DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL MÉTODO WALKER(Para Agregado de la cantera de Agocucho

con un f'c = 240 Kg./cm²)

I. INTRODUCCION

Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso. sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el concreto en general es muy desconocido en muchos de sus siete grandes aspecto: naturaleza, materiales, propiedades, selección de las proporciones, proceso de puesta en obra, control de calidad e inspección, y tratamiento de los elementos estructurales.

La selección de las proporciones por unidad cúbica de concreto debe permitir obtener un concreto con la facilidad de colocación, densidad, resistencia, durabilidad u otras propiedades que se consideran necesarias para el caso particular de la mezcla diseñada.

Las posibilidades de empleo del concreto en la construcción son cada día mayores, pudiendo en la actualidad ser utilizados para una amplia variedad de propósitos. la única limitación a sus múltiples aplicaciones puede ser el desconocimiento por pate del ingeniero de todos los aspectos ya indicados; así como la importancia relativa de los mismos de acuerdo al uso que se pretenda dar al material.

Es necesario al seleccionar las proporciones de la mezcla debe tenerse en cuenta las condiciones de colocación, la calidad y experiencia del personal profesional y técnico, la interrelación entre las diversas propiedades del concreto.

II. JUSTIFICACIÓN

Con el apoyo y la respectiva orientación técnica del Ingeniero del curso, nos hemos visto en la necesidad de aprender el comportamiento de los materiales de construcción, y siendo dentro de éstos el más importante el cemento nos lleva aprender a determinar el comportamiento del concreto en su estado tanto endurecido como fresco y aprender la dosificación, o sea, la cantidad de los componentes que conforman el concreto de una manera no empírica.

III. ALCANCES SOBRE EL MÉTODO

Secuencia de diseño propuesta por Walker.

1.Determinar la resistencia promedio (f'cr) en función a la resistencia especificada (f'c) y la desviación estándar de la compañía constructora y del laboratorio de ensayos (S).

2.Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso en función de la granulometría y las dimensiones del elemento estructural a colar, así como espaciamiento mínimo entre los elementos de refuerzo.

3.Seleccionar la consistencia de la mezcla a obtener en función de condiciones de obra (consistencia: plástica, seca o fluida).

4.Determinar el Volumen unitario de agua de diseño, en función del Tamaño Máximo Nominal, Slump, tipo de concreto (con o sin aire incorporado) [Tabla Walker 10.2.2].

5.Determinación de la cantidad de aire (volumen) en función del Tamaño Máximo Nominal y si es aire atrapado o incluido, condiciones de servicio (problemas de congelamiento y deshielo, ataque de sales diversas o ión sulfato).

6.Selección de la relación Agua-Cemento: por resistencia = f(f'cr) y por durabilidad = f(exposición del elemento).

7.Determinación del factor cemento (F.C.) en función del agua de mezclado y la relación agua-cemento.

8.Determinación de la suma de Volúmenes Absolutos de cemento agua y aire (Pasta).

9.Determinación del Volumen absoluto del Agregado Integral o Total.

10. Determinación del porcentaje de incidencia del agregado fino en el contexto de volumen absoluto del agregado global.

11. Determinación por diferencia del volumen de incidencia del agregado grueso.

12. Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso.

13. Corrección por humedad de los agregados.

14. Proporcionamiento tanto en diseño como en obra.

IV. OBJETIVOS

- Determinar el diseño de la mezcla de concreto por el Método de Diseño planteado por Walker.

- Determinar la calidad de los agregados de la cantera de Agocucho (utilizado en el presente informe), a partir de sus características físicas determinadas en el primer informe.

- Hacer una comparación entre los resultados obtenidos en el informe anterior (usando el método A.C.I. 98 Comité 211), con el Método de Diseño planteado por Walker y verificar en una forma cercana el nivel de confiabilidad que presentan ambos métodos en base a los resultados obtenidos de ambas partes.

- Determinar la resistencia a compresión (f'c) alcanzado mediante éste método y el módulo de elasticidad del concreto fabricado en el laboratorio.

- Verificar el tipo de rotura obtenida en el ensayo de compresión de las probetas, así como la distribución granulométrica que se ha obtenido con el uso de este método y las condiciones de mezclado usadas.

- Verificar la hipótesis de que el Método de Diseño planteado por Walker da como resultados de diseño mezclas sobregravosas.

- Conocer mejor la tecnología del concreto desde el punto de vista práctico.

- Verificar las características del concreto fresco como son: la trabajabilidad y la consistencia; así como del concreto endurecido tal como la resistencia a la compresión (no siendo posible verificar la durabilidad), módulo de rigidez.

