2013
DOSIFICACIÓN POR METODO A.C.I Integrantes: Karin Alarcón. Felipe Barrientos. Macarena Guichapani. Profesor : Mauricio Wagner. Fecha : 25/06/2013
Contenido
INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................. 2 DISEÑO DE MEZCLAS. ...................................................................................................... 3 MARCO TEÓRICO. MÉTODO ACI .................................................................................... 4 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. ................................................................................... 8 CARACTERÍSTICAS FÍSICO - MECÁNICAS: ................................................................. 9 DISEÑO DE MEZCLA METODO A.C.I – COMITÉ 211 ................................................. 10 CÁLCULOS Y RESULTADOS: ......................................................................................... 10 1.
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO ............................................ 10
2.
DETERMINACIÓN DEL T M N DEL AGREGADO GRUESO. .................... 11
3.
DETERMINACIÓN DEL SLUMP. .................................................................. 11
4. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA O VOLUMEN DE AGUA DE MEZCLADO ............................................................................................. 11 5.
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE. ........................................ 11
6.
DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN a/c. .................................................. 11
7.
CÁLCULO DEL FACTOR CEMENTO (FC)................................................... 12
8.
CANTIDAD DE AGREGADO GRUESO ........................................................... 12
9.
CÁLCULOS DE VOLUMENES ABSOLUTOS (Cemento, agua, aire)........... 13
10.
CÁLCULO DEL PESO DEL AGREGADO FINO: .......................................... 13
11.
VALORES DE DISEÑO ................................................................................... 13
12.
CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS ........................... 13
13.
HUMEDAD SUPERFICIAL ............................................................................. 13
14.
APORTE DE AGUA A LA MEZCLA .............................................................. 14
15. AGUA EFECTIVA.............................................................................................. 14 16.
PROPORCIONMIENTO EN PESO DE DISEÑO: ........................................... 14
17.
PESOS POR TANDA(3 probetas estándar): ..................................................... 14
CONCLUSIÓN .................................................................................................................... 15
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INTRODUCCIÓN. Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del mencionado elemento. Se ha llegado a tomar plena conciencia del rol determinante que juega el concreto en el desarrollo nacional. La adecuada selección de los materiales integrantes de la mezcla; el conocimiento profundo de los materiales integrantes de la mezcla; el conocimiento profundo de las propiedades del concreto; los criterios de diseño de las proporciones de la mezcla más adecuada para cada caso, el proceso de puesta en obra; el control de la calidad del concreto; y los más adecuados procedimientos de mantenimiento y reparación de la estructura, son aspectos a ser considerados cuando se construye estructuras de concreto que deben cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y vigencia en el tiempo que se espera de ellas. La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más apropiada para elaborar la mezcla.. Los Métodos de Diseño de mezcla están dirigidos a mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y la durabilidad de todos los usos que pueda tener el concreto. Este informe pretende ser un aporte más al conocimiento del concreto y, específicamente está orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la elección de las proporciones de la unidad cúbica de concreto por el Método de A.C.I.
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DISEÑO DE MEZCLAS. El diseño de mezclas es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados. Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aun así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión. Para diseñar una mezcla de concreto es necesario conocer las características físicas de los materiales a emplear en la elaboración del concreto:
Peso específico del cemento Módulo de finura de la arena Peso específico de la arena Absorción de la arena Humedad de la arena Peso específico de la grava Tamaño máximo de la grava Peso volumétrico de la grava Absorción de la grava 10. Humedad de la grava
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MARCO TEÓRICO. MÉTODO ACI Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas de concreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a las mezclas de prueba. 1º.- El primer paso contempla la selección del slump, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de slump de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los valores son aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros. 2°.- Se determina la resistencia promedio necesaria para el diseño; la cual está en función al f’c, la desviación estándar, el coeficiente de variación. Los cuales son indicadores
estadísticos que permiten tener una información cercana de la experiencia del constructor. Cabe resaltar también que existen criterios propuestos por el ACI para determinar el f’cr,
los cuales se explican a continuación: a) Mediante las ecuaciones del ACI f’cr=f’c+1.34s…………..I f’cr=f’c+2.33s-35………II
De I y II se asume la de mayor valor. Donde s es la desviación estándar, que viene a ser un parámetro estadístico que demuestra la performancia o capacidad del constructor para elaborar concretos de diferente calidad.
√
valores de las resistencias obtenidas en probetas estándar hasta la rotura (probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura). ,….
15cm
30cm
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X = es el promedio de los valores de la resistencia a la rotura de las probetas estándar. N = es el número de probetas ensayadas, que son mínimamente 30. b) Cuando no se tiene registro de resistencia de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores. f’c
f’cr
Menos de 210 210 – 350 >350
f’c+70 f’c+84 f’c+98
c) Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.
