UNIVERSIDAD ANDINA
“Néstor Cáceres Velásquez”
CURSO: “TECNOLOGIA DEL CONCRETO”
“”
Presentado Por: Héctor Alvarado Solís Juan José Romero Ucharico
4º Semestre Puno – Perú Junio de 2010
MARCO TEORICO ADITIVOS:
La historia del uso de aditivos químicos en los hormigones se remonta al siglo pasado, tiempo después que Joseph Aspdin patentó en Inglaterra el 21 de octubre de 1824, un producto que llamó «Cemento Portland». La primera adición de cloruro de calcio como aditivo a los hormigones fue registrada en1873, obteniéndose su patente en 1885. Al mismo tiempo que los aceleradores, los primeros aditivos utilizados fueron hidrófugos. Igualmente, a principios de siglo se ensayó la incorporación de silicato de sodio y de diversos jabones para mejorar la imper-meabilidad. En ese entonces, se comenzaron a añadir polvos finos para colorear el hormigón. Los fluatos o fluosilicatos se emplearon a partir de 1905 como endurecedores de superficie. La acción retardadora del azúcar también había sido ya observada. En la década de los 60 se inició el uso masivo de los aditivos plastificantes, productos que hoy en día son los más utilizados en todo el mundo, debido a su capacidad para reducir el agua de amasado y por lo tanto para obtener hormigones más resistentes, económicos y durables. Obras como la central hidroeléctrica Rapel y el aeropuerto Pudahuel son ejemplos de esa época. También se inició el uso masivo de los plasti-ficantes en la edificación, donde como ejemplo está el edificio de la CEPAL construido en el año 1960. En la década del 70 se introdujeron en Chile los primeros aditivos superplastificantes, revolucionando la tecnología del hormigón en esa época, por cuanto se logró realizar hormigones fluidos y de alta resistencia para elementos prefabricados y para la construcción de elementos esbeltos y de fina apariencia. Paralelamente, para la construcción de túneles, especialmente para las grandes centrales hidroeléctricas y la minería, se utilizó la técnica del hormigón proyectado que, a su vez, requiere de aditivos acelerantes de muy rápido fraguado para obtener una construcción eficiente y segura. En la década de los 80 se introdujo en Chile el uso de microsílice, material puzo-lánico que usado en conjunto con los aditivos superplastificantes permite obtener la máxima resistencia y durabilidad del hormigón. Con este material se confeccionan hormigones de 70 Mpa de resistencia característica, pudiendo llegar incluso a superar los 100 Mpa. Estos extraordinarios hormigones se han utilizado en Chile en pavimentos sometidos a fuerte abrasión en minería y obras hidráulicas.Situación Normativa de los Aditivos. El primer conjunto de procedimientos y especificaciones data de 1950 y se relacionó al primer tipo de aditivo, incorporadores del aire. Ya en esta normativa se observa la necesidad de crear un grupo de procedimientos que consideran pruebas estándares, materiales controlados, equipos específicos y parámetros comparativos con una mezcla patrón sin el aditivo, para clasificar un producto como aditivo incorporador de aire. En Europa los primeros conjuntos de normas datan de 1958 en España y 1963 en Inglaterra. En 1962, ASTM extendió la normativa de clasificación a otros tipos de aditivos.
¿Que son los aditivos? Aditivos son aquellas sustancias o productos (inorgánicos o orgánicos) que, incorporados al hormigón antes del amasado (o durante el mismo o en el trascurso de un amasado suplementario) en una proporción no superior al 5% del peso del cemento, producen la modificación deseada, en estado fresco o endurecido, de alguna de sus características, de sus propiedades habituales o de su comportamiento. (Aditivo " Adición.) Características y Propiedades Principales Su influencia se determina de acuerdo al agua y a la cantidad del agua que es necesario añadir a la mezcla para obtener la docilidad y compactación necesaria. Los áridos de baja densidad son poco resistentes y porosos. Nos sirven para:
Una mejor trabajabilidad. Para regular el proceso de fraguado del hormigón.
