Informe de Mecanica de Suelo

DISEÑO DE MEZCLAS

Gf.,|

DOCENTE: ING. MARCELO AREVALO

TEMA: DISEÑO DE MEZCLAS

ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS

ALUMNO : Gonzales Reyes Diego Alonso

CICLO: V

MECANICA DE SUELOS Página 1

TARPOTO – PERÚ

2015

DISEÑO DE MEZCLAS

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo daremos a conocer acerca del tema denominado DISEÑO DE MEZCLAS; Con el desarrollo de la actividad se estudiara y se trabajara el procedimiento que hay que seguir en la determinación de la resistencia a la compresión y a la tracción por flexión por rotura en mortero de cemento, usando pastas normalizadas y curadas con el fin de que la única variable sea la calidad de cemento. Debido a la exigencia y enseñan se adquiere cada vez con más frecuencias, la intercomparacion, de los análisis y parámetros relevantes, que determinen la calidad de las probetas realiza en una obra. En este ensayo se explican todos los detalles sobre el proceso de fabricación de las probetas de mortero destinadas a los ensayos de rotura por compresión y flexo-tracción que hemos de hacer para determinar sus propiedades mecánicas.

Todo este desarrollo se ha hecho siguiendo las especificaciones de la norma ATSM C.31. Tanto en el tamaño y características de las probetas, como en el propio proceso de fabricación y conservación de las mismas.

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OBJETIVO GENERAL

Determinar la resistencia a la compresión del concreto a edades de 7, 14, 21 y 28 días para analizar cuál es el comportamiento de dicha resistencia.

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OBJETIVO ESPECIFICO

Verificar si lo que falla es la pasta o el agregado, para así poder determinar si es de buena o de mala calidad.


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DISEÑO DE MEZCLA

1.1) DEFINICION

Es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.

Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aun así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión.

En oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de los componentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales, lo que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que permiten contar con un diseño de mezcla apropiado para estos casos.

El costo de hacer concreto igual que cualquier otro tipo de actividad de construcción se compone del costo de los materiales, del equipo y de la mano de obra. La variación en el costo del material surge del hecho de que el cemento es varias veces más caro que el agregado, de manera que al seleccionar las proporciones de la mezcla, es deseable evitar un alto contenido de cemento.

Existen en la actualidad una serie de métodos de diseño de mezclas que con mayor o menor refinamiento establecen tablas y/o gráficos para estimar cantidades de agua de amasado en función del tamaño máximo, geometría del agregado, así como el asentamiento, relaciones agua/cemento a usar, siendo estas referidas a resistencias en compresión determinadas experimentalmente, las proporciones en que deben intervenir la piedra y la arena en base a gradaciones y consideraciones teóricas y/o prácticas, etc.


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EL PROCESO DE SELECCIÓN DE LA MEZCLA

Una determinación exacta de las proporciones de la mezcla por medio de tablas o de datos de computadora generalmente no es posible, los materiales utilizados son 111 esencialmente variables y muchas de sus propiedades no se pueden estimar cuantitativamente con exactitud. Por ejemplo, la granulometría, forma y textura del agregado no se puede definir de una manera plenamente satisfactoria.

Por lo tanto, no es sorprendente que para obtener una mezcla satisfactoria no solo tengamos que calcular o estimar las proporciones de los materiales disponibles sino también hacer mezclas de prueba. Se verifican las propiedades de esta y se hacen ajustes en las proporciones, se hacen mezclas de prueba en el laboratorio hasta que se obtiene una mezcla definitiva.

Las pruebas de laboratorio no siempre garantizan que los resultados obtenidos sean los mismos que los que se obtendrán en obra.

Otros factores, tales como los efectos del manejo, transporte, retraso en el vaciado y variaciones pequeñas en las condiciones del clima pueden también influir en las propiedades del concreto en obra, pero estos son generalmente secundarios y no necesitan más que ajustes menores en las proporciones de la mezcla durante el proceso de la obra.


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1.2) CONSIDERACIONES BASICAS

Economía

El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de la mano de obra empleada y el equipamiento. Sin embargo excepto para algunos concretos especiales, el costo de la mano de obra y el equipamiento son muy independientes del tipo y calidad del concreto producido. Por lo tanto los costos de los materiales son los más importantes y los que se deben tomar en cuenta para comparar mezclas diferentes. Debido a que el cemento es más costoso que los agregados, es claro que minimizar el contenido del cemento en el concreto es el factor más importante para reducir el costo del concreto. En general, esto puede ser echo del siguiente modo:

- Utilizando el menor slump que permita una adecuada colocación.

- Utilizando el mayor tamaño máximo del agregado (respetando las limitaciones indicadas en el capítulo anterior).

- Utilizando una relación óptima del agregado grueso al agregado fino.

- Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.

Es necesario además señalar que en adición al costo, hay otros beneficios relacionados con un bajo contenido de cemento. En general, las contracciones serán reducidas y habrá menor calor de hidratación. Por otra parte un muy bajo contenido de cemento, disminuirá la resistencia temprana del concreto y la uniformidad del concreto será una consideración crítica.

La economía de un diseño de mezcla en particular también debería tener en cuenta el grado de control de calidad que se espera en obra. Como discutiremos en capítulos posteriores, debido a la variabilidad inherente del concreto, la resistencia promedio del concreto producido debe ser más alta que la resistencia a compresión mínima especificada. Al menos en pequeñas obras, podría ser más barato “sobre diseñar” el concreto que implementar el extenso control de calidad que requeriría un concreto con una mejor relación costo –eficiencia.


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Trabajabilidad

Claramente un concreto apropiadamente diseñado debe permitir ser colocado y compactado apropiadamente con el equipamiento disponible. El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la segregación y sangrado deben ser minimizados. Como regla general el concreto debe ser suministrado con la trabajabilidad mínima que permita una adecuada colocación. La cantidad de agua requerida por trabajabilidad dependerá principalmente de las características de los agregados en lugar de las características del cemento.

Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada, el rediseño de la mezcla debe consistir en incrementar la cantidad de mortero en lugar de incrementar simplemente el agua y los finos (cemento). Debido a esto es esencial una cooperación entre el diseñador y el constructor para asegurar una buena mezcla de concreto. En algunos casos una menos mezcla económica podría ser la mejor solución. Y se deben prestar oídos sordos al frecuente pedido, en obra, de “más agua”.

Resistencia y durabilidad

En general las especificaciones del concreto requerirán una resistencia mínima a compresión. Estas especificaciones también podrían imponer limitaciones en la máxima relación agua/cemento (a/c) y el contenido mínimo de cemento. Es importante asegurar que estos requisitos no sean mutuamente incompatibles.

Las especificaciones también podrían requerir que el concreto cumpla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y deshielo ó ataque químico. Estas consideraciones podrían establecer limitaciones adicionales en la relación agua cemento (a/c), el contenido de cemento y en adición podría requerir el uso de aditivos.

Entonces, el proceso de diseño de mezcla, envuelve cumplir con todos los requisitos antes vistos. Asimismo debido a que no todos los requerimientos pueden ser optimizados simultáneamente, es necesario compensar unos con otros; (por ejemplo puede ser mejor emplear una dosificación que para determinada cantidad de cemento no tiene la mayor resistencia a compresión pero que tiene una mayor trabajabilidad).


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1.3) COMPONENTES DEL DISEÑO DE MEZCLAS

Cemento

El cemento es un conglomerante 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 rocas es llamada Clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse, su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil.

El cemento Portland es el producto obtenido por la pulverización de un Clinker (el cual consiste principalmente de silicatos de calcio hidráulico) y un agregado de una pequeña cantidad de Yeso, los cuales son molidos hasta formar polvo. Cuando el cemento se mezcla con agua cada partícula de cemento adquiere un tipo de crecimiento en su superficie, hasta unirse con otras partículas que también están al crecimiento. Esta unión es la que da el progresivo endurecimiento y consolidación y el desarrollo de resistencia del concreto.

