DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO A.C.I.I. INTRODUCIN:

El conocimiento de las propiedades del concreto tanto en estado fresco como en estado endurecido tiene como finalidad primordial la de determinar el diseo de la mezcla.Para el proporcionamiento de los ingredientes de una mezcla de concreto se han sugerido muchos mtodos dentro de los cuales se cuentan los analticos, experimentales, semianaliticos y empricos. Estos mtodos han evolucionado desde los volumtricos arbitrarios de comienzos del presente siglo, al mtodo de peso y volumen propuesto por el A.C.I.El mtodo americano A.C.I. es el ms conocido y ampliamente usado. Se fundamenta en el principio bsico de la relacin agua/cemento desarrollado pro Abrams. Consiste en seguir en forma ordenada una secuencia de pasos y determinar la cantidad de cada material en peso y en volumen, para 1 m3 de concreto.La presente prctica, no pretende profundizar los principios en que se basa el mtodo, sino mostrar los diferentes pasos que deben seguirse. Y de esta manera lograr una mezcla ptima acorde con las exigencias del aspecto constructivo.Este informe slo pretende ser un aporte ms al conocimiento del concreto y, especficamente est orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la eleccin de las proporciones de la unidad cbica de concreto por el Mtodo de A.C.I.

II. RESUMEN:

En el presente informe se ha realizado el diseo de mezclas por el mtodo de A.C.I. usando aditivo incorporador de aire sika considerando todas las especificaciones dadas como la resistencia de un fcr igual a 250 kg/cm2 y con una consistencia plstica, adems de contar con los valores de las propiedades fsicas de nuestros agregados, obtenidos en la primera prctica. Han sido necesarios para el uso de las tablas correspondientes sealadas por el COMIT DEL A.C.I.

III. OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERALES:1. Realizar el diseo de mezclas por el Mtodo A.C.I. de un concreto cuya resistencia sea de fcr = 250 kg/cm2 (A los 7 das) y de consistencia plstica.

2. Realizar el diseo de mezclas por el Mtodo A.C.I. de un concreto cuya resistencia sea de fcr = 250 kg/cm2 (A los 7 das) y de consistencia plstica adicionndole el aditivo incorporador de aire SIKA.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

1. Obtener un concreto que tengan las caractersticas requeridas (fcr = 270 k/cm2, consistencia plstica).2. Realizar el diagrama esfuerzo - deformacin unitaria del concreto a ensayar.3. Establecer el Mdulo de Elasticidad del concreto.

IV. JUSTIFICACIN:

Mediante la realizacin de esta prctica, comprenderemos como se realiza el diseo de mezclas a travs del Mtodo A.C.I. y ayudarnos en adecuar la dosificacin segn la prctica.Adems, conoceremos la importancia en el uso de las proporciones exactas, y el mtodo practico en campo para tener una buena consistencia en el concreto y que cumpla con los requerimientos de obra.La necesidad de aprender el comportamiento de los materiales de construccin, y siendo dentro de stos el ms importante el concreto nos lleva aprender a determinar el comportamiento del concreto en su estado tanto endurecido como fresco y aprender la dosificacin, o sea, la cantidad de los componentes que conforman el concreto de una manera no emprica, sino por el contrario de una forma tcnica bajo la supervisin del ingeniero a cargo del curso.

V. MARCO TERICO:

A. CONCEPTOS FUNDAMENTALES CONCRETO:Es una mezcla: Cemento. Agregado fino, y grueso. Agua y aditivos

En proporciones adecuadas para lograr propiedades, especialmente la resistencia. El cemento y agua reaccionan qumicamente formando una masa aglutinante que une las partculas de los agregados.

B. CRITERIOS PARA CUMPLIR CON LAS ESPECIFICACIONES DEL CONCRETO

1.- Consultar las especificaciones existentes de otras obras. El comportamiento del concreto es dependiente del clima y las condiciones de servicio. La filosofa moderna en la tecnologa del concreto es el diseo a la medida. Ejecutar un estudio previo con la suficiente profundidad; si no se dan los estudios requeridos es muy riesgoso asumir especificaciones, por las consecuencias que pueden ocurrir en la obra.2.-Usar como base cdigos y normas estndar incluyndolas estrictamente. Es relativamente fcil, rpido y conservador Requiere conocer las normas y cdigos, su aplicabilidad en cada caso.3.- Usar como base cdigos y normas estndar incluyndolas selectivamente. Interpretar la realidad de la obra, integrar el proyecto y la construccin.

