diseño de mezclas udep

"DISEÑO DE MEZCLAS DE "DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETOCONCRETO

Y SU IMPORTANCIA EN Y SU IMPORTANCIA EN EL COMPORTAMIENTO DE EL COMPORTAMIENTO DE

LAS ESTRUCTURAS”LAS ESTRUCTURAS”

DISEÑO DE MEZCLAS

INTRODUCCION:• El diseño de mezclas de concreto es la

aplicación técnica y práctica de los conocimientos sobre sus componentes y la interacción entre ellos, para lograr un material resultante que satisfaga de la manera más eficiente los requerimientos particulares del proyecto constructivo.

• Las situaciones normales en las obras, están muy alejadas de la realidad, entonces resulta primordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.

OBJETIVOSOBJETIVOSRealizar el diseño de mezcla por el método Realizar el diseño de mezcla por el método

ACI,WALKER.y de la COMBINACION DE ACI,WALKER.y de la COMBINACION DE AGREGADOS.AGREGADOS.

Realizar cada uno de los ensayos en laboratorio para una Realizar cada uno de los ensayos en laboratorio para una resistencia f´c = 280 Kg./cm2 .resistencia f´c = 280 Kg./cm2 .

• Verificar la trabajabilidad y consistencia de la mezcla.Verificar la trabajabilidad y consistencia de la mezcla.• Someter al ensayo mecánico las probetas curadas Someter al ensayo mecánico las probetas curadas

durante un tiempo mínimo de 7 días.durante un tiempo mínimo de 7 días.• Dibujar los gráficos esfuerzos vs. deformación unitaria, Dibujar los gráficos esfuerzos vs. deformación unitaria,

cuyos datos han sido obtenidos en el laboratorio.cuyos datos han sido obtenidos en el laboratorio.• Revisar y analizar los datos obtenidos como resultado y Revisar y analizar los datos obtenidos como resultado y

poder ver si cumplen con los requisitos de resistencia poder ver si cumplen con los requisitos de resistencia especificada.especificada.

• Realizar una comparación de los resultados deRealizar una comparación de los resultados de los tres los tres diseños realizados.diseños realizados.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES PARA CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES PARA UN DISEÑO DE MEZCLASUN DISEÑO DE MEZCLAS

1 .- Granulometría de los agregados . – Favorece el 1 .- Granulometría de los agregados . – Favorece el acomodamiento de los agregados en la masa de concreto.acomodamiento de los agregados en la masa de concreto.

2 .- Modulo de finura de los agregados . - Condiciona el tipo de concreto2 .- Modulo de finura de los agregados . - Condiciona el tipo de concreto

3 . - Absorciones de los agregados, determinante de la capacidad 3 . - Absorciones de los agregados, determinante de la capacidad de adhesión mecánica entre la superficie de los agregados y la de adhesión mecánica entre la superficie de los agregados y la pasta de cemento, y como consecuencia propiedades mecánicas pasta de cemento, y como consecuencia propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión, a la tensión y dureza del como la resistencia a la compresión, a la tensión y dureza del concreto terminado.concreto terminado.

4 . -Humedades de los agregados, las humedades se convierten en 4 . -Humedades de los agregados, las humedades se convierten en el factor modificador de la relación agua cemento de las mezclas para el factor modificador de la relación agua cemento de las mezclas para evitar excesos de fluidez y consistencias inmanejables en las mezclasevitar excesos de fluidez y consistencias inmanejables en las mezclas frescasfrescas.

