DISEÑO DE MESCLAS DE CONCRETO
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DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO
INTRODUCCION
Para el proporcionamiento de los ingredientes de una mezcla de concreto se han sugerido muchos métodos dentro de los cuales se cuentan los analíticos, experimentales, semianaliticos y empíricos. Estos métodos han evolucionado desde los volumétricos arbitrarios de comienzos del presente siglo, al método de peso y volumen propuesto por el A.C.I. El método americano A.C.I. es el más conocido y ampliamente usado. Se fundamenta en el principio básico de la relación agua/cemento desarrollado por Abrams. Consiste en seguir en forma ordenada una secuencia de pasos y determinar la cantidad de cada material en peso y en volumen, para 1 m 3 de concreto. El informe, no pretende profundizar los principios en que se basa el método, sino mostrar los diferentes pasos que deben seguirse. Y de esta manera lograr una mezcla óptima acorde con las exigencias del aspecto constructivo. Como parte de este informe también se realizará el diseño de mezcla ideal para la ciudad de Paita, tomando los datos climáticos de dicha ciudad para la optimización de resultados.
OBJETIVOS
Se deben conocer datos esenciales para el diseño de mezcla ya que con esta información y por medio de tablas donde se encuentran tabuladas las especificaciones del diseño de mezclas se realizan los cálculos correspondientes para la ejecución de la obra. Determinar proporciones de los materiales componentes de manera de obtener las condiciones esperadas del CONCRETO. Estas condiciones son particulares de cada obra o parte de obra y pueden resumirse en la forma que se indica en el informe.
MARCO TEÓRICO DEFINICIÓN:
Es la selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cubica de concreto, conocida usualmente como diseño de mezclas, puede ser definida como el proceso de selección de los ingredientes más adecuados y de la combinación más conveniente, con la finalidad de obtener un producto que en el estado no endurecido tenga la trabajabilidad y consistencia adecuados y que endurecido cumpla con los requisitos establecidos por el diseñador indicados en los planos y/o las especificaciones de la obra. El diseño de mezclas viene a ser más que nada la elección de proporciones adecuadas para preparar concreto teniendo en cuenta a la clase de estructura de la que va a formar parte, y las condiciones ambientales a las que estará expuesto.
COMPONETES DEL DISEÑO DE MEZCLAS. CEMENTO
Según la Norma Técnica Peruana, el cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker compuesto esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición durante la molienda , Es decir: Cemento Portland = Clinker Portland + Yeso
AGREGADOS
Los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a 75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las propiedades del concreto recién mezclados y endurecidos, en las proporciones de la mezcla, y en la economía. Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5mm. Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de grava o agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5 mm y generalmente entre 9.5 mm y 38 mm. Algunos depósitos naturales de agregado, a veces llamados gravas de mina, rió, lago o lecho marino. El agregado triturado se produce triturando roca de cantera, piedra bola, guijarros, o grava de gran tamaño. La escoria de alto horno enfriada al aire y triturada también se utiliza como agregado grueso o fino. AGUA El agua empleada en la preparación y curado del concreto debe ser potable y bebible. Está prohibido el empleo de aguas ácidas; aguas provenientes de minas o relaves, aguas que contengan residuos minerales o industriales, descargas de desagües. ADITIVOS
Se define a un aditivo como un material distinto del agua, del agregado, o del cemento, el cual es utilizado como un componente del concreto y que se añade a este antes o durante el mezclado a fin de modificar una o algunas de sus propiedades. El empleo de aditivos no autoriza a modificar el contenido de cemento de la mezcla. Los aditivos empleados en obra deberán ser de la misma composición, tipo y marca que los utilizados para la selección de las proporciones de la mezcla de concreto. Se utilizan aditivos para propósitos tales como acelerar o retardar el fraguado y el endurecimiento inicial; mejorar la trabajabilidad; reducir los requisitos de agua de la mezcla; incrementar la resistencia; o modificar otras propiedades del concreto.
PASOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS.
Recaudar el siguiente conjunto de información: Los materiales Del elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras Resistencia a la compresión requerida Condiciones ambientales durante el vaciado Condiciones a la que estará expuesta la estructura
Seleccionar el tamaño máximo nominal del agregado grueso.
La mayoría de veces son las características geométricas y las condiciones de refuerzo de las estructuras las que limitan el tamaño máximo del agregado que pueden utilizarse, pero a la vez existen también consideraciones a tomar en cuenta como la producción, el transporte y la colocación del concreto que también pueden influir en limitarlo 1/5 de la menor dimensión entre las caras de encofrados 3/4 del espacio libre mínimo entre barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras, torones o ductos de presfuerzo. - 1/3 del peralte de las losas Estas limitaciones a menudo se evitan si la trabajabilidad y los métodos de compactación son tales que el concreto puede colocarse sin dejar zonas o vacíos en forma de panal. Selección del asentamiento -
Para este estudio hemos seleccionado la provincia de Paita de la cual tenemos que tener en cuenta diversos datos climatológicos y estudios del suelo para saber cual es el tipo de cemento adecuado para esta zona.
Determinación del volumen de agua:
La cantidad de agua (por volumen unitario de concreto) que se requiere para producir un asentamiento dado, depende del tamaño máximo de agregado, de la forma de las partículas y gradación de los agregados y dela cantidad de aire incluido.
Determinación del contenido de aire El ACI 211 establece una tabla que proporciona aproximadamente el porcentaje de contenido de aire atrapado en una mezcla de concreto en función del tamaño máximo nominal del agregado grueso.