C. ESTADOS DEL CONCRETO Estado plstico Unin del agua y el cemento formando una pasta moldeable. Dura entre 40 y 120 minutos (reacciones se atenan) Fraguado inicial Condicin de la pasta de cemento en que se aceleran las reacciones qumicas, empieza el endurecimiento y la prdida de la plasticidad. Se genera el calor de hidratacin. Dura alrededor de tres horas

Fraguado finalSe obtiene al trmino de la etapa de fraguado inicial, caracterizndose por endurecimiento significativo y deformaciones permanentes. Endurecimiento Se produce a partir del fraguado final y es el estado en que se mantienen e incrementan con el tiempo las caractersticas resistentes.D. DISEO DE MEZCLA POR EL MTODO ACIMediante este mtodo, seguiremos los siguientes pasos:1.- El primer paso contempla la seleccin del slump, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de slump de acuerdo con el tipo de construccin que se requiera. Los valores son aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centmetros.2.- Se determina la resistencia promedio necesaria para el diseo; la cual est en funcin al fc, la desviacin estndar, el coeficiente de variacin. Los cuales son indicadores estadsticos que permiten tener una informacin cercana de la experiencia del constructor.Cabe resaltar tambin que existen criterios propuestos por el ACI para determinar el fcr, los cuales se explican a continuacin:a) Mediante las ecuaciones del ACIfcr=fc+1.34s..Ifcr=fc+2.33s-35IIDe I y II se asume la de mayor valor.Donde s es la desviacin estndar, que viene a ser un parmetro estadstico que demuestra la performancia o capacidad del constructor para elaborar concretos de diferente calidad.15cm

30cm

,. valores de las resistencias obtenidas en probetas estndar hasta la rotura (probetas cilndricas de 15 cm de dimetro por 30 cm de altura).

X = es el promedio de los valores de la resistencia a la rotura de las probetas estndar.N = es el nmero de probetas ensayadas, que son mnimamente 30.b) Cuando no se tiene registro de resistencia de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores.fcfcr

Menos de 210fc+70

210 350fc+84

>3501.1fc+50

c) Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.Nivel de Controlfcr

Regular o Malo1.3 a 1.5 fc

Bueno 1.2fc

Excelente1.1fc

d) Para determinar el fcr propuesto por el comit europeo del concreto.

Donde:V= coeficiente de variacin de los ensayos de resistencia a las probetas estndart= Coeficiente de probabilidad de que 1 de cada 5, 1 de cada 10, 1 de cada 20 tengan un valor menor que la resistencia especificada.V entonces es un parmetro estadstico que mide la performancia del constructor para elaborar diferentes tipos de concreto.

3.- La eleccin del tamao mximo del agregado, segundo paso del mtodo, debe considerar la separacin de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones econmicas es preferible el mayor tamao disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada y el procedimiento de compactacin permite que el concreto sea colado sin cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado slump depende del tamao mximo, de la forma y granulometra de los agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos qumicos.En conclusin se requiere estudiar cuidadosamente los requisitos dados en los planos estructurales y en especificaciones de obra.4.- Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua recomendables en funcin del slump requerido y el tamao mximo del agregado, considerando concreto sin y con aire incluido.5.- Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relacin agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresin a los 28 das que se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los lmites especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relacin agua/cemento para casos de exposicin severa.6.- El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso tres, y la relacin agua cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera un contenido mnimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se deber basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye el quinto paso del mtodo.7.- Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una tabla con el volumen del agregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamao mximo nominal de la grava y del mdulo de finura de la arena. El volumen de agregado se muestra en metros cbicos con base en varillado en seco para un metro cbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro cbico de concreto, multiplicndolo por el peso volumtrico de varillado en seco. 8.- Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este sptimo paso, es posible emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto.9.- El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua que se aade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorcin.10.- El ltimo paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe verificar el peso volumtrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada mediante el slump y la ausencia de segregacin y sangrado, as como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el slump, en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto.

