TECNOLOGÍA DEL CONCRETO INGENIERÍA CIVIL/INGENIERÍA
ING. ANGHELA MAGALY ROJAS MONTOYA
El concreto se diseña y se produce de conformidad con normas rigurosas, para los fines y aplicaciones que se requieren en un proyecto determinado y con las características de economía, facilidad de colocación y consolidación, velocidad de fraguado y apariencia adecuada según su aplicación. ING. ANGHELA MAGALY ROJAS MONTOYA
La dosificación de un concreto tiene por objeto determinar las proporciones (cantidad, ya sea en peso o en volumen) en que hay que mezclar los distintos componentes del mismo, para obtener mezclas y concretos que reúnan las características y propiedades exigidas en un proyecto.
Las características del concreto: resistencia a la compresión, impermeabilidad y durabilidad, lo convierten en la única roca elaborada por el hombre.
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Especificaciones: Se debe calcular las proporciones de los materiales integrantes de una mezcla de concreto a ser empleada en las vigas y columnas de un edificio de departamentos a ser construido en la ciudad de Lima. Las especificaciones de la obra indican:
•
No existen limitaciones en el diseño por presencia de procesos de congelación; presencia de ión cloruro o ataques por sulfatos.
•
La resistencia en compresión de diseño específicada es de 210 kg/cm2 a los 28 días. La desviación estándar es de 20 kg/cm2.
•
La condición de colocación requieren que la mezcla tenga una consistencia plástica.
•
El tamaño máximo del agregado grueso es de 1 ½’’
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MATERIALES:
•
CEMENTO: PORTLAND ASTM TIPO I “SOL”
•
PESO ESPECÍFICO: 3,15 AGUA: Potable de la red de servicio público. AGREGADO FINO: Peso Específico de masa: 2,64 Absorción: 0,7% Contenido de humedad: 6% Módulo de finura: 2,8 AGREGADO GRUESO: 1½“ Tamaño Máximo: Peso seco compactado: 1600 Kg/m 3 Peso Específico de masa: 2,68 Absorción: 0,5% Contenido de humedad: 2% ING. ANGHELA MAGALY ROJAS MONTOYA
1. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA PROMEDIO •
Conociendo que la resistencia promedio de diseño especificada es de 210 kg/cm 2 y que la desviación estándar de la compañía constructora es de 20 kg/cm 2, aplicamos para l cálculo de la resistencia promedio el criterio 318 del ACI, utilizando las ecuaciones:
f ´cr f ´c 1,34S .......(1) f ´cr f ´c 2,33S 35.......(2) Reemplazando valores:
f ´cr 210 1,34(20) 237kg / cm 2 f ´cr 210 2,33(20) 35 222kg / cm 2 De los dos valores, seleccionamos el mayor, es decir, 237 kg/cm 2
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2.- SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO •
De acuerdo a las especificaciones de la obra, a la granulometría del agregado grueso le corresponde un tamaño máximo de 1 ½”
3.- SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO •
De acuerdo a las especificaciones, las condiciones de colocación requieren que la mezcla tenga una consistencia plástica, correspondiente a un asentamiento de 3” y 4”.
CONSISTENCIA
SLUMP
TRABAJABILIDAD
MÉTODO DE COMPACTACIÓN Vibración normal.
SECA
0” a 2”
Poco trabajable
PLÁSTICA
3” a 4”
Trabajable
Vibración ligera chuseado.
Muy trabajable
Chuseado.
FLUIDA
> 5”
TABLA Nº 01:Volumen Unitario de Agua Concretos sin aire incorporado Asentamiento
3/8"
1/2"
3/4"
1"
1 1/2"
2"
3"
6"
1" a 2"
207 199 190
179
166
154
130
113
3" a 4"
228 216 205
193
181
169
145
124
6" a 7"
243 228 216
202
190
178
160
----
% Aire Atrapado
3,0 2,5 2,0
1,5
1,0
0,5
0,3
0,2
Concretos con aire incorporado 3/8" 1/2" 3/4"
1"
11/2"
2"
3"
6"
1" a 2"
181
175
168
160
150
142
122
107
3" a 4"
202
193
184
175
165
157
133
119
6" a 7"
216
205
197
184
174
166
154 ------
Asentamiento
% de aire incorporado en función del grado de exposición Normal
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
Moderada
8,0
5,5
5,0
4,5
4,5
4,0
3,5
3,0
Extrema
7,5
7,0
6,0
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
De acuerdo a la tabla anterior se determina que el volumen unitario de agua, o agua de diseño, necesario para una mezcla de concreto cuyo asentamiento es de 3” a 4” en una mezcla sin aire incorporado cuyo agregado tiene un tamaño máximo de 1 1/2”, es de 181 lt/m3
•
5.- CONTENIDO DE AIRE
TABLA Nº 02 CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO
•
TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL AGREGADO GRUESO
AIRE ATRAPADO
3/8"
3,00%
1/2"
2,50%
3/4"
2,00%
1"
1,50%
1 1/2"
1,00%
2"
0,50%
3"
0,30%
6"
0,20%
Desde que la estructura a ser vaciada no va a estar expuesta a condiciones de intemperismo severo, no se considera necesario incorporar aire a la mezcla. De tabla Nº 02, se determina que el contenido de aire atrapado para un agregado grueso de tamaño grueso de 1 ½” es de 1%.
6.- RELACION AGUA/CEMENTO •
La relación agua cemento se considerará sólo por resistencia, porque no hay problemas de intemperismo, ni de ataques por sulfatos u otro tipo de acciones que pudieran dañar al concreto.