Son útiles para:
Hormigones secos. Hormigones bombeados. Hormigones vistos. Hormigones fuertemente armados.
No se deben utilizar en:
Hormigones blandos. Hormigones fluidos.
Tipos o Clases Existen tres tipos o clases de aditivos: Plastificantes, Fluidificantes y Superfluidificantes. Plastificantes: Estos son los sólidos disueltos H2O, sus propiedades permiten mas trabajabilidad, disminuye la relación entre el agua y el cemento y disminuye la segregación cuando el transporte es muy largo o cuando hay grandes masas de hormigón. Estos pueden ser usados: Inyectados, proyectados, o pretensados. Fluidificantes: Estos son formulaciones orgánicas líquidas, al igual que la anterior sus propiedades permiten mas trabajabilidad, disminuye la relación entre el agua y el cemento. Estos pueden ser utilizados en hormigones bombeados, largos transportes., hormigones proyectados con armaduras. Se Clasifican en: 1ª Generación - 70% Rendimiento cementicio. 2ª Generación - 75% Rendimiento cementicio. 3ª Generación - 100% Rendimiento cementicio. Superfluidificantes: Estos son formulaciones orgánicas líquidas, estos pertenecen a la tercera generación.
Usos Modificadores de fraguado: Retardador o acelerador de fraguado - modificar solubilidad. Tipos: Aceleradores de fraguado: Cloruros [Cl2Ca (más eficaz), ClNa, ClAl, ClFe], Hidróxidos, Carbonatos., Silicatos. Retardadores de fraguado: Existen dos tipos: Inorgánicos (ZnO, PbO, PO4H3, BO4H3), Orgánicos (ácido orgánico, glicerina).Estos dependen del tipo, cantidad de cemento, dosificación y la relación entre el agua y el cemento. Consiste en reacciones químicas en las que aparece una película alrededor del cemento, impidiendo que se hidrate. Aceleradores de endurecimiento: Son los que Modifican la resistencia mecánica, este a su vez puede producir efectos secundarios: Bajan la resistencia final y puede originar retracciones.
ACELERADOR < 2,5% ACELERA. ACELERADOR > 2,5% RETARDA.
Modificadores contenido gases: Son los que facilitan la correcta distribución del aire ocluido. Otros aditivos. Colorantes: Pigmento que se le añade al cemento para modificar el color y está formado por óxidos metálicos. Deben cumplir con: tener un alto poder de coloración, gran facilidad para mezclarse con el cemento, que sea insoluble en el agua, que sean estables a la luz y al ambiente, además de a los ambientes agresivos, que no alteren el proceso de fraguado del hormigón. Anticongelantes: Es cuando el hormigón está a bajas temperaturas y se utilizará hasta una temperatura de -14ºC. Impermeabilizantes: Son repelentes al agua y actúan cerrando el sistema poroso del hormigón mediante unas sustancias químicas en el fraguado del hormigón. Este no es totalmente efectivo. Normas Nacionales al respecto
Los aditivos que se utilicen en el concreto estarán sujetos a la aprobación previa del ingeniero. Debe demostrarse que el aditivo es capaz de mantener esencialmente la misma composición y comportamiento en todo proceso que el producto usado, para establecer las proporciones del concreto. Los aditivos utilizados en el concreto que contenga cementos expansivos deberán ser compatibles con el cemento y no producir efectos nocivos. El clouro de calcio a los aditivos que contengan cloruro que no sea de impurezas de los componentes del aditivo, no deben emplearse en el concreto reesforzado.