Agregados

Es un material inerte que se presta a ser ligado por una matriz para conformar una masa aglomerada. Son materiales inertes como la arena, la piedra, etc.; que se mezclan con los aglomerantes (cemento, cal, etc.) y el agua formando los morteros y/o concretos, no experimentan cambios en su estructura química o mineralógica.

Como los áridos constituyen normalmente el 90% en peso o más de estas mezclas, sus propiedades tienen gran influencia sobre el producto terminado.Los agregados, áridos o “material de relleno”, son aquellos materiales por lo general inertes, de forma granular, naturales o artificiales, que aglomerados por el cemento en presencia de agua conforman la piedra artificial llamada hormigón. Llamados también áridos, son un conjunto de partículas de origen natural o artificial; que pueden ser tratados o elaborados y cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por la Norma Técnica Peruana 400.011.

Clasificación de los agregados


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a. El agregado fino: Se define como aquel que pasa el tamiz 3/8" y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.b. El agregado grueso: Es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.

Concreto

El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales.El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la cantidad de agua utilizada.

Agua

Se pueden utilizar para el amasado del concreto todas las aguas potables y las sancionadas como aceptables por la práctica. No se emplearán aguas marinas, ya que producirán eflorescencias en las fábricas.

Aditivos

Son aquellas sustancias o productos que incorporados al mortero, modifican en estado fresco y/o endurecido alguna de sus características. No deben afectar desfavorablemente a la calidad de la ejecución de la obra ni a la durabilidad.

1.4) DOSIFICACION DE CONCRETOS DE PESO NORMAL

La dosificación del concreto o diseño de mezclas considera en forma general e independientemente del método elegido los siguientes aspectos: la


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relación agua- cemento (a/c), la resistencia requerida, el revenimiento, el tamaño máximo del agregado, el contenido de aire en caso de ser necesario, las condiciones de exposición del concreto y las condiciones de colocación.

Existen muchos métodos de dosificación, todos ellos requieren de ajustes en las proporciones de los ingredientes hasta lograr los resultados deseados, es decir, ninguno de ellos debe considerarse como preciso, pues generalmente las tablas o curvas de diseño se basan en mezclas reales donde se involucran las propiedades de los materiales empleados en la experimentación correspondiente, y es de esperarse discrepancias que incidan en los resultados.

Uno de los métodos de proporcionamiento de mezclas de concreto más conocido es el recomendado por el comité ACI 211.1 “Práctica Recomendada para el Diseño de Concretos de Peso Normal, Pesado y Masivo”, sin embargo por su sencillez, lo cual va de la mano con una mejor comprensión del proceso se presenta a continuación el Método de la Asociación Canadiense de Cemento Portland.

- Análisis granulométrico de los agregados

- Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso)

- Peso específico de los agregados (fino y grueso)

- Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los agregados (fino y grueso)

- Perfil y textura de los agregados

- Tipo y marca del cemento

- Peso específico del cemento

- Relaciones entre resistencia y la relación agua/cemento, para combinaciones posibles de cemento y agregados.

1.5) PASOS PARA UN DISEÑO DE MEZCLA

Podemos resumir la secuencia del diseño de mezclas de la siguiente manera:


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1. Estudio detallado de los planos y especificaciones técnicas de obra.

2. Elección de la resistencia promedio (f ‘cr)

3. Elección del Asentamiento (Slump)

4. Selección del tamaño máximo del agregado grueso.

5. Estimación del agua de mezclado y contenido de aire.

6. Selección de la relación agua/cemento (a/c).

7. Cálculo del contenido de cemento.

8. Estimación del contenido de agregado grueso y agregado fino.

9. Ajustes por humedad y absorción.

10. Cálculo de proporciones en peso.

11. Cálculo de proporciones en volumen.

12. Cálculo de cantidades por tanda.

1.6) PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO

Trabajabilidad: Es el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los procesos de mezclado, transporte, colocación y compactación. La forma más común para medir la "trabajabilidad" es mediante "la prueba del slump". Los instrumentos que se necesitan son una plancha base, un cono y una varilla de metal. Esta prueba consiste en medir la altura de una masa de concreto luego de ser extraída de un molde en forma de cono. Cuanto mayor sea la altura, el concreto será más trabajable. De la misma manera, cuanto menor sea la altura, el concreto estará muy seco y será poco trabajable (ver figura 35).

El primer paso para hacer esta prueba consiste en sacar una muestra de concreto de una determinada tanda de la mezcladora. Con esta muestra se llena el cono mediante tres capas y se chucea con la varilla, 25 veces cada una. Inmediatamente después se nivela el cono, se levanta verticalmente y se le coloca al lado del concreto. Por


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último, se mide la altura entre el cono y el concreto, colocando la varilla horizontalmente sobre el cono.

Segregación: Ocurre cuando los agregados gruesos, que son más pesados, como la piedra chancada se separan de los demás materiales del concreto. Es importante controlar el exceso de segregación para evitar mezclas de mala calidad. Esto se produce, por ejemplo, cuando se traslada el concreto en buggy por un camino accidentado y de largo recorrido, debido a eso la piedra se segrega, es decir, se asienta en el fondo del buggy.

Exudación: Se origina cuando una parte del agua sale a la superficie del concreto. Es importante controlar la exudación para evitar que la superficie se debilite por sobre-concentración de agua. Esto sucede, por ejemplo, cuando se excede el tiempo de vibrado haciendo que en la superficie se acumule una cantidad de agua mayor a la que normalmente debería exudar.

Contracción: Produce cambios de volumen en el concreto debido a la pérdida de agua por evaporación, causada por las variaciones de humedad y temperatura del medio ambiente. Es importante controlar la contracción porque puede producir problemas de fi suración. Una medida para reducir este problema es cumplir con el curado del concreto.

1.7) PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

Elasticidad: Es la capacidad de comportarse elásticamente dentro de ciertos límites. Es decir, que una vez deformado puede regresar a su forma original.

Resistencia: Es la capacidad del concreto para soportar las cargas que se le apliquen. Para que éste desarrolle la resistencia indicada en los planos, debe prepararse con cemento y agregados de calidad. Además, debe tener un transporte, colocado, vibrado y curado adecuado

1.8) ESPECIFICACIONES TECNICAS


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Antes de diseñar una mezcla de concreto debemos tener en mente, primero, el revisar los planos y las especificaciones técnicas de obra, donde podremos encontrar todos los requisitos que fijó el ingeniero proyectista para que la obra pueda cumplir ciertos requisitos durante su vida útil.

CALCULO DE LA DESVIACION ESTANDAR

Método 1

Si se posee un registro de resultados de ensayos de obras anteriores deberá calcularse la desviación estándar. El registro deberá:

Representar materiales, procedimientos de control de calidad y condiciones similares a aquellos que se espera en la obra que se va a iniciar.

Representar a concretos preparados para alcanzar una resistencia de diseño (f ‘c) que este dentro del rango de ±70 kg/cm2 de la especificada para el trabajo a iniciar.

Si se posee un registro de 3 ensayos consecutivos la desviación estándar se calculará aplicando la siguiente fórmula:

Dónde:

s = Desviación estándar, en kg/cm2.

Xi = Resistencia de la probeta de concreto, en kg/cm2.

X = Resistencia promedio de n probetas, en kg/cm2.

n = Número de ensayos consecutivos de resistencia.

Consistir de por lo menos 30 ensayos consecutivos o dos grupos de ensayos consecutivos que totalicen por lo menos 30 ensayos. Si se posee dos grupos de ensayos consecutivos que totalicen por lo menos un registro de 30 ensayos


s=√∑(X i−X)2

n−1

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consecutivos, la desviación estándar promedio se calculará con la siguiente fórmula:

Dónde:

s = Desviación estándar promedio en kg/cm2.

s1 s2 = Desviación estándar calculada para los grupos 1 y 2 respectivamente en kg/cm2.

n1 n2 = Número de ensayos en cada grupos, respectivamente.

Método 2

Si solo se posee un registro de 15 a 29 ensayos consecutivos, se calculara la desviación estándar “s” correspondiente a dichos ensayos y se multiplicara por el factor de corrección indicado en la Tabla N°1 para obtener el nuevo valor de “s”.

