DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO METOLOGÍA ACI/NSR-10 Né stor A l beir o Jai mez Pl ata Estudiante Ingeniería Civil 2111526 Carol i na Castell Castell anos Rangel Rangel Estudiante Ingeniería Civil 2110819 M ar ía Cami Cam i l a Cor Co r r edor Pé r ez Estudiante Ingeniería Civil 2110855
UNI VERSI VERSI DAD I NDUSTRIAL NDUSTRIAL DE SANTANDER SANTANDER Caracterización Caracterizació n de Materiales Grupo: B2 Docente: Elkin Elkin Mauricio Mauricio López López Morantes Morantes
Fecha de Entrega: 22/08/2013 22/08/2013
RESUMEN Es la selección de las proporciones de los materiales que intervienen como integrantes de una unidad cúbica de concreto la única garantía para que el resultado de una mezcla tenga la suficiente trabajabilidad y consistencia en el estado fresco y la resistencia y durabilidad en el estado endurecido. A continuación se realizaron los cálculos y ajustes correspondientes para obtener una mezcla de resistencia de diseño igual a 21 Mpa. Los cálculos se materializaron en una mezcla mezcla y obtuvimos una probeta la cual, una vez alcanzado su resistencia de diseño, probaremos para verificar resultados.
PALABRAS CLAVE: Mezcla, consistencia, resistencia, durabilidad.
ABSTRACT Is the selection of the proportions of the materials involved as members of a particular cubic unit the only guarantee that the result of a mixture has sufficient workability and consistency in the fresh state and the strength and durability in the hardened state. The following calculations were made and adjustments to obtain a mixture of design strength equal to 21 Mpa. Calculations are materialized in a mixture and obtained a specimen which, once reached its design strength, we will test to verify results.
KEYWORDS: Mix, consistency, strength, durability.
1. INTRODUCCIÓN
2.1.2
La mezcla de materiales inertes de distintos tamaños unidos entre sí con una pasta de cemento y agua forman las diferencites variaciones de las mezclas de concreto. Como materiales inertes, empleamos árido fino y grava que puede ser de diferente tamaños, o sea el árido grueso. La mezcla acabada de hacer es plástica, moldeable. En este tiempo debe verificarse el asentamiento y corroborar que corresponde con el de diseño. Pasadas las 10 horas adquiere un endurecimiento total, momento en el que se hizo el desencofrado del molde de la probeta, no obstante su resistencia (en los cálculos estructurales) la alcanza a los 28 días.
2. MARCO TEORICO El método de diseño de mezclas de la ACI ( American Concrete Institute) ha sido desarrollado por el comité N° 211 del mismo, se trata de un diseño bastante simple con el que se pueden emplear algunas tablas que pueden obtener con facilidad las proporciones de los componentes. Este método se recomienda su aplicación en concretos de peso normal.
2.1 Factores de Calidad Es importante en el análisis global de las mezclas de concreto, entender los factores que intervienen en la calidad, entre ellos encontramos. 2.1.1
Calidad de constituyentes.
los
elementos
La arena debe estar libre de arcillas y materiales pulverulentos, así como de materias orgánicas igual que la grava. El agua debe ser limpia. El cemento debe ser de calidad conveniente, de acuerdo con el tipo de obra.
Dosificación.
Deben estar perfectamente controladas las proporciones de los distintos ingredientes, así como el tamaño de los agregados, para producir un Concreto resistente, compacto y trabajable. 2.1.3
Método de mezcla.
El Concreto puede prepararse a mano, en mezcladoras, camiones mezcladores y en grandes plantas. Cuando se hace a mano, en obra se procede a mezclar la arena y la piedra primero, después el cemento y finalmente el agua. Cuando se emplean concreteras en obra, se procede primero a echar en la concretera una parte de agua, luego, simultáneamente el cemento y la arena, luego el piedrín y finalmente el resto del agua. 2.1.4
Tiempo de mezcla.
