse son: Pe
Pus
Puc
(húmedo)
(humedo)
3.11
Kg./m3 -
Kg./m3 -
-
( SOL) Ag. fino
2.60
1633.68
1744.79
Ag. grueso
2.70
1351.03
1495.86
Cemento Tipo
%W
%
TM
MF
-
-
-
0.58
1.80
-
1.98
0.56
0.65
3/4
6.99
Abs
I
" DATOS:
➢ f’c = 175 Kg./cm2 ➢ Ds = 27.90 de 22 ensayos ➢ Cemento Pórtland tipo I (Sol) ➢ Condiciones normales ➢ Consistencia plástica Hallando el factor de incremento de la “Ds”: 25---1.03 22---X 20---1.08
X=1.06
Paso # 1.- hallamos f’cr: Datos: F'c = 175 Kg/cm2 A) F’cr = f’c+1.34Ds
B)
f’cr = f’c-35+2.33Ds
F’cr = 175+1.34x1.06x27.90
f’cr = 175-
35+2.33x1.06x27.90 F’cr = 214.629 kg. /cm2
f’cr = 179.629 kg./cm2 F’cr=214.629 kg. /cm2
Paso # 2.- selección del asentamiento o slump: Consistencia plástica: 8-10cm (3”-4”) Paso # 3.- selección del tamaño máximo: T.M.N = 3/4" (20mm) Paso # 4.- Selección del volumen unitario del agua de diseño: Datos: T.M= 3/4" – asentamiento = 8cm-10 cm -condiciones normales – aire atrapado
* Agua de diseño: 180 Lts/ m3 Paso # 5.- Selección de contenido de aire total atrapado (Tabla II ):
* Porcentaje de volumen de aire atrapado: 3.5% Paso # 6.- Selección de la Relación agua/cemento (Tabla III): I.Relación a/c resistencia: Tabla III (a) 280 --- 0.48 214.629 --- X X=0.58 210 --- 0.59 a/c resistencia = 0.58
* a/c= 0.58 Pasó # 7.- El contenido de cemento será: Cant. Cemento = cant. Agua/(a/c) Cant. Cemento = 180/0.58 = 310.35 kg. 7.30 bolas
* Cant. Cemento = 310.35 kg/ m3 Paso # 8.- La cantidad de agregado grueso (Tabla IV): Datos: T.M= 3/4" (25mm) – M.F Ag. Fino= 1.98 P.U.C (seco) ag. Grueso = P.U.C (húmedo) = 1495.86 1+ %w 1+ 0.0056
= 1487.53 kg/ m3
I.Hallando el volumen de ag. Grueso compactado: 180--- 0.72 1.98--- X 2.00--- 0.70 X = 0.702
II.Hallando la cantidad de material. Cantidad de ag. Grueso = 0.702 x P.U.C (seco) = 0.702 x 1487.53 = 1044.25 kg/ m3 * Cantidad de ag. Grueso= 1044.25 kg/ m3 Paso # 9.- Cantidad de agregado fino: Se calcula los volúmenes efectivos de cemento, agua, agregado grueso y aire atrapado. Volumen Volumen Volumen Volumen
de de de de
cemento: agua: agregado grueso: aire atrapado:
310.35 /3110 = 0.0998 180/1000 = 0.1800 1044.25/2700 = 0.3868 3.5/100 = 0.0350 0.7016m3
Volumen absoluto de agregado fino: 1-0.7016 m3 Volumen absoluto de agregado fino: 0.2984m3 Cant. Ag. Fino = 0.2984x2600 =775.84
* Cant. Ag. Fino = 775.84kg. Paso # 10.- Cantidad de materiales para 1m3 en diseño:
MATERIAL CEMENTO AGUA AG. FINO AG. GRUESO AIRE ATRAPADO
VOLUMEN NETO 0.0998 0.1800 0.2984 0.3868 0.0350
PESO 310.35 KG 180 Lts. 775.84 KG 1044.25 KG -
Paso # 11.- Cantidad de materiales para 1m3 en obra: Corrección o ajuste por humedad de los agregados. Cemento = 310.35 Kg
a).- Peso húmedo de los agregados P.Humedo = P.Seco (1 +% W/100) Ag. F.: 775.84 x (1+0.0058) = 780.34 kg Ag. G.: 1044.25 x (1+0.0056) = 1050.10 kg b).- Cantidad de agua que quitan o aportan al agregado %Abs. Ag. F = 1.80 %Abs. Ag. G = 0.65 Luego: Agua = (Aporte. F. +Aporte. G.) Agua = 775.84 (0.58 -1.80) + 1044.25 (0.56 -0.65) 100 100 Agua = -10.41 Lts. c).- Hallamos agua efectiva Agua efectiva = Agua de diseño – aporte de agua de los ag. Agua efectiva = 180- (-10.41) = 190.41 lts.
