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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
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Temario
Introduccin
Requisitos de la Mezcla
Proceso de diseo
Mtodo ICPA para el Diseo de Mezclas
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Cemento
Agua
Agregadofino
Agregadogrueso
Aditivos
Pasta
Mortero
Hormign
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Diseo Racional de Mezclas de Hormign
Mtodo ICPA
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Mtodos de Diseo: Introduccin El diseo de una mezcla es un proceso que
consiste en tres pasos interrelacionados: Seleccin de los constituyentes del hormign.
Determinacin de sus cantidades relativas para producir un hormign de las caractersticas apropiadas y lo ms econmicamente posible.
Ajuste de las cantidades estimadas mediante su ensayo en pastones de prueba.
La mayora de los mtodos estn orientados a obtener cierta resistencia a la compresin y una determinada consistencia, aunque muchas otras
propiedades del hormign son importantes.
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Requisitos de una Mezcla de Hormign
Un diseo de mezcla ser satisfactorio si se cumple simultneamente:
Trabajabilidad apropiada
Resistencia adecuada
Economa
En general, la mezcla ms econmica ser aquella con menor contenido de cemento sin sacrificar la calida d del hormign.
Entonces, si asociamos la calidad a la relacin agua/cemento, es evidente que debemos reducir la demanda de agua de la mezcla, manteniendo la calidad .
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Trabajabilidad
El hormign debe reunir la trabajabilidad, laresistencia mecnica, y la durabilidadadecuadas.
Un H de clase resistente adecuada pero contrabajabilidad deficiente puede generarprdidas importantes en la resistencia y ladurabilidad del pavimento.
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Resistencia
Por ser un material estructural, la resistencia debe cumplir los requisitos establecidos en el Pliego y en la etapa previa de diseo.
En general se especifica una resistencia caracterstica.
La resistencia media debe ser mayor que la resistencia especificada para contemplar la variabilidad inherente a la produccin del hormign .
Esta diferencia ser menor cuando se reduce la variabilidad mediante un Control de Calidad apropiado.
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Definiciones de Resistencia
RESISTENCIA POTENCIAL
Es un indicador de la calidad del material
RESISTENCIA EFECTIVA
Se determina mediante testigos calados
VALOR DE UN ENSAYO
Es el promedio de al menos dos resultados
RESITENCIA MEDIA (fcm)
Es la media aritmtica de los valores de ensayo
RESISTENCIA CARACTERSTICA
Es un valor estadstico; fck = fcm - 1,28 S
Evolucin de la Resistencia
56 115 10390 120 104
0
20
40
60
80
100
120
140
0 20 40 60 80 100
Re
sist
enc
ia a
la c
ompr
esi
n [
%]
Edad [das]
Evolucin de la resistencia del H en el tiempo (cu rado hmedo)
Cemento A
Cemento B
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Resistencia a la compresin a adoptar
Se debe tener en cuenta que en produccin sera esperable obtener valores algo menores respecto de los
constatados en la etapa de diseo en laboratorio, por otro lado la dispersin de resultados ser algo mayor.
Con un control de Calidad adecuado, es razonable establecer sta prdida de resistencia entre 5 y 10%. Por
lo cual deberemos mayorar nuestra media objetivo en el diseo de la mezcla, como sigue:
fcm (lab) = fcm (prod) * 1,075
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Economa
Adoptar el menor asentamiento (mezcla ms seca) que permita, transportar, colocar y compactar el hormign adecuadamente con los medios disponibles.
Elegir el mayor tamao mximo del agregado, siempre que sea compatible con el tamao del elemento, y limitndolo a 37,5 mm.
Optimizar la relacin entre agregados finos y gruesos.
Evaluar el costo relativo entre las distintas fracciones.
Emplear aditivos.
La reduccin en el contenido unitario de cemento tiene otras ventajas adicionales, como una menor contraccin y menor generacin de calor.
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Proceso de diseo de la mezcla
Datos de la obra (fcm, As., T.M., tipo de transp., etc.)
Caracterizacin de los materiales componentes
Aplicacin de un mtodo racional para el diseo de mezclas (Mtodo ICPA)
Verificacin y ajuste en pastones de prueba (laboratorio)
Ajuste en escala de obra
Implementacin de Control de Calidad para verificar el cumplimiento de los supuestos durante el diseo.
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Caracterizacin de Materiales Componentes
Cemento Portland
Para obras comunes, cualquier tipo de cemento de uso genera l(IRAM 50 000) resultar adecuado.