Nivel de Control Regular o Malo Bueno Excelente
f’cr
1.3 a 1.5 f’c 1.2f’c 1.1f’c
d) Para determinar el f’cr propuesto por el comité europeo del concreto.
Donde:
V= coeficiente de variación de los ensayos de resistencia a las probetas estándar t= Coeficiente de probabilidad de que 1 de cada 5, 1 de cada 10, 1 de cada 20 tengan un valor menor que la resistencia especificada. V entonces es un parámetro estadístico que mide la performancia del constructor para elaborar diferentes tipos de concreto.
2º.- La elección del tamaño máximo del agregado, segundo paso del método, debe considerar la separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sin cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado slump depende del
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tamaño máximo, de la forma y granulometría de los agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos químicos. En conclusión se requiere estudiar cuidadosamente los requisitos dados en los planos estructurales y en especificaciones de obra. Como por ejemplo el siguiente gráfico tomado de una parte de un plano para indicar los detalles típicos de una zapata que se dibuja en un plano de estructuración.
3º.- Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua recomendables en función del slump requerido y el tamaño máximo del agregado, considerando concreto sin y con aire incluido. 4º.- Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relación agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relación agua/cemento para casos de exposición severa. 5º.- El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso tres, y la relación agua cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera un contenido mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se
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deberá basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye el quinto paso del método. 6º.- Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una tabla con el volumen del agregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamaño máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. El volumen de agregado se muestra en metros cúbicos con base en varillado en seco para un metro cúbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro cúbico de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico de varillado en seco. 7º.- Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este séptimo paso, es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto. 8º.- El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción. 9º.- El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada mediante el slump y la ausencia de segregación y sangrado, así como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el slump, en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto.
Fig. N° 01: Medida Del Slum p
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Fig. N° 02: Peso Del Concreto Fresco
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. 1) En Gabinete:
Diseñar una mezcla cuya resistencia especificada f’c = 250 kg/cm2, asumiendo que
la elaboración del concreto va a tener un grado de control bueno. Las condiciones de obra requieren una consistencia Fluídica. El concreto no será expuesto a agentes degradantes (no tendrá aire incorporado) además no se usará aditivos. Realizar el diseño por el Método A.C.I.
F’c=250 kg/
(a los 28 días)
Consistencia fluídica
Peso específico del cemento: 3.15 g/ AGREGADO FI NO:
Peso específico de masa: 2.62 g/ % de Abs. = 3.09 % W% = 8.30 % Módulo de finura: 2.863
AGREGAD O GRUESO: TMN=1’’
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Peso seco compactado: 1533.96 Kg/
Peso específico de masa: 2.43 g/ % de Abs. = 1.05% W%=1.34 %
CARACTERÍSTICAS FÍSICO - MECÁNICAS: A.-
Agr egados F in o y Grueso: PROPIED ADE S
A. F I NO
A. GRUESO
TAMAÑO MÁXIMO
-
1”
TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL
-
1”
PESO ESPECÍFICO DE MASA (gr/cm3)
2.62
2.43
ABSORCIÓN (%)
3.09
1.05
8.30
1.34
2.863
7.55
-
1533.96
CONTENIDO (%)
DE
HUMEDAD
MÓDULO DE FINURA PESO U. (Kg/m3 )
S.
COMPACTADO
B.- Cemento:
Pórtland Tipo I Mejorado (ASTM C 1157) Peso Específico xxx gr/cm3. C.- Agua:
Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60
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D.- Resistencia a Compresión: f’c = 250 Kg/cm2
DISEÑO DE MEZCLA METODO A.C.I – COMITÉ 211
CÁLCULOS Y RESULTADOS: 1. CÁLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO (F’cr ). Partiendo del hecho que siempre existe dispersión aun cuando se tenga un control riguroso tipo laboratorio debe tenerse en cuenta en la dosificación de una mezcla las diferentes dispersiones que se tendrán en obra según se tenga un control riguroso o no y por tanto se recomienda diseñar para valores más altos que el f’c especificado.
Se puede considerar la resistencia promedio con que uno debe diseñar una mezcla, teniendo en cuenta lo siguiente.
