FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------INDICE
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2
OBJETIVOS. - ............................................................................................................... 1 1.1
Objetivo general. – general. – ................................................................................................... ..................................................... .............................................. 1
1.2
Objetivo específico. - ................................................ ............................................... 1
FUNDAMENTO TEORICO. – TEORICO. – ................................................ ................................................ ...................................... 1 2.1
Significado y objetivos del d el proporcionamiento de mezclas. - ................................. 1
2.2
Métodos de dosificación. - ................................................. ...................................... 2
2.2.1
Método ACI 211.1.- ......................................................................................... 3
2.2.2
Método García Balado. – Balado. – .................................................................................. ..................................................... ............................. 8
2.2.3
Método de O’Reilly. -................................................. ...................................... 9
3
DATOS. – DATOS. – ............................................. ............................................. .................................................... ........................................................................ .................... 10
4
CALCULOS. - ............................................... ..................................................... ............................................................... .......... 11
5
RESULTADOS.- ..................................................... ......................................................................................................... ...................................................... 12
6
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. – BIBLIOGRAFICAS. – .................................................................... .................................................................... . 12
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------DOSIFICACION
1
OBJETIVOS. -
1.1
Objetivo general. –
-
Determinar la dosificación más adecuada de los materiales con los que se dispone para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso.
1.2
Objetivo específico. -
-
Aplicar el procedimiento descrito en la norma ACI 211.1 de proporcionamiento de mezclas de concreto normal, pesado y masivo.
2
FUNDAMENTO TEORICO. –
Dentro del objetivo de obtener concreto con ciertas características deseables de comportamiento, el primer paso es la selección de los materiales componentes; el siguiente paso es un proceso llamado proporcionamiento de mezcla por medio del cual se llega a la combinación correcta de los componentes. Aunque existen principios técnicos confiables que rigen las proporciones de la mez cla, por razones de gran validez el procedimiento no se encuentra enteramente dentro del ámbito de la ciencia. Sin embargo, puesto que las proporciones de la mezcla tienen una gran influencia en el costo y en las propiedades del concreto, es importante que los ingenieros que son llamados a menudo para desarrollar o aprobar las proporciones de una mezcla, estén familiarizados con los principios fundamentales y con los proce dimientos comúnmente utilizados. 2.1
Significado y objetivos del proporcionamiento de mezclas. -
El proporcionamiento de las mezclas de concreto, también llamado proporcionamiento de mezclas o diseño de mezclas, es un proceso por medio del cual se llega a la combinación correcta de cemento, agregados, agua y aditivos, para elaborar un concreto de acuerdo con ciertas especificaciones.
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------Uno de los propósitos del proporcionamiento de una mezcla es el de obtener un producto que actué de acuerdo con ciertos requerimientos predeterminados, siendo los requisitos esenciales la trabajabilidad del concreto fresco y la resistencia del concreto endurecido, a una edad especifica. Otro propósito del proporcionamiento de una mezcla es el de obtener una mezcla de concreto que satisfaga los requisitos de funcionamiento al menor costo posible; esto incluye decisiones en cuanto a la selección de los ingredientes que no sean solo los adecuados, sino que estén disponibles a precios razonables. El objetivo total del proporcionamiento de mezclas de concreto, puede por lo tanto resumirse en seleccionar los ingredientes adecuados entre los materiales disponibles y determinar la combinación más económica para producir un concreto con ciertas características mínimas de comportamiento. 2.2
Métodos de dosificación. -
En general, los métodos de dosificación más usados en la actualidad toman en cuenta los siguientes elementos: -
La resistencia característica requerida o de proyecto, que permite determinar la resistencia media para dosificación.
-
La relación agua/cemento en peso.
-
Las características de los áridos (granulometría, módulo de finura, pesos específicos). La investigación desarrollada ha considerado tres métodos de dosificación a saber:
-
Método de ACI (U.S. American Concrete Institute).
