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HORMIGON

DOSIFICACIN DE HORMIGONES.Carlos PhengObjetivos.Analizar la propiedad de resistencia del Hormign endurecido.

Disear y dosificar hormigones de acuerdo a especificaciones del proyecto.Importancia de la Clase.El hormign es el material de construccin ms empleado a nivel mundial.Se emplea fundamentalmente en la construccin de estructuras de hormign armado, para la construccin de edificaciones en altura, tneles, puentes, autopistas y carreteras.El hormign es un material que requiere de un exhaustivo control de calidad.El principal indicador de la calidad de un hormign es su resistencia mecnica.Resistencia.La resistencia es una de las propiedades ms importantes del hormign, principalmente cuando se le utiliza con fines estructurales. El hormign, en su calidad de constituyente de un elemento estructural, queda sometido a las tensiones derivadas de las solicitaciones que actan sobre ste. Si sobrepasan su capacidad resistente se producirn fracturas, primero de origen local y posteriormente generalizadas, que podrn afectar la seguridad de la estructura.Por este motivo, los elementos estructurales deben ser dimensionados de manera que las tensiones producidas no sobrepasen la capacidad resistente del material constituyente, lo cual muestra la importancia de conocer esa caracterstica.De que factores depende la resistencia del Hormign Endurecido?Tipo de cemento.Dosis de cemento.Relacin agua cemento.Curado.Edad del Hormign.Requisitos del Hormign.Resistencia.Docilidad.Durabilidad.Economa.

Dosificacin.El objetivo de la dosificacin de hormigones es determinar las proporciones en que deben combinarse los materiales componentes, de manera de obtener las condiciones previstas para el hormign.

Condiciones de Diseo.TIPO DE CONDICIN

CARACTERSTICAS RELACIONADAS

PARMETROS CONDICIONANTES

Condiciones de diseo

Resistencia

Tipo de cementoRazn agua/cemento

Condiciones de uso en obra

DocilidadFluidezConsistenciaCaractersticas elemento

Dosis de aguaGranulometraTamao mximo

Condiciones de durabilidad

Condiciones ambientalesAtaques agresivos

Tipo de cementoUso aditivosDosis mnima cemento

Condiciones de Partida.Tipo de cemento: Queda definido bsicamente por la existencia de un ambiente que pueda generar acciones agresivas sobre el hormign. Eventualmente puede ser necesario considerar la eleccin de un cemento alta resistencia, si las condiciones de obra requieran de resistencias iniciales ms elevadas que las que puede otorgar un cemento corriente.

Uso de aditivos: Para el uso eventual de aditivos deben considerarse los principios establecidos para su uso.

Parmetros de Dosificacin.Antes de efectuar una dosificacin de hormign, se deben seleccionar sus caractersticas en base al uso que se le quiera dar al hormign, a las condiciones de exposicin, al tamao y forma de los elementos, y las propiedades fsicas del hormign, principalmente la resistencia que se le quiera dar a la estructura.

Tamao del rido grueso.Tipo de arena.Humedad de los ridos.Absorcin de los ridos.Densidad de los ridos.Procedimiento de Dosificacin segn NCH 170.Determinacin de la Resistencia Media Requerida.Determinacin de la relacin Agua / Cemento.Determinacin de la Dosis de Agua.Determinacin de la Dosis de Cemento.Determinacin de la Dosis de rido Grueso.Determinacin de la Dosis de rido Fino.Correcciones a la Dosificacin. Resistencia Media Requerida.

Factor Estadstico. (t) Tabla 24. Factor Estadstico. tNivel de Confianza, %.t951,645901,282851,036800,842Desviacin Estimada (S). Tabla 25. Valor Estimado.Condiciones Previas para la ejecucin de las Obras.S (MPa) H 15> H 15Regulares.8,0-Medias.6,07,0Buenas.4,05,0Muy Buenas.3,04,0Desviacin Estimada.Muy buenas: Dosificacin en peso; laboratorio de faena con personal especializado en la ejecucin de los controles mencionados, en forma permanente y sistemtica.Buena: Dosificacin en peso o en volumen controlado y aplicacin de los controles mencionados, en forma permanente y sistemtica.Medias: Dosificacin en volumen controlado, controles de humedad y esponjamiento de ridos, control del asentamiento de cono y control del rendimiento de la dosis de cemento, en forma espordica.Regulares:Cuando se realiza un control inferior a los mencionados, y slo en el caso de hormigones de grado H15.