* Agua efectiva = 190.41 lts. MATERIAL CEMENTO AGUA AG. FINO AG. GRUESO -
PESO 310.35 KG 190.41 lts. 780.34 KG 1050.10 KG -
Paso # 12.- Proporciones en peso: Cemento: Agua: Ag. Fino: Ag. Grueso:
310.35/310.35 190.41/310.35 780.34/310.35 1050.10/310.35
=1 = 2.51 = 3.38 = 0.61
C : A : P : a/c 1 : 2.51 : 3.38 : 0.61 Paso # 13.- Proporciones en volumen: Cemento: 310.35 .x1pie3 = 7.30pie3 42.5kg
Fino: 780.34x35.336pie3 = 16.88pie3 1633.68 kg. Grueso: 1050.10 kg.x35.336pie3 = 27.47 pie3 1351.03kg. C 1
: :
A : P : a/c 2.31 : 3.76 : 25.93 lts / bol
Paso # 14.- Cantidad de material que se requiere en el laboratorio para el ensayo: V = volumen de la probeta x # de probetas x desperdicio (25%) V=0.005301 x 2 x 1.25 = 0.0132525m3 Cemento:
310.35 x 0.0132525 = 4.11 kg
Agua
190.41x 0.0132525 = 2.52 lts
:
Ag. Fino :
780.34 x 0.0132525 = 10.34 kg
Ag. Grueso: 1050.10 x 0.0132525 = 13.92 kg
DISEÑO “B”
Diseñar una mezcla de concreto por el método del ACI a ser empleado en Columnas, que se encuentran expuestas a sulfatos en agua 220
ppm, una consistencia plástica, la resistencia especificada por el proyectista es de 175 Kg/cm2, la DS= 27.90 Kg/cm2 obtenida en base a 22 ensayos, se empleara agua potable y las características de los materiales a emplearse son: Pe
Pus
Puc
(húmedo) 3
%W
(humedo)
%
TM
MF
Abs
3
3.12
Kg./m -
Kg./m -
-
-
-
-
( SOL) Ag. fino
2.60
1633.68
1744.79
0.58
1.80
-
1.98
Ag. grueso
2.70
1351.03
1495.86
0.56
0.65
3/4
6.99
Cemento Tipo II
" DATOS:
➢ F'c = 175 Kg./cm2 ➢ Ds = 27.90 de 22 ensayos ➢ Cemento Portland tipo II ➢ Considerar todos los datos de tabla ➢ Sulfatos en agua 220 ppm ➢ Consistencia plástica Hallando el factor de incremento de la “Ds”: 25---1.03 22---X 20---1.08
X=1.06
Paso # 1.- hallamos f’cr: Datos: F'c = 210 Kg/cm2 A) f’cr = f’c+1.34Ds F’cr = 175+1.34x1.06x26.10
B)
f’cr = f’c-35+2.33Ds f’cr = 175-
35+2.33x1.06x26.10 F’cr = 214.629 kg./cm2
f’cr = 179.629 kg./cm2
f’cr = 214.629 kg./cm2 Pasó # 2.- selección del asentamiento o slump: Consistencia plástica: 8-10cm (3”-4”) Pasó # 3.- selección del tamaño máximo: T.M.N = 3/4" (20mm) Pasó # 4.- Selección del volumen unitario del agua de diseño: Datos: T.M= 3/4" – asentamiento = 8 cm-10 cm – aire atrapado
* Agua de diseño: 180 Lts/ m3 Paso # 5.- Selección de contenido de aire total atrapado (Tabla II ):
* Porcentaje de volumen de aire atrapado: 3.5% Paso # 6.- Selección de la Relación agua/cemento (Tabla III): I.Relación a/c resistencia: Tabla III (a) 280 --- 0.48 214.629 --- X X=0.58 210 --- 0.59 a/c resistencia = 0.58 * a/c= 0.58 Relación a/c durabilidad: Tabla III (c) Datos: Expuesto a ataque de sulfatos – exposición moderada a/c durabilidad = 0.50
* a/c= 0.50 Paso # 7.- El contenido de cemento será: Cant. Cemento = cant.agua/(a/C) Cant. Cemento = 180/0.50 = 360.00 kg. * Cant. Cemento = 360.00 kg/ m3 Paso # 8.- La cantidad de agregado grueso (Tabla IV): Datos: T.M= 3/4" (20mm) – M.F ag. Fino= 2.23 P.U.C (seco) ag. Grueso= P.U.C (húmedo) = 1630.32 = 1616.58 kg/ m3 1+ %w 1+ 0.0085
I.Hallando el volumen de ag. Grueso compactado: 180--- 0.72 1.98--- X 2.00--- 0.70 X = 0.702 II.Hallando la cantidad de material. Cantidad de ag. Grueso = 0.727 x P.U.C (seco) = 0.727 x 14847.53 = 1044.25 kg/ m3
* Cantidad de ag. Grueso= 1044.25 kg/ m3 Paso # 9.- Cantidad de agregado fino: Se calcula los volúmenes efectivos de cemento, agua, agregado grueso y aire atrapado. Volumen Volumen Volumen Volumen
de de de de
cemento: agua: agregado grueso: aire atrapado:
360/3120 = 0.1154 180/1000 = 0.1800 1044.25/2700 = 0.3868 3.5/100 = 0.0350 0.7172m3
Volumen absoluto de agregado fino: 1-0.7172 Volumen absoluto de agregado fino: 0.2828m3 Cantd. Ag. Fino = 0.2828x2600=735.28
* Cantd. Ag. Fino = 735.28 kg.
Paso # 10.- Cantidad de materiales para 1m3 en diseño:
MATERIAL CEMENTO
VOLUMEN NETO 0.1154
PESO 360.00 KG
AGUA AG. FINO AG. GRUESO AIRE ATRAPADO
0.1800 0.2828 0.3868 0.0350
180 Lts. 735.28 KG 1044.25KG -
Paso # 11.- Cantidad de materiales para 1m3 en obra: Corrección o ajuste por humedad de los agregados. Cemento = 360.00 kg a).- Peso húmedo de los agregados P.Humedo = P.Seco (1 +% W/100) Ag.F.: 735.28 x (1+0.0058) = 739.54 kg Ag.G.: 1044.25 x (1+0.0056) = 1050.10 kg. b).- Cantidad de agua que quitan o aportan al agregado %Abs. Ag.F = 1.80 %Abs. Ag.G = 0.65 Luego: Agua = (Aporte. F. +Aporte. G.) Agua = 735.28 (0.58-1.80) + 1044.25 (0.56-0.65) 100 100 Agua = - 9.91 Lts. c).- Hallamos agua efectiva Agua efectiva = Agua de diseño – aporte de agua de los ag. Agua efectiva = 180 – (-9.91) = 189.91 lts.