-
Método de Balado (Argentina).
-
Método de O’Reilly (Cuba).
Los métodos descritos proporcionan una aproximación preliminar de las cantidades de materiales necesarios para elaborar la mezcla de concreto, que luego deben ser verificadas mediante mezclas de prueba en el laboratorio o en el campo y efectuar los 2
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------ajustes que sean necesarios con el objetivo de lograr las características deseadas en el concreto fresco y endurecido. 2.2.1
Método ACI 211.1.-
Este método consiste en 9 pasos que son: 1. Elección del revenimiento Tabla 1 Revenimientos recomendados para diversos tipos de construcción
2. Elección del tamaño máximo de agregado
Por regla general, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor disponible económicamente y guardar relación con las dimensiones de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo debe exceder de: 1/5 de la menor dimensión entre los costados de los moldes. 1/3 del espesor de las losas. ¾ del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo individuales. 3. Calculo del agua de mezclado y el contenido de aire
La tabla 2, proporciona la cantidad de agua (en Kg/m3 de concreto) y el porcentaje de aire atrapado en función de las siguientes variables: a) Tipo de concreto Sin aire incluido Con aire incluido (dependiendo si el nivel de exposición es bajo, medio o extremo). 3
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON ------------------------------------------------------------------------------------------- b) Revenimiento De 1 a 2” De 3 a 4” De 6 a 7” c) Tamaño máximo nominal del agregado Para 3/8”, ½”, ¾”, 1”, 11/2”, 2”, 3”, y 6”. Tabla 2 Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales de agregado
4. Selección de la relación agua/cemento
Se conoce como relación agua/cemento (A/C) a la razón existente entre el peso del agua con respecto al peso de cemento, es decir: A/C = Peso de agua/ Peso de cemento Si se mantienen constantes las cantidades de agregado seco en una determinada proporción de concreto, se observa que a medida que la relación agua/cemento se incrementa, esto conlleva una disminución en la resistencia del concreto.
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------Tabla 3 Correspondencia entre la relación agua/cemento o agua/materiales cementantes y la resistencia a la compresión del concreto
5. Calculo del contenido de cemento
El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado dividido entre la relación A/C. no obstante, la especificación incluye un límite mínimo separado sobre el cemento, además de los requerimientos de resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento C=A/ (A/C) Dónde:
C = Cantidad de cemento por m3 de concreto A = Cantidad de agua por m3 de concreto A/C = Relación agua/cemento
6. Estimación del contenido de agregado grueso
En la Tabla 4 se muestra el volumen de agregado, en m3, con base al peso volumétrico varillado seco, para un m3 de concreto. Este volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un m3 de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico varillado en seco por m3 de agregado grueso
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------Tabla 4 Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto
7. Estimación del contenido de agregado fino
Hasta el paso 6 se han estimado todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina por diferencia. ACI 211.1 proporciona dos formas de determinarlo: a) Por el método de peso Cuando se desea un cálculo teóricamente exacto del peso del concreto fresco por m3, puede emplearse la siguiente formula: U = 10Ga (100-A) + CM(1-Ga/Gc) – WM(Ga-1) Dónde:
U= Peso del concreto fresco, por m3 Ga = Promedio pesado del peso específico de la combinación de agregado fino y grueso, a granel en condición SSS. Gc = Peso específico del cemento (generalmente 3.15) A = Porcentaje de contenido de aire WM = Requerimiento de agua de mezclado, kg/ m3 CM = Requerimiento de cemento, kg/m3
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------Tabla 5 Primera estimación del peso del concreto fresco
