diseño mezclas

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INDICE PRESENTACIÓN…………………………………………………….. 2 INTRODUCCIÓN…………………………………………………….. 3 OBJETIVOS………………………………………………………….. RESUMEN DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO 4 MARCO TEÓRICO………………………………………………….. 6 “DISEÑO DE MEZCLA” Diseño de mezclas del concreto ... ………………………………... Componentes del diseño de mezcla………………………………. Objetivos del diseño de mezcla…………………………. ……….... Características de los materiales.. ………………………………… Métodos de diseño…………..……….. ……………………............ 6 7 8 9 1 1 MARCO EXPERIMENTAL Preparación de la mezcla…………………………………………... 2 7 Ensayo a la consistencia del concreto……………………………. 2 8 Cono de Abrams……………………………………………………. 2 8 Ensayo del contenido de aire y peso unitario……...….………….. 3 0 Olla Washington……………………………………………………... 3 0 Ensayo resistencia a la compresión……………………………….. 3 2 CALCULOS Consistencia del concreto ………………………………………….. 3 3 Contenido de aire en el concreto…………………………………... 3 3 Peso unitario del concreto ………………………………………….. 3 3 Resistencia a la compresión del concreto……. …………………... 3 4 RECOMENDACIONES……………………………………………… 3

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Page 1: Diseño Mezclas

INDICE

PRESENTACIÓN……………………………………………………..

2

INTRODUCCIÓN…………………………………………………….. 3

OBJETIVOS…………………………………………………………..

RESUMEN DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

4

MARCO TEÓRICO………………………………………………….. 6

“DISEÑO DE MEZCLA”

Diseño de mezclas del concreto ...………………………………...Componentes del diseño de mezcla……………………………….Objetivos del diseño de mezcla………………………….………....Características de los materiales..…………………………………Métodos de diseño…………..………..……………………............

6 7 8 911

MARCO EXPERIMENTAL

Preparación de la mezcla…………………………………………... 27Ensayo a la consistencia del concreto……………………………. 28Cono de Abrams……………………………………………………. 28Ensayo del contenido de aire y peso unitario……...….………….. 30Olla Washington……………………………………………………... 30Ensayo resistencia a la compresión……………………………….. 32

CALCULOS

Consistencia del concreto ………………………………………….. 33Contenido de aire en el concreto…………………………………... 33Peso unitario del concreto ………………………………………….. 33Resistencia a la compresión del concreto…….…………………... 34

RECOMENDACIONES……………………………………………… 35

CONCLUSIONES…..……………………………………………….. 36

ANEXOS……………………………………………………………….

PRESENTACIÓN

37

Page 2: Diseño Mezclas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN

Actualmente el concreto es uno delos materiales más empleados en el

rubro de construcción. Y esto ha traído consigo la demanda de profesionales

altamente capacitados de tal modo que las obras ejecutadas y a ejecutar sean

pues de calidad y garantía para la población, para ello se lleva acabado el proceso

de ensayos que nos permite medir las propiedades que presentan los materiales.

Por ello el profesional llámese (arquitecto o ingeniero), debe de estar

actualizado en lo que concierne a diseño y ejecución de obras. En ese orden de

ideas, cabe mencionar que como futuros ingenieros civiles profesionales,

debemos conocer detalladamente las propiedades, procesos, etc. de los

materiales empleados en la construcción. Son muchos los ensayos que

empleamos para ejecutar obras, pero en el desarrollo de este informe se abordara

detalladamente ensayos para medir las propiedades del concreto fresco y

endurecido.

Empezaremos dando alcances acerca de diseños de mezcla, luego

abordaremos el marco experimental en el cual detallaremos los ensayos de

consistencia del concreto por medio del ensayo cono de Abrams, seguidamente el

ensayo de contenido de aire por medio del ensayo de la olla de Washington,

además el peso unitario del concreto, y por último la resistencia del concreto a la

compresión.

INTRODUCCIÓN

Diseño de mezclas Página 2

Page 3: Diseño Mezclas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN

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 más 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.

La selección de las proporciones de los materiales integrantes de

la unidad cúbica de concreto, conocida como diseño de mezcla, puede

ser definida como el proceso de selección de los ingredientes más

adecuados y de la combinación más conveniente y económica de los

mismos, con la finalidad de obtener un producto que en el estado no

endurecido tenga la trabajabilidad y consistencia adecuada; y que

endurecido cumpla con los requisitos establecidos por el diseñador o

indicados en los planos y/o las especificaciones de obra.

En la selección de las proporciones de la mezcla de concreto

es necesario conocer, además de las propiedades que se requieren y

del empleo que se va a dar al concreto, así como las características

geográficas y ambientales de la zona en la cual él va a ser utilizado,

información básica sobre las propiedades de los materiales

integrantes del mismo.

OBJETIVOS

Diseño de mezclas Página 3

Page 4: Diseño Mezclas

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GENERALES

Conocer las propiedades del concreto fresco, hechas con cemento INCA TIPO I.