Relacin Agua / Cemento.Por Condicin de Resistencia.Por Condicin de Durabilidad.Por Condicin de Resistencia. Tabla 3. Razn Agua Cemento para resistencia requerida, fr. Razn Agua Cemento en masa. Resistencia media requerida. (MPa)Cemento GradoCorriente.Cemento Grado Alta Resistencia.0,4534430,5029360,5525310,6021260,6518230,7016200,7514170,8012150,851013Por Condicin de Durabilidad. Tabla 4. Mxima Razn agua-cemento en casos de Exposicin Severa.Tipo de Estructura. Estructura continua o frecuentemente hmeda o expuesta a hielo-deshielo. Estructuras Expuestas a aguas agresivas, en contacto con el suelo o ambientes salinos.Secciones delgadas (e 20 cm) y secciones con recubrimiento menor que 2 cm.0,450,40Toda otra estructura.0,500,45Razn Agua / Cemento.Una vez determinadas las relaciones agua cemento se debe elegir la menor relacin agua cemento, para la dosificacin del hormign.

Dosis de Agua. Tabla 22. Volumen estimado de agua de amasado (m)Tamao mximo nominal, mmDocilidad segn descenso de cono, cm0 - 23 - 56 - 910 - 1516630,1350,1450,1550,1650,170500,1450,1550,1650,1750,180400,1500,1600,1700,1800,185250,1700,1800,1900,2000,205200,1750,1850,1950,2050,210120,1850,2000,2100,2200,230100,1900,2050,2150,2300,240Dosis de Cemento.

Dosis de Aire Atrapado. Tabla 23. Aire Promedio Atrapado mTamao mximo nominal, mmVolumen medio de aire atrapado, m630,003500,005400,010250,015200,020120,025100,030Dosis de Aire Incorporado. Tabla 6. Contenido de aire.Tamao mximo nominal del rido en mm.Contenido de Aire en %.106125,5205254,5404,5504Dosis de rido.

Correcciones a la Dosificacin.Para la dosificacin se considera que los agregados gruesos se encuentran en condicin saturada superficialmente seca, pero esto en realidad no es as, por lo que resulta necesario realizar correcciones a la dosificacin por humedad y absorcin de los ridos.Correccin por Humedad de los ridos.Es necesario disminuir la cantidad de agua de amasado dependiendo de la cantidad de agua que contienen los ridos, y aumentar las dosis de rido en relacin con su contenido de humedad.

Ejemplo de Dosificacin de Hormigones NCh 170.Dosificacin.Dosificar un hormign H25(90) 20, 6 de acuerdo a las siguientes condiciones.Cemento grado corriente.Buenas condiciones de elaboracin.Estructura sometida a condiciones normales de exposicin.Humedad de la arena H = 5 %.Absorcin de la arena = 2,5 %Humedad de la gravilla H = 1,8 %Absorcin de la gravilla = 1,5 %Densidad real saturada superficialmente seca de la arena y la gravilla 2650 Kg / m.50 % gravilla y 50 % de arena.

Paso N1.Determinar la resistencia media requerida.

De la tabla N 24 obtenemos el valor del factor estadstico (t), en funcin del nivel de confianza para un nivel de confianza de 90 % el valor t = 1,282. Tabla 24. Factor Estadstico. tNivel de Confianza, %.t951,645901,282851,036800,842De la tabla N 25, conociendo que las condiciones previas a la ejecucin del hormign son buenas, y conociendo que la resistencia del hormign es mayor a H15, el valor de la desviacin estimada (S) es de 5,0 MPa. Tabla 25. Valor Estimado.Condiciones Previas para la ejecucin de las Obras.S (MPa) H 15> H 15Regulares.8,0-Medias.6,07,0Buenas.4,05,0Muy Buenas.3,04,0Resistencia Media Requerida.

Paso N 2. Obtener la relacin agua cemento, considerando que se obtiene de acuerdo a dos condiciones:Por resistencia (Tabla 3)Por durabilidad (Tabla 4)Por Resistencia. Tabla 3Conociendo que usamos cemento grado corriente y que la resistencia requerida es de 31,4 MPa.Obtenemos el valor de la relacin agua cemento interpolando.La relacin agua cemento es de 0,48 (Se aproxima a la centsima). Tabla 3. Razn Agua Cemento para resistencia requerida, fr. Razn Agua Cemento en masa. Resistencia media requerida. (MPa)Cemento GradoCorriente.Cemento Grado Alta Resistencia.0,4534430,5029360,5525310,6021260,6518230,7016200,7514170,8012150,851013Interpolacin.La interpolacin consiste en la construccin de nuevos puntos partiendo del conocimiento de un conjunto discreto de puntos.En ingeniera y algunas ciencias es frecuente disponer de un cierto nmero de puntos obtenidos por muestreo o a partir de un experimento y pretender construir una funcin que los ajuste.

