Diseño de Mezcla

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Informe de Laboratorio, Materiales y Hormigon 2014. Dise ño de Mezcla Mix Design B. Monroy 1 , A. Murillo 1 , C. Duque 1 , A. Castiblanco 1 , N. Perilla 1 , D. Rojas 1 . 1 Facultad de Ingenieria Civil, Universidad de La Salle Resumen En esta práctica de laboratorio se realizo un diseño de mezcla de concreto, teniendo en cuenta todos los materiales que intervienen o que son necesarios para ello, y las cantidades necesarias para poder generar un buen concreto. Para ello se debe estimar contenidos de aire, agua, cemento, agregado fino y grueso; en base a la relación A/C. En el laboratorio de fundieron vigas de 15x15x50 cm, y dos tipos de cilindros el primero de 10x20 cm y el segundo de 15x30 cm. A los tres dia de fundir estos elementos, se desencofro y se sometieron a un curado en unas piscinas dispuestas en el laboratorio, en donde estas muestras permanecieron por más de 7 dias y luego de este tiempo fueron sometidas a una carga de falla. Cada grupo de laboratorio tiene sus propias caracteristicas y se compararon los diferentes resultados obtenidos. Palabras claves: Mezcla, Aire, Agua, Cemento, Agregado Grueso, Agregado Fino. Abstract In this lab performed a concrete mix design, taking into account all the materials involved or are necessary for this, and neces-sary quantities to produce a particular good. This requires estimating air contents, water, and cement, fine and coarse aggregate; based on the A / C. In the laboratory of fun-beams gave 15x15x50 cm, and two types of cylinders the

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Informe de Laboratorio, Materiales y Hormigon 2014.

Diseño de Mezcla Mix Design

B. Monroy1, A. Murillo1, C. Duque1, A. Castiblanco1, N. Perilla1, D. Rojas1.1Facultad de Ingenieria Civil, Universidad de La Salle

Resumen

En esta práctica de laboratorio se realizo un diseño de mezcla de concre-to, teniendo en cuenta todos los materiales que intervienen o que son necesarios para ello, y las cantidades necesarias para poder generar un buen concreto. Para ello se debe estimar contenidos de aire, agua, ce-mento, agregado fino y grueso; en base a la relación A/C. En el laborato-rio de fundieron vigas de 15x15x50 cm, y dos tipos de cilindros el prime-ro de 10x20 cm y el segundo de 15x30 cm. A los tres dia de fundir estos elementos, se desencofro y se sometieron a un curado en unas piscinas dispuestas en el laboratorio, en donde estas muestras permanecieron por más de 7 dias y luego de este tiempo fueron sometidas a una carga de falla. Cada grupo de laboratorio tiene sus propias caracteristicas y se compararon los diferentes resultados obtenidos. Palabras claves: Mezcla, Aire, Agua, Cemento, Agregado Grueso, Agregado Fino.

Abstract

In this lab performed a concrete mix design, taking into account all the materials involved or are necessary for this, and neces-sary quantities to produce a particular good. This requires estimating air contents, water, and cement, fine and coarse aggregate; based on the A / C. In the labo-ratory of fun-beams gave 15x15x50 cm, and two types of cylinders the first 10x20 cm and 15x30 cm second. A three day fuse these elements have desencofro and subjected to a curing are pools arranged in the lab-oratory, where the samples were kept for more than 7 days and after this time were subjected to a load failure. Each lab group has its own characteristics and different results obtained are compared.Keywords: Mix, Air, Water, Cement, Coarse Aggregate, Fine Aggregate.

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Objetivos

Objetivo General

Poder diseñar una mezcla de con-creto, a partir de la cantidad ne-cesaria de materiales, (Aire, Agua, Cemento, Agregado Fino y Grueso).

Objetivos Específicos

Calcular el volumen total del agua necesaria para realizar el concreto, y el peso total del cemento y de los agregados

Determinar el volumen total que se va a fundir y con base en esto el de los materiales, considerando un 25% de desperdicio.

Comparar los cálculos obtenidos en la práctica de laboratorio con los datos de los otros grupos.

1. Marco Teorico

Consideraciones y/o Criterios Para el Dise ño de las Mezclas.

Es necesario enfocar el concepto del diseño de mezcla para produ-cir un buen concreto tan económi-co como sea posible, que cumpla con los requisitos requeridos para el estado fresco (mezclado, trans-porte, colocación, compactado y acabado) y en el estado endureci-do (la resistencia a la compresión y a la durabilidad).

En general, se piensa que todas las propiedades del concreto en-durecido están asociadas a la re-sistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las clasifica. Sin embargo, debe siempre recordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades.

Es usual suponer que el diseño de mezcla consiste en aplicar ciertas tablas y proporciones ya estable-cidas que satisfacen prácticamen-te todas las situaciones normales en la obras, lo cual esta muy ale-jado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructi-vo cuando resulta primordial la

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labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.

Finalmente debemos advertir que la estapa de diseño de mezclas de concreto representa solo el inicio de la busqueda de la mezcla mas adecuada para algún caso parti-cular y que esta necesariamente deberá ser verificada antes recon-vertirse en un diseño de obra.