Conocer las propiedades del concreto endurecido, hechas con cemento INCA TIPO I.

ESPECIFICOS

Desarrollar el ensayo de cono de Abrams para conocer la consistencia del concreto.

Desarrollar el ensayo de contenido de aire del concreto por medio de la olla de Washington.

Calcular el peso unitario del concreto.

Calcular la resistencia a compresión del concreto por medio de la elaboración de probetas.

RESUMEN DE DATOS OBTENIDOS EN EL

LABORATORIO

Diseño de mezclas Página 4

Page 5: Diseño Mezclas

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PROPIEDADES DEL CONCRETO RESULTADOS

Consistencia del concreto 2.8 cm

Contenido de aire en el concreto 1.7 %

Peso Unitario Concreto 2389 Kg/m3

Resistencia a la compresión del

concreto205 Kg/cm2

MARCO TEÓRICO

DISEÑO DE MEZCLAS DEL CONCRETO

Diseño de mezclas Página 5

Page 6: Diseño Mezclas

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DEFINION: El diseño de mezcla es la dosificación ideal que debe haber entre los

componentes del concreto para crear un concreto con la resistencia y durabilidad

deseada. Es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los

elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.

En la selección de las proporciones de la mezcla de concreto, el diseñador debe

recordar que la composición de la misma está determinada por:

Las propiedades que debe tener el concreto endurecido, las cuales son

determinadas por el ingeniero estructural y se encuentran indicadas en los

planos y/o especificaciones técnicas.

Las propiedades del concreto al estado no endurecido, las cuales

generalmente son establecidas por el ingeniero constructor o residente en

función del tipo y características de la obra y de las técnicas a ser

empleadas en la colocación del concreto.

El costo de la unidad cubica de concreto (m3).

La selección de los diferentes materiales que componen la mezcla de

concreto y de la proporción de cada uno de ellos debe ser siempre el

resultado de un acuerdo razonable entre la economía y el cumplimiento de

los requisitos que debe satisfacer el concreto al estado fresco y el

endurecido.

COMPONENTES DEL DISEÑO DE MEZCLAS.

CEMENTOS

Según la Norma Técnica Peruana, el cemento Portland es un cemento

hidráulico producido mediante la pulverización del Clinker compuesto

esencialmente por silicatos de calcio hidráulicos y que contiene

Diseño de mezclas Página 6

Page 7: Diseño Mezclas

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generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición

durante la molienda ,

AGREGADOS

Los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a 75% del

volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las

propiedades del concreto recién mezclados y endurecidos, en las

proporciones de la mezcla, y en la economía.

Agregado Fino: Es el proveniente de la desintegración natural o

artificial de las rocas y que pasan el tamiz ITINEC de 9.5 mm. (3/8).

Sus partículas serán limpias y de perfil preferentemente angular,

duras, compactas y resistentes. Para el concreto son las arenas

gruesas retenidos en el tamiz nº 100.

Agregado Grueso: Es el agregado retenido en el tamiz nº 4. El

agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra

partida. Sus partículas deben ser limpias, de perfil preferentemente

angular o semiangular, duras, compactas, resistentes, y de textura

preferentemente rugosa

AGUA

El agua empleado en la preparación y curado del concreto debe ser potable

y bebible. Está prohibido el empleo de aguas ácidas; aguas provenientes de

minas o relaves, aguas que contengan residuos minerales o industriales,

descargas de desagües.

Diseño de mezclas Página 7

Page 8: Diseño Mezclas

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AIRE: el aire atrapado o natural usualmente ente el 1% al 3% del volumen

de la mezcla, están en función a las características de los materiales que

intervienen en la mezcla y del proceso de construcción aplicado durante su

colocación y compactación.

OBJETIVOS DEL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO:

 

Determinar la combinación más práctica, 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.

Proporcionar o diseñar una mezcla de concreto, consiste en determinar

las cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla

para obtener un concreto adecuado para un uso determinado.

Conocer y realizar un diseño de mezcla para la elaboración de un

pavimento de 12 centímetros de espesor.

Diseñar una mezcla con el fin de que a los 28 días, el concreto presente

una resistencia mayor de 21 M Pa para una loza de 12 centímetros de

espesor.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES PARA UN DISEÑO DE

MEZCLAS

GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS: favorece la gradación o

acomodamiento de los agregados articulados en la masa de concreto, y se

Diseño de mezclas Página 8

Page 9: Diseño Mezclas

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relaciona con la cantidad de superficie en la interface con la pasta de cemento

en la mezcla en estado fresco.

MÓDULO DE FINURA DE LOS AGREGADOS: es la proporción de los valores

de retenidos acumulados en el tamizaje hasta e incluido el tamiz 100, dividido

por 100, condiciona el tipo de concreto como concreto de agregados gruesos

(ciclópeo), agregados medios (normal), agregados finos (liviano), además de

las condiciones superficiales y efecto terminal como concreto arquitectónico.