El registro de ensayos a que se hace referencia en este Método deberá cumplir con los requisitos a, b del método 1 y representar un registro de ensayos consecutivos que comprenda un periodo de no menos de 45 días calendario.

Cálculo de Resistencia promedio requerida

Una vez que la desviación estándar ha sido calculada, la resistencia a compresión promedio requerida (f ‘cr) se obtiene como el mayor valor de las


s=√(n1−1 )(s¿¿1)2+(n2−1)(s2)

2

(n1+n2−2)¿

Tabla N°1: Factor de corrección

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ecuaciones (1) y (2). La ecuación (1) proporciona una probabilidad de 1 en 100 que el promedio de tres ensayos consecutivos estará por debajo de la resistencia especificada (f ‘c). La ecuación (2) proporciona una probabilidad de similar de que ensayos individuales estén 35 kg/cm2 por debajo de la resistencia especificada (f ‘c).

Si la desviación estándar se ha calculado de acuerdo a lo indicado en el Método 1 o el Método 2, la resistencia promedio requerida será el mayor de los valores determinados por las formulas siguientes usando la desviación estándar “s” calculada.

f ‘cr = f ‘c + 1.34 s ………………………………..(1)

f ‘cr = f ‘c + 2.33 s -35.…………………….....(2)

Dónde:

s = Desviación estándar, en kg/cm2.

Si se desconoce el valor de la desviación estándar, se utilizara la Tabla N°2 para la determinación de la resistencia promedio requerida.

Elección del asentamiento (Slump) / ASTM C 143


Tabla N°2: Resistencia de compresión promedio

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Si las especificaciones técnicas de obra requieren que el concreto tenga una determinada consistencia, el asentamiento puede ser elegido de la siguiente tabla:

Si las especificaciones de obra no indican la consistencia, ni asentamiento requeridos para la mezcla a ser diseñada, utilizando la Tabla N°4 podemos seleccionar un valor adecuado para un determinado trabajo que se va a realizar. Se deberán usar las mezclas de la consistencia más densa que puedan ser colocadas eficientemente.

Selección de tamaño máximo del agregado

Las Normas de Diseño Estructural recomiendan que el tamaño máximo nominal del agregado grueso sea el mayor que sea económicamente disponible, siempre que sea compatible con las dimensiones y características de la estructura.

La Norma Técnica de Edificación E. 060 prescribe que el agregado grueso no deberá ser mayor de:


Tabla N°3: Resistencia de compresión promedio

Tabla N°4: Asentamientos recomendados para varios tipos de construcción. (ACI)

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1/5 de la menor dimensión entre las caras de encofrados; o

1/3 del peralte de la losa; o

3/4 del espacio libre mínimo entre barras individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones o ductos de presfuerzo. El tamaño máximo nominal determinado aquí, será usado también como tamaño máximo simplemente.

Se considera que, cuando se incrementa el tamaño máximo del agregado, se reducen los requerimientos del agua de mezcla, incrementándose la resistencia del concreto. En general este principio es válido con agregados hasta 40mm (1½’’). En tamaños mayores, sólo es aplicable a concretos con bajo contenido de cemento.

Estimación del agua de mezclado y contenido de aire

La Tabla N°5.1 preparada en base a las recomendaciones del Comité 211 del ACI, nos proporciona una primera estimación del agua de mezclado para concretos hechos con diferentes tamaños máximos de agregado con o sin aire incorporado.

Como se observa, la tabla 5 no toma en cuenta para la estimación del agua de mezclado las incidencias del perfil, textura y granulometría de los agregados. Debemos hacer presente que estos valores tabulados son lo suficientemente aproximados para una primera estimación y que dependiendo del perfil, textura y granulometría de los agregados, los valores requeridos de agua de mezclado pueden estar algo por encima o por debajo de dichos valores.


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Al mismo tiempo, podemos usar la Tabla N°5.2 para calcular la cantidad de agua de mezcla tomando en consideración, además de la consistencia y tamaño máximo del agregado, el perfil del mismo. Los valores de la tabla 5 corresponden a mezclas sin aire incorporado.


Tabla N°5.1: Requerimientos aproximados de agua de mezclado y de contenido de aire para diferentes valores de asentamientos y tamaño máximos de agregados.

Tabla N°5.2: Contenido de agua de mezcla

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La tabla 5.1 nos muestra también el volumen aproximado de aire atrapado, en porcentaje, a ser esperado en un concreto sin aire incorporado y los promedios recomendados del contenido total de aire, en función del grado de exposición, para concretos con aire incorporado intencionalmente por razones de durabilidad a ciclos de congelamiento y deshielo, agua de mar o sulfatos. Obtenidos los valores de cantidad de agua y de aire atrapado para un metro cúbico de concreto procedemos a calcular el volumen que ocupan dentro de la unidad de volumen de concreto:

Elección de la relación agua/cemento (a/c)

Existen dos criterios (por resistencia, y por durabilidad) para la selección de la relación a/c, de los cuales se elegirá el menor de los valores, con lo cual se garantiza el cumplimiento de los requisitos de las especificaciones. Es importante que la relación a/c seleccionada con base en la resistencia satisfaga también los requerimientos de durabilidad.

Por Resistencia

Para concretos preparados con cemento Portland tipo 1 o cementos comunes, puede tomarse la relación a/c de la Tabla N°6.


Volumende agua (m3 )=Contenido deagua demezclado¿¿

Tabla N°6.1: Relación a/c y resistencia de compresión

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Por durabilidad

La Norma Técnica de Edificación E.060 prescribe que si se desea un concreto de baja permeabilidad, o el concreto ha de estar sometido a procesos de congelación y deshielo en condición húmeda. Se deberá cumplir con los requisitos indicados en la Tabla 6.2.


Tabla N°6.2: Máxima relación a/c permisible para concretos sometidos a condiciones especiales de exposición.

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METODO DE FÜLLER

Este método es general y se aplica cuando los agregados no cumplan con la Norma ASTM C 33. Asimismo se debe usar para dosificaciones con más de 300 kg de cemento por metro cúbico de concreto y para tamaños máximos del agregado grueso comprendido entre 20mm (3/4’’) y 50mm (2’’). Relación:

ac= 1Z; Z=K1 Rm+0.5

Dónde:

K1: Factor que depende de la forma del agregado. De 0.0030 a 0.0045 para piedra chancada y de 0.0045 a 0.0070 para piedra redondeada.

Rm: Resistencia promedio requerida

Cálculo del contenido de cemento

Una vez que la cantidad de agua y la relación a/c han sido estimadas, la cantidad de cemento por unidad de volumen del concreto es determinada dividiendo la cantidad de agua por la relación a/c. Sin embargo es posible que las especificaciones del proyecto establezcan una cantidad de cemento mínima. Tales requerimientos podrían ser especificados para asegurar un acabado satisfactorio, determinada calidad de la superficie vertical de los elementos o trabajabilidad.


Contenido decemmento (kg/m3 )=Contenido de aguademezclado ¿¿

Volumende cemmento (m3 )= Contenidode cemento(kg)Peso específicodel cemento (kg /m3)

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Estimación del contenido de agregado grueso y agregado fino

METODO DE FÜLLER

Ley de Füller: Pd=100√ dD

Dónde:

Pd: % que pasa por la malla d.

d: Abertura de la malla de referencia.

D: Tamaño máximo del agregado grueso.

La relación arena/agregado, el volumen absoluto, se determina gráficamente:

Se dibujan las curvas granulométricas de los 2 agregados.

En el mismo papel, se dibuja la parábola de Füller (Ley de Füller).

Por la malla Nº 4 trazamos una vertical la cual determinará en las curvas trazadas 3 puntos.

A= % Agregado fino que pasa por la malla Nº 4.

B= % Agregado grueso que pasa por la malla Nº 4.

C= % Agregado ideal que pasa por la malla Nº 4.