Conseguir una mezcla con un mi-nimo de pasta y volumen de va-cios o espacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño de mezcla.

Antes de dosificar una mezcla se debe tener conocimiento de la si-guiente informacion:

a) Los materiales. b) El elemento a vaciar, tama-

ño y forma de las estructu-ras.

c) Resistencia a la compresión requerida.

d) Condiciones ambientales durante el vaciado.

e) Condiciones a la que estará expuesta la estructura.

2. Materiales

Los materiales empleados en la mezcla son esencialmente cuatro:

a) Agua de Mezclado:

El agua es el componente del concreto que entra en contacto con el cemento generando el proceso de hidratación, que desencadena una serie de reacciones que terminan entre-gando al material sus propie-dades físicas y mecánicas, su buen uso se convierte en el pa-rámetro principal de evalua-ción para establecer el eficien-te desempeño del concreto en la aplicación. El agua es el componente del concreto que entra en contacto con el ce-mento para proporcionar pro-piedades de fraguado y endu-recimiento a fin de formar un sólido compacto con los agre-gados.

Agua de Mezclado:

Cantidad de agua que requiere el concreto por unidad de volumen para que se hidraten las partícu-las del cemento y para proporcio-nar las condiciones de manejabili-dad adecuada que permitan la aplicación y el acabado del mismo en el lugar de la colocación en el estado fresco.

Agua de Curado:

Es la cantidad de agua adicional que requiere el concreto una vez endurecido a fin de que alcance los niveles de resistencia para los cuales fue diseñado. Este proceso adicional es muy importante en vista de que, una vez colocado, el concreto pierde agua por diversas

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situaciones como: altas tempera-turas por estar expuesto al sol o por el calor reinante en los alre-dedores, alta absorción donde se encuentracolocado el concreto, fuertes vientos que incrementan la velocidad de evaporación. Aun-que en la actualidad existen pro-ductos que minimizan la pérdida superficial del agua, en el caso de que no sean utilizados se requiere adicionársela periódicamente a los elementos construidos para que alcancen el desempeño de-seado.

b) Cemento:

El cemento es un aglomeran-te formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas ro-cas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la pro-piedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. 

c) Agregado Grueso:

La grava o agregado grueso es uno de los principales componen-tes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es suma-mente importante para garantizar buenos resultados en la prepara-ción de estructuras de hormigón.

d) Agregado Fino:

La arena, agregado fino o árido fi-no se refiere a la parte del árido o material cerámico inerte que in-terviene en la composición delhormigón. El árido fino o arena constituye de hecho la mayor par-te del porcentaje en peso del hor-migón. Dicho porcentaje usual-mente supera el 60 % del peso en el hormigón fraguado y endureci-do

Los materiales usados para dise-ñar la mezcla de hormigón fuero:

Carretilla Palas

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Cono Abraham Formaletas.

e) Aditivos

Son componentes de naturaleza orgánica (resinas) o inorgánica, cuya inclusión tiene como objeto modificar las propiedades físicas de los materiales conglomerados en estado fresco. Se suelen pre-sentar en forma de polvo o de lí-quido, como emulsiones.

Aditivo acelerador de fragua-do:

Aditivo que reduce el tiempo de transición de la mezcla para pa-sar del estado plástico al rígido.

3. Procedimiento

Paso 1.

Calcular las cantidades necesa-rias de los materiales que se van a utilizar. Preparar la muestra y en diferentes recipientes ir talan-do y pesando las proporciones ne-cesarias.

Paso2.

En una carretilla verter la mitad de las cantidades de cemento, agregado grueso y fino, y mezclar de manera homogenea. Despues de conseguir esto terminar de co-locar los materiales.

Paso 3.

Una vez se logre una mezcla ho-mogenea del cemento con lo agre-gados, se procede a hacer un po-zo, en donde se vierte la mitad del contenido de agua y se procede a su mezclado, se repite el procedi-miento con la cantidad de agua restante.

Paso 4.

Una vez se tenga la muestra bien mezclada, se puede realizar el en-sayo de consistencia del cemento, por medio del cono de Abraham para determinar su fluidez, mi-diendo el slump.

Paso 5.

Se procede a engrasar las forma-letas con ACPM, para poder fun-dir los diferentes elementos (Vi-gas y cilindros).

Paso 6.

Se vierte la mezcla de concreto dentro de las formaletas y se mar-can. Y alrededor de 3 dias se pue-de desencofrar la formaleteria.

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Paso 7.

Despues de desencofrar, se llevan las vigas y cilindros a realizar su respectivo curado, en una piscina que esta dispuesta en el laborato-rio.

Paso 8.

Al cabo de 7 dias se retiran y se procede a realizar su falla en la maquina universal, esta falla estu-vo distribuida de la siguiente ma-nera:

Para las vigas se fallaron a fle-xion.

Para los cilindros de fallaron a compresión y otros a tracción indirecta.

Imagen 1. Mezclado de los mate-riales.

Imagen 2. Cono de Abraham.