Cuando est especificado cumplir una propiedad especial, se debeemplear un cemento IRAM 50 001 que la satisfaga.
Un parmetro a considerar en los cementos Portland de usogeneral es su caracterizacin por resistencia . Si bien no existeuna relacin biunvoca entre la resistencia del cemento y laresistencia de los hormigones elaborados con el mismo, puededecirse que hay cierta vinculacin, tal como se representa e n el`baco 2.
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Caracterizacin de Materiales Componentes
Agregados
Los agregados finos y gruesos deban cumplir las especificacionesde las normas IRAM 1512 y 1531 respectivamente.
Se debe tener en cuenta no slo la calidad de los mismos sino s uuniformidad en el tiempo, as como la representatividad de lasmuestras empleadas.
Adems de su aptitud se debe conocer los parmetros requeridospor el mtodo racional que se emplee. Para el mtodo ICPA serequieren la granulometra, la densidad y la absorcin de ca dafraccin.
Para pavimentos es recomendable contar con al menos un 50% deagregados triturados.
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Caracterizacin de Materiales Componentes
Aditivos
Slo se emplearn si se pueden medir con precisin.
El mtodo contempla el uso de los incorporadores de aire y losreductores de agua o fluidificantes (plastificantes).
La cantidad de aire depende, entre otros factores, de la dos is deaditivo, la cantidad de cemento, el mdulo de finura de la are na, elcontenido de polvo de los agregados y la consistencia de la mezcla.
Existe un efecto secundario de reduccin en la cantidad de a gua demezclado, pero tambin de disminucin de la resistencia.
El uso de reductores de agua permite distintas alternativas:disminucin de la relacin agua/cemento, aumento de la flui dez o unareduccin en el contenido de cemento.
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Limitaciones del Mtodo El mtodo ICPA es til para el diseo de mezclas convencionales y no
puede emplearse para el diseo de hormigones especiales y livianos.
Permite asegurar la durabilidad bajo las condiciones comunes deexposicin del hormign, respetando las reglas del arte ref eridas almezclado, transporte, colocacin, compactacin y curado.
Como en otros mtodos, se deben conocer las propiedades ocaractersticas de los materiales componentes, as como lascondiciones particulares de la obra y el equipamiento disponible.
Las relaciones causa/efecto entre las propiedades de los componentesy las caractersticas del hormign son muy complejas paraconsiderarlas a todas en un mismo modelo; por ello, ste seleccionalas ms relevantes y establece pautas adicionales que contemplanestos posibles cambios.
Siempre se deben verificar los supuestos en pastones de prue ba.
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Seleccin de la resistencia de diseo
Eleccin del asentamiento objetivo
Eleccin del Cemento a emplear
Contemplar la incorporacin de aire
Distribucin granulomtrica de los agregados:
Seleccionar curva apropiada
Clculo del mdulo de finura
Estimacin de la cantidad de agua necesaria
Seleccin de la relacin agua cemento
Clculo del contenido unitario de cemento (CUC)
Determinacin de las cantidades de agregados por diferenci a a1000 litros de los volmenes de agua, cemento , y aire.
Proporcionamiento de los agregados segn la curva adoptada .
