FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERIA CIVIL
TEMA: _____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ _________
DISEÑO DE MEZCLAS _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________
ASIGNATURA :
Laboratorio de Tecnología del Concreto
DOCENTE
:
Ing. Ascue Escalante, Kildare J.
ALUMNO
:
Huaman Quispe, Edison
CUSCO – PERÚ 2018 1
EL CONCRETO 1. DEFINICIÓN El concreto es una mezcla de cemento Portland, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas, especialmente la resistencia.
CONCRETO = CEMENTO PORTLAND + AGREGADOS + AIRE + AGUA PASTA = CEMENTO + AGUA El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las partículas de los agregados, constituyendo un material heterogéneo. Algunas veces se añaden ciertas sustancias, llamados aditivos, que mejoran o modifican algunas propiedades del concreto. Para dominar el uso de este material, se debe conocer no solo las manifestaciones del producto resultante, sino también la de los componentes y su interrelación, que son los que en primera instancia le confieren su particularidad. Como cualquier material, se contrae al bajar la temperatura y se dilata si ésta aumenta. La mezcla íntima de los componentes del concreto inicialmente (estado fresco) produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad, pero gradualmente pierde esta característica hasta que al cabo de algunas horas se torna rígida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo sólido (fragua) para luego convertirse en el material resistente y durable que es el concreto endurecido.
2. IMPORTANCIA Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso, sin embargo, su calidad final depende del conocimiento profundo del material y del profesional, las posibilidades de uso del concreto son cada vez mayores pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de propósitos.
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¿QUÉ ES UN BUEN CONCRETO?
En estado fresco, que la mezcla tenga una consistencia tal que permita compactar el concreto con los medios que se disponga en el área de trabajo, también debe tener cohesión suficiente para ser transportado y colocado con los medios disponibles, sin presentar segregaciones. Desde luego, estos requisitos no son absolutos, ya que dependerán del transporte, la descarga dentro del encofrado. Cuando el concreto endurece requiere de una resistencia de compresión satisfactoria, por tanto la resistencia es una forma fácil de identificar si se cumplen las especificaciones, sin embargo hay otros factores que influyen en la resistencia como son: la densidad, impermeabilidad, durabilidad, resistencia a los sulfatos, relación agua-cemento, contenido de cemento.
3. USOS, VENTAJAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DESVENTAJAS 3.1
USOS
Empleamos el concreto por ser un material de construcción universal, que cuenta con los siguientes factores: La facilidad facilidad con que puede puede colocarse colocarse dentro dentro de los encofrados encofrados de casi cualquier forma mientras aún tiene una consistencia plástica.
3.2
3
Su elevada elevada resistencia resistencia a la compresión lo que le hace adecuado para elementos sometidos fundamentalmente a compresión, como columnas y arcos. Su elevada elevada resistencia al fuego y a la penetración del agua.
VENTAJAS
Es una material con aceptación aceptación universal, por por la disponibilidad de los materiales que lo componen.
Tiene una adaptabilidad arquitectónicas.
Tiene la característica de conseguir conseguir ductilidad. ductilidad.
Posee alto grado de durabilidad.
Posee alta resistencia al fuego. (Resistencia de 1 a 3 horas)
Tiene la factibilidad de de lograr diafragmas de rigidez horizontal. (Rigidez: Capacidad que tiene una estructura para oponerse a la deformación de una fuerza o sistema de fuerzas) Capacidad resistente a los esfuerzos de compresión, flexión, corte y tracción.
de
conseguir
diversas
formas
3.3
La ventaja que tiene el concreto concreto es que requiere de muy poco mantenimiento.
DESVENTAJAS
El
concreto es un material de escasa resistencia a la tracción. Esto hace difícil su uso en elementos estructurales que están sometidos a tracción por completo (como los tirantes) o en parte de sus secciones transversales (vigas u otros elementos sometidos a flexión).
Las desventajas están asociadas asociadas al peso de los elementos que que se requieren en las edificaciones por su gran altura, como ejemplo tenemos si las edificaciones tienen luces grandes o volados grandes las vigas y losas tendrían dimensiones grandes. Esto llevaría a generar mayor costo en la construcción de la edificación.
Excesivo peso y volumen, hecho hecho que requiere mayor atención en el proceso de la construcción
Trabajo
lento ejecución del proyecto. A veces se utiliza mayor tiempo de lo programado
4. PRINCIPALES PROPIEDADES 4.1
PARA EL CONCRETO FRESCO TRABAJABILIDAD La principal propiedad del concreto en estado fresco es la que se designa como “Trabajabilidad” y que de acuerdo con el Comité ACI 116, es “aquella propiedad del concreto recién mezclado que determina la facilidad y homogeneidad con que puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado”. Es muy amplio e involucra aspectos del concreto fresco relacionado con todas las operaciones que se realizan con este .