* Agua efectiva = 189.91 lts.
MATERIAL CEMENTO AGUA AG. FINO AG. GRUESO -
PESO 360.00 KG 189.91 lts. 739.54 KG 1050.10 KG -
Paso # 12.- Proporciones en peso: Cemento: Agua: Ag. Fino: Ag. Grueso:
360.0/360.0 189.91360.0 739.54/360.0 1050.10/360.0 C : A : P : a/c 1 : 2.05 : 2.92 : 0.53
Paso # 13.- Proporciones en volumen: Cemento: 360.00 kg.x1pie3 = 8.47pie3 42.5kg Fino: 739.54 kg.x35.336pie3 = 16.00 pie3 1633.68 kg. Grueso: 1050.10 kg x35.336pie3 = 27.47pie3 1351.03 kg
C 1
: :
A : 1.89 :
P : 3.24 :
a/c 22.53 lts / bol
Paso # 14.- Cantidad de material que se requiere en el laboratorio para el ensayo: V = volumen de la probeta x # de probetas x desperdicio (25%) V=0.005301 x 2 x 1.25 = 0.0132525m3
Cemento:
360.00 x 0.0132525 = 4.77 kg
Agua
189.91 x 0.0132525 = 2.52 lts
:
Ag. Fino :
739.54 x 0.0132525 = 9.80 kg
Ag. Grueso: 1050.10 x 0.0132525 = 13.92 kg
DISEÑO “C”
Diseñar una mezcla de concreto por el método del modulo de fineza de la combinación de agregados a ser empleado en Columnas, que se
encuentran expuestas a sulfatos en agua 2685 ppm, una consistencia plástica, la resistencia especificada por el proyectista es de 175 Kg/cm2, la DS= 27.90 Kg/cm2 obtenida en base a 22 ensayos, se empleara agua potable y las características de los materiales a emplearse son: Pe
Pus
Puc
(húmedo) 3
3.11
Kg./m -
( SOL) Ag. fino
2.60
1633.68
Ag. grueso
2.70
1351.03
Cemento Tipo
%W
(humedo) Kg./m -
%
TM
MF
Abs
3
-
-
-
-
1744.79
0.58
1.80
-
1.98
1495.86
0.56
0.65
3/4
6.99
I
" DATOS:
➢ F'c = 175 Kg./cm2 ➢ Ds = 27.90 de 22 ensayos ➢ Cemento Portland tipo I ➢ Considerar todos los datos de tabla ➢ Diseñar la mezcla por el modulo de fineza de la combinación de agregados Hallando el factor de incremento de la “Ds”: 25---1.03 22---X 20---1.08
X=1.06
Paso # 1.- hallamos f’cr: Datos: F'c = 210 Kg/cm2 A) f’cr = f’c+1.34Ds F’cr = 175+1.34x1.06x26.10
B)
f’cr = f’c-35+2.33Ds f’cr = 175-
35+2.33x1.06x26.10 F’cr= 214.629 kg./cm2
f’cr = 179.629 kg./cm2
* f’cr=214.629 kg./cm2
Paso # 2.- selección del asentamiento o slump: Consistencia plástica: 8-10cm (3”-4”) Paso # 3.- selección del tamaño máximo: T.M.N = 3/4" (20mm) Paso # 4.- Selección del volumen unitario del agua de diseño: Datos: T.M= 3/4" – asentamiento = 8cm-10 cm – aire atrapado
* Agua de diseño: 180 Lts/ m3 Paso # 5.- Selección de contenido de aire total atrapado (Tabla II ):
* Porcentaje de volumen de aire atrapado: 3.5% Paso # 6.- Selección de la Relación agua/cemento (Tabla III): I.Relación a/c resistencia: Tabla III (a) 280 --- 0.48 214.629 --- X X=0.58 210 --- 0.59 a/c resistencia = 0.58 * a/c= 0.58 Relación a/c durabilidad: Tabla III (c) Datos: a/c (durabilidad) = no se presenta casos de acción externa que pueda dañar el concreto Paso # 7.- El contenido de cemento será: Cant. Cemento = cant. Agua/(a/C) Cant. Cemento = 180/0.58 = 433.33 kg. * Cant. Cemento = 310.35 kg/ m3 Paso # 8.- La cantidad de agregados por volúmenes absolutos: Se calcula los volúmenes efectivos de cemento, agua y aire atrapado. Volumen de cemento: Volumen de agua: Volumen de aire atrapado:
310.35/3110 180/1000 3.5/100
= 0.0998 = 0.1800 = 0.0350 0.3148 m3
Volumen de los agregados: 1-0.3463 Volumen de los agregados: 0.6852 m3 Paso # 9.- Cantidad de agregado fino - grueso: FINO: Vol. Ag. Fino = rf* vol.Ag.Global rf = Mg-Mc Mg-Mf
Mg =6.99 Mf =1.98
TM: 3/4” Mc = 5.061
rf = 0.3850
rg= 0.6150
Nº bolsas = 310.35/42.5 = 7.30
⇒
Vol. Ag. Fino = 0.3850 x 0.6852 = 0.2638m3
⇒
Cant de ag fino = 0.2638 x 2600 = 685.88.