Depende del método de mezcla. Cuando se hace a mano, la operación es continua después de empezar a verter el agua y se amasa con palas hasta obtener cierta uniformidad. Cuando se emplean concreteras en obra, el tiempo de amasado debe ser entre 1 ½ y 3 minutos, dependiendo del tamaño de la concretera. Cuando se emplean camiones concreteros se permite hasta una hora de amasado, dependiendo de la calidad del concreto y empleándose ciertos retardadores de acuerdo con la distancia de la planta a la obra. 2.1.5
Colocación en obra.
El encofrado o molde debe ser lo más estancado posible para evitar que el agua pueda irse y arrastrar el cemento. Los encofrados también deben estar lo suficientemente húmedos para evitar que la madera absorba parte del agua del concreto. 2.1.6
Curado.
Después de colocado y para evitar grietas o rajaduras debido a la retracción de cemento, debe procederse a mantener un ambiente húmedo durante varios días, lo que se logra humedeciéndolo constantemente, cubriéndolo con arena húmeda, sacos y lonas mojadas y otros procedimientos.
2.1.7
Control de calidad.
Toda mezcla debe ser sometida a un control de calidad estricto, para obtener los mejores resultados de resistencia, haciendo muestreo en el momento de la fundición, para obtener el asentamiento o trabajabilidad y el llenado de cilindros (probetas o testigos) para ensayar a compresión a las diferentes edades.
Peso unitario seco y compactado Porcentaje de absorción y contenido de humedad Contenido de materia orgánica.
2.3 Prueba de Abrams El cono de Abrams es el ensayo que se realiza al hormigón en su estado fresco, para medir su consistencia ("fluidez" del hormigón).
2.2 Conocimiento de los materiales Es importante en el diseño de mezclas el conocimiento fundamental de los componentes que intervienen, y en base a datos proporcionados por el fabricante y resultados de los ensayos que se realicen en el laboratorio, estas informaciones básicas son las siguientes
El ensayo consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior.
3. PROCEDIMIENTO
2.2.1 Cemento
Tipo y Marca del cemento seleccionado Peso Específico Superficie especifica.
Con las proporciones calculadas de materiales, se dispuso a preparar la mezcla, primero se procede a mezclar la arena y la piedra primero, después el cemento y finalmente el agua.
2.2.2 Agua Cuando se emplea el agua potable, no habrá necesidad de realizar ningún ensayo en el laboratorio, ya que esta agua cumple con todos los requisitos de la norma pero si el agua no es potable, habrá que realizar el análisis químico en un laboratorio especializado ya que el agua cuando no es normalizado puede influir sobre el tipo de fraguado, calor de hidratación, resistencia de concreto.
Al realizar la prueba del cono de Abrams, se compara el asentamiento con el estimado de diseño. Al notarse la diferencia se recalculan las cantidades de la mezcla y se pr epara de nuevo. Con la segunda mezcla no se realiza prueba de Abrams. Una vez realizada se dispone en el molde. Se deja 24 horas hasta que alcanze un endurecimiento total y queda como tarea pendiente realizar la prueba de resistencia pasados los 28 días.