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CONSISTENCIA Es la propiedad que define la humedad de la mezcla respecto a su grado de fluidez, cuanto más húmeda es la mezcla mayor será la facilidad con la que el concreto fluirá durante su colocación. Los concretos por su consistencia pueden ser: Concretos consistentes o secos: sólo contienen el agua necesaria para que su superficie, después del vibrado quede blanda y unida
Concretos plásticos: contiene el agua necesaria para dar a la masa una consistencia pastosa
Concretos fluidos: contienen tanta agua que la mezcla fluye como una pasta blanda.
SEGREGACIÓN Es la separación de los componentes de la mezcla, de modo que su distribución ya no es uniforme. La causa principal de segregación es la diferencia en el tamaño de las partículas, que puede controlarse con una gradación adecuada y con un manejo cuidadoso, la mezcla debe tener cohesión que es esencial para lograr una compactación completa.
EXUDACIÓN Definida como la ganancia de agua, es una forma de segregación en la que parte del agua de la mezcla tiende a subir a la superficie del concreto recién colocado, se origina por la incapacidad de los componentes sólidos para retener toda el agua cuando se asientan. La exudación puede evaluarse como la reducción de altura o asentamiento total por unidad de altura del concreto, termina cuando la pasta ha endurecido lo suficiente.
CONTRACCIÓN Es una función de los problemas de fisuración. Existen tipos de contracción que son las siguientes: Contracción intrínseca: Es un proceso irreversible. Contracción por secado: Esta contracción recupera gran parte de la contracción acaecida.
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4.2
PARA EL CONCRETO ENDURECIDO RESISTENCIA Definida como el máximo esfuerzo que puede ser soportado por el concreto sin romperse, la resistencia suele dar la idea general de calidad del concreto, por estar directamente relacionada con la estructura de la pasta del cemento. Depende de la composición química como de la estructura física de los productos de la hidratación del cemento y de sus proporciones volumétricas relativas. Asimismo dependerá de la porosidad de la pasta que está relacionada con las características de los agregados, siendo el factor principal la relación agua-cemento.
DURABILIDAD Es la capacidad que tiene el concreto de resistir las condiciones de exposición que podrían quitarle utilidad, como son: congelación y deshielo, humedecimiento y secado, calentamiento y enfriamiento, productos químicos, agentes descongelantes, etc.
ELASTICIDAD Viene hacer el módulo de la elasticidad. Es la relación del esfuerzo a la deformación medida en el punto, la línea se aparta de la recta y se hace una curva.
DENSIDAD Empleando agregados especiales se pueden lograr concretos trabajables, con pesos unitarios de 5600 kg/m 3, se da en recubrimientos para tuberías, pantallas de protección contra radiaciones y elementos acústicos.
IMPERMEABILIDAD Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua deja vacíos después de la evaporación, lo que permite reducir la resistencia del concreto. Los aditivos incorporadores de aire pueden ayudar a incrementar la impermeabilidad.
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5. LA PASTA 5.1
DEFINICIÓN La pasta de cemento (cemento, agua, aire atrapado o incorporado), llena los espacios libres entre partículas de los agregados, que durante el proceso de fraguado genera cristales hidratados que unen químicamente las partículas de agregados. La formación de estos cristales es una reacción química exotérmica (genera calor) que siempre requiere de agua para que tenga lugar, siendo mucho más intensa la reacción en los primeros días posteriores a la fabricación del concreto. La pasta suele ocupar el 25% a 35% del volumen del concreto y tiene gran influencia en las propiedades finales del concreto.
5.2
ELEMENTOS FUNDAMENTALES
El gel, es el producto resultante de la reacción química e hidratación del cemento. Para asegurar que las reacciones de fraguado continúen, a partir del endurecimiento inicial del concreto se requiere dotar continuamente de agua de curado al concreto, que sirve para reponer el agua de amasado evaporada por el calor emanado como producto de las reacciones químicas.
Los poros incluidos en la pasta. El cemento hidratado. Los cristales de hidróxido de calcio o cal libre que pueden haberse formado durante la hidratación del cemento.
5.3
FUNCIONES En el estado fresco actúa como lubricante. Contribuye a dar las propiedades requeridas al producto endurecido.
5.4
Separa las partículas del agregado. Llena los vacíos entre las partículas partículas de agregado y se adhiere fuertemente a ellas. Proporciona lubricación a la masa cuando aún no ha endurecido.
PROPIEDADES Dependen de:
Las propiedades propiedades físicas y químicas del cemento. proporciones relativas del cemento y agua en la mezcla. Las proporciones
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El grado de hidratación del cemento dado por la efectividad de la
combinación química entre el cemento y el agua.
