DISEO DE MEZCLA ESPECMENES DE CONCRETO

JORGE CABRERA GUARNHABID E. SANTIAGO MNDEZTOMS E. CAMPO VALEGAJHONATAN DVILA ESTRADA

Informe Diseo de Mezcla especmenes de concreto

Profesor: Ing. Rafael Lafont Urango

Universidad De La Costa Facultad de Ingeniera CivilLaboratorio de Tecnologa de Materiales EstructuralesGrupo BDBarranquilla2014

TABLA DE CONTENIDO

Pgs.1. INTRODUCCIN.....32. OBJETIVOS....42.1 GENERAL........42.2 ESPECFICOS..43. METODOLOGA..53.1 CARACTERIZACIN DE LOS AGREGADOS...53.2 ELABORACIN Y CURADO DE ESPECMENES DE CONCRETO.73.2.1 EQUIPOS E INSTRUMENTOS..73.2.2 PROCEDIMIENTO DE ELABORACIN DE ESPECMENES DE CONCRETO EN OBRA ...73.2.3 PRUEBA DE ESPECMENES4. DATOS Y CLCULOS.175. ANLISIS DE RESULTADOS...286. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES297. BIBLIOGRAFA..31ANEXOS

1. INTRODUCCIN

El presente informe surge como propuesta de Laboratorio correspondiente al rea prctica de la asignatura Tecnologa de los Materiales Estructurales, enfocndose en el diseo de mezcla de concreto, apoyado en que este ltimo se compone principalmente de cemento, agregados, agua, aire naturalmente atrapado o en su defecto aire incluido, y por ltimo los aditivos en caso de ser adicionados.

De esta manera se tiene que una mezcla de concreto est conformada por cemento el cual proporciona adherencia y cohesin para proporcionar a la mezcla resistencia a la compresin; a su vez se compone de agregados (grueso y fino), los cuales ocupan gran parte del volumen de la mezcla y proporcionan rigidez y resistencia , los cuales pueden ser obtenidos de forma natural o artificialmente; otro componente esencial de la mezcla de concreto es el agua la cual hace que se hidraten todos los granos de cemento y eventualmente provoca el desarrollo de las reacciones qumicas correspondientes. El aire aunque en un porcentaje menor, tambin hace parte de la mezcla de concreto como tal el cual puede encontrarse en la mezcla naturalmente atrapado o incluido; por ltimo en caso de que se requiera, est el uso de aditivos los cuales se adicionan a la mezcla de concreto para mejorar ciertas propiedades segn requiera el tipo de proyecto.

Adicionalmente, en el presente informe se detalla el procedimiento requerido para las elaboraciones de los cilindros y la viga solicitadas en el laboratorio, incluyendo el respectivo diseo de mezcla y caractersticas de los agregados fino y grueso requeridos para proporcionar al concreto una resistencia de diseo especfica.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Describir el procedimiento experimental para la elaboracin y curado en obra de especmenes de concreto para la determinacin de la resistencia a la compresin y a la flexin de mezclas de concreto bajo los requerimientos de norma.

2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Elaborar los especmenes de concreto mediante el uso de moldes cilndricos de 15 x 30 cm y moldes prismticos de 15 x 15 x 60 cm

Elaborar el concreto basado en las cantidades de materiales (cemento, agua, aire, grava, arena) sugeridas en el diseo de la mezcla.

Describir el procedimiento en obra utilizado para la elaboracin de la mezcla de concreto como tal.

Ensayar los especmenes de concreto tanto a compresin en el caso de los cilindros como a flexin en la viga, para luego registrar la resistencia alcanzada y generar el respectivo informe.

3. METODOLOGA

3.1 CARACTERIZACIN DE LOS AGREGADOS

Los agregados corresponden a un conjunto de partculas de tamaos variados los cuales se pueden encontrar naturalmente, de diversas formas, entre ellos en forma de fino, o en forma de arena y gravas, o como producto de rocas trituradas por accin del hombre. Igualmente existe el agregado de trituracin, tal como su nombre lo indica hace referencia al agregado que es producto de la accin de trituracin humana para lograr la obtencin del tamao adecuado de la partcula, distinguindose del agregado natural de acuerdo al comportamiento constructivo.