5. - Tipo de cemento y peso específico del mismo, el tipo de cemento según las condiciones especiales de uso al elemento constructivo que se ejecuta.,

RELACIONES IMPORTANTES RELACIONES IMPORTANTES ENTRE LAS CARACTERISTICASENTRE LAS CARACTERISTICAS

Uso concreto

asentamiento cm

tipo de

concreto

consistencia

TMN

f¨c Kg/cm2

A/C

b/b0

cont aire %

agua mezcla

do

Vigas y pilotes de alta

resistencia, con vibradores de formaleta

0,0 2,0 concreto común media

1/2"

2100,5

0,59

2,5 0,13

Pavimentos vibrados con

máquina mecánica

2,0 3,5

concreto común

+agregado

grueso

alta3/4"

2800,42

0,64

2 0,145

Masa voluminosas,

losas medianamente

reforzadas, fundaciones

concreto simple,

pavimentos con vibradores

normales

3,5 5,0

concreto común,

concreto ciclópeo, concreto

s de graveda

d

alta1"-11/2"

2800,42

0,67-0,69

1,5-

1,00,16

losas y pavimentos reforzados y

compactados a mano.

Columnas, vigas,

fundaciones, y muros con vibración

5,0 10,0

concreto ciclópeo, concreto común

alta y media

1" 2100,5

0,67

1,5 0,175

Secciones con mucho

refuerzo, revestimiento de túneles, no recomendable

para demasiada vibración.

10,0 15,0

concretos

livianos, concreto común

alta

1/2"-

3/4"

3500,35

0,59-0,64

2,5-

2,00,185

SECUENCIA DE DISEÑOEstudiar cuidadosamente los requisitos indicados

en los planos y en las especificaciones de obra.Seleccionar la resistencia promedio (f’cr)

requerida para obtener en obra la resistencia de diseño especificada (f’c) por el proyectista, en esta etapa se deberá tener en cuenta la desviación estándar y el coeficiente de variación de la compañía constructora, así como el grado de control que se ha de ejercer en obra.

Seleccionar en función de las características del elemento estructural y del sistema de colocación del concreto, el tamaño máximo nominal del agregado grueso

Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en función del asentamiento de la misma. Se tendrá en consideración, entre otros factores la trabajabilidad deseada, las características de los elementos estructurales y las facilidades de colocación y compactación del concreto.

Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del concreto, considerando el tamaño máximo nominal del agregado grueso, la consistencia deseada y la presencia de aire, incorporado o atrapado en la mezcla.

Determinar el porcentaje de aire atrapado o el aire total, según se trate de concretos normales o de concretos en los que exprofesamente, por razones de durabilidad , se ha incorporado aire mediante el empleo de un aditivo.

Seleccionar la relación agua-cemento requerida para obtener la resistencia deseada en el elemento estructural. Se tendrá en consideración la resistencia promedio seleccionada y la presencia o ausencia de aire incorporado.

Seleccionar la relación agua-cemento requerida por condición de durabilidad. Se tendrá en consideración los diferentes agentes externos e internos que podrían atentar contra la vida de la estructura.

Seleccionar la menor de las relaciones agua-cemento elegidas por resistencia y durabilidad, garantizando con ello qu ese obtendrá en la estructura la resistencia en compresión necesaria y la durabilidad requerida.

Determinar el factor cemento por unidad cúbica de concreto, en función del volumen unitario de agua y de la relación agua-cemento seleccionada.

Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La selección de la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cúbica de concreto esta condicionada al procedimiento de diseño seleccionado,

Determinar, empleando el método de diseño seleccionado las proporciones de la mezcla, considerando que el agregado esta en estado seco y que el volumen unitario de agua no ha sido corregido por humedad del agregado.

Corregir dichas proporciones en función del porcentaje de absorción y el contenido de humedad de los agregados.

Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a la los resultados de los ensayos de la mezcla realizados en el laboratorio.

Ajustar las proporciones finales de acuerdo a los resultados de los ensayos realizados bajo condiciones de obra.