ENSAYOS PARA EL CONCRETO
Asentamiento: Las pruebas de asentamiento se harán por cada cinco (5) metros cúbicos de concreto a vaciar y serán efectuados con el consistímetro de Kelly o con el cono de Abrams (ICONTEC 396). Los asentamientos máximos para las mezclas proyectadas serán los indicados al respecto para cada tipo, de acuerdo con la geometría del elemento a vaciar y con la separación del refuerzo. Testigos de la Resistencia del Concreto. Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el "Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión" (designación C-39 de la ASTM o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista pero bajo la supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba. La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto. El Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor serán por cuenta del Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto. Cuando el volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros provenientes de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia. En los casos en que la resistencia de los cilindros de ensayo para cualquier parte de la obra esté por debajo de los requerimientos anotados en las especificaciones, el Interventor, de acuerdo con dichos ensayos y dada la ubicación o urgencia de la obra, podrá ordenar o no que tal concreto sea removido, o reemplazado con otro adecuado, dicha operación será por cuenta del Contratista en caso de ser imputable a él la responsabilidad. Cuando los ensayos efectuados a los siete (7) días estén por debajo de las tolerancias admitidas, se prolongará el curado de las estructuras hasta que se cumplan tres (3) semanas después de vaciados los concretos. (Articulo enviado por: Yago MdeV,
[email protected]) Diseño de mezclas y ensayos en concreto fresco. GENERALIDADES. El concreto u hormigón es una mezcla dosificada de agregados inertes, cemento y agua. El concreto de cemento portland, esta
formado por una parte activa (pegamento) pasta agua- cemento y una parte inerte (agregados). En las mezclas, las proporciones de estos componentes están controlados por varios requisitos:
La masa de concreto fresco debe de ser trabajable. El concreto endurecido debe poseer la resistencia y durabilidad deseada; y El costo del producto resultante debe ser el mínimo compatible con calidad deseada.
El agregado ocupa el ¾ partes del espacio ocupado por el concreto. El resto es ocupado con agua, cemento y vacíos. Después de colocado el concreto, siempre hay pequeños poros de aire en la masa. La porción sólida queda compuesta por agregados, algo de cemento original y nuevo producto formado por la combinación de cemento y agua. Después de un tiempo determinado, la cantidad de agua libre depende del grado de combinación entre cemento y agua y de la perdida de agua por evaporación de la masa. El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: Agregado y pasta. La pasta, compuesta de Cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el Cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Variación de las proporciones en volumen absoluto de los materiales usados en el concreto. Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua utilizada en la relación con la cantidad de Cemento. A continuación se presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua: . Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión. . Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción . Se incrementa la resistencia al interperismo. . Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo. . Se reducen las tendencias de agregamientos por contracción. Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto - a condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas mas rígidas; pero con vibración, a un las mezclas mas rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía. Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se puede modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma liquida, durante su dosificación. Los aditivos se usan comúnmente para: (1) ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento, (2) reducir la demanda de agua, (3) aumentar la trabajabilidad, (4) incluir intencionalmente aire, y (5) ajustar otras propiedades del concreto. Después de un proporcionamiento adecuado, así como, dosificación, mezclado, colocación, consolidación, acabado, y curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construcción resistente, no combustible, durable, resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto también es un excelente