Imagen 3. Medicion del Slump

4. Resultados

# De Ele-mentos Descripcion Volumen

Volumen * # De Ele-mentos

1 Vol Cilindro 10x20 0.00157 0.001572 Vol Cilindro 15x30 0.0053 0.01061 Vol Vigueta 15x15x15 0.011 0.011 0.02317

Desperdicio 25%

25% 0.0057925 Desperdicio 0.0289625

Tabla 1. Volumen total que se va a fundir con el 25% de des-perdicio.

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A/C 0.590 b/bo 0.69

bo 1560/2470 0.63Tabla 2. Relacion agua – ce-mento.

MATERIAL VOLUMEN

(m3)PESO (Kg/

m3)Aire 0.010 Agua 0.154 154.00

Cemento 0.084 261.01Grueso 0.430 1062.10

Fino 0.322 817.88Tabla 3. Volumen y peso de los materiales de la mezcla.

AGUA 1 m3 0.154

m3 LtsA1 0.00024178 0.24178A2 0.0016324 1.6324A3 0.001694 1.694

3.568

A Total (Lts) 4.460

Tabla 4. Cantidad de agua total.

CEMENTO1 m3 261.01

KgC1 0.4097857C2 2.766706C3 2.87111

6.048 C Total (Kg) 7.560

Tabla 5. Cantidad de cemento to-tal.

GRUESO1 m3 1062.10

KgG1 1.667497G2 11.25826G3 11.6831

24.609

G Total (Kg) 30.761Tabla 6. Cantidad de agregado grueso total.

FINO1 m3 817.88

KgF1 1.2840716F2 8.669528F3 8.99668 18.950

F Total (Kg) 23.688Tabla 7. Cantidad de agregado fi-no total.

5. Calculos de la Falla

Vigas Falladas a Flexion.

Grupo 1

A/C 0.65Fallo (N) 14661.5

Grupo 2

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A/C 0.75Fallo (N) 29700.0

Acelerante

Grupo 3

A/C 0.85Fallo (N) 1320.0

Grupo 4

A/C 0.95Fallo (N) 12820.0

Acelerante

Viga 5

A/C 0.75Fallo (N) 15264.8

h = 10 cm

Cilindros Fallados a Com-presion.

Grupo 1

A/C 0.65 Fallo (N)

Cilindro 10 x 20 Cilindro 15 x 30 13450.0

Grupo 2

A/C 0.75 Fallo (N)

Cilindro 10 x 20 353395.2

Cilindro 15 x 30 773519.0Acelerante

Grupo 3

A/C 0.85 Fallo (N)

Cilindro 10 x 20 64000.0Cilindro 15 x 30 90000.0

Grupo 4

A/C 0.95 Fallo (N)

Cilindro 10 x 20 57400.0Cilindro 15 x 30 74000.0

Acelerante

Cilindros Fallados a Trac-cion Indirecta.

Grupo 1

A/C 0.65 Fallo (N)

Cilindro 10 x 20 17347.0

Grupo 2

A/C 0.75 Fallo (N)

Cilindro 15 x 30 189436.0Acelerante

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Grupo 3

A/C 0.85 Fallo (N)

Cilindro 15 x 30 64797.0

Grupo 4

A/C 0.95 Fallo (N)

Cilindro 15 x 30 58455.0Acelerante

6. Graficas

A continuación las casillas que es-tas en amarillo representan sus diferentes muestras con aceleran-te (aditivo)

Cilindros Fallados a Compresion (N)

No GRUPOS A/C Fallo (N) A=10 x

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Fallo (N) A=15 x

30 GRUPO 1 0,65 11589,0 13450,0GRUPO 2 0,75 353395,2 773519,0GRUPO 3 0,85 64000,0 90000,0GRUPO 4 0,95 57400,0 74000,0

Vigas Falladas a Flexion (N)

No GRUPOS A/C Fallo (N)

GRUPO 1 0,65 14661,5GRUPO 2 0,75 29700,0GRUPO 3 0,85 1320,0GRUPO 4 0,95 12820,0MUESTRA 5 0,75 15264,8

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Cilindros Traccion Indirecta (N)

No GRUPOS A/C Fallo (N) A=15 x

30 GRUPO 1 0,65 17347,0GRUPO 2 0,75 189436,0GRUPO 3 0,85 64797,0GRUPO 4 0,95 58455,0

7. Conclusiones

Como conclusión podemos analizar que nuestras mues-tras de cada grupo se peude indentificar con facilidad por el simple hecho de las que obtienen acelerante dando asi un fraguado rapi-do y mayor resistencia

También se peude obtener su diferencia de agua ce-mento dando asi como dife-rencia en nuestro diseño de concreto con relación a su cantidad de agua conclu-yendo que a mayor aumento de agua menor resistencia

8. Recomendaciones

Se deberá trabajar con bas-tante rigurosidad para po-der obtener resultados pre-cisos sobre los ensayos rea-lizados, ya que son muy im-portantes al momento de di-señar la mezcla de concre-to.

Se sabe de antemano que los resultados pueden va-riar, por tanto tomar nota de los cambios que pudie-ran obtenerse al momento de elaborar las mezclas.

9. Bibliografia

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[1] Tecnología del concreto y mortero / Diego Sánchez de Guzmán

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