2.2.3 Agregados Esta componente tanto el agregado fino como el grueso son los componente de mayor variabilidad en cuanto a sus propiedades en la mezcla, ya que proviene de diversas canteras y yacimientos con origen de muchos tipos de rocas, por ello es importante los ensayos que se realicen en el laboratorio, recomendando que aunque sea de una misma cantera cada cierto promedio de tiempo, deberá volverse a realizar los ensayos de sus propiedades. Los informes que se deben obtener en el laboratorio deberán ser los siguientes:
Perfil y textura superficial Análisis granulométrico. Peso específico de masa
4. CÁLCULOS 1) Resitencia de diseño(f’cr) 2) 3)
(f’cr)= 21 Mpa + 8.3= 29.3 Mpa Cálculo de asentamiento que depende del uso = 3 plg Cálculo contenido agua y aire
Asentamiento(3 plg)
(3’’ a 4’’) Cant aprox. de aire (%)
Agua en lt Tamaño máximo de Agregado grueso (1’’) 195 1.5
Cantidad de agua =195lt = 0.195m 3 =(1000kg/ 3 3 m )*(0.195 m )=195kg
5)
Contenido Agregado grueso
Cantidad de aire = 1.5% =0.015 m 3
4) Cálculo relación agua/ cemento
Módulo de finura del agreg. fino=2.4 Tamaño máximo nominal del agregado grueso=1’’
Obtenemos un volumen de agrgado grueso seco y compactado por unidad de volumen de concreto para diferentes módulos de fineza del agragado fino= 0.71
2
Interpolación para 293[kg/cm ] Resistencia 300 250
Concreto sin aire incorporado 0,55 0,62
Peso unitario compactado del agregado grueso 3 3 por m de cemento= PUCag m =b Peso unitario compactado del agregado grueso = PUCag = b0
Volúmen del agregado grueso=
y(293)=
0,5598
Según la interpolación realizada: Y=-0.0014x+0.97 =0,56
( )
Volumen del agregado fino= =
Peso del agregado fino=
Material Agua Cemento Aire Agregado Grueso Agregado Fino
Peso [Kg] 195 348,21 0 1055,57
Volúmen[ 0,195 0,11 0,015 0,40312
728,19
0,27688
Cantidades de la muestra para el cono: Volumen del cono= 0,007
Peso
Material Agua Cemento Aire Agregado Grueso Agregado Fino
agregado
Peso [Kg] 1,36 2,43 0 7,38 5,15
Material Agua Cemento Aire Agregado Grueso Agregado Fino
Ajuste por asentamiento Para definir estas nuevas cantidades nos basamos en la experiencia del laboratorista una vez calculamos el asentamiento de la muestra con ayuda del cono de Abrahams que para nuestra muestra fue de 0 [cm]:
fino=
Peso [Kg] 221 394,6427 0 1055,57
0,221 0,126 0,015 0,40312
655
0,25
Volumen[
Cantidades de la muestra para el cono: Volumen del cono= 0,007
Material Agua Cemento Aire Agregado Grueso Agregado Fino
Nuevas cantidades: Peso Agua: 221 [Kg] Volumen Agua: 0,221 [
del
Peso [Kg] 1,547 2,763 0 7,38 4,585
Entonces calculamos el nuevo peso del cemento según el nuevo peso del agua y la relación que conocemos de
Peso Cemento=
5. CONCLUSIONES
394,6427[Kg]
Volumen Cemento =
El peso del agregado grueso permanece constante
Volumen del 0,221 +0,126
agregado Fino= +0,403 )=0,25
1
-(
En este laboratorio recopilamos todos los datos hallados en prácticas anteriores, unificando los conocimientos adquiridos a través de este curso y con base en estos conceptos pudimos diseñar una mezcla. A pesar de que los cálculos de los volúmenes y pesos de los diferentes componentes de esta mezcla fueron calculados inicialmente basándonos en un asentamiento de 3 pulgadas y un tamaño máximo nominal de 1 pulgada, después de realizar la prueba con el cono de abrahams nuestro asentamiento fue de 0 cm. Esto puede deberse a que las condiciones de los agregados no eran las esperadas pues estuvieron mucho tiempo expuestos a las condiciones ambientales de temperatura y su condición de humedad era mínima. Razón por la cual parte de la cantidad de agua destinada para la muestra fue absorbida por
los agregados y el comportamiento de la misma no fue el esperado. La realización de mezclas de concreto es una labor activa donde intervienen al tiempo los factores del contexto particular y la precisión para obtener los resultados esperados.
6. BIBLIOGRAFÍA
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