GRUESO:
⇒
Vol. Ag. Grueso = 0.6150 x 0.6852 = 0.4214m3
⇒
Cant de ag. grueso = 0.4214 x 2700 = 1137.78 kg
Paso # 10.- Cantidad de materiales para 1m3 en diseño:
MATERIAL CEMENTO AGUA AG. FINO AG. GRUESO AIRE ATRAPADO
VOLUMEN NETO 0.0998 0.1800 0.2638 0.4214 0.0350
PESO 310.35 KG 180 Lts. 685.88 KG 1137.78 KG -
Paso # 11.- Cantidad de materiales para 1m3 en obra: Corrección o ajuste por humedad de los agregados. Cemento = 310.35 Kg a).- Peso húmedo de los agregados
P.Humedo = P.Seco (1 +% W/100) Ag.F.: 685.88 x (1+0.0058) = 689.86 kg Ag.G.: 1137.78 x (1+0.0056) = 1144.15kg b).- Cantidad de agua que quitan o aportan al agregado %Abs. Ag.F = 1.80 %Abs. Ag.G = 0.65 Luego: Agua = (Aporte. F. +Aporte. G.) Agua = 685.88 (0.58-1.80) + 1137.78 (0.56-0.65) 100 100 Agua = -9.39 lts. c).- Hallamos agua efectiva Agua efectiva = Agua de diseño – aporte de agua de los ag. Agua efectiva = 180- (-9.39) = 189.39 lts.
* Agua efectiva = 189.39 lts. MATERIAL CEMENTO AGUA AG. FINO AG. GRUESO -
PESO 310.35 KG 189.39 lts. 689.86 KG 1144.15 KG -
Paso # 12.- Proporciones en peso: Cemento: Agua: Ag. Fino: Ag. Grueso:
310.35 /310.35 189.39/310.35 689.86/310.35 1144.15/310.35 C
: 1
A :
:P 2.22
bolsas Paso # 13.- Proporciones en volumen: Cemento: 310.35 Kg.x1pie3 = 7.30 pie3 42.5kg Fino: 689.86 kg. x 35.336pie3 = 14.92 pie3 1633.68 kg.
: : 3.69
a/c : 25.925 lts /
Grueso: 1144.15 kg. x 35.336pie3 = 29.93 pie3 1351.03 kg.
C 1
: :
A 2.04
:
P :
: a/c 4.10 :
20.72 lts/bol
Paso # 14.- Cantidad de material que se requiere en el laboratorio para el ensayo: V = volumen de la probeta x # de probetas x desperdicio (25%) V=0.005301 x 2 x 1.25 = 0.0132525m3 Cemento:
310.35 x 0.0132525 = 4.11 kg
Agua
189.39 x 0.0132525 = 2.51 lts
:
Ag. Fino :
689.86x 0.0132525 = 9.14 kg
Ag. Grueso: 1144.15 x 0.0132525 = 15.16kg
PREPARACIÓN DE LA MEZCLA DE PRUEBA
➢
➢ ➢ ➢ ➢ OBJETIVOS: El mezclado del concreto tiene por finalidad cubrir la superficie de los agregados con la pasta de cemento, produciendo una masa homogénea. ➢ ➢ ➢ ➢ MARCO TEORICO: Los materiales con los cuales se elaboraron las probetas son los agregados, cemento y agua. El agregado grueso y agregado fino se obtuvo de la cantera de ANICAMA ubicado en la Provincia de Pisco, el cual tenía un tamaño máximo nominal según las normas técnicas peruanas de 1”. El cemento empleado en la elaboración de las probetas era “cemento Andino” del tipo V y el agua empleada era agua potable. En el laboratorio, ya calculados los volúmenes de cada uno de los materiales a utilizar para un metro cúbico de concreto, se procede a realizar la mezcla de prueba utilizando valores específicos para cada cilindro donde se realiza una regla de tres calculando la cantidad de cada material para la realización de la mezcla de prueba. Se procede al pesaje de cada material y a la elaboración de la mezcla donde se combinan los materiales para lograr una pasta de concreto. MEZCLADO DEL CONCRETO EN OBRA • • • • • • • •
Fundamento del mezclado: El mezclado del concreto busca como ya se indico cubrir la superficie de los agregados con la pasta de cemento hasta conseguir que su apariencia sea uniforme, con todos sus materiales uniformemente distribuidos; es decir sea una masa
homogénea. Si el concreto ha sido mezclado correctamente, las muestras tomadas de diferentes porciones de una misma revoltura deben tener esencialmente el mismo peso unitario, slump y proporciones de agregado grueso. • • • •
Tipos de mezclado: Dependiendo mucho del volumen de concreto a elaborar se pueden usar dos métodos de mezclado: Mezclado manual, y Mezclado a maquina . Mezclado manual: Aunque este método no porque casi siempre produce un material no puede afectar la resistencia y durabilidad del que este alcance su estado rígido. Solamente este sistema de mezclado cuando no se tenga volumen del concreto a elaborar sea pequeño.