•
Para una resistencia promedio correspondiente a 237 kg/cm2, se obtiene una relación agua - cemento por resistencia de 0,64 por interpolación. Relación agua - cemento de diseño en peso Concreto sin aire Concreto con aire incorporado incorporado
f' cr (28 días)
50
150
0,8
200 237 250
0,7 X 0,62
13
0,71 0,08
0,61 0,53
300
0,55
0,46
350
0,48
0,4
400
0,43
-
450
0,38
-
Interpolando:
7.- FACTOR CEMENTO
8.- CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO GRUESO 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"
VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO, SECO Y COMPACTADO POR CADA UNIDAD DE VOLUMEN DE CONCRETO, PARA DIVERSOS MÓDULOS DE FINEZA DEL FINO 2.4 2.6 2.8 3 0.50 0.48 0.46 0.44 0.59 0.57 0.55 0.53 0.66 0.64 0.62 0.60 0.71 0.69 0.67 0.65 0.76 0.74 0.72 0.70 0.78 0.76 0.74 0.72 0.81 0.79 0.77 0.75 0.87 0.85 0.83 0.81
Volumen de agregado grueso seco y compactado = 0,72. Peso del agregado grueso seco = Volumen de agregado grueso seco y compactado x peso unitario seco compactado (dato laboratorio)
9.- CÁLCULO DE VOLÚMENES ABSOLUTOS Conocidos los pesos del cemento, agua y agregado grueso, así como el volumen de aire, se procede a calcular la suma de los volúmenes absolutos de estos ingredientes:
Aire=1%= 0,01 m 3
10.- CONTENIDO DE AGREGADO FINO •
Volumen absoluto de agregado fino= 1 - suma de los volúmenes absolutos conocidos. Volumen absoluto de agregado fino = 1m3 - 0,711m3= 0,289 m3 .
•
El peso del agregado fino en estado seco = Volumen absoluto del agregado fino x peso específico de masa
•
Peso del agregado fino en estado seco = 0,289 m 3 x 2,64 x 1000 = 763 kg/m3
11.- VALORES DE DISEÑO DE MEZCLA •
Las cantidades de materiales a ser empleados como valores de diseño serán: Cemento
:
283kg/m3 (factor cemento)
Agua
:
181l/m3 (volumen unitario de agua)
:
763 kg/m 3 (peso del agregado fino en estado seco)
de diseño
Agregado
fino seco
Agregado
grueso seco :
1152 kg/m 3 (peso del agregado grueso en estado seco)
12.- CORRECCIÓN POR HUMEDAD DEL AGREGADO •
Las proporciones de los materiales que integran la unidad cúbica del concreto deben ser corregidas en función de las condiciones de humedad de los agregados finos y gruesos, a fin de obtener los valores a ser utilizados en obra:
Agregado Fino: Contenido de humedad: 6% Calculamos el 6% del valor de diseño del agregado fino= 6% (763 kg/m3 ) = (+) 45,78 kg/m 3 Peso húmedo del agregado fino= 763 kg/m3 + 45,78 kg/m 3 = 808,78kg/m3 ≈ 809kg/m3 Otra forma de calcular el peso húmedo=763(1+0,06)=808,78kg/m 3≈ 809kg/m3 Agregado Grueso: Contenido de humedad: 2% Calculamos el 2% del valor de diseño del agregado grueso= 2% (1152 kg/m3 ) = (+) 23,04 kg/m 3 Peso húmedo del agregado grueso = 1152 kg/m3 + 23,04 kg/m 3 =1175,04 kg/m 3 ≈ 1175 kg/m3
12.- CORRECCIÓN POR HUMEDAD DEL AGREGADO A continuación determinamos:
Humedad superficial de los agregados:
Humedad superficial del agregado fino: 6% - 0,7% = +5,3%
Humedad superficial del agregado grueso:2% - 0,5% =+1,5%
Aporte de humedad de los agregados: Aporte de humedad del agregado fino
: 763 x 5,3% = 40,16
≈ +40
l/m3
Aporte de humedad del agregado grueso: 1152 x 1,5% = 17,3664 ≈ +17 l/m 3 Aporte de humedad de los agregados: Agua efectiva: 181l/m3 - 57l/m3 = 124 l/m3
+57 l/m3
•
Y los pesos de los materiales ya corregidos por humedad del agregado, a ser empleados en las mezclas de prueba serán: Cemento
:
283kg/m3
Agua
:
124l/m3
efectiva
Agregado
fino húmedo
:
809kg/m 3
Agregado
grueso húmedo
:
1175 kg/m 3
13.- PROPORCIÓN EN PESO
Relación agua-cemento de diseño: 181/283=0,64
Relación agua-cemento efectiva : 124/283=0,44(Corregida)
14.- PESO POR TANDA DE UN SACO •
Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en una tanda de un saco, es necesario multiplicar la proporción en peso, ya corregida por humedad del agregado, por el de un saco de cemento.
ING. ANGHELA MAGALY ROJAS MONTOYA
BIBLIOGRAFÍA
Asociación Colombiana de Productores de Concreto ASOCRETO (2010) Tecnología del Concreto Materiales, Propiedades y Diseño de Mezclas. Colombia: Nomos Impresores.
Neville A.M., Brooks J.J.(2010) Tecnología del Concreto. México: Trillas S.A. Pasquel Carbajal, Enrique (1998) Tópicos de Tecnología del concreto en el Perú. Lima: CIP.
Reglamento Nacional de Edificaciones. Norma E. 060
ING. ANGHELA MAGALY ROJAS MONTOYA
