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DISEÑO DE MEZCLAS CURSO:

TECNOLOGIA DEL CONCRETO 1 PRACTICAS

DOCENTE:

ING. NORMANDO ZEVALLOS

GRUPO:

VIERNES DE 9 -11 A.M Grupo 04 INTEGRANTES:

JOSE QUIÑONES  MIFLIN ARCO  FRANCO CCAMA  ALVARO PORTUGAL  YESSENIA TORRES  RICHARD VALLE  FRANK LEON  VERONICA CORNEJO  NOHELY LOAYZA  VANIA MORALES  JOSEPH NIETO  JOHAN SOLIS 

AREQUIPA – 26 DE ENERO DEL 2009

Universidad Nacional de San Agustín

Facultad de Ingeniería Civil

DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO ACI 1.-OBJETIVO

Determinar la combinación más práctica (factible de realizar), económica, satisfacción de requerimientos según condiciones de uso en los sistemas constructivos, para hacer edificaciones durables, y lograr eficiencia en los procesos constructivos tanto en obra como en planta.

2.- MARCO TEORICO

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

1.-INTRODUCCIÓN El diseño de mezclas, consiste en aplicar técnicamente los conocimientos sobre sus componentes

para obtener requerimientos particulares del concreto requerido en el

Proyecto u Obra. Como se sabe el Diseño de Mezclas de Concreto ha estado enfocado muy a menudo de acuerdo a las “Normas” que debiera cumplir cada elemento del diseño, pero estas Normas están enfocadas a un cierto número de condiciones especificas que muchas veces, van en contra de las nuevas circunstancias que se generan en el desarrollo de la Tecnología del Concreto a nivel mundial. En la actualidad una variedad de Métodos de Diseño de Mezclas Normalizados, pero que solamente se usan en circunstancias que necesitamos un certificado que nos dé un organismo a nivel nacional para fines administrativos y técnicos de las obras. El Método Tradicional como sabemos especifica que al mezclar el cemento, el agua, el aire atrapado, el agregado (arena y piedra y/o agregado grueso y agregado fino) y en algunos casos aditivos, obtendremos finalmente un sólo material El CONCRETO. Pero observamos que los agregados son parte del concreto y por lo tanto no tenemos por que separarlos en su Tecnología del Concreto



estudio, pero podemos ver sus propiedades independientemente para un mejor control de ellos. El Módulo de Finura Global está relacionado

con los agregados, si logramos que los

agregados del concreto cumplan con las especificaciones técnicas necesarias, entonces nosotros podemos lograr que el concreto pueda ser mezclado por varios equipos mecánicos: mezcladora, trompo, mixer u otros, y podemos colocarlo mediante carretillas, canaletas, cubetas y bombeo, para lo cual solo cambiamos el Módulo de Finura del Agregado Global y podemos optimizar las propiedades que nosotros queremos, sabiendo que el concreto debe cumplir con las propiedades que sean necesarias para un tipo particular de obra, y además sus propiedades intrínsecas en estado fresco como son su trabajabilidad, su peso unitario, su exudación, su fluidez, etc. y en estado endurecido como son su resistencia, su durabilidad, su elasticidad, etc. y su economía a corto y largo plazo. Actualmente los concretos que comúnmente se están utilizando son las que tienen relaciones a/c que nos proporcionarán resistencias a compresión del concreto que varían desde f’c de 140, 175 y 210 Kg/cm² normalmente, esporádicamente concretos con resistencia f’c de 245, 280, 315 Kg/cm² y rara vez concreto de f’c de 350, 385, 420 o más, estos últimos utilizando muchas veces aditivo.

2.- DEFINICIÓN La selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cúbica de concreto, es definida como el proceso que, en base a la aplicación técnica y práctica de los conocimientos científicos sobre sus componentes y la interacción entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de la manera más eficiente y económico los requerimientos particulares del proyecto constructivo. El concreto es un material heterogéneo, el cual está compuesto por material aglutinante como el cemento Pórtland, material de relleno (agregados naturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado o intencionalmente incorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno de estos componentes propiedades y características que tienen que ser evaluadas así como aquellas que pueden aparecer cuando se combinan desde el momento del mezclado.

Tecnología del Concreto



3.-CONSIDERACIONES Y/O CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LAS MEZCLAS En necesario enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir un buen concreto tan económico como sea posible, que cumpla con los requisitos requeridos para el estado fresco (mezclado, transporte, colocación, compactado y acabado, etc.) y en el estado endurecido (la resistencia a la compresión y durabilidad, etc.). En general, se piensa que todas las propiedades del concreto endurecido están asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las califica. Sin embargo, debe siempre recordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades. Es usual suponer que el diseño de mezclas consiste en aplicar ciertas tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prácticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual está muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resulta primordial la labor creativa del responsable de dicho

trabajo y en

consecuencia el criterio personal. Finalmente debemos advertir que la etapa de diseño de mezclas de concreto representa sólo el inicio de la búsqueda de la mezcla más adecuada para algún caso particular y que esta necesariamente deberá ser verificada antes reconvertirse en un diseño de obra. Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos o espacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño de mezclas. Antes de dosificar una mezcla se debe tener conocimiento de la siguiente información: ♦

Los materiales.

