Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto

Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta. Presentado a: ING.

Presentado por: Yenny Chitiva Suaza Jezenia rincón Villegas

Grupo: 103A

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LAB. MATERIALES PARA ESTRUCTURAS

Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta

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Octubre 2013

TABLA DE CONTENIDO

1.

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................

3

Normas ................................................................................................................................................ 4

3.

MARCO TEÓRICO ..................................................................................................................

5

4.

PROCEDIMIENTO Y MATERIALES ....................................................................................

7

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Diseño de mezcla ........................................................................................................................ 7

1.

Ensayo de asentamiento ...................................................................................... 7

2.

Llenado de los cilindros y viguetas con concreto .............................................. 8

3.

Ensayo de compresión ......................................................................................... 9

4.

Tensión indirecta .................................................................................................. 9

5.

Modulo Elástico..................................................................................................... 9

6.

Ensayo Flexión .................................................................................................... 10

5.

ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS ..................................................... 10

6.

CONCLUSIONES ...................................................................................................................

10

7.

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................

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1. INTRODUCCIÓN En los materiales utilizados en la ingeniería civil se ha dado una serie de avances tecnológicos durante las últimas décadas, por lo cual se ha permitido invaluables técnicas en la construcción debido a los niveles de resistencia y durabilidad de dichos materiales. El informe aborda principalmente el tema de la fabricación de uno de los principales materiales en la construcción de la obra civil, denominado concreto (cemento + agregado grueso + agregado fino + agua + arena), el concreto contiene agregados finos y gruesos y se ha experimentado un alto grado de desarrollo practico. El ensayo tiene como objetivo principal, determinar la resistencia a la compresión de cilindros de concreto con pruebas a los 3, 7, 14 y 35 días de elaborados dichos cilindros. Además se realizan pruebas de tensión indirecta a dos de los cilindros con una edad de 35 días y se realizan pruebas de compresión para dos vigas con dimensiones determinadas y expuestas posteriormente. El concreto es generalmente un material importante en construcción por su durabilidad, debido a que el concreto se utiliza comúnmente en muros de contención, elementos estructurales y no estructurales y otras obras civiles, ofrecen una mayor resistencia a la compresión. Posteriormente, analizaremos los datos obtenidos en el laboratorio a diferentes días para obtener las resistencias a compresión hasta cumplir con los 35 días (3, 7, 14 y 35 días), donde este último tiene que ser el 100% de la resistencia a la compresión. La resistencia a la compresión se encuentra con la carga máxima indicada por la máquina de ensayo en el momento que el cilindro presenta s u falla. Finalmente, se evidenciará los resultados de la resistencia a la compresión para lograr una gráfica de esfuerzo vs tiempo, hasta los 35 días para un concreto con una determinada fluidez, así mismo se examinará la tensión indirecta y se realizará una comparación entre los módulos de elasticidad hallados teóricamente y experimentalmente. Por lo tanto, se verificará si el diseño de la mezcla de concreto cumplió con los requisitos establecidos por las diferentes normas.


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2. OBJETIVOS 

El primer objetivo de este laboratorio es reconocer los diferentes tipos de ensayo que hay que realizar con el concreto para determinar sus propiedades y de esta forma poder diseñar una mezcla de concreto que cumpla las especificaciones en un caso dado

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Determinar el diseño de una mezcla (teórico) de concreto para alcanzar un asentamiento de 10 cm y una resistencia a la compresión de 21MPa.

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Realizar ensayos de tensión indirecta, de compresión y de modulo de young para dicha mezcla prediseñada

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Utilizar las normas técnicas correspondientes para cada uno de los ensayos anteriormente mencionados.

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Determinar el cumplimiento de las consideraciones técnicas bajo parámetros de fluidez y asentamientos, basándose en curvas de esfuerzo contra deformación y tiempo.

NORMAS       

Para la elaboración y el curado de especímenes de concreto la NTC550 Toma de muestras de concreto fresco NTC454 Para determinar asentamiento NTC396 ASTM C143 NTC 637 ASTM C39 resistencia a compresión NTC 4025 ASTM C469 modulo de elasticidad en concreto ICONTEC 2871 ASTM C469 ensayo de flexión con la viga NTC722 ASTM C496 tracción indirecta