Tomando en cuenta el segundo criterio: Como no se tiene registro de resistencias de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores se toma el f´cr tomando en cuenta la siguiente tabla: f´c
f´c r
Menos de 210 210-350 Mayor 350
f´c+70 f´c+84 f´c+98 f´cr = f´c + 84
f´cr = 250 + 84 = 334
f´cr = 334
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2. DETERMINACIÓN DEL T M N DEL AGREGADO GRUESO. TMN = 1”
3. DETERMINACIÓN DEL SLUMP. Slump: 5” – 9”
4. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA O VOLUMEN DE AGUA DE MEZCLADO De acuerdo a la tabla 10.2.1 confeccionada por el comité 211 del ACI, que se toma en cuenta el TMN, su asentamiento o slump y teniendo en cuenta si tiene o no aire incorporado. En nuestro caso el TMN es de 1”, el slump varia de 5” a 9” (pero en la tabla nos indica de 6” a 7”), y sin aire incorporado el valor sería:
Volumen de Agua de mezcla = 202 lts/m3
5. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE. Según tabla 11.2.1, que toma en cuenta el TMN. Volumen de Aire = 1.5 %
6. DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN a/c. Teniendo en cuenta la tabla 12.2.2, RELACIÓN AGUA CEMENTO POR RESISTENCIA. Esta tabla esta en relación al aire no incorporado y al f´cr a los 28 día, siendo esta relación: a/c = 0.62
NOTA: Por ser un concreto NO expuesto a condiciones severas, sólo se determinará la relación a/c por resistencia, mas no por durabilidad.
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7. CÁLCULO DEL FACTOR CEMENTO (FC) FC =
VolumendeA gua de mezcla = a c
202 0.62
FC = 325.8 Kg/m3 Que traduciendo a bolsas/m3 será: FC=(325.8 Kg/m3)/42.5=7.6 bolsas/m3
8. CANTIDAD DE AGREGADO GRUESO Para un módulo de finura del agregado fino de 2.863 y para un TMN=1’’, haciendo uso de la tabla 16.2.2 e interpolando:
2.80------------0.67 2.863------------x 3.00------------0.65
De donde X= 0.66
Donde b= PUV del agregado grueso suelto seco b0= PUV del agregado grueso seco compactado
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9. CÁLCULOS DE VOLUMENES ABSOLUTOS (Cemento, agua, aire). — Cemento — Agua de mezcla
= 0.103 m = = 0.202 m = 1.5 % = 0.015 m = = 0.384 m -----------3
=
3 3
— Aire — Agregado Grueso
3
V absolutos = 0.704 m3
10. CÁLCULO DEL PESO DEL AGREGADO FINO: 1- 0.704
3
Peso del Agregado Fino=0.296 m *(2.43*1000)=719.28
11. VALORES DE DISEÑO
CEMENTO: AGUA= / AIRE: 1.5% AGREGADO GRUESO: AGREGADO FINO: 719.28 Kg/
12. CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS Utilizando el contenido de humedad en el momento en que se realiza el ensayo, puesto que como sabemos tanto la absorción como el contenido de humedad son parámetros que cambian, y se tiene que corregir tomando en cuenta estos factores en el momento de realización de la práctica.
AGREGADO FINO: 719.28*((8.8/100)+1)=782.577 Kg/ AGREGADO GRUSO: 1012.41* ((1.34/100)+1)=1025.98 Kg/
13. HUMEDAD SUPERFICIAL (W- % Abs) AGREGADO FINO: 8.8-3.09 = +5.71 AGREGADO GRUSO: 1.34-1.05= +0.29 --------------+6.00
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14. APORTE DE AGUA A LA MEZCLA (W- % Abs)*Peso Seco /100 AGREGADO FINO:
AGREGADO GRUESO: -----------------APORTE DE AGUA:
15. AGUA EFECTIVA 202 lts/ -(44.01 lts/
+ 44.01 lts/
)=157.9 lts/
= 158 lts/
16. PROPORCIONMIENTO EN PESO DE DISEÑO:
⁄
17. PESOS POR TANDA(3 probetas estándar):
CEMENTO = 325.8* 0.02 = 6.5 Kg AGREGADO FINO = 778.96*0.02 = 15.57 Kg AGREGADO GRUESO= 1025.38*0.02 = 20.51 Kg AGUA EFECTIVA= 158*0.02 = 3.16 Lts.
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CONCLUSIÓN Este informe nos ayudó a comprender como se realiza el diseño de mezclas a través del Método A.C.I. y como adecuar la dosificación según la práctica. Se generó mayor importancia al uso de las proporciones exactas, y al método practico en campo para de esta forma tener una buena consistencia en el concreto y que cumpla con los requerimientos de obra. Gracias a este informe hemos dado mayor importancia a la necesidad de aprender el comportamiento de los materiales de construcción, y siendo dentro de éstos el más importante el concreto, el cual nos llevó a aprender a determinar el comportamiento del concreto en su estado tanto endurecido como fresco y aprender la dosificación, o sea, la cantidad de los componentes que conforman el concreto de una manera no empírica, sino por el contrario de una forma técnica.
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