DENSIDADES APARENTES DE LOS AGREGADOS: las densidades

aparentes incluyen la humedad normal de los agregados con porcentajes de

humedades en los poros de las partículas de los agregados sobre el volumen

total del agregado.

Es la característica principal para optimizar tiempos de mezcla, tiempos de

fraguado y curado de las mezclas, como también en el proceso constructivo los

empujes a tener sobre las superficies de contacto en la obra falsa de los

encofrados de los elementos de concreto.

ABSORCIONES DE LOS AGREGADOS: determinante de la capacidad de

adhesión mecánica entre la superficie de los agregados y la pasta de cemento,

y como consecuencia propiedades mecánicas como la resistencia a la

compresión, a la tensión y dureza del concreto terminado.

MASAS UNITARIAS DE LOS AGREGADOS: las masas de los agregados por

unidad de volumen, relaciona la capacidad de acomodamiento de los

agregados, en el caso de las densidades compactadas, y las densidades en

estado aparentemente seco las condiciones de manejabilidad y consistencia de

la mezcla de concreto en estado fresco.

Diseño de mezclas Página 9

Page 10: Diseño Mezclas

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HUMEDADES DE LOS AGREGADOS: las humedades se convierten en el

factor modificador de la relación agua cemento de las mezclas para evitar

excesos de fluidez y consistencias inmanejables en las mezclas frescas.

TIPO DE CEMENTO Y DENSIDAD DEL CEMENTO: el tipo de cemento según

las condiciones especiales de uso al elemento constructivo que se ejecuta., y

su densidad para corroborar con exactitud su consumo por metro cúbico a

construir o por kilogramo a vaciar.

METODOS DE DISEÑOS

I. METODO DEL COMITÉ 211 DEL ACI:

Diseño de mezclas Página 10

Page 11: Diseño Mezclas

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Es un método muy preciso y que su empleo constituye una guía para alcanzar

más fácilmente combinaciones óptimas, optimización que sin embargo sólo es

posible por tanteos y ajustes en mezclas experimentales sucesivas, debidamente

controladas. El método, además del principio básico de la relación agua-cemento,

se basa fundamentalmente en las siguientes suposiciones.

La trabajabilidad y la consistencia de las mezclas usando un agregado

dado quedará aproximadamente constante entre los límites prácticos de

contenidos de cemento, si a la vez el agua y el agregado grueso por

unidad de volumen de hormigón se mantienen constantes.

Las mezclas con diferentes tipos de agregados gruesos del mismo tamaño

máximo, tendrán también el mismo grado de plasticidad y trabajabilidad

cuando ellas contengan el mismo volumen compactado de agregado

grueso.

El volumen resultante, o rendimiento de cualquier hormigón es la suma de

los volúmenes absolutos de todos los materiales componentes: cemento,

agregados y agua.

El método comprende 11 pasos:

PASO 1: Selección de Asentamiento

CONSISTENCIA ASENTAMIENTO

(cm)

TIPO DE ESTRUCTURA Y

CONDICIONES DE COLOCACION

Muy seca 0 - 2 .0Pilotes o vigas prefabricadas de alta

resistencia, con vibradores de formaletas

Pavimentos con máquina terminadora

Diseño de mezclas Página 11

Page 12: Diseño Mezclas

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Seca 2.0 - 3.5 vibratoria

Semi-seca 3.5 - 5.0

Pavimentos con vibradores normales.

Fundaciones de concreto simple

Construcciones en masas

voluminosas.

Losas medianamente reforzadas con

vibración.

Media 5.0 - 10.0

Pavimentos compactados a mano.

Losas medianamente reforzadas con

mediana compactación, columnas, vigas,

fundaciones y muros reforzados con

Vibración.

Húmeda10.0 - 15.0

Revestimiento de túneles, secciones con

demasiado refuerzo. Trabajos donde la

colocación sea difícil. Normalmente no

es apropiado para compactarlo con

demasiada vibración

PASO 2: Selección del tamaño máximo del agregado

PASO 3: Estimación del contenido de agua (A) en litros

TABLA N°.2. Agua en kilogramos por metro cúbico de concreto para Los tamaños máximos de agregado indicados

ASENTAMIENTO(cm)

10

mm

13

mm

20

mm

25mm 40mm 50mm 75mm

3 a 5 205 200 185 180 160 155 145

8 a 10 225 215 200 195 175 170 180

Diseño de mezclas Página 12

Page 13: Diseño Mezclas

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15a 18 240 230 210 205 185 180 170

Contenido de

aire %

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3

PASO 4: Determinación de la Resistencia de Diseño:

PASO 5: Selección de la relación agua - cemento (A/C):

PASO 6: Cálculo del contenido de cemento:

PASO 7: Estimación del contenido de agregado grueso:

TAMAÑO

MÁXIMO DE

AGREGADO

(mm)