material de construcción porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un numero ilimitado de aplicaciones. El concreto recién mezclado debe ser plástico o semifluido y capaz de ser moldeado a mano. Una mezcla muy húmeda de concreto se puede moldear en el sentido de que puede colocarse en una cimbra, pero esto no entra en la definición de " plástico " aquel material que es plegable y capaz de ser moldeado o formado como un terrón de arcilla para moldar. En una mezcla de concreto plástico todos los granos de arena y las piezas de grava o de piedra que eran encajonados y sostenidos en suspensión. Los ingredientes no están predispuestos a segregarse durante el transporte; y cuando el concreto endurece, se transforma en una mezcla homogénea de todos los componentes. El concreto de consistencia plástica no se desmorona si no que fluye como liquido viscoso sin segregarse. El revenimiento se utiliza como una medida de la consistencia del concreto. Un concreto de bajo revenimiento tiene una consistencia dura. En la practica de la construcción, los elementos delgados de concreto y los elementos del concreto fuertemente reforzados requieren de mezclas trabajables, pero jamás de mezclas similares a una sopa, para tener facilidad en su colocación. Se necesita una mezcla plástica para tener resistencia y para mantener su homogeneidad durante el manejo y la colocación. Mientras que una mezcla plástica es adecuada para la mayoría con trabajos con concreto, se puede utilizar aditivos superfluidificantes para adicionar fluidez al concreto en miembros de concretos delgados o fuertemente reforzados. TRABAJABILIDAD DEL HORMIGON FRESCO: Trabajabilidad es la facilidad que presenta el hormigón fresco para ser colocado y vibrado en cualquier molde. Los hormigones con baja trabajabilidad presentan problemas de mezclado y problemas de compactación dentro de los mo ldes, lo que puede redundar en una disminución de la resistencia. La trabajabilidad del hormigón se suele categorizar en función del asentamiento del cono de Abrams o de la medición de la dispersión diametral en la mesa de flujo. Para mejorar la trabajabilidad de un hormigón, se puede añadir agua con la consiguiente disminución de resistencia, o se pueden incluir aditivos plastificantes que no disminuirán su resistencia final. VELOCIDAD DE FRAGUADO: Las características propias de la estructura que se desea fundir pueden dar lugar a la necesidad de acelerar o retardar el fraguado del hormigón, para lo cual pueden utilizarse cementos especiales (muy poco utilizados en nuestro país) o aditivos acelerantes y retardantes. PESO ESPECÍFICO: La necesidad de disponer de un hormigón ligero o pesado requerirá la utilización de agregados ligeros o pesados respectivamente. Los hormigones ligeros podrían ser utilizados en losas de edificios altos, mientras que los hormigones pesados podrían emplearse en anclajes de puentes colgantes, como bunkers de cobertura de materiales radioactivos, o para almacenar materiales explosivos. Funciones de la pasta y del agregado: El pegamento, o sea, la pasta agua- cemento es el componente activo y llena 2 funciones principales: 1. Llenar los vacíos entre las partículas del agregado dando lubricación a la masa fresca e impermeabilidad en el concreto endurecido; 2. Dar resistencia al concreto endurecido. Las propiedades de la pasta dependen de: 1. Clase y propiedades del cemento 2. Calidad del agua 3. Proporción relativa de agua y cemento a menor relación agua cemento mayor resistencia y mejor calidad de concreto.
4. Grado de combinación química alcanzado entre agua y cemento (proceso llamado de "hidratación" del cemento) y que depende del tiempo, temperatura y humedad. El periodo en el que el cemento esta sujeto a condiciones favorables de humedad y temperatura para su hidratación se llama "CURADO". Usualmente en construcción este periodo es de 3 a 14 días. En el laboratorio de 28 días. El curado es esencial, para obtener un buen concreto. El agregado tiene 3 funciones principales: 2. Proveer un llenador relativamente barato para el material cementante. 3. Proveer una masa de partículas de calidad adecuada para resistir la acción de cargas, desgaste, precolación de humedad y acción climatérica 4. Reducir los cambios volumétricos que resultan del proceso, de endurecimiento y cambios de humedad de la pasta agua - cemento. Requisitos para obtener un buen concreto: 1. Usar materiales de calidad y bajo costo 2. Proporcionar y dosificar adecuadamente dichos materiales. 3. Mezclar, transportar y colocar adecuadamente el concreto (para evitar segregación y lograr una buena compactación) 4. Mantener las condiciones de curado adecuadas (para que la hidratación del cemento sea lo mas completa posible). Consistencia del Concreto: Las mezclas deben tener la consistencia que se requiere según los medios que se tengan para transportar y colocar el concreto en la obra. Para concretos que se transportan en cubetas y carretillas que se apisonaran con varillas, se requiere de una consistencia relativamente suave y plástica, La fluidez se consigue con el agua, pero la pastosidad la da la cantidad de finos (cemento y arena en la mezcla). Pueden lograrse mezclas relativamente secas (con poco agua) que sean plásticas y manejables; también pueden obtenerse mezclas muy fluidas (liquidas) que sean como un caldo de piedra, muy difícil de trabajar y compactar y de baja resistencia. Por lo tanto debe observarse si la producción de arena sobre