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3. MARCO TEÓRICO El Concreto, también denominado Hormigón en algunos países, es el material resultante de la mezcla de cemento con agregados (grava, gravilla y arena) y agua. La mezcla de cemento con arena y agua se denomina mortero. El cemento, mezclado con agua, se convierte en una pasta moldeable con propiedades adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornándose en un material de consistencia rocosa. La principal característica estructural del concreto es que resiste muy bien los esfuerzos de compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos como tracción, flexión, cortante, entre otros, por este motivo es habitual usarlo conjunto con el acero, recibiendo el nombre de concreto reforzado, comportándose muy favorablemente ante las diversas necesidades. Además, para poder modificar algunas de sus características o comportamiento, se pueden añadir aditivos, existiendo una gran variedad de ellos: aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, fibras, etc. Cuando se proyecta una estructura de concreto reforzado se establecen las dimensiones de los elementos, el tipo de concreto, los aditivos, y el acero que hay que colocar en función de los esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará expuesto. Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería, tales como edificios, puentes, diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso en aquellas edificaciones cuya estructura principal se realiza en acero, su utilización es imprescindible para la conformación de las cimentaciones. El conocimiento de las propiedades del concreto tanto en estado fresco como en estado endurecido tiene como finalidad primordial la de determinar el diseño de mezcla. Para el proporcionamiento de “los ingredientes” de una mezcla de concreto se han sugerido muchos métodos, los más conocidos y aplicados son el método desarrollado por el ACI y el método RNL (Road Note Laboratory); el primero se usa cuando los agregados cumplen con las especificaciones granulométricas y el Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta

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segundo se utiliza hay que efectuarle una optimización a los agregados disponibles. Las propiedades del concreto fresco se rigen por el tipo de estructura a fundir (vigas, muros, zapatas, etc.) y por las técnicas de colocación y transporte; así mismo, las propiedades del concreto en estado endurecido quedan especificadas por el ingeniero calculista ya que el proporciona datos tales como la resistencia a los esfuerzos, durabilidad y otros, para que respondan a las condiciones de los proyectos o de los reglamentos. Con estos dos grupos de requisitos y teniendo en cuenta además el grado de control que se ejerce sobre la obra, se puede determinar las proporciones de la mezcla. Antes de dosificar una mezcla de concreto, además de conocer los datos de la obra o estructura que se va a construir y de las condiciones de transporte y colocación, también se deben conocer las propiedades de los materiales con los que se va a preparar la mezcla. Se deben conocer datos esenciales para el diseño de mezcla, tales como la granulometría de los agregados, la densidad de los agregados, la humedad y absorción de los agregados, MUC de los agregados, el tamaño máximo nominal y el modulo de finura. 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. Después de calculados los volúmenes de cada uno de los materiales que se utilizan en un concreto, se realizan ajustes para preparar una mezcla prueba la cual nos indicará si cumple con los parámetros que requiere la obra; si por algún motivo no se cumple alguno de los requerimientos debido a peculiaridades que no se detecten en los ensayos corrientes que se efectúan a los materiales, se pueden hacer ajustes similares a los indicados hasta lograr los resultados deseados. Teniendo los volúmenes de los materiales del concreto; se hace el cálculo para la mezcla de prueba, la cual se utilizarán cilindros donde se desarrollarán los ensayos de resistencia a la compresión, tracción indirecta y demás ensayos pertinentes para determinar si la mezcla cumple las propiedades con que fue diseñada. Luego de hacer mezcla de concreto se procede a realizar el primer ensayo que se le realiza al concreto fresco, la Prueba de asentamiento es una de las más fáciles y permite verificar la regularidad del material. Primero vierte el concreto en el cono de Abrams distribuyéndolo en tres capas e introduciendo una varilla que penetre ligeramente en la capa inferior con el objeto Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta

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que la compactación se distribuya uniformemente sobre la sección transversal; al final de la tercera capa se nivela la superficie con el palustre y se retira la mezcla que cae alrededor del cono. Luego se levanta el cono cuidadosamente en dirección vertical; una vez retirado el cono, la muestra sufre un asentamiento el cual se mide inmediatamente desde la altura del cono hasta la altura de la muestra, con esto se puede detectar los cambios en la masa causados por el volumen de agua contenido y la granulometría de los agregados. La densidad y la cantidad de cada agregado afectan la masa unitaria del concreto en estado fresco. Cuando estos son de muy alta porosidad, la masa unitaria del concreto puede variar dependiendo del grado de saturación de los agregados antes de la mezcla. Luego de poner el concreto en los cilindros donde reposan durante la primera etapa del fraguado (un día), son desencofrados y luego llevados a un tanque el cual tiene agua con cal, en donde fraguarán por 28 días. Luego de tres días los primeros 2 cilindros son retirados del tanque para realizarles la prueba de Resistencia a la Compresión, esta se puede definir como la máxima resistencia medida a carga axial. Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas a especímenes de concreto con el fin de determinar si el cilindro logra alcanzar un porcentaje de la resistencia con la que fue diseñada la mezcla; del mismo modo a los 7 y 14 días se realiza la misma prueba.