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO, SECO Y COMPACTADO

CON VARILLA, POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO PARA

DIFERENTES MÓDULOS DE FINURA DE LA ARENA

2.60 2.60 2.80 3 3.10 4.0

10 0.50 0.48 0.46 0.44 0.39 --

13 0.59 0.57 0.55 0.53 0.48 0.30

20 0.66 0.64 0.62 0.60 0.58 0.44

25 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 0.51

40 0.75 0.73 0.71 0.69 0.68 0.59

50 0.78 0.76 0.74 0.72 0.71 0.64

75 0.81 0.79 0.77 0.75 0.76 0.69

150 0.87 0.85 0.83 0.81 0.82 0.76

PASO 8: Estimación del contenido del agregado fino:

PASO 9: Cálculo de las proporciones iniciales

PASO 10: Ajuste por humedad de los agregados:

PASO 11: Ajustes a las mezclas de prueba:

Diseño de mezclas Página 13

Page 14: Diseño Mezclas

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METODO WALKER

El denominado Método WALKER se desarrolla debido

a la preocupación del profesor norteamericano Stanton

Walker en relación con el hecho de que, sea cual fuera

la resistencia de diseño del concreto y por tanto su

relación agua/cemento, contenido de cemento y

características del agregado fino, la cantidad de

agregado grueso era la misma.

Este método requiere de una serie de operaciones

previas, tales como determinar las propiedades físicas

de los materiales a usar:

Peso específico de masa, grado de absorción, contenido de humedad, módulo

de finura (agregado fino y agregado grueso).

Tamaño Máximo Nominal, peso seco compactado y como requisito primordial,

el PERFIL (agregado grueso).

Tipo, fábrica y peso específico del cemento.

Calidad del agua.

DESARROLLO DEL MÉTODO DE WALKER

 

1. cálculo de f ' cr :

Tomando en cuenta el segundo criterio sabemos que:

f ' cr=f ' c+85

Diseño de mezclas Página 14

Page 15: Diseño Mezclas

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2. Determinación del TMN del Agregado Grueso.

3. Determinación del Slump.

4. Determinación la cantidad de agua de mezclado.

Agregado angular.

5. Determinación del contenido de aire.

6. Determinación de la relación a/c.

7. Cálculo del factor cemento (FC).

FC= Aguadecementoa /c

8. Cálculo de Volúmenes Absolutos (cemento, agua, aire).

9. Cálculo de Volumen Absoluto del Agregado Global.

10. Determinación del Grado de Incidencia del A. Fino en el A. Global.

11. Determinación del Grado de Incidencia del A. Grueso en el Agregado

Global.

12. Cálculo del Peso Seco de los Agregados.

13. Determinación de los Valores de Diseño en el Laboratorio. 

14.Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto o al

pie de obra

15. Dosificación en Obra.

Diseño de mezclas Página 15

Page 16: Diseño Mezclas

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16.Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto para

02 Probetas (V= 0.015 m3).

MÉTODO MODULO DE FINURA DE LA COMBINACIÓN DE

AGREGADOS

Las características que se desea en una mezcla de concreto están en función de

la utilidad que prestará en obra. Así si se quiere utilizar en una estructura, se

tendrá una resistencia acorde a las solicitaciones y además resistente al

intemperismo, es decir que sea estable.

Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de

dosificación y en algunos casos el uso de aditivos. Existen algunas propiedades

que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad específica.

Estas propiedades deben ser controladas por el diseñador tanto en el concreto en

estado fresco y endurecido.

En este método el agua de mezclado, el contenido de cemento y el contenido de

aire atrapado, se obtienen del mismo modo que el método ACI; solo los agregados

se calculan basándose en sus módulos de finura. Para este método e utiliza la

tabla n° 2.

DESARROLLO DEL METODO

1. Calculo de la resistencia a comprensión promedio (f’cr)

f’cr = 1.20 * f’c

Diseño de mezclas Página 16

Page 17: Diseño Mezclas

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2. Asentamiento

3. Tamaño máximo del agregado grueso

4. Contenido de agua de mezclado

5. Relación agua /cemento

Por resistencia

Por durabilidad

6. Factor cemento

7. Cantidad de agregado grueso

8. Cantidad de agregado fino (método de volúmenes absolutos)

9. Diseño de materiales en condiciones de saturado con superficie seca para 1 m3

de concreto.

10.Corrección por humedad

11.Corrección por peso volumétrico

12.Dosificación para una fabricación de volumen unitario: generalmente el

volumen de la muestra no coinciden con el volumen necesario a vaciar, ni las

mezcladoras tiene la capacidad de un metro cubico.

13.Proporción del volumen de obra.

METODO MATRICIAL

En tal sentido el método matricial para diseño de mezclas de concreto de peso

normal propone el empleo de fórmulas, obtenidas por métodos matriciales, las

Diseño de mezclas Página 17

Page 18: Diseño Mezclas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN

cuales hacen un procedimiento relativamente sencillo el diseño de mezclas,

siendo sus resultados más exactos que los diversos métodos descritos

anteriormente.