♦

El 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.




4. PARÁMETROS BÁSICOS EN EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO 4.1. La trabajabilidad

Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con que este puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sin que pierda su homogeneidad (exude o se segregue). El grado de trabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamaño y forma del elemento que se vaya a construir, de la disposición y tamaño del refuerzo y de los métodos de colocación y compactación. Los factores más importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezcla son los siguientes: - La gradación, la forma y textura de las partículas - Las proporciones del agregado - La cantidad del cemento - El aire incluido - Los aditivos y la consistencia de la mezcla. Un método indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consiste en medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono de Abrams. El requisito de agua es mayor cuando los agregados son más angulares y de textura áspera (pero esta desventaja puede compensarse con las mejoras que se producen en otras características, como la adherencia con la pasta de cemento).

4.2. La resistencia

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más importante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

4.3. Durabilidad

El concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlo de su capacidad de servicio tales como congelación y deshielo, ciclos repetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustancias químicas, ambiente marino y otras. La resistencia a algunas de ellas puede fomentarse mediante el uso de ingredientes especiales como:


Universidad Nacional de San Agustín -

Cemento de bajo contenido de álcalis,

Facultad de Ingeniería Civil puzolanas o agregados seleccionados para

prevenir expansiones dañinas debido a la reacción álcalis - agregados que ocurre en algunas zonas cuando el concreto esta expuesto a un ambiente húmedo - Cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos para concretos expuestos al agua de mar o en contacto con suelos que contengan sulfatos; o agregados libres de excesivas partículas suaves, cuando se requiere resistencia a la abrasión superficial. La utilización de bajas relaciones a/c prolongara la vida útil del concreto reduciendo la penetración de líquidos agresivos. La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelación y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido. El aire inyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto de congelación. Para la elaboración de este diseño se utilizaran las tablas del método ACI




3.-Cálculos Realizados

Diseño de Mezcla Las características del agregado a usar son:

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Agregado Fino Agregado Grueso Peso Específico %Absorción %Humedad Módulo de Fineza Tamaño Máximo Nominal Peso Unitario Suelto Peso Unitario Compactado Peso Específico del Cemento

PespeAF

:=

2.49 g/cm3 2.52 g/cm3 1.32 1.86 0.2 0.05 2.6 7.1 1'' 1264 kg/m3 1415 kg/m3 1469 kg/m3 1539 kg/m3 2.86 g/cm3

gr

2.49

cm

PespeAG

3

:=

2.52

gr cm

%AbsoAf := 1 .32 • %

%AbsoAG := 1.86%

%HumAF := 0.2%

%HumAG := 0.05%

MF := 2.6

TMN := 1

PUSAF := 1264

kg 3

PUSAG := 1415

m PUCAF := 1469

kg 3

kg 3

m PUCAG := 1539

m Pesp_cem := 2.86

3

kg 3

m

gr cm

3

f'cr : Resistencia Promedio f'c : Resistencia Requerida

f' c := 210

kg cm

2

Escogemos el f’c requerido según que elemento estructural sea, en este caso será f’c=210 kg/cm2 y es una viga




1) Buscar según tabla el factor de incremento para el f’cr

1) fć := f'c + 84 = 294 r

kg cm

3

2) El tamaño máximo Nominal

TMN = 1

pulg

3) Selección del asentamiento o slump según tabla 01, con referencia de que elemento estructural sea

Slump = 4”

4) Calcular el volumen unitario de agua según tabla 03 para concreto sin aire incorporado

Volumen Unitario de Agua = 193 litros


VUAgua := 193



5) Contenido de Aire Atrapado según el Tamaño Nonimal Máximo = 1” usar la tabla 02

El contenido es 1.5%

CAatrap := 1.5%

6) Selección de la relación Agua cemento según tabla 04 utilizando f’c=294 kg/cm2 y sabiendo que es concreto sin aire incorporado




Como no se encuentra la relación directa se interpola los datos data := 0

〈 0〉 X := data

1

0

250

0.62

1

300

0.55

2

350

0.48

〈 1〉 Y := data

b := intercept( X, Y) = 0 .97 b := slope( X, Y) = −0.001 0

1

fćr = 294

( )

aguacement fćr := b • fćr + b 1 0

( )

aguacement fćr = 0.558

Interpolando Datos 0.65 agua cement( X)

c a R Y

0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 240

263

286

309

332

X

f'c

( )

aguacemento := aguacement fćr = 0.558

7) Calcular factor cemento que es: cemento :=

VUAgua aguacemento

= 345.63

8) Contenido de agregado grueso ( CAG) Facto tabla := 0.69 TMN = 1 MF = 2.6 PUCAG = 1539

