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 8 911
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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:
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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
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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
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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:
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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
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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.
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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
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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
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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.)
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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:
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.