4. PROCEDIMIENTO Y MATERIALES 

Diseño de mezcla

1. Ensayo de asentamiento Se determinó el asentamiento de la mezcla para así compararlo con él valor que nos exigían en el diseño de la mezcla. 1). Usando un como de Abrams para el asentamiento, se coloca con el diámetro menor mirando hacia arriba cuidándose de aplicarle suficiente fuerza en las Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta

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manivelas para evitar que por acción de la presión que ejerce la mezcla, ésta levante el cono y comience a filtrarse concreto por el fondo. 2). Llenar con muestra vaciando en 3 capas (1/3 volumen). Con una barra de acero de 60cm se va apisonando cada capa con 25 golpes en todo su espesor. Cuando no apisonar la capa justamente anterior. La operación de llenado se debe completar en un tiempo de 1 minuto y medio, o que representa 30 segundos por cada capa. 3). Se llena por exceso en la capa superior. 4) Se alza el molde e inmediatamente se determina diferencia entre altura del molde y altura promedio de la base superior del cono deformado.

2. Llenado de los cilindros y viguetas con concreto Aunque la forma de los cilindros y las viguetas no se la misma, el procedimiento es prácticamente el mismo. 1). Primero se deben engrasar cada una de las partes de los moldes que estarán en contacto con la mezcla para evitar que dicha se pegue al molde y así a la hora de retirarlo queden porciones de mezcla en el recipiente. 2). Luego, a la hora de llenarlos, se debe hacerlo en tres capas que represente cada una un tercio del volumen. 3). En cada capa se golpeará el recipiente con un martillo de goma para así lograr que los espacios llenos con aire atrapado dentro de la mezcla salgan, que de no ser así formarían espacios vacíos dentro del concreto comprometiendo su resistencia. 4). Finalmente, para la capa exterior, se enraza con palustre para quitar el exceso de concreto y nivelar la mezcla con el tope del cilindro. Ya estando listo el cilindro se deja para su etapa de fraguado.


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3. Ensayo de compresión Justo después de que el concreto se fragüe, se procede a sacarlo de los moldes y ponerlos en un medio húmedo (que en nuestro caso fue una piscina con agua) para su etapa de curado. En resumen se realizaron 3 pruebas a 6 de los cilindros en tiempo distintos, primero a 4 días, luego a 7 días y finalmente a 14 días. 1). Se retira el cilindro del medio húmedo, en este caso la piscina de agua, y se deja secar por un par de horas. 2). Se toman las dimensiones de cada cilindro, tales como diámetro y altura ya que en algunos moldes estas dimensiones varían ligeramente. 3). Se procede a poner una delgada capa de azufre en cada cara del cilindro. Dicha capa tiene la función de llenar los espacios vacíos de cada cara del cilindro y distribuir la carga ejercida por la máquina de compresión a lo largo de toda la cara. 4) Se procede entonces con el ensayo a compresión. Primero se debe hacer una proyección de cuanto debería equivaler la carga que resistirá el cilindro dependiendo del tiempo que lleva de curado. Esto con el fin de graduar el tiempo en el que se imprime la carga. Primero se debe aplicar la mitad de la carga en un lapso entre 3 y 4 minutos, después se aplica el resto de la carga hasta la falla el cilindro en un tiempo entre 1 y 1.5 minutos (aproximadamente el doble de la velocidad). 5) Se toma nota de la carga última que resistió el cilindro.

DATOS Análisis de datos 4. Tensión indirecta DATOS Análisis de datos 5. Modulo Elástico DATOS Ensayo de Diseño de Mezcla de Concreto y Resistencia del Concreto a la Compresión, Flexión y Tensión Indirecta

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Análisis de datos

6. Ensayo Flexión DATOS Análisis de datos 7. Modulo de rotura (Viga) DATOS Análisis de datos

MATERIALES Y APARATOS USADOS EN EL LABORATORIO Cemento Argos Agua destilada Agregado grueso Arena Balanza, sensibilidad de 2gr. Horno Cámara húmeda Formaletas cilíndricas y cúbicas.

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5. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS 6. CONCLUSIONES


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7. BIBLIOGRAFIA NTC 112. Mezcla mecánica de pastas de cemento hidráulico y mortero de consistencia plástica. NTC 220. Determinación de la resistencia de morteros de cemento hidráulico usando cubos de 50mm o 50,8 mm de lado. NTC111. Método para determinar la fluidez de morteros de cemento hidráulico.


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