El método matricial para diseño de mezclas seguirá la misma secuencia que los

demás métodos, a diferencia que este en vez de usar tablas usará formulas, las

cuales se detallan a continuación:

FORMULA A UTILIZAR N ESTE METODO:

1. Cálculo de la resistencia promedio requerida:

Para concretos donde se tenga una desviación estándar (s) especificado se

aplicara la siguiente formula:

f’cr = − 5 +1.6(s) + f ' c

Para concretos donde no se tenga una desviación estándar especificada se

asumirá valores de la siguiente tabla:

f'c (Resistencia Especificada) f'cr (Resistencia Promedio)

Menos de210 Asumir s = 45

210 - 350 Asumir s = 55

mayor 350 Asumir s = 65

2. Cálculo del Volumen de Agua por unidad de concreto :

Concretos en los que no se tendrá que incorporar aire:

Agua =191+12(T.M.) −18 (T.M.N.)

Diseño de mezclas Página 18

Page 19: Diseño Mezclas

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Concretos en los que se tendrá que incorporar aire:

Agua =191+12(T.M.) −15 (T.M.N.)

Concretos en los que interviene la forma de los agregados:

Agua =153 +17(T.M.) – 21 (T.M.N.) +19 (T.A.)

Observación:

3. Cálculo de la cantidad de aire incorporado o atrapado

Concretos en los que solo se tendrá presencia de aire atrapado o natural

A.A. = 0.0124 (T.M.N4) - 0. 21144(T.M.N3) +1.3571 (T.M.N2)- 3.7608 (T.M.N) + 4.1505

Concretos en los que se tendrá que incorporar aire:

A.T. = 3 +1.5 (E) − 0.5 (T.M.N).

Observación:

Diseño de mezclas Página 19

Para el T.M. (Tipo de Mezcla) se asumirá tres valores:

Mezcla Seca: 1 Mezcla Plástica: 2 Mezcla Fluida: 3

El Tamaño Máximo Nominal (T.M.N.) se asumirá en pulgadas.

En el caso del T.A. (Tipo de Agregado), se asumirá dos valores:

Agregado Redondeado: 1 Agregado Angular: 2

Los resultados en cuanto al A.A. (Aire Atrapado) y A.T. (Aire Total) serán el %.

El T.M.N. se asumirá en pulgadas.

En el caso de la exposición se asumirá tres valores:

Exposición Suave: 1 Exposición Moderada: 2 Exposición Severa: 3

Page 20: Diseño Mezclas

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4. Calculo de la Relación Agua Cemento por resistencia

Relación Agua / Cemento = 1.1− 0.0015 f '(cr) − 0.1 (T.A.)

Observación:

5. Calculo de la Relación Agua Cemento por durabilidad

Para determinar la relación agua cemento por durabilidad se usara las tablas

recomendadas tanto por el ACI, como por el reglamento nacional de

edificaciones (Norma Técnica E.060 Concreto Armado).

6. Calculo del contenido de agregado grueso

Volumen de Agregado = 0.9 − 0.1 (M.F.) + 0.04 (T.M.N.)

Observación:

MÉTODO COMBINACIÓN DE

AGREGADOS

Diseño de mezclas Página 20

F’cr se asumirá en Kg. /cm2.

Para el caso de T.A. (Tipo de Aire) se asumirá dos valores:

Aire Atrapado: 1 Aire Incorporado: 2

El Modulo de Fineza se asumirá de las especificaciones sin ninguna variación.

El Tamaño Máximo Nominal en pulgadas.

Para concretos cuyo tamaño máximo nominal sea de 3/8” y 1/2” se restara del valor obtenido la cantidad de 0.175 y 0.1

Page 21: Diseño Mezclas

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Stanton Walker conjuntamente con el grupo de investigación del laboratorio del

concreto de la universidad de Maryland, ha formulado un procedimiento de

selección de la proporciones de la unidad cubica de concreto. En el cual el

porcentaje de agregado fino y grueso se modifica en función de sus propios

módulos de finesa, medida indirecta de sus granulometrías y superficies

específicas, a partir de la determinación del a módulo de finesa de la mejor

combinación de agregados por las condiciones planteadas por las

especificaciones de obra.

MÉTODO DEL AGREGADO GLOBAL

Este método consiste en optimizar sistemáticamente la proporción arena piedra

(A/P) como un solo material (Agregado Global), dirigido a:

Controlar la trabajabilidad de la mezcla del concreto.

Obtener la máxima compacidad de la combinación de los agregados

mediante ensayos de laboratorio, para alcanzar en el concreto una

mayor resistencia.

Compatibilizar el MF de la arena con el MF de la piedra.

MÉTODO MIRONOF

El método parte del principio que la característica fundamental de un concreto es

su resistencia a la compresión, por su importancia intrínseca, por su relación con

las otras características del concreto, así como por haberse generalizado

numerosa información a este respecto

AGUACEMENTO

= Resistenciadel cementoK resistencia del concreto+0.5 resistencia cemento

Diseño de mezclas Página 21

El Modulo de Fineza se asumirá de las especificaciones sin ninguna variación.