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CÁLCULOS DE DISEÑO DE MEZCLAS (MÉTODO ACI) DATOS: CARATERÍSTICAS DE LOS MATERIALES AGREGADOS
FINO
GRUESO
PUS (kg/m3) PE (kg/ (kg/m m) PUC (kg/m3) M.F. T.M.N. %ABSORCIÓN %HUMEDAD
1672.500 kg/m3 2610 2610 kg/m kg/m 1839.160 kg/m3 3.40
1404.880 kg/m3 2460 2460 kg/m kg/m 1519.340 kg/m3 ¾ 0.907% 2%
3.498% 6%
CEMENTO MARCA: Tipo I P.E.: 3.15 gr/cm3
AGUA
P.E.: 1000 kg/m3
OTROS DATOS
SLUMP: 3 - 4pulgadas (recomendable)
DESARROLLO: 1. CÁLCULO DE LA RESISTENCIA RESISTENCI A
2. RELACIÓN A/C A/C 250
S/AIRE (ATRAPADO O INCORPORADO) 0.62
294
X
300
0.55
9
3. CANTIDAD DE AGUA
205 lt/m3
¾”
4. CONTENIDO DEL CEMENTO
5. AIRE INCORPORADO
¾”
2.0%
6. VOLUMEN DEL AGREGADO GRUESO (PESO UNITARIO COMPACTADO)
7. VOLÚMENES EFECTIVOS (PESO ESPECÍFICO DEL A.G.)
10
8. VOLUMEN DE LA AGREGADO FINO
9. PESO DE LA AGREGADO FINO (PESO ESPECÍFICO)
10. VALORES DE DISEÑO:
11. CORRECCIÓN POR HUMEDAD
12 . BALANCE DEL AGUA (ABSORCIÓN)
13. APORTES DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
11
14. PROPORCIONAMIENTO EN PESO
C
A.F.
AG
AGUA
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CANTIDAD DE MATERIALES QUE NECESITAREMOS PARA ELABORAR NUESTRAS BRIQUETAS DE ACUERDO A NUESTROS CÁLCULOS UTILIZAREMOS 6 BRIQUETAS:
2 briquetas = 7días 2 briquetas = 14 días 2 briquetas = 28 días
BRIQUETA VOLUMEN TOTAL
ALTURA
DIAMETRO
0.005301
30
15
=
× ° K = 0.005301 × 6 = 0.0318
CEMENTO = K × 367.38 = 0.0318 × 367.38 = 11.68 kg/m3
AGREGADO GRUESO = K × 930.24 = 0.0318 × 930.24 = 29.58 kg/m3
AGREGADO FINO = K × 793.94 = 0.0318 × 793.94 = 25.25 kg/m3
AGUA = K × 174.92 = 0.0318 × 174.92 = 5.56 lt/m3
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CONCLUSIONES El diseño de mezclas del concreto convencional, considerado como el más empleado, es el método del ACI, que utiliza datos obtenidos para lograr la mejor proporción en una mezcla con el cemento, conforme las medidas en Kg/m3; además dichos ensayos, las realizamos en el laboratorio. Debemos reconocer que para las mezclas, es necesario que los componentes se combinen en proporciones adecuadas, para cumplir con las especificaciones solicitadas en base al cemento; el cual permite la resistencia a la comprensión y permeabilidad del concreto, de este modo obtener un comportamiento eficiente ante las condiciones a las que está expuesta. Finalmente los datos obtenidos y calculados están en razón al agua y sus agregados, en proporción a una bolsa de cemento conforme se requiere, siendo un total de: 1: 2.16: 2.53: 20.25, desarrollando también la cantidad de materiales que necesitaremos para realizar concreto en el laboratorio de acuerdo a la proporción obtenida anteriormente, siendo un total de: 11.68 kg/m3 (cemento), 29.58 kg/m3 (agregado grueso), 25.25 kg/m3 (agregado fino) y 5.56 lt/m3 (agua).
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RECOMENDACIONES
La selección selección de las proporciones proporciones de los materiales componentes componentes de la unidad cúbica del concreto (diseño de mezclas), es el proceso de selección de los ingredientes más adecuados, la combinación más conveniente y económica de los mismos.
Las proporciones proporciones de la mezcla, deberán ser consideradas consideradas como valores de prueba sujetos a revisión y ajustes sobre la base de los resultados obtenidos en mezclas preparadas bajo condiciones de laboratorio.
Los elementos estructurales estructurales como: vigas, vigas, losas, muros de corte, corte, cáscaras, láminas entre otros que deban comportarse como elementos sismo-resistentes, deberán tener una resistencia de diseño especificada del concreto no menor de 210Kg/cm 2 a los 28 días
BIBLIOGRAFÍA Fermin, M. (16 de Septiembre de 2013). Obtenido de https://es.slideshare.net/mariagferminl/concreto-26252847 Lopez, L. G. (20 de Marzo de 2003). Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/5/9589322824_Parte1.pdf Quio, T. R. (16 de Octubre de 2014). Obtenido de https://es.slideshare.net/tahinariveraquio/concreto-y-sus-propiedades
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