agregado total es adecuada para dar una mezcla balanceada. Para determinar si la mezcla es adecuada y la calidad de agua suficiente, puede hacerse las siguientes pruebas: Alisar con el revés de una pala, una parte de la mezcla recién descargada de la mezcladora, o recién mezclada a mano y observar: . Si queda expuesta mucha grava o piedrin, faltan finos y posiblemente agua. Habrá que subir la proporción de arena y repetir la prueba. . Si queda un amasa pastosa y muy pegajosa donde no se dibuja ni distingue la grava o piedrin, la mezcla es muy arenosa. Valdrá la pena bajarle un poco de la arena a la mezcla. Si resulta una superficie lisa y poco pegajosa en la que se delinee la grava o el piedrin (pero sin quedar suelto) significa que la cantidad de finos y la de agua es la adecuada. Otro método es hacer una bola con un poco de mezcla. Si no se puede hacer es porque le falta arena o agua. Si al hacer la bola se escurre entre los dedos es que le sobra agua. . Al dejarla caer desde una altura de un metro, esta se debe de deformar pero no se debe desbaratar. Si esto ocurre la mezcla no es adecuada, le falta agua. Colaborado por: Deborah Bran Email de contacto:
[email protected]
DISEÑO DE MESCLAS
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. 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 mas 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. Diseño de Mezcla 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, aún así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión. En oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de los componentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas g enerales, lo que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que permiten contar con un diseño de mezcla apropiado para estos casos. Recetas Elementales Diseño Unico Una parte en volumen de agregado grueso, por una parte de arena y media parte de cemento, agua necesaria para mantener la trabajabilidad. El agregado grueso varía entre piedra picada, grava, canto rodado picado o canto rodado natural, mientras que la arena puede ser natural o de trituración. La dosis de cemento puede ser medida a través de sacos enteros y medio saco si se cuenta con la experiencia necesaria. Receta Única - Piedra o grava de 80 a 95 kgs. - Arena de 65 a 80 kgs. - Cemento un saco de 42.5 Kg, equivalente a 7.5 sacos de cementos por metro cúbico.
- Agua la necesaria de 25 a 30 litros. Se obtiene 130 litros de concreto, la resistencia esperada es de 18 Mpa (184 Kg/cm). Esta resistencia fue la determinada a los 28 días en probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura. Si se emplean áridos de buena calidad, y se toman todas las medidas necesarias, se puede obtener una resistencia mayor a los 18 Mpa, o puede suceder lo contrario. Receta Ampliada. Se deben tomar en consideración las características más importantes de los agregados, la granulometría y el tamaño máximo. Con respecto a la granulometría solo se deben usar piedras o arenas balanceadas en sus diferentes tamaños de granos, sin exceso o ausencia. Existen tres alternativas correspondientes al tamaño máximo que se vaya a usar. El agua debe aplicarse con una cantidad tal que se mantenga la trabajabilidad, y la colocación de moldes y encofrados. Esta dosis debe ser lo más precisa posible ya que un exceso de agua disminuye la resistencia, por ello los encargados de esta tarea deben tener experiencia mínima exigida. Es necesario disponer de un procedimiento detallado, preciso y complejo para obtener resultados obtimos en cuanto a cantidades y proporciones de los componentes del concreto se refiere, así existe la posibilidad de tomar en cuenta los posibles cambios que afectan las características de los componentes, incrementando así mayores índice de calidad. Algunos métodos son probados en laboratorio y en plantas de preparación comercial, el que se mencionará a continuación dio excelentes resultados y es muy usado en el caso del el empleo de agregados pocos controlados. Se basa en cuatro aspectos fundamentales; dosis de cemento, trabajabilidad, relación agua/cemento y resistencia, todos estos fundamentos se relacionan a través de dos leyes: Relación Triangular y la Ley de Abrams. También toma en cuenta dos variables importantes: Tamaño Máximo y Tipos de Agregados, además de explicar la calidad del cemento y el efecto reductor del agua de los aditivos químicos en su parte final; la incorporación de aire, la presencia elevada de ultrafinos o el empleo de dos o más agregados. El método explica deforma independiente la proporción entre agregado fino y grueso, también la granulometría del agregado combinado lo que permite cambiar dicha proporción sin alterar la dosis de los demás componentes. Este método es usado para mezcla con resistencias entre los 18 y 42 Mpa, a los 28 días en probetas cilíndricas de 15 x 30 cm, también es usado para concretos con asentamiento en Cono de Abrams entre 2.5 y 13 cm, este método no es el más apropiado para las mezclas ultraresistentes.