La estimación del contenido de agregado fino se hace restando al peso del concreto fresco la suma de las cantidades de agua, cemento y agregado grueso que se han determinado previamente: Agregado fino = Peso del concreto – (peso del agua + peso del cemento + peso agregado grueso), en kg/ m3 de concreto. b) Por el método de volumen absoluto Un procedimiento más exacto para calcular la cantidad requerida de agregado fino, implica el empleo de volúmenes desplazados por los componentes (determinación de gravedades especificas). En este caso, el volumen total desplazado por los componentes conocidos (agua, aire cemento y agregado grueso), se resta el volumen unitario del concreto para obtener el volumen requerido de agregado fino. El volumen ocupado por cualquier componente en el concreto es igual a su peso dividido entre la densidad de ese material (siendo esta el producto del peso unitario del agua por el peso específico del material). 8. Ajustes por humedad del agregado
Las cantidades de agregado que realmente se deben pesar para el concreto deben considerar la humedad del agregado. Los agregados están generalmente hú medos y sus pesos secos se deben incrementar con el p orcentaje de agua, tanto absorbida como superficial, que contienen. El agua de mezclado que se añade la mezcla propuesta se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción. 7
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------9. Ajustes en las mezclas de prueba Las proporciones calculadas de la mezcla se deben verificar mediante mezclas de prueba, preparadas y probadas de acuerdo con la ASTM C 192, o por medio de mezclas reales en campo. Solo se debe usar el agua suficiente para producir el revenimiento requerido, independientemente de la cantidad supuesta al dosificar los componentes de la prueba. Se deben verificar el peso unitario y el rendimiento (ASTM C138), así como el contenido de aire (ASTM C138, C137 o C231) del concreto. También se debe lograr la trabajabilidad apropiada, ausencia de segregación, así como las propiedades de acabado. Además, es necesario efectuar los ajustes en las proporciones de las mezclas subsecuentes. 2.2.2
Método García Balado. –
El método de Balado (Argentina) se aplica en la dosificación de mezclas plásticas donde el principio fundamental es la ley de Abrams o ley de la resistencia-relación agua/cemento. Esta ley expresa que, para mezclas plásticas, con agregados limpios y de buena calidad, la resistencia y otras propiedades del concreto, en las condiciones dadas de obra, es una función de las cantidades netas de agua de mezclado por unidad de cemento. El método de Balado no es de uso muy difundido, en consecuencia, a continuación, simplemente se listan los pasos que se siguen pa ra dosificar un concreto. 1. Elegir la relación agua/cemento para producir la resistencia y durabilidad requeridas. 2. Seleccionar una consistencia adecuada, deberá usarse el asentamiento más reducido compatible con la apropiada colocación del hormigón en obra. 3. Determinar el tamaño máximo del árido. 4. Obtener, mediante ensayos, la granulometría, pesos específicos y el peso por metro cubico del árido grueso seco y compactado.
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------5. Determinar el volumen compactado de árido grueso por m3 de concreto y ajustarlo a las condiciones de trabajabilidad. Con este valor se calcula el volumen absoluto del árido grueso por m3 de concreto. 6. Determinar el contenido de agua de la mezcla para áridos saturados y superficie seca y ajustarlo a la consistencia elegida. 7. Conocido el contenido de agua y fijada la relación agua/cemento, se calcula la cantidad de cemento por m3 de concreto y luego se calcula el volumen de la pasta de cemento. 8. Se calcular el volumen absoluto de los áridos como diferencia entre 1 m3 y el volumen de la pasta de cemento previamente calculadas. 9. Se convierten los componentes calculados del m3 del concreto en volúmenes absolutos en peso, multiplicando los volúmenes absolutos de los áridos por el peso específico (saturado y seco) correspondiente a cada uno de ellos. 2.2.3
Método de O’Reilly. -
El Dr. Vitervo O’Reilly observo, en los trabajos y estudios de varios investigadores, algunos inconvenientes, contradicciones y disparidad de opiniones como los siguientes:
Desde el punto de vista de la composición optima de los áridos no se le presta toda la atención a la influencia de la forma de las partículas y se parte solo de su composición granulométrica.