es recomendable uniforme, lo cual concreto una vez se debe emplear otra solución y el
Mezclado a maquina: Este tipo de mezclado es el mas recomendable, porque hacer uso de las denominadas mezcladoras, asegura concretos uniformes. Pero por economía es usado solo cuando se elaboran volúmenes grandes de concreto. El equipo empleado en el mezclado del concreto son mezcladoras de ejes horizontales y ejes verticales que existen de diferentes capacidades, las más empleadas son aquellas de tamaño medio entre 6 pie3 y 16 pie3. Las mezcladoras están constituidas fundamentalmente por un recipiente metálico denominado tambor o cuba, provisto de paletas en su interior. La mezcla es elevada, vuelta a vuelta, por las paletas durante de rotación del tambor, de manera que en un cierto punto, en cada revolución, son vertidos hacia la parte inferior para mezclarse con las otras porciones, para construir una masa homogénea ➢ MATERIALES E INSTRUMENTOS: ➢ Cemento. ➢ Agua. ➢ Agregado grueso. ➢ Agregado fino. ➢ Una balanza. ➢ Bandejas. ➢ Cucharones. ➢ Una varilla de 80 cm. ➢ Un badilejo. ➢ Cuaderno de apuntes.
Agregado Fino, una vez pesado en la balanza
Agregado Grueso, pesado en la balanza
Midiendo el agua efectiva a utilizar en la mezcla
Tipo de Cemento utilizar
Cantidad de cemento tipoI a utilizar en la mezcla ➢ PROCEDIMIENTO:
1. En primer lugar se realizaron los cálculos para las tandas de prueba correspondiente a tres probetas, los cuales tenían un diseño de mezcla para 1m3 de concreto en obra; además de tener el agua de diseño, necesario para la elaboración de la grafica de una curva agua de diseño vs. Asentamiento, además de la cantidad de agua de diseño óptima para el asentamiento considerado. Volumen de la probeta = Vp
Vp =
πD 2
h
4 Vp = 0.0053014376m3
Vp =
π (0.15) 2 (0.3) 4
V = Tanda de Prueba considerando el 25% de desperdicio)
V = Vp ( N º probetas) + 20%Vp ( N º probetas)
2. Después de realizar los cálculos correspondiente a la tanda de prueba se procedió a pesar los materiales, en la balanza electrónica, previamente destaramos una bandeja en donde se colocaron los materiales para ser pesados, los pesos calculados se muestran en la tabla.
MATERIALES PARA 1 m³ Diseño “C”
Dosificación por M3 Diseño
Obra
Cemento (Andino)
310.35 Kg.
310.35 Kg..
Agua
180 Lts.
189.39 Lts.
Agreg. Fino
685.88 Kg.
689.86 Kg.
Agreg. grueso
1137.78 Kg.
1144.15 Kg.
Formula para sacar la cantidad de materiales para probetas: Cantidad = Vol. Probeta x # Probetas x %Desperdicio x Cant. De Mat. Para 1m3 Donde: Vol. Probeta
=
= 0.005301
0.075 × π × 0.30 2
# Probetas %Desperdicio
=
2
= 1.25
Aplicando la fórmula: Cemento Agua Ag. Fino
= 0.005301 x 2 x 1.25 x 310.35 = 4.11 kg. = 0.005301 x 2 x 1.25 x 189.39 = 2.51 lt. = 0.005301 x 2 x 1.25 x 689.86 = 9.14 kg.
Ag. Grueso = 0.005301 x 2 x 1.25 x 1144.15 = 15.16 kg. 3. Luego de pesar los materiales procedimos a reunirlos en una parte limpia, plana y no absorbente, para luego mezclarlos. 4. Después de reunir los materiales procedemos a mezclar en el interior del trompo en esta primera etapa solo mezclaremos el cemento, agregado fino y agregado grueso. ➢ RESULTADOS OBTENIDOS Una vez efectuado el proceso de mezclado de los materiales (cemento, agua, agregado fino, agregado grueso y agua) hasta obtener un material homogéneo. Se ha observado una mezcla de consistencia plástica; por lo cual debe ser ratificado con el ensayo de revenimiento con el cono de Abrams
Probetas a utilizar en los ensayos
ENSAYO PARA LA MEDICIÓN DEL ASENTAMIENTO CON EL CONO DE ABRAMS ➢ OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. El ensayo del cono de abrams tiene por finalidad comprobar el comportamiento del concreto en estado fresco; es decir su CONSISTENCIA o en otras palabras su capacidad para poder adaptarse con facilidad al encofrado o molde, manteniéndose homogéneo. OBJETIVO ESPECIFICO. - Hallar la consistencia adecuada para que el concreto tenga trabajabilidad. - Obtener la relación correcta entre el agua de diseño y el asentamiento ➢ MARCO TEORICO Propiedades del concreto (en estado fresco): Aunque el concreto recién mezclado permanece plástico solamente un corto tiempo, sus propiedades son importantes, por que afectan la calidad y características del concreto en estado endurecido. Las propiedades del concreto en estado fresco son: - Consistencia o fluidez. - Trabajabilidad. - Estabilidad. - Compactibilidad. - Segregación. - Exudación. - Homogeneidad. Ahora bien el ensayo con el cono de abrams permite conocer la MANEJABILIDAD de la mezcla; es decir que tan TRABAJABLE y CONSISTENTE es la mezcla. El ensayo de slump proporciona información útil sobre la uniformidad de las mezclas y es una herramienta muy importante en el control de calidad del concreto fresco ya que, las variaciones en el slump en varias mezclas de una misma dosificación. Después de preparar la mezcla de concreto de acuerdo a una dosificación dada, no se debe añadir agua pretendiendo mantener el slump especificado ya que, se modificará la relación “Agua / Cemento” que es un factor fundamental para la resistencia del concreto y que debe permanecer constante, en todas las mezclas de una misma dosificación. La norma ITINTEC 339.035, (concreto, método de ensayo para la medición del asentamiento del concreto en el cono de Abrams). El slump es un índice de la consistencia del concreto. ➢ NORMA TÉCNICA ITINTEC 339.045, dciembre 1977, describe el ensayo para la determinación de in indice de consistencia de concreto fresco y es aplicable tanto en el laboratorio como en el campo. ➢ INSTRUMENTOS:
La muestra de concreto con la que se hará el ensayo debe ser representativa de toda la tanda y se obtendrá de acuerdo a lo indicado en la Norma ITINTEC – 339.036. • Una varilla de 80cm. • El cono de Abrams. • Un badilejo. • Una regla de medida.