Por otra parte, la granulometra de agregados finos y agregados gruesos tiene su importancia dado a que de esta dependen muchas de las propiedades de los distintos tipos de concreto con el cual se vaya a trabajar, propiedades tales como estabilidad y resistencia que dependen mucho del tamao de la partcula de agregado y definen para el concreto su trabajabilidad evidenciado en el procedimiento de mezclado del concreto. A continuacin se nombran las propiedades de los agregados fino y grueso obtenidas mediante los ensayos realizados en a lo largo del curso prctico de laboratorio de Tecnologa de Materiales Estructurales.

AGREGADO GRUESOCANTERA. Arroyo de Piedra

PROPIEDADES AGREGADO GRUESO

Tamao mximo TM38,1 mm

Tamao mximo nominal TMN25,4 mm

Humedad1,50 %

Absorcin2,34 %

Densidad aparente3729,63 kg/m3

Masa unitaria suelta1460 kg/m3

Masa unitaria compacta1520 kg/m3

Textura lisa forma redondeadaX

AGREGADO FINOCANTERA. Juan de Acosta

PROPIEDADES AGREGADO FINO

Mdulo de finura3.0

Humedad4,0 %

Absorcin3,84 %

Densidad aparente2823,041 kg/m3

Masa unitaria suelta1330 kg/m3

Masa unitaria compacta1680 kg/m3

3.2 ELABORACIN Y CURADO DE ESPECMENES DE CONCRETO

Cabe destacar que la elaboracin de los especmenes de concreto en obra se realiz en base a los moldes cilndricos de 15 x 30 cm y molde prismtico de 15 x 15 x 60 cm para luego poder determinar la resistencia a la compresin y flexin de la mezcla de concreto.

3.2.1 EQUIPOS E INSTRUMENTOS

Moldes cilndricos de 15 x 30 cm Moldes prismticos de 15 x 15 x 60 cm Carretilla Pala Varilla lisa y recta, de acero de 16 mm +-1,5 mm Palustre Flexmetro

3.2.2 PROCEDIMIENTO DE ELABORACIN DE ESPECMENES DE CONCRETO EN OBRAPROCEDIMIENTO DE MOLDEO1) Se selecciona el sitio de trabajo y se limpia.2) Se colocan los moldes sobre una superficie horizontal lejos de los golpes y/o vibraciones, debido a que en el lugar que se seleccione es en donde la muestra permanecer inicialmente.3) Se lubrican los moldes con ACPM al igual que las uniones de las lminas que las conforman.4) Se disponen las cantidades de materiales sugeridas en el diseo de mezcla.5) Se hace el correspondiente mezclado de los materiales (cemento, agua, grava, arena) con pala.6) Se vaca la mezcla de concreto con ayuda de un palustre dentro de los moldes, movindolo alrededor del borde superior en la medida en que se vierte el concreto, con la finalidad de que el concreto se distribuya de forma homognea y se evite al mximo la segregacin del agregado grueso en el interior de l.

PROCEDIMIENTO DE COMPACTACIN

7) Se realiza la compactacin por varillado8) Se distribuye el concreto en la superficie de cada capa usando la varilla de compactacin.9) En los cilindros se coloca el concreto dentro del molde en 3 capas iguales a 10 cm y se compacta cada capa con 25 penetraciones usando el extremo redondeado de la varilla.10) Para la viga, el concreto se distribuye en 2 capas de 7,5 cm de espesor y el nmero de penetraciones aproximado por capa es de 1 por cada 10 cm2 de superficie.11) Entre capa y capa la varilla deber penetrar aproximadamente 10 mm dentro de la capa inmediata inferior.