DESARROLLO DE LA PRCTICAPRIMER DISEO

1) En Gabinete:Disear una mezcla cuya resistencia promedio especificada fcr = 250 kg/cm2, asumiendo que la elaboracin del concreto va a tener un grado de control bueno. Las condiciones de obra requieren una consistencia plstica. El concreto no ser expuesto a agentes degradantes (no tendr aire incorporado) adems no se usar aditivos. Realizar el diseo por el Mtodo A.C.I.

Fc=250 kg/ Consistencia plastica Peso especfico del cemento: 3.12 g/

AGREGADO FINO: Peso especfico de masa: 2.51 g/ % de Abs. = 3.2 %W% = 4.53 %Mdulo de finura: 3.2

AGREGADO GRUESO: TMN= 1Peso unitario volumtrico compactado: 1575.6 Kg/Peso especfico de masa: 2.518 g/% de Abs. = 1.71%W%=3.99 %Perfil: redondeado

CUADRO RESUMEN DE LAS PROPIEDADES FSICAS DE LOS MATERIALES A EMPLEAR EN LA MEZCLA DE CONCRETO:A.-Agregados Fino y Grueso:PROPIEDADESA. FINOA. GRUESO

TAMAO MXIMO NOMINAL-1

PESO ESPECFICO DE MASA (gr/cm3)2.512.518

ABSORCIN (%)3.21.71

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)4.533.99

MDULO DE FINURA3.2

PESO U. S. COMPACTADO (Kg/m3 )1575.6

B.- Cemento:Prtland Tipo I (ASTM C 1157)Peso Especfico 3.12 gr/cm3.C.- Agua:Agua Potable, cumple con la Norma N.T.P. 339.088 o E 0-60D.- Resistencia a Compresin a los 28 das:fc28das = 250 Kg/cm2

DISEO DE MEZCLA METODO A.C.I. COMIT 211CLCULOS Y RESULTADOS:

1. CLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO: (Fcr). Partiendo del hecho que siempre existe dispersin aun cuando se tenga un control riguroso tipo laboratorio debe tenerse en cuenta en la dosificacin de una mezcla las diferentes dispersiones que se tendrn en obra segn se tenga un control riguroso o no y por tanto se recomienda disear para valores ms altos que el fc especificado.

Usaremos la tabla del R.N.E. NORMA E.060, resistencia promedio a la compresin requerida cuando no hay datos disponibles para establecer una desviacin estndar de la muestra:

fc28das = 250 Kg/cm2

fcr = 250+84 Kg/cm2

fcr = 334

2. DETERMINACIN DEL T M N DEL AGREGADO GRUESO.

DEL ANALISIS GRANULOMETRICO: TMN =1 dado en clase

3. DETERMINACIN DEL SLUMP.

PARA CONSISTENCIA PLASTICA: Slump = 3 4dado en clase

4. DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE AGUA O VOLUMEN DE AGUA DE MEZCLADO

De acuerdo a la tabla 10.2.1 confeccionada por el comit 211 del ACI, que se toma en cuenta el TMN, su asentamiento o slump y teniendo en cuenta si tiene o no aire incorporado.En nuestro caso el TMN es de 1, el slump varia de 3 a 4, y sin aire incorporado el valor sera:

Volumen de Agua de mezcla = 193 lts/m3

5. DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE AIRE.

Segn tabla 11.2.1, que toma en cuenta el TMN.

Volumen de Aire = 1.5 %

6. DETERMINACIN DE LA RELACIN a/c.

Teniendo en cuenta la tabla 12.2.2, RELACIN AGUA CEMENTO POR RESISTENCIA.Esta tabla esta en relacin al aire no incorporado y al fcr a los 7 das, siendo esta relacin: Por resistenciaInterpolamos valores:fcr a/c3500.48 334 x3000.55a/c = 0.5024

7. CLCULO DEL FACTOR CEMENTO (FC)

FC =

FC = 384.16 Kg/m3

Que traduciendo a bolsas/m3 ser:

