“AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMATICO”
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UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE ING. CIVIL CONVERSIONES A PROPORCIONES EN PESO Y VOLUMEN
CATEDRATICO
:
ING. DANIEL VERGARA LOVERA
CURSO
:
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
CICLO
:
IV
SECCION
:
A
TURNO
:
MAÑANA
ALUMNOS
:
CHECCNES ARPI HIDEKI O.
ICA – PERÚ 2014
I.-CONVERSIONES A PROPORCIONES EN PESO Y VOLUMEN 1. Fundamentalmente debido a la necesidad
de evitar errores en el diseño
originados por el esponjamiento del agregado fino, la selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cubica de concreto se hace para proporciones en peso. 2. Sin embargo en la práctica, en el caso de trabajos fuera de las grandes ciudades del Perú, suele ocurrir que en obra no se cuenta con las facilidades necesarias para pesar los materiales integrantes del concreto, lo que obliga a trabajar con mezclas de las que las cantidades se mide en volumen. 3. En este caso, que no es recomendable pero que en algunas obras es inevitable, el procedimiento a seguir consiste en efectuar el diseño teórico de la mezcla de concreto para proporciones en peso empleando cualquiera de los métodos explicados anteriormente, y luego convertir empleando el procedimiento que se va explicar a continuación y que fuera desarrollado en el laboratorio de ensayos de la universidad nacional de ingeniería, los valores obtenidos a una proporción en volumen aproximadamente equivalente. 4. Igualmente puede ocurrir en obra que, estando trabajando con proporciones en volumen
sea
necesario
conocer
la
dosificación
en
peso
equivalente,
principalmente para conocer las cantidades de materiales de la mezcla o por que se desea conocer la cantidad de cemento por metro cúbico de concreto que entra en determinada dosificación. 5. Otro problema que puede presentarse consiste en tratar de conocer el rendimiento de una dosificación determinada. Dicho rendimiento es definido como
el volumen de concreto compactado obtenido a partir del empleo de
cantidades conocidas de los materiales integrantes de la mezcla, rendimiento que para fines prácticos de obras se toma como el volumen del concreto producido por una tanda en obra. 6. El rendimiento así determinado puede emplearse para conocer la cantidad de cemento por unidad cubica de concreto; así como para estimar la cantidad de materiales requerida en obra dada. 7. Si bien es imposible determinar exactamente el rendimiento en la medida que siempre hay presente en las mezclas un volumen pequeño de aire, así como que los contenidos de cemento agua varían ligeramente de tanda a tanda y, adicionalmente, es siempre inevitable un ligero desperdicio, es factible con el procedimiento que a continuación se ha de indicar obtener valores casi equivalentes a la realidad.
8. El ingeniero debe tener siempre presente que las mezclas deben dosificarse en peso y que si bien condiciones de obra pueden obligar en algunas oportunidades a trabajar con mezclas en volumen, esta solución no es la más recomendable. I.1: COVERSIONES A PROPORCIONES EN PESO A VOLUMEN El
procedimiento de conversión de dosificación en peso a dosificación a volumen
equivalente es bastante simple si se siguen los pasos establecidos. Un ejemplo explicara el procedimiento a seguir en aquellos casos
en que se desea
convertir una dosificación en peso a volumen equivalente 1) Especificación Se tiene una dosificación en peso ya corregida por humedad del agregado de 1:2,1:2,9 con 25 litros de agua por bolsa de cemento como valores de obra. Se desea conocer la dosificación en volumen equivalente. 2) Materiales Agregado fino:
Peso suelto seco ………………………..1685kg/m
Contenido de humedad ……………..3.4%
3
Agregado grueso:
Peso suelto grueso……………………1548kg/m
Contenido de humedad……………….0.7%
3
3) Cantidad de materiales por tanda A partir de la relación en peso para valores de obra, o sea ya corregidos por humedad del agregado, se puede determinar la tanda de materiales necesaria para preparar una tanda de concreto en base a una bolsa de cemento.