PROCEDIMIENTO DE ACABADO

12) Una vez culminado el proceso de compactacin de los especmenes, se efecta el correspondiente acabado con un enrasador metlico, cerciorndose de eliminar el exceso de concreto y con el menor nmero de pasadas de forma que se evite irregularidades en la superficie.Figura 2. Moldes cilndricos y prismtico.

Figura 1. Seleccin del sitio de trabajo.

Figura 3. Mezclado de los materiales (cemento, agua, grava, arena).

Figura 4. Moldes cilndricos y prismticos llenos de concreto.

PROCEDIMIENTO DE CURADO

Una vez pasadas las 24 horas se retiran los moldes de los cilindros al igual que los de las vigas y se transportan a una condicin hmeda. Para esto se utiliz un tanque lo suficientemente grande en el cual se introdujeron los cilindros y las vigas.Figura 5. Procedimiento de curado de cilindros.

Pasados sietes das de curado se procede a transportar los especmenes de concreto al laboratorio para ser ensayados a compresin y flexin.

Figura 6. Especmenes de concreto (Cilindros y viga).

Figura 7. Transporte de los Especmenes de concreto (Cilindros y viga).

3.2.3 PRUEBA DE ESPECMENES

RESISTENCIA A LA COMPRESIN

Se emplean especmenes de concreto, especficamente los cilindros dispuestos verticalmente en la mquina de ensayo a compresin para evaluar su deformacin ante un esfuerzo de compresin.

Figura 8. Especmenes de concreto listos para ser ensayados en el laboratorio (Cilindros y viga).

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

El procedimiento de ensayo consiste en someter los especmenes de concreto ante la aplicacin de una carga axial de compresin y evaluar su procedimiento de falla o deformacin ante un esfuerzo de compresin. Por tanto la resistencia a la compresin del cilindro es calculada como el cociente la mxima carga alcanzada durante el ensayo y el rea de la seccin transversal del cilindro.

Se debe colocar el cilindro verticalmente en la mquina de ensayo a compresin; se debe cerciorar de que la carga aplicada sea continua y no intermitente ni de impacto. Adicionalmente se debe colocar los especmenes en los espacios de la mquina correspondientes.

1) Los cilindros se deben centrar en la mquina de ensayo a compresin y aplicar la carga hasta provocar la falla.

2) La resistencia a la compresin es calculada dividiendo la mxima carga aplicada para producir la fractura entre el rea de la seccin transversal.

3) Se registran los datos correspondientes a la identificacin del espcimen, la mxima carga aplicada, el tipo de falla.

RESISTENCIA A LA FLEXIN

Se emplea el espcimen tipo viga o vigueta de concreto, luego de 7 das de curado para ser ensayado a flexin ante la aplicacin de una carga puntual en el punto medio de la viga. Por tanto toda la carga se aplica en el centro de la luz de la viga.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

1) Se voltea la probeta sobre uno de sus lados, con respecto a la posicin inicial de vaciado del concreto y se centra con respecto a las platinas de apoyo.

2) La placa de aplicacin de carga se coloca en contacto con la probeta sobre la lnea central de la luz libre.

3) Se aplica la carga a velocidad continua, libre de intermitencia y de impacto.

4) Se mide la probeta en la seccin de falla y se determina la altura y el ancho promedio de la misma.

Figura 9. Viga de concreto sometida a una carga puntual aplicada en el punto medio de su luz.

4. DATOS Y CLCULOS

En esta seccin se incluye el correspondiente diseo de mezcla por el mtodo Road Note Laboratory (RNL).

DATOS DE LOS MATERIALESAGREGADO GRUESO CANTERA. Arroyo de Piedra

1) Granulometra2) Tamao mximo (TM)3) Tamao mximo nominal (T.M.N.)4) Humedad5) Absorcin6) Densidad aparente7) Masa unitaria suelta8) Masa unitaria compacta9) Textura lisa forma redondeada

Para el ensayo de granulometra para agregado grueso se realizaron 20 granulometras, de la cual se toma la promedio.