Calculo de la Proporción entre Agregados Finos y Gruesos Un determinado tipo de agregado fino se combina con algún agregado grueso, para dar origen a la mezcla, la granulometría de ambos agregados son conocidos previamente. En la parte interna de la mezcla actúa una combinación de agregados, que va desde la partícula más gruesa del agregado hasta la más fina de la arena. La granulometría debe estar dentro de los límites correspondientes, solo así se puede esperar un buen resultado de la mezcla, tanto en el aspecto de calidad como en el aspecto económico. En el siguiente gráfico se mostrarán los límites granulométricos de las zonas aconsejables para agregados combinados de los tamaños máximos más usados. Datos para el Diseño de Mezcla. Se refiere a las variables tomadas en cuenta dentro del diseño, probablemente una de las variables sea común dentro de todos los métodos debido a que son de suma importancia, las restantes establecen la diferencia entre cada método. La información básica del método está constituida por los datos de entrada, gracia a ellas se puede llegar a la dosificación esperada. Los Datos de entrada son:
Lugar de la obra, o condiciones ambientales.
Tipo de obra, o parte de la estructura.
Tipo de agregados y tipo de cemento.
Resistencia de diseño o algún dato relacionado.
El asentamiento es considerado en algunos métodos como dato de entrada, mientras que en otro se selecciona de alguna tabla, con relación al tipo de elemento estructural al que se destine la mezcla próxima a diseñar. Valores usuales de asentamiento Ley de Abrams Esta ley establece la relación entre la resistencia del concreto y la relación agua/cemento. = a/c donde a es la cantidad de agua en litro o en Kg, y c la dosis de cemento en Kg. Una forma de representar la Ley de Abrams es:
R=M/N Donde R es la resistencia media, M y N son constantes que dependen de las características de los materiales, edad del ensayo y la forma de llevarlo a cabo. Relación Triangular Es la unión que relaciona la trabajabilidad, medida con el Cono de Abrams, la relación agua/cemento y dosis de cemento. Esta ley no se utiliza en otros métodos de diseño de mezcla conocido. En el siguiente gráfico se presenta en forma esquematizada un resumen de los pasos necesarios para elaborar un diseño de mezcla Aire Atrapado A pesar de que el concreto tenga una compactación de primera por efecto de vibración, siempre queda una pequeña cantidad de aire, representado por la letra V. V = C/P en litros/m, C es la dosis de cemento y P el tamaño máximo. Volumen Absoluto de los granos de Cemento Se optiene al dividir la dosis de cemento entre su peso específico. Se representa con la letra a. a = C. en Kg./m Volumen Absoluto de los Agregados. Resulta al dividir la dosis de cada uno entre su peso específico en su estado de agregado saturado con superficie seca. Se simboliza como agregado grueso y para el fino. Ecuación de volumen y calculo de la dosis de agregados. G + A + 0.3C + a + V = 1000 g+a = Se refiere a los agregados finos y grueso con granulometría definida, para calcular los pesos de cada uno de los agregados, se despeja G + A y se combina con la expresión de la relación.