Material de rio (Rio Chonta)AGREGADO FINO:  

Peso especifico de masa: 2.59 gr / cm3

Peso unitario suelto seco: 1463.95 Kg / m3

Peso unitario seco compactado: 1717.66 Kg / m3

Contenido de humedad: 2.13 %Absorción: 3.31 %Modulo de finura: 2.85Peso especifico (SSS)

2.61

AGREGADO GRUESO: Perfil:

RedondeadoTMN: 1 ½”

Peso especifico de masa: 2.68 gr / cm3

Peso unitario suelto seco:1590.11 Kg / m3

Peso unitario seco compactado:11616.18 Kg / m3

Contenido de humedad: 1.20 %Absorción: 2.32 %Modulo de finura: 7.59

CEMENTO: Pacasmayo tipo I Mejorado  

Peso especifico: 3.15 gr / cm3

  AGUA: Potable de la red pública. RESISTENCIA A COMPRESION: f´c =

280 kg/cm2 (28 días) 

PASOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLA POR EL METODO A.C.I.

 1.- Determinación de la resistencia promedio: f’cr.  Se determinará teniendo en cuenta el tercer criterio del

cálculo de la resistencia promedio o resistencia media requerida:

  f’cr = f’c*1.2 = 280 * 1.2 = 336 Kg/cm2

  2.- Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso: T.M.N. del A.G. = 1 1/2” 3.- Selección del asentamiento: mediante la consistencia y el

tipo de estructura en el que se empleara el concreto Para una mezcla de consistencia plástica. Entonces el

SLUMP = 3”-4”

4.- Volumen unitario de agua de mezcla: Según tabla No II: con el T.M.N. del agregado grueso. y el

asentamiento, obtenemos que : V(agua) = 181 lts/m3  5.- Determinación del volumen de aire: V(aire) = 1 % 6.- Elección del agua/cemento por resistencia ya que no existe

exposición severa. De la tabla No III, entrando con el valor f’cr y para concreto sin aire incorporado:

350 ----------- 0.48 336 ----------- x 400 ----------- 0.40  x = 0.04 A/C = 0.47 7.- Cálculo del factor cemento:  F.C. = 181/C = 0.47 a/c = 0.47 Kg/m3

8.- Contenido de agregado grueso:

Entrando en la tabla No IV, con T.M.N. de A.Grueso y M.F. de A.Fino e interpolando se encuentra:

Mf = 2.85 b/bo = 0.715 b = 0.175*bo =1155.57 Kg/m3

Peso del A.Grueso = 1155.57 Kg/m3

  9.- Cálculo de volúmenes absolutos:  CEMENTO = 385/(3.15*1000) = 0.122 m3

AGUA = 181/1000 = 0.181 m3

AIRE = 1% = 0.01 m3

AGREGADO GRUESO = 1155.57/2.59*10^3) = 0.446 m3

Sumatoria de V.absolutos = 0.754 m3

 10.- Contenido de agregado fino:  A.Fino = (1-0.754) = 0.241 m3

10.- Contenido de agregado fino:  A.Fino = (1-0.754) = 0.241 m3

 11.- Peso del agregado fino seco:  P eso del agregado grueso = 645.88 Kg/m3  12.- Valores de los pesos de diseño:  CEMENTO = 385.88 Kg/m3

AGUA DE DISEÑO = 181 lts/m3

A.FINO SECO = 645.88 Kg/m3

A.GRUESO SECO = 1155.57 Kg/m3

13.- Corrección por humedad de los agregados:  Peso húmedo del agregado: FINO: 645.88*(1+2.13/100) = 659.64

Kg/m3

GRUESO: 1155.57*(1+1.2/100) = 1164.44 Kg/m3

Determinación de la humedad superficial de los agregados: aporte de agua

FINO: 654.64*(0.0213-0.0313) = -7.78 GRUESO: 1169.44*(0.012-0.0232) = -13.1 =-20.88Cálculo de los aportes de agua de los agregados Cálculo de agua efectiva = 181– (-20.88) =

201.88lts/m3

14.- Los valores corregidos o valores en obra de peso de materiales son:

CEMENTO = 385.11 Kg/m3

AGUA EFECTIVA = 201.88 lts/m3

A.FINO.HUMEDO = 659.64 Kg/m3

A.GRUESO.HUMEDO = 1169.44 Kg/m3

PROPORCION EN PESO:

1: 1.71: 3.04 / 22.18lt/bolsa 

15.- Peso para tres probetas:

CEMENTO = 7.7 Kg/m3

AGUA EFECTIVA = 4.4 lts/m3

A.FINO.HUMEDO = 13.2 Kg/m3

A.GRUESO.HUMEDO = 23.39 Kg/m3

DISEÑO DE MEZCLA DE DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL CONCRETO POR EL MÉTODO WALKERMÉTODO WALKER

9) Determinación del Volumen absoluto del Agregado Integral o Total.