Si llamamos:

α: % en volumen absoluto del agregado fino dentro de la mezcla de agregados.

β: % en volumen absoluto del agregado grueso dentro de la mezcla de agregados.


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La Figura 1 nos muestra un ejemplo de la determinación de las proporciones de agregado fino y agregado grueso en relación al volumen total de agregados por metro cúbico de concreto.

Entonces:

Teniendo los valores de α y β podemos calcular el volumen de agregado fino y agregado grueso por metro cúbico de concreto, de la siguiente manera:


Figura N°1: Proporcionamiento de agregados. Método de Füller

α=C−BA−B

x 100

β=100−α

Vol .total de agregados=1−(Vol. agua+Vol . aire+Vol. cemento )

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Obtenidos los volúmenes de agregado fino y grueso dentro de un metro cúbico de concreto, calculamos los pesos de agregado fino y grueso para un metro cúbico de concreto:

METODO DEL COMITÉ 211 DEL ACI

Se determina el contenido de agregado grueso mediante la Tabla N°7.1, elaborada por el Comité 211 del ACI, en función del tamaño máximo nominal del agregado grueso y del módulo de fineza del agregado fino. La Tabla N°7 permite obtener un coeficiente b/b0 resultante de la división del peso seco del agregado grueso entre el peso unitario seco y compactado del agregado grueso expresado en kg/m3.

Obtenido b/b0 procedemos a


Tabla N°7.1: Volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto

Vol .agregado fino (m3 )= α100

xVol . totalde agregados (m3 )

Vol .agregadogrueso (m3 )= β100

xVol . total deagregados(m3)

Pe so agregado fino (kg/m3 )=(Vol .agregado fino)(Pesoespecíficoagregado fino)

Pesoagregado grueso (kg/m3 )=(Vol . agregadogrueso)(Pesoespecíficoagregado grueso)

Peso secodel A .grueso ¿

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calcular la cantidad de agregado grueso necesario para un metro cúbico de concreto, de la siguiente manera:

Entonces los volúmenes de los agregados grueso y fino serán:

Por

consiguiente el peso seco del agregado fino será:

METODO DEL MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS

Las investigaciones realizadas en la Universidad de Maryland han permitido establecer que la combinación de los agregados fino y grueso, cuando éstos tienen granulometrías comprendidas dentro de los límites que establece la Norma ASTM C 33, debe producir un concreto trabajable en condiciones ordinarias, si el módulo de fineza de la combinación de agregados se aproxima a los valores indicados en la Tabla 7.2


Vol .agregadogrueso (m3 )= Pesodel A .gruesoPesoespecíficodel A .grueso

Vol .agreado fino(m3)=1− (Vol .agua+Vol .aire+Vol . cemento+Vol. A .grueso )

Pesoagregado fino (kg /m3 )=(Vol . agregado fino)(Pesoespecíficoagregado fino)

Tabla N°7.2: Módulo de fineza de la combinación de agregados

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De la Tabla 7.2 obtenemos el módulo de fineza de la combinación de agregados (mc), al mismo tiempo contamos, previamente, con valores de los módulos de fineza del agregado fino (mf) y del agregado grueso (mg), de los cuales haremos uso para obtener el porcentaje de agregado fino respecto al volumen total de agregados mediante la siguiente fórmula:

Dónde:

rf: % de volumen de agregado fino con respecto al volumen total de agregados.

Entonces los volúmenes de agregado fino y agregado grueso por metro cúbico de concreto son:

Por tanto, los pesos de los agregados en un metro cúbico de concreto son:

METODO DE WALKER

La Tabla 7.3, elaborado por Walter, permite determinar el porcentaje aproximado de agregado fino en relación al volumen total de agregados, en función del módulo de fineza del agregado fino, el tamaño máximo nominal del agregado grueso, el perfil del mismo y el contenido de cemento en la unidad cúbica de concreto.


rf=¿

m g−mc

m g−mf

x 100¿


Vol .agregado fino (m3 )=r f

100x (Vol . totalde agregados)

Vol .agregadogrueso (m3 )=Vol .total de agregados−Vol .agregado fino

Peso A . fino (kg /m3 )=(Vol. A . fino)(Pesoespecífico A . fino)

Peso A .grueso (kg /m3 )=(Vol. A .grueso)(Pesoespecífico A . grueso)

Tabla N°7.3: Porcentaje de agregado fino

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De la tabla obtenemos el valor de α (porcentaje de agregado fino), con el cual procedemos de la siguiente manera:

Por tanto, los pesos de los agregados en un metro cúbico de concreto son:



Vol .agregado fino (m3 )= α100

xVol . totalde agregados (m3 )

Pesoagregado fino (kg /m3 )=(Vol . agregado fino)(Pesoespecíficoagregado fino)

Pesoagregado grueso (kg/m3 )=(Vol . agregadogrueso)(Pesoespecíficoagregado grueso)

Vol .agregadogrueso (m3 )=Vol .total de agregados−Vol .agregado fino

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Ajustes por humedad y absorción

El contenido de agua añadida para formar la pasta será afectada por el contenido de humedad de los agregados. Si ellos están secos al aire absorberán agua y disminuirán la relación a/c y la trabajabilidad. Por otro lado si ellos tienen humedad libre en su superficie (agregados mojados) aportarán algo de esta agua a la pasta aumentando la relación a/c, la trabajabilidad y disminuyendo la resistencia a compresión. Por lo tanto estos efectos deben ser tomados estimados y la mezcla debe ser ajustada tomándolos en cuenta. Por lo tanto, si:

AgregadoGrueso { Humedad=%W g

%Absorción=% ag

AgregadoFino { Humedad=%W f

%Absorción=% af

Pesos de agregados húmedos:

Agua efectiva


Peso A .grueso húmedo (kg )=(Peso A .grueso seco )(1+%W g

100)

Peso A . finohúmedo (kg )=(Peso A . fino seco)(1+%W f

100)

Aguaenagregadogrueso= (Peso A . grueso seco )(%W g−%ag

100 )=X

Aguaenagregado fino=(Peso A . fino seco )(%W f−%af

100 )=Y

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Cálculo de las proporciones en peso

Cemento : agregado fino : agregado grueso / agua

Peso cementoPeso cemento

:Peso A . finohúmedo

Peso cemento:Peso A . gruesohúmedo

Pesocemento/ Agua efectivaPeso cemento

Cálculo de las proporciones en volumen

Datos necesarios

- Peso unitario suelto de cemento(1500 kg/m3)

- Pesos unitarios sueltos de los agregados fino y grueso (en condición de humedad a la que se ha determinado la dosificación en peso).

Volúmenes en estado suelto

Cemento: Vol . cemento (m3 )= Pesocemento (kg)P .U .cemento (1500kg /m3)

Agregado fino Vol . A . fino (m3 )=Peso A . finohúmedo(kg)P .U . A . fino(kg /m3)


Aguae fectiva (lts )=Aguade diseño−(X+Y )

DISEÑO DE MEZCLAS

Agregado grueso Vol . A . grueso (m3 )=Peso A . gruesohúmedo (kg )P .U . A . grueso (kg/m3 )

En el caso del agua, éste se calculará en litros por bolsa de cemento (lts/bls), se la siguiente manera:

Porciones en volumen

Cemento : agregado fino : agregado grueso / agua (lts/bls)

Vol. cementoVol . cemento

:Vol . A . finoVol . cemento

:Vol. A .gruesoVol . cemento

/Agua( lts/bls)

C F G A

Cálculo de cantidades por tanda

Datos necesarios

- Capacidad de la mezcladora.

- Proporciones en volumen.

Cantidad de bolsas de cemento requerido


Agua (lts /bls )=Cantidad de agua porm3deConcreto

(Peso cemento porm3de concreto

Pesocemento por bols a (42.5 ))

Cant .debolsas de cementoreq .=(Capacidad demezcladora( pie3))(0.0283m3)¿¿

DISEÑO DE MEZCLAS

Eficiencia de la mezcladora:

Debido a que la mezcladora debe ser abastecida por un número entero de bolsas de cemento, la cantidad de bolsas de cemento por tanda será igual a un número entero menor a la cantidad de bolsas requerida por la mezcladora.