El Tamaño Máximo Nominal en pulgadas.

Para concretos cuyo tamaño máximo nominal sea de 3/8” y 1/2” se restara del valor obtenido la cantidad de 0.175 y 0.1

Page 22: Diseño Mezclas

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El coeficiente K: varía según el tipo de agregado, siendo de 2,5 para la

grava y de 2 para canto rodado

cemento en Kg= volumende vacios ;1/m3

cantidad de pasta;1kdecemento

EL MÉTODO DIN

El método DIN - 1045 es una aplicación

singularizada del método del Módulo de Finura de

la Combinación de Agregados. A veces puede

presentarse en la elaboración del concreto con este

método una mezcla sobre-arenosa, a la cual hay

que necesariamente corregirla, disminuyéndole el

10% de agregado fino o agregándole el 10% de

agregado grueso. Si la mezcla se presenta sobre-

gravosa se hará lo contrario.

SECUENCIA DEL DISEÑO:

Estudiar cuidadosamente los requisitos indicados en los planos y en las

especificaciones de la obra.

seleccionar la resistencia promedio requerida para obtener en obra la

resistencia de diseño especificada por el proyectista, en esta etapa se

deberá tener en cuenta la desviación estándar y el coeficiente de variación

Diseño de mezclas Página 22

Page 23: Diseño Mezclas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN

de la compañía constructora, así como el grado del control que se ha de

ejercer en obra.

Seleccionar, en función de las características del elemento estructural y del

sistema de locación del concreto, el tamaño máximo nominal del agregado

grueso.

Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en función del

asentamiento dela 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 de aire total, se trate de

concretos normales, 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 elegida por

resistencia y durabilidad, garantizando con ello que se obtendrá en la

Diseño de mezclas Página 23

Page 24: Diseño Mezclas

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estructura la resistencia en comprensión 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 está condicionada al procedimiento de diseño seleccionado.

Determinar, empleando el método de diseño seleccionado, las

proporciones de la mezcla, considerando que el agregado está 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 agregados finos y gruesos.

Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a 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.

METODO DE FÜLLER:

Este método es general y se aplica cuando los agregados no cumplan con la

Norma ASTM C 33. Asimismo se debe usar para dosificaciones con más de 300

kg de cemento por metro cúbico de concreto y para tamaños máximos del

agregado grueso comprendido entre 20mm (3/4’’) y 50mm (2’’).

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Ley de Füller:

Pd=100√d /D

Donde:

Pd : % que pasa por la malla d.

d: Abertura de la malla de referencia.

D: Tamaño máximo del agregado grueso.

La relación arena/agregado, el volumen absoluto, se determina gráficamente:

Se dibujan las curvas granulométricas de los 2 agregados.

En el mismo papel, se dibuja la parábola de Füller (Ley de Füller).

Por la malla Nº 4 trazamos una vertical la cual determinará en las curvas

trazadas 3 puntos.

A= % Agregado fino que pasa por la malla Nº 4.

B= % Agregado grueso que pasa por la malla Nº 4.

C= % Agregado ideal que pasa por la malla Nº 4.

Si llamamos:

: % en volumen absoluto del agregado fino dentro de la mezcla de

agregados.

: % en volumen absoluto del agregado grueso dentro de la mezcla de

agregados.

METODO BAILEY

El método Bailey para la selección de la gradación considera las

características de empaquetamiento, o embalaje o aglomeración delos agregados.

Los parámetros en el método están directamente relacionados con los vacíos en el

Diseño de mezclas Página 25

Page 26: Diseño Mezclas

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agregado mineral, VAM, vacíos en el aire, Va y con las propiedades de

compactación.

El método Bailey es un medio para diseñar la trabazón d agregados y la estructura

en una mezcla asfáltica. Los principios en el método pueden ser usados en el

diseño de mezclas asfálticas y en el proceso de control de calidad. El método no

indica cuales deben ser las propiedades adecuadas del agregado, ni de las

mesclas asfálticas para producir una mescla asfáltica de calidad

MARCO EXPERIMENTAL

En la parte de este informe detallaremos el procedimiento experimental a

llevar a cabo para diseñar una buena mezcla. Empezaremos desarrollando la

preparación de la mezcla que utilizaremos en el ensayo de cono de Abrams, en el

Diseño de mezclas Página 26

Page 27: Diseño Mezclas

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ensayo de la olla de Washington y finalmente la elaboración de testigos para medir

la resistencia a compresión del concreto.

PREPARACION DE LA MEZCLA

MATERIALES

Agregado fino húmedo (25.3 Kg.), y agregado grueso húmedo (25.7 Kg.)

Cemento INCA TIPO I (10.5)

Agua 7.1 (Lt)

Balanza: para pesar los materiales como el cemento, y agregados.

Trompo: máquina que sirve para el mezclado de los ingredientes.

Cuchara de llenado: servirá para llenar la mezcla en el cono.