FC= (384.16 Kg/m3)/42.5=9.039 bolsas/m3

8. CANTIDAD DE AGREGADO GRUESO:

Para un mdulo de finura del agregado fino de 3.2 y para un TMN=1, haciendo uso de la tabla 16.2.2

Donde b= PUV del agregado grueso suelto seco b0= PUV del agregado grueso seco compactado

1. CLCULOS DE VOLUMENES ABSOLUTOS (Cemento, agua, aire).

Cemento = = 0.123 m3 Agua de mezcla = = 0.193 m3 Aire = 1.5 % = 0.015 m3 Agregado Grueso = = 0.38795 m3 ------------

V absolutos = 0.71908m3

2. CLCULO DEL PESO DEL AGREGADO FINO:

1- 0.71908

Peso del Agregado Fino=m3*(2.51*1000)=705.12

3. VALORES DE DISEO

CEMENTO: AGUA=/*0.02=3.86 lt AGREGADO GRUESO: AGREGADO FINO: 784.114 Kg/kg

4. CORRECCIN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

Utilizando el contenido de humedad en el momento en que se realiza el ensayo, puesto que como sabemos tanto la absorcin como el contenido de humedad son parmetros que cambian, y se tiene que corregir tomando en cuenta estos factores en el momento de realizacin de la prctica.

AGREGADO FINO: *((0.34317/100)+1)=15.6877 kgAGREGADO GRUSO: * ((3.3054/100)+1)=20.4352 Kg5. APORTE DE AGUA A LA MEZCLA

(W- % Abs)*Peso Seco /100AGREGADO GRUESO: AGREGADO FINO: ------------------APORTE DE AGUA: -0.1821 lt

6. AGUA EFECTIVA: 4.1 lt - (-0.1821 lt)=4.2821 lt

7. CANTIDAD DE MATERIALES CORREGIDOS POR HUMEDAD. CEMENTO = AGUA EFECTIVA= 4.2821 lt/ AGREGADO GRUESO = 20.4352 Kg AGREGADO FINO = 15.6877 kg

1. PROPORCIONMIENTO EN PESO DE DISEO:

Cabe recalcar que estas medidas han sido calculadas para tres probetas estndar.9. En Campo:

EQUIPO: Probeta estndar Cono de Abrams Varilla Compactadora de acero de 5/8 de dimetro por 80 cm de longitud Carretilla Aceite Palana Todos los elementos que intervienen para la mezcla previamente calculados.

Cono de Abrams y Probeta

PROCEDIMIENTO: Se extrajo material de el cerro EL GAVILAN, una cantidad aproximada. Se peso el agregado fino, el agregado grueso y el cemento en las proporciones requeridas. Se mezclo en la carretilla el agregado fino, el agregado grueso, el cemento y el agua. Los tres primeros se mezclaron bien para luego hacer un pequeo hoyo o espacio para agregarle agua a la mezcla en este caso 4.1567 lts.

Se midi el Slump utilizando el cono de Abrams Se procedi a aadir la mezcla en el cono de Abrams, chuzndolo con una varilla de acero, primero una tercera parte la cual fue compactada con 25 golpes, luego se agreg un poco ms de mezcla hasta las 2/3 partes, compactndolo tambin con el mismo nmero de golpes y finalmente se lleno hasta el ras y compacto. Se enraso ayudndonos con una varilla de acero, luego se procedi a desmoldar.

Finalmente se midi el slump con ayuda de una regla.

Se procedi a aadir la mezcla en el molde, la cual se realiz por capas en un nmero de tres, chuzndolo con una varilla de acero, en un nmero de 25 golpes, para evitar la segregacin.

Se enraso el molde con ayuda de una varilla de acero.

Luego se deja secar a las probetas por 24 horas. Para luego desencofrar la probeta.

Luego de los 8 das se proceder a ensayar en la mquina de compresin para verificar si se lleg a la resistencia requerida.

PRESENTACIN Y DISCUSIN DE RESULTADOS

DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDOa) Peso del concreto endurecidoPeso de probeta a los 7 das: 13.25 kg.b) Densidad Aparente Dimetro promedio:D = = 15.134 cm Altura: 30 cm Volumen:V = *30 = 5396.58 cm3 Densidad:

c) Esfuerzo Mximo y Mdulo de ElasticidadPara determinar estas caractersticas presentamos a continuacin los datos obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresin de la probeta, as como sus grafica respectiva.