Cemento
Agua efectiva
Agregado fino húmedo
Agregado grueso húmedo 2.9 x42.5 = 123.3kg/bolsa
1x42.5 = 42.5kg/bolsa =25.0 lt/bolsa 2.1 x42.5 = 89.3kg/bolsa
4) Pesos unitarios húmedos del agregado Como se va a convertir una dosificación de obra, ya corregida por humedad del agregado, es necesario determinarlos pesos unitarios húmedos de los agregados finos y gruesos. Para ello deberá multiplicarse el peso unitario suelto seco de cada uno de los agregados por el contenido de humedad de los mismos. Peso unitario del: 3
Agregado fino húmedo
Agregado grueso húmedo 1 548 x1.007 = 1 559kg/m
1 685x1.032 = 1 742kg/m
3
5) Peso por pie cubico del agregado Conocidos los pesos unitarios sueltos húmedos de los 2 agregados; y sabiendo que un metro cubico es equivalente a 35.311pies3, se deberá dividir el primero entre el segundo valor para obtener el peso por pie cubico de cada uno de los dos valores. Peso en pies cúbicos: 3
Agregado fino
Agregado grueso 1559/35.311 = 43.92 kg/pie
De la bolsa de cemento
1742/35.311 = 49.33 kg/pie
3
3
= 42.5 kg/pie
6) Dosificación en volumen 3
Conocidos los pesos por pie de los diferentes materiales en la mezcla, bastara dividir los pesos de cada uno de los materiales en la tanda de una bolsa entre los pesos de pie cubico para obtener el número de los pie cúbicos necesario para preparar un tanda de una bolsa. Los valores así obtenidos representan la dosificación en volumen del material:
Cemento
42.5/42.5 = 1.0pie3
Agregado fino húmedo
89.3/49.33 = 1.81 pie
Agregado grueso húmedo
Y la dosificación en volumen de obra, corregida por humedad del agregado,
3
3
123.3/43.92 =2.8 pie
equivalente a la dosificación en peso dada será:
Dosificación en volumen de obra:
C 1
:
A :
1.81
:
P :
2.8
/a/c 25 lt/bolsa
1.2: COVERSIONES A PROPORCIONES EN VOLUMEN A PESO Como en el caso anterior se explicará mediante el desarrollo de un ejemplo, el procedimiento a seguir en aquellos casos que el ingeniero desea conocer la dosificación en volumen equivalente. 1) Especificaciones: Se desea conocer la dosificación en peso que ha dado lugar a una dosificación en volumen de obra, ya corregida por humedad del agregado de 1: 2.5: 3.5, con una relación A/C efectiva de 25 litros de agua por saco de cemento. 2) Materiales: Agregado fino: •
Peso suelto seco ……………1735 kg/m3
•
Contenido de humedad …….5% Agregado grueso:
•
Peso suelto seco ……………1630 kg/m3
•
Contenido de humedad ……0.35%
3) Pesos unitarios húmedos del agregado Al igual que en la conversión de pesos a volúmenes, se necesita conocer los pesos unitarios húmedos de los agregados fino y grueso: Peso unitario del: •
Agregado fino húmedo
1735 x 1.05 = 1822 kg/m3
•
Agregado grueso húmedo 1630 x 1.0033 = 1636 kg/m3
4) Peso por pie cúbico del agregado Como en el problema anterior, se calcula el peso por pie cúbico de los agregados fino y grueso húmedos: Peso en pies cúbicos del: •
Agregado fino húmedo
1822/35.311 = 52,06 kg/pie cúbico
•
Agregado grueso húmedo
1636/35 .311= 46,74 kg/pie cúbico
•
De la bolsa de cemento
= 42.50 kg/pie cúbico
5) Pesos por tanda de un saco Conocida la dosificación en volumen y en peso de los materiales por pie cúbico, es posible calcular los materiales por pie cúbico, es posible calcular los pesos de los materiales que entran en una tanda de un saco: •
Cemento
………………..…………..1 x 42.5 = 42.5 kg/saco
•
Agregado fino húmedo ……..2.5 x 52.06 = 130.15 kg/saco
•
Agregado grueso húmedo…..3.5 x 46.74 = 163.60 kg/saco
A partir de estos valores ya es posible determinar la relación en peso equivalente. 6) Relación en peso equivalente La relación en peso equivalente a la relación en volumen se obtendrá dividiendo el peso de cada uno de los materiales entre el peso del cemento: 42.5: 130.15: 163.60 = 1: 3.06: 3.85 42.5 42.5
42.5
La relación en peso 1: 3.06: 3.85 es equivalente a la relación en volumen 1: 2.5: 3.5
II.-MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIO Y OBRA II.1: MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIO: 1. es recomendable preparar en el laboratorio mezclas de prueba a fin de comprobar si los materiales seleccionados, cuando se les combina
en las proporciones