A G+A Por medio de esta formula es posible calcular los pesos de cada agregado, con este calculo culmina el diseño. Diseños Inversos Son los diseños que se desarrollan en forma contraria a los comunes, el más usual es el de averiguar que resistencia se podrá obtener con materiales determinados con cierto asentamiento y una dosis de cemento donde solo es necesario usar la parte superior del esquema. Las variables que intervienen en los diseños de mezcla no tienen gran precisión ni teórica ni práctica, por ello solo deben tomarce en cuenta tres o cuatro cifras significativas. Existen otras variables que influyen en el diseño de mezcla, calidad del cemento y aditivos reductores del agua. Corrección por humedad El método de diseño expuesto ha considerado la humedad de los agregados como condición ideal de saturados con superficie seca, en la que el material ni sede ni toma agua de la mezcla. Los agregados pueden estar en cualquier condición de humedad lo que afecta la cantidad de agua que se debe usar, con el fin de mantener las proporciones reales del diseño. A pesar de que el diseño de mezcla haya sido bien hecho las variables pueden desviar el resultado esperado, por lo que siempre se recurre a la mezcla de prueba, ya sea en laboratorio o en la obra. EJEMPLOS DE DISEÑO DE MEZCLA Diseño 1 Se requiere un concreto de alta resistencia para la pared de un depósito, de sección pequeña, bastante armada y, por todo ello, con dificultades de vibración. Solución
Este caso es típico para el empleo de aditivos superplastificantes de alto poder. Se utiliza una elevada dosis de cemento, tal como 12 sacos de cemento por metro cúbico, con un aditivo que tenga una capacidad de reducción de agua del 35%, y yendo al máximo al asentamiento que es de 20 cm, y sin tomar en cuenta los factores de corrección, se tendría:
C = 12 (42.5) = 510 Kg./m.
= 0.466. f = 1.538. = 0.303. R28 = 46.0 Mpa.
Un concreto totalmente autonivelante exigiría una fluidez mayor que la propuesta con 20 cm de asentamiento, y por tanto tendría resistencias menores. Su consideración cae fuera del propósito de este método de diseño de mezcla.
Diseño 2. Se pretende definir un concreto para prefabricados, en mezcla seca que se compactará con alta energía de vibración. Dosis de cemento de 12 sacos por metro cúbico. Se dispone de piedra picada con tamaño máximo de ¾ pulgada, y una arena natural sin ultrafinos. Calcular la resistencia que se pudiera lograr. Solución - Para calcular , por la formula o por el gráfico, vamos a necesitar el dato del cemento, por lo cual empezaremos por calcularlo. C = 12 (42.5)/1.05 = 486 Kg./m.
El valor mínimo de asentamiento para el cual siguen siendo válidas las constantes de la relación triangular (y eso con reservas), es cuando T = 1 cm. Entonces, el valor de
= (117,2(1) ) = 0.335 486 - Esta habrá que descorregirla para poder entrar a la Ley de Abrams. = 0.335/1.05 = 0.319 R = 44.4 Mpa (453 Kg./cm ).
Con asentamientos nulos es evidente que se podría obtener resistencias más altas, pero su estudio queda fuera de propósito de este método de diseño de mezcla. Mediante de aditivos superplastificantes de alto rango también sería posible obtener resistencias más altas, pero dado que trabajan con alto nivel de asentamiento y grado de
fluidez, no sería factible obtener suficientes rigideces a muy corto plazo, capaces de permitir un rápido de desencofrado para el re uso intensivo de los moldes. PREGUNTAS DESARROLLADAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
¿Qué tipos de aditivos se bien utilizando en la preparación y curado de concreto? Describir como dosifican: cemento, agregados, agua y aditivos ¿Qué métodos se han utilizado o se vienen utilizando para el diseño de mezclas? ¿Qué ensayos realizan para el control del concreto fresco en la obra? ¿Qué ensayos realizan para el control del concreto endurecido en la obra? ¿Qué tipo de curado utilizan para el concreto en obra y durante cuanto tiempo? Describa los problemas que se han presentado en el concreto fresco. Describa los problemas que se han presentado con el concreto endurecido.