Tiempo =7.33 minL (mm.)d (mm.)rea (cm2)

Vel. Carga = 9.413 Tn/min.300151.34179.886

PuntoCargaDeformacinEsfuerzoDeformacin

(Kg.)Total (mm.)(Kg./cm2)Unitaria

110000.155.55907630.0005

220000.4111.1181530.0013667

330000.6416.6772290.0021333

440000.922.2363050.003

550001.127.7953820.0036667

660001.333.3544580.0043333

770001.3538.9135340.0045

880001.544.472610.005

990001.750.0316870.0056667

10100001.7955.5907630.0059667

11110001.861.1498390.006

12120001.8466.7089160.0061333

13130001.172.2679920.0066667

1414000277.8270680.0066667

15150002.183.3861450.007

16160002.1588.9452210.0071667

17170002.294.5042970.0073333

18180002.25100.063370.0075

19190002.3105.622450.0076667

20200002.35111.181530.0078333

21210002.37116.74060.0079

22220002.41122.299680.0080333

23230002.44127.858750.0081333

24240002.48133.417830.0082667

25250002.52138.976910.0084

26260002.56144.535980.0085333

27270002.6150.095060.0086667

28280002.64155.654140.0088

29290002.68161.213210.0089333

30300002.75166.772290.0091667

31310002.78172.331370.0092667

32320002.82177.890440.0094

33330002.85183.449520.0095

34340002.88189.008590.0096

35350002.9194.567670.0096667

36360002.95200.126750.0098333

37370002.97205.685820.0099

38380003211.24490.01

39390003.03216.803980.0101

40400003.05222.363050.0101667

41410003.08227.922130.0102667

42420003.12233.48120.0104

43430003.14239.040280.0104667

44440003.16244.599360.0105333

45450003.19250.158430.0106333

46460003.22255.717510.0107333

47470003.25261.276590.0108333

48480003.27266.835660.0109

49490003.3272.394740.011

50500003.32277.953820.0110667

51510003.34283.512890.0111333

52520003.43289.071970.0114333

53530003.45294.631040.0115

54540003.47300.190120.0115667

55550003.49305.74920.0116333

56560003.52311.308270.0117333

57570003.54316.867350.0118

58580003.57322.426430.0119

59590003.6327.98550.012

60600003.65333.544580.0121667

61610003.68339.103650.0122667

62620003.7344.662730.0123333

63630003.74350.221810.0124667

64640003.78355.780880.0126

65650003.82361.339960.0127333

66660003.87366.899040.0129

Grfica De La Probeta

fc14 das = 366.89904 (kg/cm2) -> Representa el 80% del fc28das

fc28 das = 458.62375(kg/cm2)MODULO DE ELASTICIDAD

METODO TEORICO (fc a los 28 das = 458.62375 kg/cm2)

MODO DE FALLA

La probeta ensayada fallo de acuerdo a lo esperado, se not dentro de la ruptura de las mismas que el agregado no fallo sino la pasta, lo que nos hara pensar que los agregados poseen una buena resistencia. El tipo de falla se dio en un ngulo aproximado de 45 ante la accin de una carga gradual.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La resistencia de la mezcla de concreto diseada dio una resistencia promedio a los 14 das de 458.62375kg/cm2 Se logro elaborar una mezcla con las caractersticas pedidas es decir con un fcr de 270 Kg./cm2. Se pudo lograr en la prctica fue obtener la consistencia pedida, pues resulto una consistencia seca: slump = 3- 4 Hemos logrado aprender tanto tericamente como en forma prctica a elaborar un diseo de mezclas mediante el mtodo ACI Luego de realizada la grfica, mediante la ayuda de sta hemos podido hallar el mdulo de elasticidad. En nuestro ensayo pudimos verificar que lo que fall fue el agregado; por lo que no se garantiza la calidad del concreto. Para la determinacin del slump se recomienda que se debe pisar bien el cono metlico, para que la mezcla este bien compactada y el slump no se altere.

M. en I. Prez Loayza, HctorPgina 21