elegidas aplicando un método de diseño determinado, permite obtener mezclas que tengan las propiedades indicadas en las especificaciones de obra. 2. cuando se prepara mezclas de prueba en el laboratorio es importante verificar que la relación agua cemento seleccionada sea la más adecuada para obtener la trabajabilidad, resistencia y durabilidad requeridas. 3. en la selección de relación agua cemento no debe olvidarse que tanto ella como la granulometría del agregado pueden sufrir modificaciones, pero que las mismas pueden ser corregidas si variación significativa en las propiedades del concreto. 4. definida la relación agua cemento y comprobado por los resultados de la mezcla de prueba, deberá controlarse la uniformidad y calidad de la producción manteniendo la trabajabilidad constante y, para esta condición, comprobando que no se presenten cambios importantes en las características de los materiales en relación con aquellos empleados en las mesclas de prueba. 5. si al preparar las mezclas de prueba en el laboratorio se encuentra que la trabajabilidad de esta defiere significativamente de aquello que se espera, deberá emplearse mezclas adicionales hasta obtener la trabajabilidad y consistencias deseadas. estas nuevas mezclas deberán ser ensayadas por resistencia en compresión a fin de obtener mezclas de obra acordes con las especificaciones. 6. siempre que los resultados de las mezclas de prueba preparados en el laboratorio difieran de aquellos que se desea alcanzar, deberán efectuarse ajustes en las proporciones antes de comprobar el diseño bajo condiciones de obra. 7. si los resultados obtenidos en el laboratorio difieren significativamente de aquellos que se desea alcanzar, será necesario efectuar nuevamente el diseño teórico y las mezclas de prueba. II.2: MEZCLAS DE PRUEBA EN OBRA: 1. siempre debe efectuarse en obra un ajuste final de la mezcla de prueba seleccionada, partiendo de la premisa que los resultados en obra necesariamente no tienen porque coincidir con los del laboratorio. 2. Ello es evidente si se considera que, en función de los múltiples factores (mezcladora, materiales, personal, organización, etc.) que intervienen en la preparación del concreto en la obra, las mezclas de prueba preparadas en laboratorio nunca dan las proporciones finales.
En efecto, mas halla de la habilidad del diseñador de la mezcla, del procedimiento empleado en la selección de proporciones, de las mezclas de prueba preparadas en laboratorio, únicamente una mezcla preparada en obra, bajo todas las condiciones actuantes, puede garantizar que toda las propiedades deseadas para el concreto han de ser adecuadamente satisfechas. 3. Adicionalmente existen otros factores tales como el transporte del concreto, retardo en la colocación, condiciones de clima, etc. Los cuales puede afectar el comportamiento del concreto en obra, requiriendo ajustes menores en las proporciones de mezcla. 4. El ingeniero debe recordar que los principios básicos de un buen control de la calidad el concreto deben seguirse durante el proceso de preparación de las mezclas de prueba bajo condiciones de obra. especialmente deberá calibrarse el sistema de pesado y el equipo empleado en la medición del agua y los aditivos: y efectuarse a ajustes en el contenido de agua de la mezcla por condición de humedad del agregado.
III.-AJUSTE DE LAS PROPORCIONES 1. finalizando el diseño de una mezcla de concreto, las proporciones calculadas para la unidad cubica de concreto deberán ser comprobadas por medio de mezclas de prueba preparadas en el laboratorio y ensayadas de acuerdo a los requerimientos de la norma ASTM C 192 o por medio de tandas preparadas bajo condición de obra. 2. En la preparación de las mezclas de prueba, el ingeniero debe recordar que deberá emplear la cantidad de agua necesaria para obtener la trabajabilidad y asentamiento requeridos por las especificaciones de obra, independientemente de si dicha cantidad de agua corresponde al volumen teórico asumido en la selección de proporciones. 3. Efectuado este primer paso, la obtención del asentamiento deseado, deberá comprobarse el peso unitario y rendimiento de la unidad cubica de concreto, siguiendo las indicaciones de la norma ASTM C 138, y el contenido de aire, siguiendo las indicaciones de alguna de las normas ASTM C 138, C 173, o C 231. 4. Adicionalmente a la comprobación de la trabajabilidad, el ingeniero deberá verificar que no hay segregación, así como que el concreto posee las propiedades de acabado que se desea.