Para lo cual usamos la tabla 05


CAG := Facto tabla • PUCAG = 1061.91

355



9) Volumen Absoluto m3 (VA) Pesp_cem = 2.86

cemento

Cement :=

PespeAG = 2.52

Agua := AG :=

Pesp_cem • 1000

VUAgua 1000

= 0.121

= 0.193

CAG PespeAG • 1000

= 0.421

Aire := CAatrap = 0.015 3

VA := Cement + Agua + AG + Aire = 0.75 m

10) Control de Agregado Fino Volumen Absoltuto del Agregado Fino (VAAF) 3

VAAF := 1 − VA = 0.25 m

11) Peso del agregado fino al estado seco PEAF=Peso Especifico del Agregado Fino PespeAF = 2.49 PAF := VA AF • PespeAF • 1000 = 621.896

12) Valores de Diseño Cemento

kg

cemento = 345.63

Ag Fino

3

PAF = 621.896

m

Agua

VUAgua = 193

litros

Ag Grueso

3

CAG = 1061.91

Peso Humedo de Agregado Fino (Phaf) %HumAF = 0.2 • %

Phaf := PAF + PAF • %HumAF = 623.14

Peso Humedo de Agregado Grueso (Phag) %HumAG = 0 .05 • %

Phag := CAG + C AG • %Hu mAG = 1062.441


kg 3

m

13) Correccion Por Humedad

CAG = 1061.91

3

m

m

PAF = 621.896

kg



14) Humedad Superficial Humedad Superficial Agregado Fino (Hsaf) %HumAF = 0.2 • %

%AbsoAf = 1 .32 • %

Hsaf := %HumAF − %AbsoAf = −1.12 • %

Humedad Superficial Agregado Grueso (Hsag) %HumAG = 0.05 • % %AbsoAG = 1 .86 • % Hsag := %HumAG − %AbsoAG = −1.81 • %

Aporte de Humendad Agregado Fino (AHaf) AHaf := Phaf • Hsaf = −6.979

Aporte de Humendad Agregado Grueso (AHag) AHag := Phag • Hsag = −19.23

Aporte de humedad (AH) AH := AH af + AHag = −26.209

15) Agua Efectiva (AE) VUAgua = 193

litros 3

m

AE := VU Agua − AH = 219.209 Litros

16) Materiales Corregidos

Cemento

cemento = 345.63

kg 3

m

Agua

AE = 219.209

Ag Fino

Phaf = 623.14

Litros kg 3

m

Ag Grueso

Phag

=

1062.441

kg 3

m




17)Proporcion en Peso sin Corregir ( En estado Seco)

Cemento c :=

cemento cemento

Ag Fino =1

Af :=

Ag Grueso

PAF cemento

= 1.799

CAG

Ag :=

cemento

= 3.0724

VUAgua = 193 cemento = 345.63 Pcementoxsaco := 42.5 α

:=

VUAgua cemento

Agua0 :=

α

= 0.558

• Pcementoxsaco flotante, 1 → 23.0

lt

Dosificacion

saco

( c , Af , Ag) flotante , 1 → 1.0, 2.0 , 3.0

sin Corregir ( En estado Humedo) Cemento

Ag Fino

Ag Grueso

cemento = 345.63

Phaf = 623.14

Phag = 1062.441

c1 :=

cemento cemento

=1

Af 1 :=

Phaf cemento

= 1.803

Ag1 :=

Phag cemento

= 3.0739

AE = 219.209 cemento = 345.63 Pcementoxsaco = 42.5 1 :=

α

AE cemento

Agua1 :=

= 0.634

lt 1 • Pcementoxsaco flotante, 1 → 26.0 saco

α

Dosificacion

(c1 , Af 1 , Ag1) flotante, 1 18) Pesos por Tanda de un Saco de Cement o Cemento Ag Fino Ag Grueso Agua Efectiva

c1 • Pcementoxsaco flotante, 2 → 42.0 Af 1 • Pcementoxsaco flotante, 2 → 77.0 Ag1 • Pcementoxsaco flotante, 2 → 130.0 1 • Pcementoxsaco flotante, 2 → 27.0

α


kg saco litros saco kg saco kg saco

→ 1.0, 2.0 , 3.0



Para utilizar esta dosificación no podremos usar esa misma es así que solo tomaremos el volumen de 3 probetas por ensayo en conclusión usaremos 9 probetas Calculo para 3 probetas Vol := 3 • 0.007 = 0.021 cemento = 345.63 Phaf

=

623.14

Phag

=

1062.441

AE

=

219.209

Cemento

cemento • Vol

Agregado fino

Phaf • Vol

=

13.086

kg

Agregado Grueso

Phag • Vol

=

22.311

kg

Agua

AE • Vol

=

=

7.258 kg

4.603

lt

4.- CONCLUSIONES

-

Los resultados obtenidos de los cálculos realizados en clase fueron: La dosificación obtenida (Paso 17) es

1:2:3

donde corresponde a

Cemento: Agregado fino: agregado grueso -

Usaremos Cemento 7.26 kg, Agregado Fino 13.10 kg, Agregado Grueso 22.31 kg y água 4.6lt

5.- RECOMENDACIONES

-

Se deberá trabajar con bastante rigurosidad, para poder obtener resultados precisos sobre los ensayos realizados, ya que son muy importantes al momento de diseñar la mezcla de concreto.

-

Se sabe de antemano que los resultados pueden variar, por tanto tomar nota de los cambios que pudieran obtenerse al momento de elaborar las mezcla


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