- Conocer y aprender a manejar mejor las características del concreto en obra mediante el mezclado, colado y transporte del concreto.

III.- MARCO TEORICO

CEMENTO

Se usará cemento portland, tipo l normal, de acuerdo a la calificación usada en U.S.A.; salvo en donde se especifique la adopción de otro tipo debido a consideración especial.

En términos generales no deberá protegerse en bolsas o en silos en forma que no sea afectado por la humedad ya sea del medio o de cualquier agente externo.

Se controlará la calidad del mismo, según la norma A.S.T.M. C-150 y enviarán muestras al laboratorio especializado a fin de que lo estipulado en las normas garantice la buena calidad en forma periódica.

AGUA

El agua empleada será fresca y potable, libre de sustancias perjudiciales como aceite, ácidos, álcalis, sales, materiales orgánicos y otras sustancias que puedan perjudicar o alterar el comportamiento eficiente del concreto, acero y otros, tampoco deberá tener partículas de carbón, humus, ni fibras vegetales.

Se podrá usar agua de pozo, siempre y cuando cumpla con las condiciones anteriormente mencionadas y que no contenga sales o sulfatos.

Se podrá usar agua no potable cuando las probetas cubicas de mortero preparados con dicha agua, tengan por lo menos 90% de la resistencia a los 7 y 28 días de las preparadas con agua potable, normas A.S.T.M.

AGREGADOS (Cantera Agocucho )

Los agregados a usarse son : fino (arena), y grueso (grava). Ambos deberán considerarse como ingredientes separados del cemento.

Deben estar de acuerdo con las especificaciones para agregados según Norma A.S.T.M. C-33, se podrá usar otros agregados siempre y cuando se haya demostrado por medio de la practica o ensayos especiales, que produzcan concreto con resistencia y durabilidad adecuada.

El agregado fino (arena) deberá cumplir con lo siguiente: Grano duro y resistente. No contendrá un porcentaje con respecto al peso total de mas del 5% del material que pase por el tamiz #200 (serie U.S.) en caso contrario el exceso deberá ser eliminado mediante el lavado correspondiente.

El porcentaje total de arena en la mezcla puede variar entre 30% y 45% de tal manera que consiga la consistencia deseada del concreto. El criterio general para determinar la consistencia será el emplear concreto tan consistente como se pueda, sin que deje de ser fácilmente trabajable dentro de las condiciones llenado que se esta ejecutando.

La trabajabilidad del concreto es muy sensitiva a las cantidades de material que pasen por los tamices Nº 50 y Nº100, una deficiencia de estas medidas puede hacer que la mezcla necesite un exceso de agua y se produzca afloramiento y las partículas finas se separen y salgan a la superficie.

No debe haber menos del 15% de agregado fino que pase por la malla Nº50, ni 5% que pase por la malla Nº100.

La materia orgánica se controlara por el método A.S.T.M. C-40 y el fino por A.S.T.M. C-17.

Los agregados gruesos deberán cumplir con lo siguiente:El agregado grueso ,grava limpia, libre de partículas de arcilla plástica en su superficie y proveniente de rocas que no se encuentren en proceso de descomposición.Se tomaran las correspondiente muestra para someter los agregados a los ensayos correspondiente de durabilidad ante el sulfato de sodio y sulfato de magnesio y ensayo de A.S.T.M. C-33.

El tamaño máximo de los agregados es de 1 “ para el concreto .

En elementos de espesor reducido o cuando existe gran densidad de armadura se podrá disminuir el tamaño máximo de agregado, siempre que se obtenga gran trabajabilidad y se cumpla con el asentamiento requerido y que la resistencia del concreto que se obtenga, sea la indicada en el proyecto.

El tamaño máximo del agregado en general, tendrá una medida tal que no sea mayor que 1/5 de la medida mas pequeña entre las caras interiores de las formas dentro de las cuales se vaciara en concreto, ni mayor que 1/3 del peralte de losas o que los ¾ de espaciamiento mínimo libre entre barras individuales de refuerzo a paquetes de barras.

En columnas la dimensión máxima del agregado será limitada a lo expuesto anteriormente, pero no será mayor que 2/3 de la mínima distancia entre barras.

Hormigón: Es una mezcla uniforme de agregado fino y agregado grueso. Deberá ser bien graduada entere la malla 100 y la

malla 200 y limpio de materias orgánicas y otras materias perjudiciales.