➢
PROCEDIMIENTO: 1. Colocar el cono en una superficie plano, no absorbente. 2. Humedecer el cono, la superficie de apoyo (que puede ser una plancha de fiero), la barra compactadora y el cucharón con el que calculará el concreto. 3. Mantener el cono firmemente contra la base parándose las dos aletas especiales.
4.
sobre
Realizar el llenado del concreto en tres capas, de aproximadamente 1/3 del volumen del cono de c/u. La primera capa llegará a una altura de 6.7 cm. la segunda a 15.5 cm. y la tercera sobrepasando un poco el tope del cono.
5.
Compactar cada capa dando 25 golpes con la varilla de fierro redondo liso de 5/8” de diámetro, terminada en punta roma y de una longitud de 80 cm. Distribuirlos en toda el área de la capa y aplicarlos comenzando cerca al molde y acercándose progresivamente y en espiral hacia el centro de la sección. Se debe mantener la misma intensidad en todos los golpes.
6.
La capa inferior se compacta en todo su espesor. En las capas siguientes se tendrá cuidado para que la varilla penetre toda la profundidad de la capa que esta siendo compactada y además ligeramente la capa inferior.
7. Al compactar la capa superior se debe mantener el concreto sobrepasando el tope del molde en todo momento. Si antes de aplicar los 25 golpes el nivel baja del tope, se puede para apisonar (por ejemplo después de 15 golpes), rellenar el molde y terminar de aplicar los golpes que faltaban para llegar a los 25 en el caso del ejemplo se aplicarían 10 golpes más. 8. Enrasar el concreto al tope del cono compáctadora o una plancha de albañilería.
9.
usando
la
barra
Colocar las manos en las asas del cono y transferir el peso del cuerpo, de los pies que lo están sujetando a las manos. Levantar el molde verticalmente por lo menos 30cm, con un solo movimiento suave sin girarlo, demorándose en esta operación d 5 a 10 segundos. Colocar el cono invertido al lado del concreto deformado.
10.Medir el asentamiento que es la distancia entre la altura del molde y el centro de la cara superior del concreto deformado, con una aprox. De ½ cm.
➢
RESULTADOS Grupo
Slump (pulgadas)
Trabajabilidad
Consistencia
5
3.2”
Trabajable
Plástica
Equipo para poder mezclar los materiales de construcción
Apreciando una mezcla homogénea, lista para utilizar en el ensayo
Llenado del cono de Abrams
Medida del asentamiento ENSAYO DE ELABORACIÓN Y CURADO DE PROBETAS CILÍNDRICAS ROTULADO ➢ Objetivo:
➢
•
Sacar muestras de concreto que nos puedan servir para análisis de la resistencia del concreto.
•
Relacionar el comportamiento del concreto con el tiempo transcurrido.
Normalización: La presente norma NTP 339.033. Diciembre 1997, esta un procedimiento para la elaboración y curado de probetas cilíndricas de concreto en obra.
➢
Materiales: • Cuchara de muestreo y plancha de albañilería. • Regla o calibrador o en otros casos wincha. • Moldes metálicos, estancos de 152.5mm – 12.5mm. de diámetro por 305.0mm. de altura. • Varilla de acero, recta y liza de 16mm (5/8”) de diámetro, de aproximadamente 60cm de longitud y terminada en punta de bala o semiesférica.
Nota: en ningún caso se usara acero corrugado. Base del molde del material no absorbente, preferiblemente se usara una base metálica, con un espesor mínimo de 7mm. ➢ PROCEDIMIENTO. 1. Después de haber elaborado la mezcla; cogimos dos moldes de probetas de metal y una de plástico las cuales fueron limpiadas para la elaboración de estas. 2. Luego de coger las probetas las ajustamos con la ayuda de un alicate y una llave francesa, esto para el caso de los moldes de metal y para el molde de plástico lo ajustamos con el alicate. 3. Sobre los moldes para las probetas se le aplico un recubrimiento con petróleo, esto para que al endurecerse no se pegue a los moldes. La cantidad de petróleo aplicada no debe ser demasiada ya que afectaría la resistencia del concreto.