Volumen de concreto por tanda

Cantidades de materiales por tanda:

Teniendo las proporciones en volumen (C: F: G/A), calculamos las cantidades de materiales por tanda:

o Cemento : 1 x 2 = 2 Bolsas

o Agregado fino : F x 2 = Cantidad A, fino(m3)

o Agregado grueso : G x 2 = Cantidad A. grueso(m3)

o Agua : A x 2 = Cantidad de agua(lts)

ENSAYOS DE LABORATORIO

CONTENIDO DE HUMEDAD


Eficienc iamezcladora(% )=Cantidad debolsas cemento por tandaCantidad debolsas requeridas

x100

Vol .deconcreto por tanda=(Capacidad de mezcladora( pie3))(0.0283m3)(Eficiencia (% )

100)

DISEÑO DE MEZCLAS

En los agregados existen poros, los cuales se encuentran a la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla.En el laboratorio utilizaremos agregados que están parcialmente secos (al aire libre) para la determinación del contenido de humedad total de los agregados. Este método consiste en someter una muestra de agregado a un proceso de secado y comparar su masa antes y después del mismo para determinar su porcentaje de humedad total. Este método es lo suficientemente exacto para los fines usuales.

El grado de humedad está directamente relacionado con la porosidad de las partículas. La porosidad está también relacionada con el tamaño de los poros, su permeabilidad y la cantidad o volumen total de los poros. Más amplio en la NTP 185.2002.

El agregado tiene 4 estados:

Seco. Se consigue mediante un horno a 110°C. Parcialmente seco. En el aire libre. Saturado Superficialmente Seco (SSS). Es un estado ideal, se da

cuando sus poros están llenos de agua y están secos superficialmente secos.

Húmedo. Cuando poros y superficies están llenos de agua.

Fórmula para calcular el % humedad:

ω=W a−W s

W s

x 100

Dónde:

ω = %Humedad

Wa = Peso de la muestra con agua


DISEÑO DE MEZCLAS

Ws = Peso de la muestra seca

Material y Equipos Balanza con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en

cualquier punto dentro del rango de uso, graduada. Horno capaz de mantener una temperatura de 110°C ± 5°C. Recipiente o tara para introducir la muestra en el horno.

ProcedimientoEl procedimiento es el mismo que se va a emplear tanto para el agregado fino, como para el agregado grueso:

Se selecciona una fracción representativa del material a determinar la humedad.

Se ubica la muestra en un recipiente (tara) previamente pesado. El recipiente debe estar limpio y seco.

Se pesa la muestra en el recipiente, luego se llevan a proceso de secado en horno por un tiempo de 24 horas a 110°C aproximadamente.

Al cabo delas 24 horas, se pesa el conjunto de muestra más recipiente. La muestra no debe ser pesada inmediatamente sacada del horno, se debe facilitar un enfriamiento de ella. Luego se hacen los cálculos respectivos.

Datos registrados:

DescripciónPesos (g)

A. Grueso A. FinoN° del Recipiente 1 2Peso del recip. + suelo húmedo 588.12 189.76Peso del recip. + suelo seco 583.10 177.11Tara 38.65 37.15Peso del agua 5.02 12.65Peso del suelo seco 544.45 139.96Contenido de Humedad (%) 0.92 9.04

Cálculos y Resultados:

Agregado Grueso:

ω=(588.12−583.10)583.10−38.65

x 100= 5.02544.45

x 100

ω=0.92%


DISEÑO DE MEZCLAS

Agregado Fino:

ω=(189.76−177.11)177.11−37.15

x100= 12.65139.96

x100

ω=9.04%

CONCLUSION

Humedades de los agregados, las humedades se convierten en el factor modificador de la relación agua cemento de las mezclas para evitar excesos de fluidez y consistencias inmanejables en las mezclas frescas.

ANEXOS


DISEÑO DE MEZCLAS

PESO VOLUMÉTRICO O UNITARIO

Se denomina peso volumétrico o unitario del agregado, al peso que alcanza un determinado volumen unitario. Generalmente se expresa en kilos por metro cúbico. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados y para convertir cantidades en volumen y viceversa, cuando el agregado se maneja en volumen. La norma NTP 400.017 establece el método para determinar el peso unitario de agregados finos y gruesos.

Materiales y Equipos

Una balanza con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada.

Agregado fino y grueso ya seleccionado por el método del cuarteo. Recipiente o cilindro (molde) con peso y volumen especificados. Pala para llenar el molde y una brocha para limpiar. Varilla de acero de 5/8” y 60 cm de longitud.

Procedimientos

El procedimiento para el agregado fino es similar para el empleo del agregado grueso.

Peso Unitario Suelto:

Se llena el recipiente por medio de una pala de modo que el agregado se descargue de una altura no mayor de 60 cm: por encima del borde, hasta llenarlo.


DISEÑO DE MEZCLAS

Se enrasa la superficie del agregado con una regla o con una varilla, de modo que las partes salientes se compensen con las depresiones en relación al plano de enrase.

Se determina la masa del recipiente lleno, mediante la balanza.

Peso Unitario Compactado:

El agregado se coloca en el recipiente, correspondiente a tres capas de igual volumen aproximadamente, hasta llenarlo.

Cada una de las capas se empareja y se apisona con 25 golpes de varilla, distribuidos uniformemente en cada capa. Al apisonar se aplica la fuerza necesaria para que la varilla atraviese solamente la capa respectiva.

Una vez lleno el molde se enrasa la superficie usando la varilla como regla y se determina la masa del recipiente lleno.

P .U .=WV

Dónde:W = Peso en masa del agregado secoV = Volumen que ocupa el agregado

Datos registrados:

AGREGADO GRUESODESCRIPCION COMPACTADO SUELTO

Muestra 1 2 3 1 2 3Peso del molde (g) 6,464Peso del molde + agregado(g)

9,873 9,881 9,901 9,610 9.630 9,730

Peso del agregado (g) 3,409 3,417 3,437 3,146 3,166 3,266Volumen del molde (cc) 2,127.4

Peso Unitario (kg/m3)1,602.4

31,606.1

91,615.

591,478.

331,488.

201,535.

21Peso Unitario Prom (kg/m3)

1,608.07 1,500.58

AGREGADO FINODESCRIPCION COMPACTADO SUELTO

Muestra 1 2 3 1 2 3Peso del molde (g) 6,464Peso del molde + agregado(g)

9,953 9,986 9,994 9,670 9.679 9,655

Peso del agregado (g) 3,489 3,522 3,530 3,206 3,215 3,191Volumen del molde (cc) 2,127.4

Peso Unitario (kg/m3)1,640.0

31,655.5

41,659.

301,507.

01,511.

231,499.

95


DISEÑO DE MEZCLAS

Peso Unitario Prom (kg/m3)

1,651.62 1,506.06


AGREGADO GRUESO

Compactado:

P .U .Compactado (muestra1 )=9.873−6.4642127.4−6

=1,602.43kg/m3


=1,606.19kg/m3


=1,608.07kg /m3

P .U .CompProm=1,602.43+1,606.19+1,608.073

=1,608.07kg /m3

Suelto

P .U . Suelto (muestra1 )=9.610−6.4642127.4−6

=1,478.33kg/m3


=1,488.20kg/m3


=1,535.21kg /m3

P .U . Suel Prom=1,478.33+1,488.2+1,535.213

=1,500.58kg /m3

AGREGADO FINO

Compactado


=1,640.03kg/m3


DISEÑO DE MEZCLAS


=1,655.54kg /m3


=1,659.30kg /m3

P .U .CompProm=1,640.03+1,655.54+1,6059.33

=1,651.62kg/m3

Suelto


=1,507kg/m3


=1,511.23kg /m3

P .U . Suelto (muest ra1 )=9.610−6.4642127.4−6

=1,499.95 kg/m3

P .U . Suel Prom=1,507+1,511.23+1,499.953

=1,506.06 kg

m3

CONCLUSION

Masas unitarias de los agregados, las masas de los agregados por unidad de volumen, relaciona la capacidad de acomodamiento de los agregados, en el caso de las densidades compactadas, y las densidades en estado aparentemente seco las condiciones de manejabilidad y consistencia de la mezcla de concreto en estado fresco

ANEXOS


DISEÑO DE MEZCLAS

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

Es la distribución de los tamaños de las partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices, según la norma de “Método de prueba estándar por el Análisis del tamiz de agregados finos y gruesos ASTM C 136”.