Grfico mezclas
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Mtodo ICPA para Diseo de Mezclas
`baco 1
`baco 2
Planilla
Mezclas ejemplo
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Agregados: Integracin de mezclas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tamiz IRAM
% P
asa
14 TI SI Fuller IRAM A IRAM BIRAM C RN 127 RP 39 R 9 RoggR 9 Dyc R 6 T I R 6 T II R 6 TVIR 6 T VIII Calafate Ezeiza Acc. Glaciar
0,150 0,300 0,600 1,18 2,36 4,75 9,5 19,0 37,5 12,5 25 50 63
http://www.icpa.org.ar/index.php?IDM=169&alias=Plataforma-del-hormigon
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2020
Vlido para Canto Rodado, para agregados triturados incrementar la demanda 5-10 %
Con Aditivo plastificante, reducir 5-7 % del agua
Con AII, reducir el agua en 2 a 3 % por cada punto de aire menos uno (AII-1%)
Abaco 1: Demanda de agua del hormign en funcin del asentamiento y el MF del agregado total
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Asentamiento [cm]
Dem
anda
de
agua
[l/m
3 ]
MF
3,0
3,5
4,0
4,5
5,05,56,06,5
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2121Abaco 2: Resistencia del hormign en funcin de la relacin a/c para distintas categoras de cemento
Vlido para Canto Rodado; con Piedra Partida, las resistencias aumentan un 20 %.El aire incorporado (A%) reduce las resistencias en 5 % por cada (A%-1%)
0
10
20
30
40
50
60
70
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Relacin agua/cemento
Res
iste
ncia
del
hor
mig
n a
28
das
[MP
a] CP 30 CP 40 CP 50
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Frmula de Obra
ComponentePeso seco
[kg/m 3]
Densidad
[kg/dm 3]
Vol Solido
[kg/m 3]
Peso SSS
[kg/m 3]
Peso humedo
[kg/m 3]
Cemento 350 3,15 111
Agua 155 1,00 155
Arena Fina natural 2,64
Arena de Trituracin 2,70
Piedra Partida 6-20 2,76
Piedra Partida 10-30 2,74
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire 3,5% n/c n/c 35
Total 0,44 302
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2323Frmula de Obra
ComponentePeso seco
[kg/m 3]
Densidad
[kg/dm 3]
Vol Solido
[kg/m 3]
Peso SSS
[kg/m 3]
Peso humedo
[kg/m 3]
Vol. Agreg
[dm 3]
Cemento 350 3,15 111 698
Agua 155 1,00 155 % en vol.
Arena Fina natural 2,64 195 0,280
Arena de Trituracin 2,70 84 0,120
Piedra Partida 6-20 2,76 244 0,350
Piedra Partida 10-30 2,74 174 0,250
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire 3,5% n/c n/c 35
Total 0,44 1000
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2424Frmula de Obra (II)
ComponentePeso seco
[kg/m 3]
Densidad
[kg/dm 3]
Vol Solido
[kg/m 3]
Peso SSS
[kg/m 3]
Peso humedo
[kg/m 3]
Cemento 350 3,15 111
Agua 145 1,00 145
Arena Fina natural 516 2,64 195
Arena de Trituracin 226 2,70 84
Piedra Partida 6-20 674 2,76 244
Piedra Partida 10-30 478 2,74 174
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire 3,5% n/c n/c 35
Total 0,44 1000
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2525Frmula de Obra (II)
ComponentePeso seco
[kg/m 3]
Densidad
[kg/dm 3]
Vol Solido
[kg/m 3]
Peso SSS
[kg/m 3]
Cemento 350 3,15 111 350
Agua 145 1,00 145 145
Arena Fina natural 467 2,64 177 470
Arena de Trituracin 229 2,70 85 230
Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 685
Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 544
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,40
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10 0,11
Aire 3,5% n/c n/c 35 n/c
Total 0,44 1000 2426
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2626Frmula de Obra (II)
ComponentePeso seco
[kg/m 3]
Densidad
[kg/dm 3]
Vol Solido
[kg/m 3]
Peso SSS
[kg/m 3]
Peso humedo
[kg/m 3]
Cemento 350 3,15 111 350 350Agua 145 1,00 145 145 110Arena Fina natural 467 2,64 177 470 485Arena de Trituracin 229 2,70 85 230 242Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 685 688Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 544 549Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,40 1,40Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10 0,11 0,11Aire 3,5% n/c n/c 35 n/c n/cTotal 0,44 1000 2426 2426
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Verificacin de la Frmula
Todo mtodo racional entrega una dosificacin terica.
La misma deber verificarse y eventualmente ajustarseen pastones de prueba en escala de laboratorio.
Independientemente de la especificacin se debe trazarla curva de evolucin de resistencia para nuestro conjuntode materiales.
La dosificacin se someter a consideracin de laInspeccin con la debida anticipacin.
Un Diseo de Mezcla ser EXITOSOsi se cumplenlas condiciones de trabajabilidad, los requisitos deresistencia, y la mezcla es econmica.
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Control de Produccin: Metodologa
Se debe apuntar a un control preventivo, comoherramienta rpida para la toma de decisiones.
Establecer un control intensivo sobre la calidad yuniformidad de los componentes.
Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje,medicin y mezclado en la planta de H.
Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, med idos con precisin, en las proporciones adecuadas,
producirn hormigones de buena calidad
Objetivo: Verificar los supuestos en la Etapa de diseo, ycumplimentar las exigencias del PET.
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MUCHAS GRACIAS!!!
Arq. Edgardo Souzaesouza@icpa.com.ar
www.icpa.com.ar