Una serie de métodos, apoyados en experiencias obtenidas por muchos años y en una cantidad considerable de ensayos, carecen, no obstante, de los datos precisos sobre las condiciones locales (bajo las cuales se desarrollaron los trabajos) y no permiten establecer una generalización de la aplicación de sus cálculos.
La mayoría de las ecuaciones para el cálculo de la resistencia del concreto, empleados actualmente, no tienen en cuenta la influencia de la consistencia de la mezcla del hormigón.
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FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------El nuevo método para el diseño de mezclas de hormigón parte de la ecuación de Bolomey ampliándola con la determinación de la característica “A “de los áridos y la consistencia de las mezclas de concreto. Por la definición matemática del coeficiente de Bolomey, que expresa la influencia de la calidad de la piedra (árido grueso) en la resistencia del concreto, se comprobó que el valor del referido coeficiente resulto prácticamente igual para todos los tipos de piedras con diferentes propiedades, es decir, de 0.49 hasta 0.51. De esta forma se logró comprobar que para el coeficiente de agua inferior de 0.40 la relación de Bolomey ya no es totalmente exacta. En este entorno se d estacó, de modo significativo, la influencia de la consistencia de la mezcla de concreto y, para un valor constante de ella, la pasta de cemento necesaria para lograr dicha consistencia Estas influencias que, autores clásicos como Bolomey y otros, no tomaron en consideración en sus ecuaciones son contempladas en el nuevo método de diseño de mezclas de concreto.
3
DATOS. –
Elemento
Muro de HoCo
Ubicación
Ciudad de Tarija
Exposición de la estructura
Clima benigno sin agresividad
Resistencia a compresión fck
250 kg/cm2
P.E. Cemento IP30
3.15 gr/cm3
P.E.sss Arena
2548.42 kg/m3
% abs Arena
1.65
M.F. Arena
2.98
P.U.C. Grava
1605.59 kg/m3
Tamaño máximo
25.4 mm
Tamaño máximo nominal
19.05mm
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LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------CALCULOS. 1. Asentamiento:
Muro de subestructura sencilla. Asentamiento = 5 cm. 2. Cantidad de agua para un asentamiento de 5 cm
Agua = 190 kg 3. Relación agua/cemento
280
0.57
250
X
210
0.68
(x-0.57)/(250-280) = (0.68-0.57)/(210-280) X = A/C = 0.62 Cantidad de cemento C = 190/0.62 = 306.45 kg 4. Volumen de agregado grueso
3
0.60
2.98 X 2.80 0.62 (x-0.60)/(2.98-3) = (0.62-0.60)/(2.80-3) X = 0.602 = 60.2 % Pgrava = P.U.C. * V = 1605.59kg/m3 (0.602) P grava = 966.57 kg 5. Cantidad de arena
1m3 = C+A+Gr+Ar+Aire 1=
306.45
190
3150
1000
+
+
966.57 2743
+ +
1 100
Arena = 0.35 Peso Arena = 2548.42 * 0.35 Peso Arena = 891.95 kg 6. Volumen para preparar 5 probetas
Volumen de 1 probeta = 0.0053 m3 Volumen de 5 probetas = 0.0265 m3 Agua = 0.0265* 190 = 5.04 kg = lts 11
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE TECNOLOGIA DEL HORM IGON -------------------------------------------------------------------------------------------Cemento = 306.45 * 0.0265 = 8.12 kg Grava = 966.57 * 0.0265 = 25.61 kg Arena = 891.95 * 0.0265 = 23.64 kg
5
RESULTADOS.-
Agua Cemento Grava Arena
6
5.04 lts 8.12 kg 25.61 kg 23.64 kg
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. –
-
Benitez Alberto, Dosificación y resistencias de hormigones elaborados con materiales regionales; U.A.J.M.S.; Tarija 1998
-
ACI 211.1, Proporcionamiento de mezclas; Instituto mexicano del cemento y del concreto; México 2002.
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