El método de determinación granulométrico es hacer pasar las partículas por una serie de mallas de distintas aberturas que actúan como filtros de los granos que se llama comúnmente de tamices.

Los 7 tamices estándar ASTM C33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No. 100 (150 micras) hasta 9.52mm.

Módulo de Fineza

Representa un tamaño promedio ponderado de la muestra de arena, pero no representa la distribución de las partículas, se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz N° 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100. Es un factor empírico obtenido con la siguiente formula:


DISEÑO DE MEZCLAS

MF=∑%ACumul ados retenidos

100

En la apreciación del módulo de fineza, se estima que las arenas comprendidas entre los módulos 2.2 y 2.8 producen concretos de buena trabajabilidad y reducida segregación; y que las que se encuentran entre 2.8 y 3.2 son las más favorables para los concretos de alta resistencia.

Tipos de Granulometría

Granulometría Continua: Es la que corresponde a un árido o suelo uniformemente graduado en todos sus tamaños, desde los más gruesos hasta los más finos.

Granulometría Discontinua: Corresponde a un árido o suelo al que le faltan los tamaños intermedios.

Granulometría Semicontinua: Corresponde a un árido o suelo que posee pocos tamaños intermedios.

Granulometría Interferida: Corresponde a un árido o suelo con exceso de tamaños intermedios.

TAMAÑO MÁXIMO

Tamaño Máximo según NTP

Es el menor tamiz por el que se pasa toda la muestra.

Tamaño Máximo según ASTM

Está dado por la abertura de la malla inmediatamente superior a la que retiene el 15% o más al cribar (tamizar) por ella el agregado más grueso.

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL

Tamaño Máximo Nominal según NTP

Es aquel que corresponde al menor tamiz de la serie utilizada que produce el primer retenido.

Materiales y Equipos

Las balanzas utilizadas en el ensayo de agregado fino, grueso y global deberán tener la siguiente exactitud y aproximación:


DISEÑO DE MEZCLAS

Para agregado fino, con aproximación de 0,1 g y exacta a 0,1 g ó 0,1 % de la masa de la muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso.Para agregado grueso o agregado global, con aproximación y exacta a 0,5 g ó 0,1 % de la masa de la muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso.

Tamices: Los tamices serán montados sobre armaduras construidas de tal manera que se prevea pérdida de material durante el tamizado. Los tamices cumplirán con la NTP 350.001.

Procedimiento:

Se selecciona una muestra la más representativa posible. Una vez secada la muestra se pesan 1000 gramos del agregado fino y

4000 a 5000 gramos de agregado grueso. Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de tamices o

mallas dependiendo del tipo de agregado. En el caso del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden descendente (1½" ,1", ¾", ½”, 3/8" , # 4 y Fondo)

La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso retenido.

Lo mismo se realiza con el agregado fino pero se pasa por la siguiente serie de tamices (# 4, # 8, # 16, # 30 #50, #100, #200 y Fondo).

Datos registrados:

Agregado Fino Peso = 500 g

TAMIZABERTURA

(mm)PESO

RETENIDO(g)

PORCENTAJE (%)

RETENIDO ACUMLADOQUE

PASA3/8’’ 9.525 -- -- -- 100N°4 4.760 6.97 1.39 1.39 98.61N°8 2.380 4.85 0.97 2.36 97.64N°16 1.180 7.28 1.46 3.82 96.18N°30 0.580 36.08 7.22 11.04 88.96N°50 0.237 180.73 36.15 47.19 52.81N°100 0.140 168.73 33.75 80.94 19.06N°200 0.074 52.67 10.53 91.47 8.53Platillo 42.69 -- -- --MODULO DE FINEZA 1.47



DISEÑO DE MEZCLAS

MF=∑%ACumulados retenidos (N ° 4−N° 100 )

100

MF=∑ (1.39+2.36+3.82+11.04+47.19+80.94)

100

MF=1.47

Representación Gráfica

CONCLUSION

La granulometría de los agregados, favorece la gradación o acomodamiento de los agregados partícula dos en la masa de concreto, y se relaciona con la cantidad de superficie en la interface con la pasta de cemento en la mezcla en estado fresco.

ANEXOS


DISEÑO DE MEZCLAS

PESO ESPECÍFICO

El peso específico de los agregados es un indicador de calidad, en cuanto que los valores elevados corresponden a materiales de buen comportamiento, mientras que para bajos valores generalmente corresponde a agregados absorbentes y débiles.

Peso Específico del Agregado Fino (NTP 400.022)

La presente norma establece el método de ensayo para determinar el peso específico (densidad); peso específico saturado con superficie seca, el pesoespecífico aparente y la absorción después de 24 horas en agua del agregado fino.

Las definiciones que se sugieren en la presente norma son:-

Peso Específico: Es la relación a una temperatura estable, de la masa de un volumen unitario de material, a la masa del mismo volumen de agua destilada libre de gas.


DISEÑO DE MEZCLAS

Peso Específico Aparente: Es la relación a una temperatura estable, de la masa en el aire, de un volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas, si el material es un sólido, el volumen es igual a la porción impermeable. Peso Específico de Masa: Es la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material (incluyendo los poros permeables e impermeables naturales del material); a la masa en el aire dela misma densidad, de un volumen igual de agua destilada libre de gas

Peso Específico de Masa Saturada Superficialmente Seca (SSS): Es lo mismo que el peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en los poros permeables. Nota: El peso específico anteriormente definido está referido a la densidad del material, conforme al Sistema Internacional de Unidades.

Peso Específico del Agregado Grueso (NTP 400.021)

Es la relación a una temperatura estable de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas.

PORCENTAJE DE ABSORCION

Podemos definir la absorción, como la cantidad de agua absorbida por el agregado sumergido en el agua durante 24 horas. Se expresa como un porcentaje del peso del material seco, que es capaz de absorber, de modo que se encuentre el material saturado superficialmente seco. La absorción del agregado fino se determina por la NTP 400.022. Estas normas establecen el método de ensayo para determinar el porcentaje de absorción (después de 24 horas en el agua).

%|¿|W SSS−W Seca

W Seca

x100

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

Materiales y Equipos Balanza con capacidad mínima de 1000 g y sensibilidad de 0.1 g.


DISEÑO DE MEZCLAS

Matraz aforado o picnómetro, en el que se puede introducir la totalidad de la muestra y capaz de apreciar volúmenes con una exactitud de ± 0.1 cm3. Su capacidad hasta el enrase será, como mínimo, un 50 por ciento mayor que el volumen ocupado por la muestra.

Molde cónico. Un tronco de cono recto, construido con una chapa metálica de 0.8 mm de espesor como mínimo, y de 40 ± 3 mm de diámetro interior en su base menor, 90 ± 3 mm de diámetro interior en una base mayor y 75 ± 3 mm de altura.

Varilla para apisonado metálica recta, con un peso de 340 ±15 g y terminada por uno de sus extremos en una superficie circular plana para el apisonado, de 25 ± 3 mm de diámetro.

Bandejas de tamaño apropiado. Un dispositivo que proporcione una corriente de aire caliente de

velocidad moderada.

Procedimiento Se selecciona, por cuarteo, una cantidad de aproximadamente 1000 g,

que se seca en el horno a 100 - 110°C, se enfría luego al aire a la temperatura ambiente durante 1 a 3 horas.

Una vez fría se pesa, repitiendo el secado hasta lograr peso constante. A continuación se cubre la muestra completamente con agua y se la deja así sumergida durante ± 24 horas.