10) Determinación del porcentaje de incidencia del agregado fino en el contexto de volumen absoluto del agregado global.

11) Determinación por diferencia del volumen de incidencia del agregado grueso.

12) Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso.

13) Corrección por humedad de los agregados.14) Proporcionamiento tanto en diseño como

en obra.

9) Determinación del Volumen absoluto del Agregado Integral o Total.

Cemento = 0.122 m3Agua = 0.181 m3Aire = 0.01 m3 TOTAL = 0.313 m3 AGRAGADO GLOBAL = 1- 0.313 = 0.687 m3

10) Determinación del porcentaje de incidencia del agregado fino en el contexto de volumen absoluto del agregado global.

De la tabla de Walter tenemos:Para mf = 2.85 , Agregado Redondeado y TMN = 1 ½´´

% A Fino = 32.5 V A fino = 0.223 m3

11) Determinación por diferencia del volumen de incidencia del agregado grueso.

V A grueso= 0.4643 m3

12) Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso.

Cemento = 385.110 kg/ m3Agua de Mezcla = 181 lts/ m3A. Fino seco = 577.57 kg/ m3A. Grueso seco = 1243.52 kg/ m3

13) Corrección por humedad de los agregados.

Cemento = 385.110 kg/ m3Agua de Mezcla = 200.703 lts/ m3A. Fino h = 589.872 kg/ m3A. Grueso h = 1258.442 kg/ m3

14) Proporcionamiento tanto en diseño como en obra.

1 : 1.532 : 3.268 / 22.055 lt/bolsa

15.- MATERIAL PARA 3 ESPECIMENES:Cemento = 0.02 * 385 = 7.702 kgAgua Efectiva = 0.02 * 200

= 4.014 lts

A. Fino húmedo = 0.02 * 590 = 11.78 kg

A. Grueso húmedo = 0.02 * 1258 = 25.17 kg

PASOS DE LABORATORIO:SELECCIÓN DE LOS AGREGADOS

PESAR LOS MATERIALES:

MEZCLADO:

SLUMP:

LLENADO DE PROBETAS

PESO CONCRETO FRESCO

CURADO

ENSAYO A COMPRESION

ANALISIS DE GRAFICAS:ACI

Carga última = 34.7 tn

WALKER Carga ultima = 34.9 Tn.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 2 4 6

COMBINACION DE AGREGADOS

Carga ultima = 36.4 Tn

ANALISIS DE LA FALLA DE LAS TRES PROBETAS

Falla en los extremos y de formad vertical y no en ángulo de 45 grados, por la falta de uniformadas y paralelismo entre las bases de la probeta, por falta de caping

ANALISIS DE LA PROBETA ROTA. Se pudo apreciar en los tres casos lo que

fallo fue la pasta y no el agregado, lo que nos indica que el material es de buena calidad.

También se aprecio la presencia de material oxidado el cual si fallo por lo que seria recomendable no usar ese tipo de agregado.

Observamos también que el agregado grueso si se encontraba rodeado de la pasta , entonces si se habría producido un buen mezclado.

CONCLUSIONES Se realizaron los tres diseños de mezcla,

obteniéndose los siguientes resultados:

METODO SLUMP TRABAJABILIDAD APARIENCIACARGA

ULTIMA(Tn)

ACI 2.7`` BUENA NORMAL 34.7

WALKER 3.1`` BUENA NORMAL 34.9

C.AGREGADOS 3.3`` BUENASOBREARENOS

A 36.4

Se cumplió con la resistencia especificada.

No se obtuvieron las graficas esfuerzo deformación correctamente,