Por Durabilidad. Tabla 4Como nuestra estructura va a estar sometida a condiciones normales de exposicin no es necesario considerar la relacin agua cemento obtenida de acuerdo a condiciones severas de exposicin que afectan la durabilidad. Tabla 4. Mxima Razn agua-cemento en casos de Exposicin Severa.Tipo de Estructura. Estructura continua o frecuentemente hmeda o expuesta a hielo-deshielo. Estructuras Expuestas a aguas agresivas, en contacto con el suelo o ambientes salinos.Secciones delgadas (e 20 cm) y secciones con recubrimiento menor que 2 cm.0,450,40Toda otra estructura.0,500,45Paso N 3.Determinar el volumen estimado de agua de amasado en metros cbicos de acuerdo a la Tabla 22, con los valores del tamao mximo del rido y el asentamiento de cono.Con un tamao mximo del rido de 20mm y un asentamiento de cono de 6 cm, el valor es 0,195 m. Tabla 22. Volumen estimado de agua de amasado (m)Tamao mximo nominal, mmDocilidad segn descenso de cono, cm0 - 23 - 56 - 910 - 1516630,1350,1450,1550,1650,170500,1450,1550,1650,1750,180400,1500,1600,1700,1800,185250,1700,1800,1900,2000,205200,1750,1850,1950,2050,210120,1850,2000,2100,2200,230100,1900,2050,2150,2300,240Paso N 4.Determinacin de la Dosis de Cemento.La dosis de cemento se obtiene de la divisin entre la dosis de agua de amasado y la relacin agua cemento.

Paso N 5.Determinar el Volumen de Aire (u).El volumen de aire en el hormign depende de la cantidad de aire incorporado (mediante el uso de aditivos) y la cantidad de aire atrapado durante la colocacin.Como en nuestro caso no se indica el uso de aditivos incorporadores de aire, mediante la Tabla 23, obtenemos la cantidad de aire atrapado, el cual depende del tamao mximo del rido.Para un tamao mximo del rido de 20 mm, obtenemos un volumen de aire atrapado de 0,02 m. Tabla 23. Aire Promedio Atrapado mTamao mximo nominal, mmVolumen medio de aire atrapado, m630,003500,005400,010250,015200,020120,025100,030Paso N 6.Determinacin de las Dosis de ridos.La norma chilena recomienda la determinacin de las dosis de ridos basado en la granulometra de los mismos, en caso de que no se disponga de estos datos es posible establecer proporciones en dependencia del tamao mximo del rido y de la finura de la arena.50 % de gravilla, y 50 % de arena.60 % de grava, y 40 % de arena.Ecuacin de Mxima Compacidad.Las dosis de ridos se obtienen empleando la ecuacin de mxima compacidad. Esta ecuacin nos indica que un metro cbico de hormign corresponde a la sumatoria de los volmenes reales de todos los materiales.

Para obtener el volumen real de los materiales es necesario dividir su peso por la densidad real de los mismos.

Dosis de ridos.De la ecuacin anterior despejamos los ridos totales AT.

Sustituyendo Obtenemos.

Proporcin.Como estamos empleando gravilla y arena, y no conocemos la granulometra de los ridos dispondremos una proporcin 50 % de gravilla, y 50 % de arena.

Correcciones a la Dosificacin.Cmo los ridos se encuentran en condicin hmeda y entre la hiptesis de partida se consideran los ridos en estado saturado superficialmente seco, es necesario establecer correcciones a la dosificacin, a partir de los valores de humedad y absorcin de la gravilla y la arena, que relacionan los pesos seco, saturado superficialmente seco y hmedo de los ridos.Correcciones.

Valores.Humedad de la arena H = 5 %.Absorcin de la arena = 2,5 %Humedad de la gravilla H = 1,8 %Absorcin de la gravilla = 1,5 %Dosificacin.SECOSSSHMEDOCEMENTO406 Kg406 Kg406 KgAGUA229 L195 L172 LGRAVILLA848 Kg861 Kg863 KgARENA840 Kg861 Kg882 KgDENSIDAD2323 Kg/m2323 Kg/m2323 Kg/mConclusiones.El hormign es un material muy importante en el proceso de construccin.La calidad de un hormign depende de su resistencia a la compresin.Para la dosificacin de hormigones es necesario conocer las caractersticas y propiedades de los ridos.El mtodo de dosificacin de la NCh 170, es un mtodo proteccionista, en el cual el consumo de cemento es mayor. Si un constructor construye una casa, pero su obra no es bastante resistente y luego resulta que la casa se derrumba causando la muerte del propietario de la misma, el constructor ser condenado a muerte Si el derrumbamiento causa la muerte del hijo del dueo, se condenar a muerte al hijo del constructor Cdigo de Hammurabi, siglo XVIII A.C.