Después del período de inmersión, se decanta cuidadosamente el agua para evitar la pérdida de finos y se extiende la muestra sobre una bandeja, comenzando la operación de secar la superficie de las partículas, dirigiendo sobre ella una corriente moderada de aire caliente, mientras se agita continuamente para que la desecación sea uniforme, y continuando el secado hasta que las partículas puedan fluir libremente.

Cuando se empiece a observar visualmente que se está aproximando el agregado a secarse, se sujeta firmemente el molde cónico con su diámetro mayor apoyado sobre una superficie plana no absorbente, echando en su interior a través de un embudo y sin apelmazar, una cantidad de muestra suficiente, que se apisona ligeramente con 25 golpes de la varilla, levantando a continuación, con cuidado, verticalmente el molde. Si la superficie de las partículas conserva aún exceso de humedad, el cono de agregado mantendrá su forma original, por lo que se continuará agitando y secando la muestra, realizando frecuentemente la prueba del cono hasta que se produzca un primer desmoronamiento superficial, indicativo de que finalmente ha alcanzado el agregado la condición de superficie seca.

Inmediatamente, se introducen en el picnómetro previamente tarado, 200.0 g del agregado fino, y se le añade agua hasta aproximadamente un 90 por ciento de su capacidad; para eliminar el aire atrapado se rueda el picnómetro sobre una superficie plana e incluso agitando o invirtiéndolo si es preciso, introduciéndolo seguidamente en un baño de agua a una temperatura entre 21° y 25°C durante 1 hora, transcurrida la cual se enrasa con agua a igual temperatura, se saca del baño, se seca rápidamente su superficie y se determina su peso total (picnómetro, muestra y agua).


DISEÑO DE MEZCLAS

Se saca el agregado fino del matraz y se seca en el horno a 100 - 110°C, hasta peso constante; se enfría al aire a temperatura ambiente durante 1 a 1-1/2 horas y se determina finalmente su peso seco.

Si no se conoce, se determinará el peso del picnómetro aforado lleno de agua hasta el enrase, sumergiéndolo en un baño de agua a la temperatura de ensayo y siguiendo en su determinación un procedimiento paralelo, respecto a tiempos de inmersión y pesadas.

Datos registrados:

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO FINODESCRIPCION PESOS (g)

Peso del suelo seco 200.00Peso de la fiola + Peso del agua 681.46Peso de la fiola + Peso del agua + Peso del Suelo 808.29Peso específico (g/cm3) 2.73

PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINODESCRIPCION PESOS (g)

Tara + Arena húmeda 152.11Tara + Arena seca 150.33Tara 37.14Peso de la Arena seca 113.19Agua 1.78ABSORCIÓN (%) 1.57


Peso Específico del Agregado Fino:

W h=808.29−681.46=126.83 (Peso del A .F .húmedo)

P .E .= 200(200−126.83 )

P .E .=2.73g /cm3

Porcentaje de Absorción del Agregado Fino:

%|¿|114.97−113.19113.19

x100

Absorción=¿1.57 %CONCLUSION


DISEÑO DE MEZCLAS

Determinar el peso específico para el cálculo de volumen que ocupa el agregado en el concreto

ANEXOS

PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESO

Materiales y Equipo Dispositivo de pesaje apropiado según el tamaño de la muestra, y fácil

de leer, con una precisión de 0,05% del peso de la muestra Canasta de alambre, de malla de alambre de un diámetro aproximado

de 3.35mm (Nº6), el diámetro de la canasta debe ser igual a su altura con una capacidad de 4 a 7 L para el árido cuyas partículas tengan un tamaño máximo nominal de 37.5 mm. Esta no debe atrapar aire cuando sea sumergida.

Depósito de agua, en el cual se suspende la muestra en la canasta, y que pueda ser colocado debajo de la balanza.

Procedimiento Lavar la muestra hasta asegurar que han sido eliminados el polvo u

otros recubrimientos superficiales de partículas, se seca a continuación en el horno a una temperatura de 110 ± 5ºC


DISEÑO DE MEZCLAS

Dejarla enfriar al aire a temperatura ambiente durante un periodo de 1 a 3 horas. Una vez fría se pesa, y se sumerge en agua a temperatura ambiente por un periodo de 24 horas

Después del periodo de inmersión, se saca la muestra del agua y se secan las partículas sobre un paño absorbente de gran tamaño, hasta que se elimine el agua superficial visible, secando individualmente los fragmentos mayores. A continuación, se determina el peso de la muestra en el estado saturado superficialmente seco.

Colocar inmediatamente la muestra del árido en estado saturado superficialmente seco en la canastilla metálica y determinar su peso sumergido en el agua, a la temperatura entre 23ºC ± 1.7 y tener una densidad de 997 ±2 Kg/m3. Se tomarán las precauciones necesarias para evitar la inclusión de aire en la muestra sumergida, agitando convenientemente.

La canasta y la muestra deberán quedar completamente sumergidas durante la pesada y el hilo de suspensión será lo más delgado posible para que su inmersión no afecte las pesadas.

Secar luego la muestra en el horno a una temperatura de 110± 5ºC, enfriarla al aire a temperatura ambiente durante 1 a 3 horas y se determina su peso seco.

Datos registrados:

PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO GRUESODESCRIPCION PESOS (g)

Peso del suelo seco 700Peso del frasco + Peso del agua 1,542.01Peso de la frasco + Peso del agua + Peso del Suelo

1,978.08

Peso específico (g/cm3) 2.65

PORCENTAJE DE ABSORCIÓN DEL AGREGADO GRUESODESCRIPCION PESOS (g)

Peso de la piedra seca (Wseca) 1,438.89Peso de la seca con agua (WSSS) 1,444.94Agua 6.05ABSORCIÓN (%) 0.42


Peso Específico del Agregado Grueso:

W h=1,978.08−1,542.01=(Pesodel A .G.húmedo)

P .E .= 700(700−436.07 )


DISEÑO DE MEZCLAS

P .E .=2.65g /cm3

Porcentaje de Absorción del Agregado Grueso:

%|¿|1,444.94−1,438.891,438.89

x100

Absorción=¿0.42 %

CONCLUSION

La absorción del agregado está directamente vinculada a la porosidad del mismo, a su vez la porosidad del mismo, a su vez la porosidad depende del tamaño de los poros, el volumen total de poros y su permeabilidad

ANEXOS

ELABORACION DE PROBETAS DE CONCRETO

Equipos necesarios para preparar y curar probetas cilíndricas compactada y no compactada:

Moldes:

Deben ser de Hierro forjado, no adsorbente y que no reaccione con el cemento. Antes de usarse los moldes deben ser cubiertos ligeramente con un agente separador de concreto (aceite, etc.). Los Moldes deben de ser cilíndricos de altura igual a dos veces su diámetro.

Varilla:


DISEÑO DE MEZCLAS

Debe de ser de fierro liso con diámetro de 5/8”, 60cm de largo y uno de sus extremos boleados

Equipos adicionales:

Guantes protectores de concreto, plancha de metal y depósito que contenga el integro de la mezcla a colocar en la probeta (una carretilla de obra cumple este requerimiento).

Procedimiento para realizar las Probetas de Concreto

1.- Colocar el molde sobre una superficie rígida, horizontal, nivelada y libre de vibración. La cual no se obtuvo una buena superficie para las probetas. La cual no dieron buenos resultados, en la rotura de la probeta de concreto, por estar desnivelada la superficie lisa.

2.- Llenar el molde con tres capas de igual volumen. En la última capa agregar la cantidad de concreto suficiente para que el molde quede lleno después de la compactación. Cada capa debe ser compactada con 25 penetraciones de la varilla, distribuyéndolas unifórmenle en forma de espiral y terminando en el centro. Después de compactar cada capa golpear a los lados del molde ligeramente unas 10 a 15 veces para liberar las burbujas de aire que puedan estar atrapadas (dar pequeños golpes con la varilla de fierro).