PESO UNITARIO DEL CONCRETO

El peso unitario del concreto es la suma de todos los componentes que intervienen en él. Nos proporciona un valor que lo podemos comparar tanto en estado fresco como en estado endurecido. Se pueden comparar concretos con tres características diferentes que son:

a) Concretos normales cuyo peso por unidad de volumen se encuentra entre 2200 a 2400 Kg/m³.

b) Concretos livianos son aquellos que tiene un peso por unidad de volumen inferior a los 1900 Kg/m³.

c) Concreto pesado cuyo peso por unidad de volumen se encuentra entre 2800 a 6000 Kg/m³.

CANTIDAD DE MATERIAL POR METRO CUBICO

Una vez logrado hallar las condiciones necesarias del diseño de mezcla, se procede a cuantificar la cantidad de material que se necesitó por metro cúbico para un determinado diseño. en nuestro caso hemos obtenido diferentes valores para cada una de las relaciones agua/cemento y cada una de ellas con su cambio de módulo de finura global. Con esto tendremos un estimado de cuanto material necesitymos para lograr un metro cúbico de concreto.

Estos valores son hallados tanto en el diseño seco como en el diseño de obra, en nuestro caso como las propiedades de todos los elementos utilizados se encuentran con valores normales, solo es necesario poner atención al diseño en seco, ya que el diseño en obra puede variar por el procedimiento constructivo que se siga y por el grado de control que en ella se esté tomando en cuenta.

IV. PROCEDIMIENTO Y CALCULOS

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- La mezcla obtenida en laboratorio por el método Walker da como resultado una mezcla sobregravosa tal como se había predicho, por cuanto se concluye que este método de diseño se puede utilizar con aditivos que mejoren la trabajabilidad del concreto tales como plastificantes, superplastificantes, microsílica o incorporación de aire.

- La mezcla obtenida por ser sobregravosa trae como consecuencia segregación en el concreto fresco, esto por la diferencia de peso específico entre el agregado fino y el grueso.

- La carga media de rotura de los testigos, calculada en laboratorio, fue de 45 Tn a los 12 días de curado del concreto; siendo este aproximadamente el 75% de la carga de rotura a los 28 días que por cálculos será aproximadamente 56.25 Tn, existiendo así incremento de la resistencia a la compresión por la reducción del agua en la mezcla.

- Existen ciertas restricciones en el desarrollo de la práctica en cuanto a las mediciones un tanto imprecisas porque el equipo utilizado no es el apropiado.

- Las probetas elaboradas en esta practica tuvieron los siguientes resultados:Resistencia promedio = 256.39 kg/cm2 (12 días)

- Estos resultados son satisfactorios a pesar del poco tiempo de curado, por lo que nuestra resistencia equivale al 106.83 % de la resistencia de diseño (204Kg/cm²) a pesar de sólo tener 12 días de curado.

- Por la gran cantidad de grupos de práctica, que emplean el laboratorio y la poca disponibilidad de equipo, el horario de atención del laboratorio debería ampliarse.

- Para efectos de comparación se ha corregido la práctica anterior (Método A.C.I.). De acuerdo a los resultados obtenidos tenemos las dosificaciones siguientes en ambos métodos:

Resistencia a la compresión especificada:f'c = 240 kg/cm² (28 días)

Diseño Anterior (Tablas A.C.I. 98 comité 211)Dosificación corregida: 1 : 3.74 :4.07 / 223.56 lt/bolsaResistencia a la compresión:f'c = 150.57 kg/cm² (10 días)f'c = 195.74 kg/cm² (28 días)

Diseño Walker Dosificación corregida: 1 : 3.73 : 3.64 / 25.01 lt/bolsaResistencia a la compresión:f'c = 256.39 kg/cm² (12 días)f'c = 320.49 kg/cm² (28 días)

Lo que nos da como conclusión que el método propuesto por Walker son las más adecuadas para el diseño de concreto normal con respecto al método A.C.I. en cuanto a su resistencia.

En contraposición a lo anteriormente mencionado en cuanto al criterio económico ha resultado más favorable el diseño por el método A.C.I. por el uso de menos cemento con un 96.3% con respecto al método propuesto por Walker.

- De acuerdo al tipo de rotura que se ha presentado podemos determinar que se ha presentado una rotura típica formando la falla un ángulo respecto a la horizontal.

- Se ha podido determinar mediante observación directa de las probetas ensayadas y partidas que el grado de acomodo de las particulas ha sido el óptimo, o sea que el mezclado y compactado han sido los correctos.

- Con respecto a la calidad del agregado grueso de la cantera estudiada (Agocucho) se puede afirmar que en cuanto a la grava esta es resistente pues no ha fallado en la rotura del concreto con excepción de algunos granos meteorizados.

- El agregado fino presenta mucha impureza y finos por lo que sería necesario lavarlos o regular de alguna otra forma esta deficiencia.