4. Después de acondicionar las probetas se procedió a llenarlas con el concreto, siempre compactando el material cada tercera parte del molde dándole 25 golpes en forma de espiral con la varilla terminada en punta roma, este proceso se realizo para que el material se siente y no vaya a quedar con poros. 5. Concluida lo indicado en el ítem 4 y teniendo cuidado en aplicar los golpes en forma tal que la barra no penetre hasta la capa ya procesada, se procedió a enrasar la superficie hasta que quede perfectamente horizontal. 6. Preparado el testigo de concreto; a las 24 horas de la toma, se desencofro y se introdujo en un recipiente de agua potable, libre de impurezas nocivas al concreto. 7. Luego de colocadas las probetas en el recipiente de agua se dejo en el recipiente de agua por un periodo de 6 días. * Curado de la probeta:
• Cubrimiento de la probeta después de moldeada: ✔ Para prevenir la evaporización del agua de la superficie del hormigón no endurecido de las probetas, se cubre esta inmediatamente después de moldeados, preferiblemente con una placa no absorbente y no reactiva o una lamina de plástico durable. Se puede usar para el cubrimiento, trapos o lienzos humedecidos, pero debe cuidarse de mantenerlos húmedos hasta que las probetas se desmolden. •
Curado inicial:
✔ Después del llenado, se colocan los moldes sobre una superficie horizontal rígida libre de vibraciones y de toda otra causa que pueda perturbar el hormigón. ✔
Durante las primeras 24 h. después del moldeo, se almacenaran todas las probetas bajo condiciones que mantengan la temperatura ambiente entre 16 ºC y 27 ºC y que prevengan toda perdida de humedad. Las temperaturas de almacenamiento pueden ser regulados por medios de ventilación o por evaporización de agua, arena húmeda o trapos humedecidos, o por el uso de dispositivos eléctricos de calentamiento.
✔ El estacionamiento de las probetas se realiza en construcciones provisorias realizadas en el lugar de la obra, en cajones de madera cachinbrada bien construido y zunchados, en depósitos de arena húmeda o siempre que el clima sea favorable cubriendo las probetas con trapos húmedos.
✔ Probetas para comprobar la calidad y uniformidad del hormigón durante la construcción. ✔ Las probetas hechas con el fin de juzgar la calidad de uniformidad del hormigón colocado en obra o para que sirvan como base para decidir sobre la aceptación del mismo, se desmoldan al cabo de 20h. +/- 4h. después de moldeados. ✔
Inmediatamente después las probetas se estacionaran en una solución saturada de agua de cal a una temperatura de 23 ºC +/- 2 ºC, no debiendo estar en ningún momento expuesto al goteo y a la acción del agua en movimiento. Nota: la condición para el curado de mantener agua, ubre durante todo el momento en el total de la superficie de las probetas, se pueden conseguir también por medio del almacenamiento conveniente en cuartos o gabinetes húmedos.
✔ Probetas moldeadas para apreciar las condiciones de protección y curado de hormigón o decidir sobre el momento en que la estructura puede ser puesta en servicio. ✔ Las probetas hechas con el fin de determinar las condiciones de protección y curado del hormigón, o de cuando una estructura puede ser puesta en servicio, se almacena tan cerca como sea posible del lugar o punto de donde se extrajo la muestra y deben recibir la misma protección contra las acciones climáticas y el mismo curado en toda su superficie que los recibidos por la estructura que representan. ✔ Para conseguir las condiciones antes mencionadas, las probetas hachas para determinado cuando una estructura puede ser puesta en servicio, se desmoldan al tiempo de la remoción de los encofrados, siguiéndose lo indicado en la norma ITINTEC 339.044. * Rotulado, envase y embalaje:
✔ Una vez sacada del molde las probetas, se marcan de forma que no se estropeen las superficies que han de estar en contacto de la empresa de ensayo. Durante todas las manipulaciones realizadas con las probetas, se evitan los golpes y demás accidentes que puedan figurarlas o descantillarlas. ✔ Si las probetas se envían a un laboratorio para su ensayo, se tiene que proteger con un embalaje solidó y preferentemente forrado de zinc u otro material resistente e impermeable. ✔ Las probetas pueden ir rodeadas de una capa gruesa de arena fina empapada de agua, para conservar la humedad y evitar su deterioro.
Llenado de probetas convencionales
Probeta terminada después del tarrajeo correspondiente
Probeta después de los 7 dias de endurecimiento
Curado de las probetas
ENSAYO A LA COMPRESIÓN DE LAS PROBETAS ➢ Objetivo: • Determinar la capacidad portante del cemento. • Comprobar si ha adquirido la resistencia establecida a los 28 días. ➢ Normalización: La presente norma NTP 339.034. Diciembre 1977, establece el procedimiento para realizar el ensayo de rotura por compresión de probetas cilíndricas, moldeadas de concreto. ➢ Materiales: • Maquina de ensayo: ✔
La máquina de ensayo es de cualquiera de los tipos de uso corriente, con una velocidad constante de carga comprendida entre 7 Mpa (70kg/cm2) y 21 Mpa (210kg/cm2) por minuto hasta la rotura.
✔
La maquina está provista de dos bloques de acero de superficie endurecida, entre las cuales se comprimen las probetas sometidas a ensayo. Las superficies de contacto de dichas piezas con las probetas, tienen una dureza rockweil no menor de 11R60. El cabezal inferior, sobre el descansa la probeta, es rígida y plana. El cabezal superior está provisto de un dispositivo o rotula o calata esférica, que le permite rotar libremente e inclinarse pequeños ángulos en cualquier dirección. La superficie de contacto de este cabezal con la probeta, también es plana.
✔
Los puntos de la superficie de contacto de ambos cabezales con las correspondientes bases de la probeta, y se deben apartar mas de 0.025mm de la superficie de un plano, sin que dichas desigualdades puedan exceder después, una vez usada la máquina de 0.05mm.