DISEÑO DE MEZCLAS

3.- Quitar el exceso de concreto con la varilla de compactación para mejorar el acabado superior. Debe darse el menor número de pasadas para obtener una superficie lisa y acabada. Como se muestra en la fig. 01

4.-Identificar la información correcta respecto a la fecha, tipo de mezcla y lugar de colocación. Hay que proteger adecuadamente la cara descubierta de los moldes con telas humedecidas o películas plásticas para evitar la pérdida de agua por evaporación.

5.-Después de elaborar las probetas se transportaran a un lugar de almacenamiento donde deberán permanecer sin ser perturbados durante el periodo del curado. Si la parte superior de la probeta se daña durante el traslado debe se debe dar nuevamente el acabado.

Se preparó 2 probetas de ensayos. Fue con el procedimiento mencionado del pasó 1 al 5 menciona (principio, mitad, terminado el vaciado) de cada muestra para evaluar la resistencia a la compresión. Lo usual es evaluar resistencias a los 7 y 28 días.

La otra probeta se utilizó sin los procedimientos la cual se llenó el molde y se nivelo como está en la fig. 02. Para poder analizar sus comportamientos, y resistencia

Desmoldado


DISEÑO DE MEZCLAS

Las probetas se retiraran de los moldes entre las 18 horas después de moldeadas. Hecho esto se marcara en la cara circular de la probeta las anotaciones para poder identificación del molde. Luego de esto deben pasar a curado.

Curado:

1.- Después de desmoldar las probetas y antes de que transcurran 30 minutos después de haber removido los moldes, almacene las probetas en condiciones adecuadas de humedad, siempre cubiertas por agua por 18 días a una temperatura de 23 y 25 ºC. Deben mantenerse las probetas en las mismas condiciones de la estructura origen (protección, humedad, temperatura, etc.). Además de certificar la resistencia, debe dejar constancia del peso y dimensión de las probetas, de la fecha y hora del ensayo

ENVIO DE LAS PROBETAS AL LABORATORIO

Cuando sea necesario enviar las probetas a un laboratorio fuera de la obra, deberán remitirse entre las 48 y 72 horas previas a la rotura, embaladas en cajas de madera o material rígido, con separaciones para cada probeta y protegidas con arena húmeda. En lo posible, el interior de la caja estará revestido con plancha de zinc. El transporte no excederá de 4 horas.


DISEÑO DE MEZCLAS

CONCLUSIONES

Según lo estipulado y pedido en el anterior diseño de mezcla podemos concluir con lo siguiente: al observar que después de someter nuestra mezcla al cono de Abrams nos damos cuenta que el asentamiento está en el intervalo pedido.


DISEÑO DE MEZCLAS

Cabe resaltar que en la evaluación para el asentamiento con el cono de Abrams el proceso de chuseo debe realizarse con mucho cuidado y control sobre el número de repeticiones en los golpes aplicados con caída libre.

Al hacer el cálculo de la cantidad de mezcla a usarse en el ensayo hicimos la corrección con respecto al número de probetas preparamos cantidad de mezcla suficiente para 12 probetas para que al momento del llenado no falte concreto (recalcando que este se presenta al estado fresco).

Para prevenir la segregación de los elemento componentes de nuestra mezcla debemos tener muy en cuenta que las probetas una vez llenadas deben estar en estado de reposo durante un mínimo de 24 horas ya que el movimiento vibración o sacudimiento de estas provocara que el agregado grueso se altere cambiando de posición y desplazándose a la base y así nuestro posterior concreto perderá consistencia.

Diseño de mezcla F´c = 210 kg/cm²

Agregado fino

- Peso unitario compactado……………………………………………………1.652 kg/m³- Peso unitario sin compactar…………………………………………………1.506 kg/m³- Peso específico de masa……………………………………………………….2.73 Gr/cc - % de absorción………………………………………………………………………1.57 % - Humedad natural…………………………………………………………………..9.04 %


DISEÑO DE MEZCLAS

- Módulo de fineza………………………………………………………………….1.47 %

Agregado grueso

- Peso unitario compactado…………………………………………………….1.607 kg/m³- Peso unitario sin compactar…………………………………………………1.501 kg/m³- Peso específico de masa……………………………………………………….2.65 Gr/cc - % de absorción………………………………………………………………………0.42 % - Humedad natural…………………………………………………………………..0.92 %- Tamaño máximo del agregado………………………………………………1/2” – ¾”

- Factor cemento:

…………………………………8.5 x 42.5 bolsa/m³……………………………..361 kg/m³

- Relación agua – cemento:

Agua……..0.567 x 361…………………………………205 lts/m³

- Volúmenes absolutos

Cemento….361 : 3.15: ……………………………0.115m³

Agua……..205 : 1000…………………………….0.205m ³

Volúmenes de agregados: 1000 – 0.320 = 0.680

- Agregado grueso (60)…………………… = 0.408 m³

- Agregado fino (40)………………………. = 0.272 m³

- Cemento………………………………….. = 0.115 m³

- Agua………………………………………. = 0.205 m³

- Total……………………………………….. 1.000 m³

Peso de material por m³ de concreto

- cemento……………………………………. 361 kg/m³

- agua………………………………………… 205 kg/m³

- Agregado fino... 0.272 x 2.73 x 1000…… 743 kg/m³

- Agregado grueso...0.408 x 2.65 x 1000.... 1081 kg/m³


Subtotal = 0.320m³

DISEÑO DE MEZCLAS

Corrección por humedad del agregado

- Agregado fino húmedo………743 x 1.0984…………810 kg/m³

- Agregado grueso húmedo…...1081 x 1.0092………1.090 kg/m³

- Humedad superficial del fino…9.04 - 1.57………….7.47 %

- Humedad superficial grueso….0.92 – 0.42…………0.50 %

- Contribución del fino……743 x 0.075……………….55.73 lts

- Contribución del grueso…1081 x 0.005……………..5.40 lts

- Contribución total…………55,73 + 5.40……………..61.43 lts/m³

- Cantidad real de agua…….205 – 61.43…………….143.57 lts/m³

Cantidad de materiales por m³ de concreto corregido

- Cemento………………………………………………………361 kg/m³

- Agua…………………………………………………………...143 lts/m³

- Agregado fino…………………………………………………810 kg/m³

- Agregado grueso…………………………………………….1090 kg/m³

Dosificación en peso

- Cemento………….361 / 361……………………….1.00

- Agua……………...143 / 361………………………..0.396

- Agregado fino……810 / 361………………………..2.24

- Agregado grueso…1090 /361……………………...3.02

Peso de material por bolsa de cemento

- Cemento………………..10 x 42.5……………….42.5 kg/seco

- Agua…………………….0.396 x 42.5……………18.83 kg/seco

- Agregado fino ………….2.24 x 42.5…………….95.2 kg/seco

- Agregado grueso………3.02 x 42.5……………..128.35 kg/seco


Ósea : 100: 2.24: 3.02

DISEÑO DE MEZCLAS

Peso unitario húmedo del agregado

- Fino…………....1.506 x 10904………………….1642 kg/m³

- Grueso………..1.501 x 10092…………………..1515 kg/m³

Peso por pie³ del material

- Fino………..1642 / 35.3 pies³………………….46.52 kg/pie³

- Grueso…….1515 / 35.3 pies³………………….42.92 kg/pie³

Dosificación en volumen

- Cemento……………………42.5 / 42.5……………. = 1.0

- Agregado fino………………95.2 / 46.52………….. = 2.05

- Agregado grueso…………12835/42.92…………… = 2.99

- Agua…………………………143 x 42.5 /361……… = 3.785

La colocada pesa un volumen de 0.02 m³ consistirá en

- Cemento………………..361 x 0.12……………………43.320 gts

- Agua (añadida)………...143 x 0.12……………………17.160 cc

- Agregado fino…………..810 x 0.12…………………....97.20 gts

- Agregado grueso………1090 x 0.12…………………..130.8 gts

- Peso de la colada………………………………………..288.48 gts


Osea: 1.0: 2.05: 2.09

Informe de Mecanica de Suelo

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