PROCEDIMIENTO

Pesamos las cantidades de los materiales a utilizar agregado fino húmedo

(25.3 Kg), agregado grueso húmedo (25.7 Kg) y el cemento Inca Tipo I

(10.5 Kg).

Ponemos en funcionamiento el trompo para una correcta homogenización y

mezclado de los ingredientes que conforman el concreto. Luego colocamos

el agregado grueso (25.7 Kg) en el trompo, asimismo el agregado fino (25.3

Kg), y en un primer momento 5.325 Lt.

Procedemos añadirle agua a la mezcla para darle la trabajabilidad

necesaria al concreto.

ENSAYO A LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO

CONO DE ABRAMS

Diseño de mezclas Página 27

Page 28: Diseño Mezclas

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La prueba es, en esencia, un método de control de calidad. Para una

mezcla particular, la caída debe ser coherente. Test del cono de Abrams para el

hormigón (o simplemente la prueba del cono) es un ensayo in situ o una prueba de

laboratorio utilizado para determinar y medir qué tan duro y consistente en una

muestra dada de hormigón antes de curar.

MATERIALES

Una cantidad de la mezcla de concreto previamente preparada

Cono de Abrams, molde metálico, de diámetro de base inferior 20 cm. y

de 10 cm. en la base superior con un espesor mínimo de 1,5 mm y

la altura del molde es de 30 cm. El molde está provisto de

agarradores y aletas de pie.

Barra de acero de 16 mm (5/8") de diámetro terminada en una punta cónica

rematada por un casquete esférico, y aproximadamente 600mm (24") de

largo

Cinta métrica.

Plástico (1m * 1m): servirá para ubicarlo en el lugar donde se

colocara el cono de ABRAMS, se utiliza para que el concreto no

tenga contacto con el suelo o la superficie sobre la cual se colocara el

cono

Plancha de batir concreto: servirá para batir la mezcla.

Cuchara de llenado: servirá para llenar la mezcla en el cono.

Balanza: será usada para pesar los materiales como el cemento, y

agregados.

Carretilla: servirá como depósito para hacer el vaciado de la mezcla

preparada en el trompo.

Diseño de mezclas Página 28

Page 29: Diseño Mezclas

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PROCEDIMIENTO

Se coloca el molde sobre una superficie plana, manteniéndolo inmóvil

pisando las dos aletas de pie del cono.

Se realiza el llenado del concreto en 3 capas de aproximadamente

1/3 del volumen del cono cada una y se compactan con 25 golpes,

distribuyendo uniformemente los golpes en la sección transversal de

cada capa.

Luego se llena el cono hasta los 2/3 del volumen total y se compacta

de nuevo 25 veces, penetrando esta capa pero no atravesando

hasta el fondo, solo penetrando ligeramente en la capa inmediata

inferior.

Se llena el cono en exceso y se compacta de nuevo con 25 golpes.

Si después de compactar hubiera una deficiencia de material, se

añade la cantidad necesaria para mantener un exceso por encima

del molde.

Luego se retira el exceso de concreto de la parte superior del cono

utilizando la varilla de acero o la plancha de albañil y enrasar. Se

limpia el concreto derramado en la base del cono y se levanta el

mismo sin movimientos laterales o torsionales.

Para terminar se coloca la varilla de acero horizontalmente a lo largo

del molde invertido de manera que la varilla se extienda hasta el

concreto revenido. Se mide la distancia de la parte inferior de la varilla

de acero al centro de la cara superior del concreto deformado.

Se levanta el cono en forma vertical sin perturbar la muestra, durante

un laxo de tiempo de 5” a 10”.

Se coloca el pisón horizontalmente atravesado sobre el cono invertido, de

modo que se extienda por sobre el concreto asentado. Se mide la distancia

entre la barra y el centro original de la cara superior del concreto, y se

Diseño de mezclas Página 29

Page 30: Diseño Mezclas

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obtiene una distancia de 2.8 cm. Esta distancia es el ASENTAMIENTO del

concreto.

ENSAYO CONTENIDO DE AIRE Y PESO UNITARIO

OLLA DE WASHINGTON

MATERIALES

Muestra de concreto previamente preparada

Olla de Washington con medidas de:20.3 de diámetro y altura 21.4 cm

Barra de acero de 16 mm (5/8") de diámetro terminada en una punta cónica

rematada por un casquete esférico, y aproximadamente 600mm (24") de

largo

Plancha de batir concreto: servirá para batir la mezcla.

Cuchara de llenado: servirá para llenar la mezcla en el cono.

Balanza: será usada para pesar los materiales como el cemento, y

agregados.

Martillo de goma.

PROCEDIMIENTO

Se coloca el molde sobre una superficie plana, manteniéndolo inmóvil.

Llenamos el molde con concreto en 3 capas de aproximadamente 1/3

del volumen, en cada parte compactamos con 25 golpes. A demás

Diseño de mezclas Página 30

Page 31: Diseño Mezclas

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externamente golpeamos suavemente con el martillo de goma para

disminuir los vacíos en el concreto (12 a 15 golpes).