Seleccionar la relación agua/cemento La relación agua/cemento requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino también por los factores como la durabilidad y propiedades para el acabado. Puesto que distintos agregados y cementos producen generalmente resistencias diferentes con la misma relación agua/cemento, es muy conveniente conocer o desarrollar la relación entre la resistencia y la relación agua/cemento de los materiales que se usaran realmente. Para condiciones severas de exposición, la relación agua/cemento deberá mantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor mas alto. Cálculo del contenido de cemento Está en función del método de diseño específico a emplear o basado puntualmente en alguna teoría de combinación de agregados. Presentar el diseño de mezcla en condiciones secas.Corrección por humedad del diseño de mezcla en estado seco. Hay que tener en cuenta la humedad de los agregados para pesar los correctamente. Generalmente los agregados están húmedos y a su peso seco debe sumarse el peso del agua que contienen, tanto absorbida como superficial. Peso agregado húmedo = Peso agregado seco x (1 + C.H. (%)) C.H. (%): Contenido de humedad del agregado El agua que va agregarse a la mezcla de prueba debe reducirse en una cantidad igual a la humedad libre que contiene el agregado, esto es, humedad total menos absorción. Aporte de humedad de los agregados: Por absorción: L1 = peso agregado seco x %absorción del agregado Por contenido de humedad: L2 = peso agregado seco x %C.H. del agregado Entonces: Agua efectiva = Agua de diseño + L1 – L2 Presentar el diseño de mezcla en condiciones húmedas Realizar los ajustes a las mezclas de pruebas Para obtener las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con las características deseadas, con los materiales disponibles se prepara una primera mezcla de prueba con unas proporciones iniciales que se determinan siguiendo los pasos que a continuación se indican.
DISEÑO DE MEZCLA PARA LA CIUDAD DE PAITA DATOS: CEMENTO:
Se va a utilizar el cemento portland Tipo V marca Pacasmayo es un cemento de alta resistencia a los sulfatos, ideal para obras que estén expuestas al daño por sulfatos (con bajo contenido de aluminato tricálcico <5%) y yeso . Estas características son ideales para la ciudad de Paita debido al alto contenido de salitre.
AGREGADOS: AGREGADO FINO: Cantera “Sojo”
Peso específico : 2.60 Porcentaje de absorción (%) : 1.50% Contenido de humedad (%) : 0.75% Peso unitario : 1468.33 Kg⁄m3 Módulo de fineza : 2.1115 AGREGADO GRUESO: Cantera “Sojo” Peso específico : 2.74 Porcentaje de absorción (%) : 1.16% Contenido de humedad (%) Peso unitario Módulo de fineza
′ = 280
: 0.47% : 1396.24 Kg⁄m3 : 7.3854
REGLAS PARA NO FALLAR CON LAS MEZCLAS: El agua a emplearse en morteros y concretos debe ser limpia, preferentemente potable y desprovista de impurezas. La apta para el consumo humano es la más indicada. No deben utilizarse aguas estancadas, fangosas, procedentes de pozos que estén contaminados pues residuos orgánicos impiden el fragüe, las residuales de industrias pues pueden contener ácidos. La temperatura del agua debe estar entre los 18º y los 22º. La cantidad de agua debe reducirse al mínimo necesario para lograr plasticidad y trabajabilidad de la mezcla. El exceso de agua disminuye drásticamente la resistencia de mezclas y concretos. Mezclas con exceso de cemento o cal tienden a hacer fisuras. Mezclas con exceso de agregados como arena o polvo de ladrillo tienden a la disgregación por rozamiento. En climas cálidos pueden amasarse morteros más líquidos y en climas fríos más secos. Preparar pequeñas cantidades pues cuando una mezcla empieza a fraguar ya no debe tocársela. La adherencia mejora con la rugosidad de los materiales y con el contenido de cemento y cal. Materiales muy mojados y mezclas muy secas o mezclas muy liquidas con materiales muy secos dan malas adherencias y pueden dejar fisuras que perduren en el tiempo. Lluvias antes de concluir el fragüe lavan el concreto y los morteros. Lluvias luego de este periodo son beneficiosas. El riego manual posterior al frague es aconsejable. Heladas momentáneas y pasajeras no son dañinas. Heladas y deshielos repetitivos tienen desastrosos efectos. Calor moderado durante el fragüe aumenta la resistencia. Calor en exceso realiza un fragüe incompleto.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abanto Castillo, Flavio. Tecnología del Concreto. Editorial San Marcos. Lima – Perú. American Concrete Institute – Capitulo Peruano. Tecnología del Concreto. 1998. ASOCEM. Boletines Técnicos. Lima – Perú. Pasquel Carbajal, Enrique. Tópicos de Tecnología del Concreto en el Perú . Colegio de Ingenieros del Perú – Consejo Nacional. 1998. Reglamento Nacional de Construcciones. NTE E.060 – Concreto Armado. 2004. Rivva López, Enrique. Diseño de Mezclas. Lima – Perú. 1996. Sandoval Ocaña, Guillermo. Apuntes de Clase del Curso de Tecnología del Concreto. Universidad de Piura. Piura – Perú.
https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/2571/ICI_226.pdf?se quence=1 http://www.cementospacasmayo.com.pe/productos-yservicios/cementos/adicionado/antisalitre-ms/ Costos y presupuestos en edificacion, Capeco