GRANULOMETRA PROMEDIO

PESO INICIAL DE LA MUETRA (gr)1524

TAMIZ Ndiametro (mm)w tamiz (gr)w t + w (agr)W RET (gr)%RET%RET- ACU% PASA

250,84724720,00,00%0,00%100,0%

1,538,15885880,00,00%0,00%100,0%

125,445249846,03,02%3,02%97,0%

0,7519,05806988182,011,96%14,98%85,0%

0,512,77301442712,046,78%61,76%38,2%

0,3759,5257641154390,025,62%87,39%12,6%

0,184,572574762188,012,35%99,74%0,3%

FONDO3843884,00,26%100,00%0,0%

TOTAL1522100,0%

DIFERNCIA PI-TOTAL-2167,15%

PROPIEDADES AGREGADO GRUESO

Tamao mximo TM38,1 mm

Tamao mximo nominal TMN25,4 mm

Humedad1,50 %

Absorcin2,34 %

Densidad aparente3729,63 kg/m3

Masa unitaria suelta1460 kg/m3

Masa unitaria compacta1520 kg/m3

Textura lisa forma redondeadaX

De acuerdo a los ensayos practicados durante el curso prctico de Laboratorio de Tecnologa de los Materiales estructurales, definimos las propiedades de los materiales que se deben conocer para efectuar el respectivo diseo de mezcla apoyado en la NSR 10.

AGREGADO FINOCANTERA. JUAN DE ACOSTA1) Mdulo de finura2) Humedad3) Absorcin4) Densidad aparente5) Masa unitaria suelta6) Masa unitaria compacta

Para el ensayo de granulometra para agregado fino al igual que para el grueso se realizaron 20 granulometras, de la cual se toma la promedio.

PESO INICIAL DE LA MUETRA (gr)2118

PESO DE LA MUESTRA SECA RETENIDA EN EL TAMIZ N 200 (gr)472,0

TAMIZ NTAMIZ (pulg)w tamiz (gr)w t + wagr (gr)W RET (gr)%RET%RET- ACU% PASA

3/89,52624728,0104,04,91%4,91%95,1%

44,76670772,0102,04,82%9,73%90,3%

82,38566668,0102,04,82%14,54%85,5%

161,1900502848,0346,016,34%30,88%69,1%

300,594461082,0636,030,03%60,91%39,1%

500,297408866,0458,021,62%82,53%17,5%

1000,149294606,0312,014,73%97,26%2,7%

2000,075464472,08,00,38%97,64%2,4%

FONDO416428,012,00,57%98,21%1,8%

TOTAL2080,098,21%

DIFERNCIA PI-TOTAL-38,0300,76%

MDULO DE FINURA3,0

PROPIEDADES AGREGADO FINO

Mdulo de finura3.0

Humedad4,0 %

Absorcin3,84 %

Densidad aparente2823,041 kg/m3

Masa unitaria suelta1330 kg/m3

Masa unitaria compacta1680 kg/m3

MTODO RNL (ROAD NOTE LABORATORY)

Se recomienda este mtodo debido a que los agregados no cumplen con los requisitos de granulometra descritos en la norma ASTM C-33.

RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESION

PARMETROS DE DISEOUSO: VIGA Y CILINDROS DE CONCRETORESISTENCIA ESTRUCTURAL. 21 MPa.De acuerdo a la tabla C.5.3.2.2 de la NSR 10.

Se utiliza.

La densidad el cemento a utilizar calculada mediante el ensayo de densidad del cemento NTC 221 es de 2,87 g/cm3.

VOLUMEN V (m3/ m3)

Cemento

Agua

Grava

Arena

Aire.

SUMATORIA

AJUSTE POR HUMEDAD Cemento.

Agua.

Grava.

Arena.