En la segunda y tercera capa realizamos un procedimiento similar al

realizado en la primera capa. Llevamos a pesar la muestra (molde +

concreto), obteniendo un peso de 20000 gr.

Seguidamente colocamos el Aparato Washington (incluye un

manómetro que nos permitirá obtener el contenido de aire del

concreto), sobre el molde lleno de concreto.

Le agregamos agua por las válvulas hasta el punto que el agua salga

por una de las válvulas, le añadimos aire hasta que el reloj del

aparato de Washington marque o.

Finalmente el mismo equipo nos arroja el contenido de aire del

concreto. Para nuestro caso el contenido de aire fue de 1.7 %.

ENSAYO A LA RESISTENCIA A LA COMPRESION

MATERIALES

Diseño de mezclas Página 31

Page 32: Diseño Mezclas

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Muestra de concreto fresco. 2 probetas de diámetro 15.15 cm. Plancha de batir concreto: servirá para batir la mezcla.

Cuchara de llenado: servirá para llenar la mezcla en el cono.

Barra de acero de 16 mm (5/8") de diámetro terminada en una punta cónica

rematada por un casquete esférico, y aproximadamente 600mm (24") de

largo

Balde con agua.

Máquina de ruptura del concreto a compresión.

PROCEDIMIENTO

Se coloca el molde sobre una superficie plana, manteniéndolo inmóvil.

Llenamos el molde con concreto en 3 capas de aproximadamente 1/3

del volumen, en primera capa compactamos 25 golpes con la barra

de acero.

En la segunda y tercera capa realizamos un procedimiento similar al

realizado en la primera capa, chuceando cada capa con 25 golpes.

Realizamos el mismo procedimiento para llenado de la 2° probeta.

Terminada la compactación de la capa superior, se enrasa la superficie

haciendo rotar sobre ella la varilla-pisón.

Dejamos secar a la probeta llena de concreto por un laxo de 24 horas,

luego colocamos a las dos probetas en balde llenos de agua.

Transcurrido 7 días sacamos una de las probetas para ensayar su

resistencia a la compresión sometiéndola a la máquina de ruptura. Se

obtuvo una resistencia de 363.29KN.

CALCULOS

CONSISTENCIA DEL CONCRETO

Diseño de mezclas Página 32

Page 33: Diseño Mezclas

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Tras haber procedido con el ensayo de cono Abrams se obtuvo un

asentamiento de 2.8 cm.

CONTENIDO DE AIRE EN EL CONCRETO

Por resultados de laboratorio en el equipo de olla de Washington se obtuvo

un contenido de aire de 1.7 %.

PESO UNITARIO (P.U.C)

P .U .C= Pesodel concretovolumendel concreto

(Kg /m3)

Donde:

P.U.C = Peso unitario del concreto (Kg / m3)

P .U .C=(Peso delmolde+mezcla )−peso delmolde

Volumendelmolde

P .U .C=(20 )−3.4550.006926211

=2389Kg /m3

RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO

Diseño de mezclas Página 33

Page 34: Diseño Mezclas

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f ' c= PA

Donde:

P = Carga de rotura (Kg).

A = Área de la sección transversal (cm2).

f’c = Esfuerzo de rotura del concreto (Kg / cm2).

f 'c=363.29KN X

1Kgf9.81N

X1000

π D2

4

(Kg /cm2)

f 'c=363.29KN X

1Kgf9.81N

X1000

π (15.15)2

4

(Kg /cm2)

f 'c=205.43≈205 (Kg /cm2)

RECOMENDACIONES

Diseño de mezclas Página 34

Page 35: Diseño Mezclas

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En la preparación de la mezcla de concreto se debe de realizar una

correcta dosificación y mezclado de la relación agua / material cementante.

Se debe de compactar de manera uniforme y adecuada al llenar el cono de

Abrams para reducir los vacíos.

Los pasos a seguir en cada ensayo se debe realizar con mucho cuidado, y

sobre todo sin alterar el orden de cada paso a seguir para lograr datos

precisos. Para medir la resistencia a la compresión del concreto debemos

realizar una buena homogeneidad del mezclado del concreto, y un

adecuado curado de la misma.

CONCLUSIONES

Diseño de mezclas Página 35

Page 36: Diseño Mezclas

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Mientras más alcancemos una buena homogeneidad de la mezcla mejor

será la calidad del concreto a obtener.

El asentamiento de la mezcla obtenido por el ensayo de cono de Abrams es

de 2.8 cm.

El contenido de aire que presenta el concreto ensayado es de 1.7%.

A medida que se va incrementando los días de curado de los testigos de

concreto, se obtendrá mayor resistencia de la misma.

ANEXOS

Diseño de mezclas Página 36

Page 37: Diseño Mezclas

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Diseño de mezclas Página 37

Colación del equipo olla de Washington Pesado del concreto colocado

Elaboración de las probetas (compactado)

Cono de Abrams

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Aplicación de la carga al testigo. Ruptura del testigo.