✔ El diámetro de la superficie plana de cada uno de los cabezales es por lo menos igual y preferentemente algo mayor que el diámetro de la probeta. El diámetro de la superficie plana del cabezal superior es por lo menos igual al diámetro de la rotula esférica. Si el diámetro de la superficie del cabezal inferior, sobre el cual descansa la probeta, excede en 20mm o más al diámetro de esta, sobre una mencionada superficie, se deben grabar dos o mas circunferencias concéntricas, con el objetivo de facilitar el centrado de las probetas sobre ellas. ✔
La carga indicada en la maquina, en ningún caso debe estar afectado de un error mayor de +/- 1%, respecto a la carga realmente aplicada.
La maquina de ensayo se debe verificar periódicamente. Cuando se trate de maquina de uso diario, estas se deben verificar tantas veces sea necesario para asegurar los resultados correctos y máximos cada 6 meses. ➢ Muestras: • Probetas: ✔ Las probetas de ensayos deben cumplir en cuanto dimensiones, preparación y curado con las normas ITINTEC 339.033 e ITINTEC 339.034, según se trate de probetas de ubre o de laboratorio, respectivamente. ✔ Las probetas se ensayan inmediatamente después de ser retiradas del agua o de la cámara de curado. En caso que deba transcurrir cierto tiempo entre el curado u el ensayo, se mantienen húmedas, cubriéndolas con arpilleras o liemos humedecidos, hasta el momento del ensayo. El ensayo se realiza con la probeta en estado húmedo. ➢ Procedimiento: • Mediciones: ✔ El diámetro de las probetas se determina, mediante un calibrador a colisa, con la aproximación de 0.1mm promediando las longitudes de dos diámetros normales medidos en la zona central de la probeta. La altura de la probeta, incluyendo las capas, terminado se miden con aproximación de un milímetro. • Colocación de la probeta: ✔ Antes de iniciar cada ensayo, se limpian cuidadosamente las superficies planas de contacto de los bloques superior y inferior de la maquina y también ambas bases de cada probeta, se le aplica una capa de capi en la cara superior e inferior de la probeta. ✔ Se coloca la probeta sobre el bloque inferior de apoyo, y se centra sobre la superficie del mismo, tratando que la probeta quede centrada en el bloque superior. ✔ Al iniciarse el acercamiento de la probeta superior, la parte móvil de este se hace rotar suavemente en forma manual, con el fin de facilitar un contacto uniforme y sin choques con la base superior de la probeta.
• Velocidad de carga:
✔
Es fundamental aplicar la carga en forma discontinua, evitando choques, si la maquina es a tornillo, el avance es de 1.25mm/min. Y si es del tipo hidráulico, el incremento de la carga será entre 116 kpa (1.16kg/cm2) y 350 kpa (3.5kg/cm2) por segundo, pudiéndose hacerse más rápidamente mientras se aplica la primera mitad de la carga. Esta velocidad es aproximadamente equivalente, para la probeta cilíndrica normal de 152mm de diámetro y 305mm de altura, a una velocidad de aplicación de carga comprendida entre 21N/S (210kg/s) y 63N/S (630kg/s).
✔ Se continúa aumentando la carga hasta producir la rotura de la probeta registrando el valor de la carga mínima, el tipo de rotura y además toda otra observación relacionada con el aspecto del hormigón en la zona de la rotura. ✔ En los momentos finales del ensayo, cuando la probeta se deforma rápidamente, no se debe modificar la velocidad de aplicación de la carga. ➢
Expresión de resultados: La resistencia a la compresión de la probeta se calcula mediante la siguiente fórmula: F’c = P / A En donde: F’c = Es la resistencia de rotura a la compresión (Kg./cm2) P = Es la carga máxima de rotura (Kg.) A = Es el área de la base, de la probeta de concreto (cm2) Pero como la prensa hidráulica nos da los valores de P en libras tenemos que hacer uso de ecuaciones de corrección.
Probeta
DIAMETRO (CM)
ALTURA (CM)
P (LB.)
15.15
30.20
81000
Probeta 2
15.45
30.43
79000
Probeta 3
15.55
30.35
76000
P (KG.)
36740.9 8 35833.8 0 34473.0 2
AREA (CM²)
180.2 7 187.4 8 189.9 1
SLUMP (PULG.)
3.2’’
Ƒ’ (7 rc
) 203.8 1 190.7 0 181.5 2
Probetas capeadas para poder realizar el en sayo de compresión
Ensayo de resistencia de las probetas
Probeta en el instante que falla
RECOMENDACIONES
Se recomienda que para llevar a cabo cada uno de los ensayos se deben realizar como los especifican las normas ya que si no se realizan de esa manera estos nos pueden dar resultados equivocados. Algunos criterios básicos para corrección del diseño, en laboratorio, pueden ser los siguientes: * Si la mezcla resulta demasiado seca, debería incorporarse un aditivo plastificante. * Si la mezcla presenta o que edades internas, debería incrementarse proporcionalmente la cantidad de arena, cemento y agua. * Si la mezcla presenta segregación, debería disminuirse proporcionalmente la cantidad de arena, cemento y agua. * Para poder definir una dosificación al volumen, que a pesar de no ser técnicamente apropiada es la más empleada en nuestro medio, sería necesario determinar adicionalmente, en laboratorio, la densidad aparente del agregado grueso y del cemento.
BIBLIOGRAFIA
* TECNOLOGIA DEL CONCRETO -
Ing. Flavio Abanto Castillo
* TECNOLOGÍA Y PROPIEDADES.
Colección Básica del Concreto 1
* DISEÑO DE MEZCLAS :
Rivva López, Enrique
* TECNOLOGIA DEL CONCRETO :
Rivva López, Enrique