III.1: PROCEDIMIENTO 1. Especificaciones Se tiene una mezcla de concreto cuyas proporciones han sido seleccionada para obtener una consistencia de 3” a 4”.el diseño ha indicado la necesidad de emplear las siguientes cantidades de materiales: Diseño
corregido por humedad 3
Cemento
Agua
175 kg/m
Agregado fino
811 kg/m
Agregado grueso
1152 kg/m
3
282 kg/m
282 kg/m
3
115 kg/m
3
860 kg/m
3
3
Agregado fino
3 3
1175 kg/m
agregado grueso
Absorción
0.7%
0.5%
Humedad
6.0%
2.0%
Se desea conocer que ajustes deberá efectuarse e la mezcla para lograr un rendimiento adecuado, el asentamiento deseado, mantener la relación agua cemento y la resistencia del diseño. 2. Tanda de ensayo Se ha preparado una tanda de ensayo en el laboratorio para un volumen de 0.02 de metro cubico de concreto. El concreto así preparado tiene un asentamiento de 2.5 ” y un peso 3
unitario de 2390 kg/m . Se le considera satisfactorio desde el punto de vista de trabajabilidad y cualidades de buen acabado. Sin embargo, para llegar a este concreto fue necesario incrementar la cantidad teórica de agua añadida que debería haber sido 2.3 lt. (115x0.02)) a 2.7 lt/tanda. 3. Pesos de tanda 3
La tanda. Para un volumen de 0.02m , con la corrección en el agua efectuada, consistirá en:
Cemento
Agua
Agregado fino
Agregado grueso
Peso por tanda
3
282x0.02=5.64 m =2.70lt
860x0.02=17.20kg 1175x0.02=23.50kg =49.04kg
4. Rendimiento de la tanda de ensayo El rendimiento de la tanda de ensayo será:
3
Rendimiento…………………………………………..49.04/2390=0.0205 m
5. Agua de mezclado por tanda: A continuación se debe determinar la nueva cantidad de agua mezclado por tanda: Humedad superficial del:
Agregado fino……………………………………….….… 6.0 - 0.7 =+5.3%
Agregado grueso ……………………………………..…2.0 – 0.5 =+1.5%
Agua añadida ………………………………....... .....................=2.70lt/td
Aporte de fino húmedo………………………811x0.02x0.053=0.86lt/td
Aporte del grueso húmedo………………1152x0.02x0.015=0.34lt/td
Agua de mezclado por tanda ……………………………………. =3.90lt/td
6. Agua de mezclado requerida La cantidad de agua de mezclado requerida por metro cúbico de concreto, con el mismo asentamiento de la tanda de ensayo, se obtendrá dividiendo el agua de mezclado por tanda entre el rendimiento de la tanda de la tanda de ensayo:
3
Agua de mezclado=3.90/0.025=190lt/m
7. Corrección en el agua de mezclado La cantidad requerida por metro cubico de concreto deberá ser incrementado en 2lt. por cada incremento de 1cm hasta obtener el asentamiento. En nuestro caso debiendo pasar de un asentamiento de 2.5” equivalente a 6.35 cm, a un asentamiento de 3” equivalente a 7.62cm, se tiene un diferencia de 1.27 cm para la cual se deberá incrementar el agua e 3 litros.
3
Nueva agua de mezclado 190 + 3 =193/m
8. Nueva relación agua /cemento La relación agua cemento de diseño será
Relación agua-cemento = 175/282 = 0.62
Con el incremento en la cantidad de agua de mezclado, deberá requerirse cemento adicional parta mantener la relación agua cemento de 0.62. El nuevo contenido de cemento será:
Contenido de cemento = 193/0.62= 311 kg/m
3
9. Contenido de agregado grueso. Desde que la trabajabilidad fue encontrada satisfactoria, la cantidad de agregado grueso por unidad de volumen del concreto deberá mantenerse igual que en las mezclas de prueba. Por tanto, el volumen del agregado grueso por metro cubico será: 3
Agregado grueso húmedo……………….23.50/0.0205 = 1146 kg/m
Agregado grueso seco……………………….. 1146/1.02 = 1124 kg/m
3
10. Contenido de agregado fino. 3
El nuevo peso unitario del concreto es el peso medido de 2390 kg/m . El peso de agregado fino requiere conocer primero el contenido de agregado grueso al estado de saturado superficialmente seco:
3
Agregado grueso saturado superficialmente seco…1124x1.005 = 1130kg/m
Y el peso del agregado fino requerido, al estado de saturado superficialmente seco, será:
Agregado fino saturado superficialmente seco…2390 – 311 + 193 + 1130 3
=756kg/m
Agregado fino seco……………………………………………….…..756/1.007 = 751kg/m
3
11. nuevos pesos secos de la tanda De acuerdo a los ajustes efectuados, los nuevos pesos de la tanda, para un metro cubico de concreto, como valores de diseño, como valores de diseño serán: 3
Cemento
Agua
193 kg/m
Agregado fino
751 kg/m
Agregado grueso
1124 kg/m
311 kg/m
3 3 3
Estos valores deberán ser corregidos por condición de humedad de agregado a fin de obtener los nuevos valores de obra.
BIBLIOGRAFIA
Rivva López, E. (2013). diseño de mezclas. Lima: imprenta Williams E.I.R.L.
NTP. normas indicadas.
ASTM. normas indicadas
criterios de selección de las proporciones. Centro de estudiantes de la facultad de ingeniería civil. enrique Rivva López