SUMATORIA

PORCENTAJE PTIMO DE AGREGADOS

Se utiliza el mtodo grfico el cual consiste en hacer un cuadro de 10 divisiones tanto en ordenadas como abscisas, numerando los ejes de las ordenadas desde la parte inferior hasta la parte superior con valores de 0 a 100, mientras que en el eje de las abscisas el de arriba de 0 a 100 de izquierda a derecha y el inferior de derecha a izquierda, por lo que en cuestin la suma de cualquier valor de arriba sumado al correspondiente valor de abajo da como resultado 100.

5. ANLISIS DE RESULTADOS

Para el diseo de mezcla se emple el Mtodo Road Note Laboratory, debido a que las granulometras promedio escogidas no cumplen con las recomendaciones granulomtricas de la norma ASTM C 33, por lo cual se combina junto con el mtodo grfico para la obtencin de una combinacin ptima de agregados fino y grueso segn corresponda. Igualmente se obtuvo el contenido de grava y arena por metro cubico de concreto, y en su defecto del cemento, del agua y del aire naturalmente atrapado, haciendo la suma de los tres valores y restndolos a 1 m3; e igualmente se obtiene una mayor cantidad de grava en relacin con la cantidad de arena requerida para la mezcla de concreto.

Mediante el mtodo grfico se analiza que la combinacin ptima de materiales debe ser de aproximadamente 33% de agregado fino y 67% de agregado grueso.

A partir de los especmenes ensayados en laboratorio se analiza el tipo de falla ante la aplicacin de una carga continua y se establece los requerimientos de diseo establecidos en el diseo de la mezcla de concreto.

Se evidencia que la resistencia del concreto es inversamente proporcional a la relacin agua cemento y que por ende corresponde a un factor fundamental en la resistencia del concreto. Por tanto se analiza que para que la resistencia del concreto disminuya, se debe aumentar la cantidad de agua de la mezcla o disminuir la cantidad de cemento.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Aunque existe una gran variedad de mtodos para la estimacin de la dosificacin de las mezclas de concreto en cuanto a su composicin de materiales, muchos de estos mtodos tienen cierta semejanza como lo son el tipo de concreto empleado, la resistencia que debe ser alcanzada en el diseo, al igual que las granulometras de los agregados y de las caractersticas fsicas y qumicas de los mismos.

Partiendo de esta idea se tiene entonces que la finalidad es lograr la mejor dosificacin de los materiales y hallar la mejor combinacin posible de los materiales que satisfagan la vida til de la construccin o del proyecto como tal.

Ahora bien para el diseo de la mezcla de concreto se debe tener siempre presente el cumplimiento de los requisitos de manejabilidad, de resistencia y de durabilidad expuestos en la norma. Adicionalmente mediante el diseo de la mezcla de concreto se busca encontrar la relacin ideal de arena/grava para la composicin del esqueleto granular de la mezcla y por ende alcanzar la dosificacin en la cual se encuentre el menor nmero de contenido de vacos.

En cuanto a las recomendaciones se tiene que haciendo una revisin general de todo lo que fue la experiencia como tal se aprecian muchas fallas debido a la falta de experiencia y cuidado a la hora de ejecutar los procedimientos de mezclado y llenado de moldes, as mismo como deficiencias encontradas en el curado de los especmenes puesto que constantemente estos se deban mantener en un humedad del 100 % para garantizar la resistencia mecnica del concreto, por lo cual el tiempo de transporte hasta el laboratorio provoc una disminucin de la humedad de los especmenes que afect parcialmente la resistencia perseguida en el diseo.

7. BIBLIOGRAFA

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. StandardSpecification for Portland Cement, Philadelphia, ASTM, 1980, 7 p. (Standard ASTM C 150).

Aspectos del hormign. M. Adam. Primera edicin espaola traducida al espaol por Jos Mara Palomar Llovet. Editorial Editores Tcnicos Asociados S.A. Barcelona 1975.

Fundamentos del concreto aplicados a la construccin. Ricardo Matallana Rodrguez. ICPC.

GMEZ J, JARAM Diego. Cursos para tcnicos laboratoristas. Bogot: Asocreto, 2003.

3

ANEXOS

UBICACIN