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Ing. S. Benavides Ch. 2

AGUA PARA EL CONCRETO

Semanas: 5-6

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Agua: Elemento importante para la mezcla del concreto (potable enImportancia), para conseguir el Gel. Relacionado con la resistencia,trabajabilidad y propiedades del concreto endurecido. El agua debecumplir básicamente con los siguientes aspectos:

Debe ser limpia, libre elementos perjudiciales, aceites, ácidos, álcalis, salesmaterial orgánico, y otros nocivos al concreto y al acero.

Debe cumplir con los estándares de contenido máximos admisibles, que seindican en el cuadro:

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Sustancias Disueltas Valor Máximo Admisible

Unidades de medida

Cloruros 300 Ppm

Sulfatos 300 Ppm

Sales de magnesio 150 Ppm

Sales solubles 1500 Ppm

P.H. > 7 Ppm

Sólidos en suspensión 1500 Ppm

Materia orgánica 10 Ppm

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Realizar pruebas de resistencia a la compresión a los 7 y 28días con aguas dudosa y si superan el 90% (Agua potable)de calidad será aceptada

Para detectar la existencia de sustancia ácidas en el agua serealiza la prueba rápida del papel tornasol, y por el clorurode bario para conocer la presencia de yeso u otros sulfatos.

El agua de mar se puede usar bajo restricciones tales como:Para concreto simpleNo utilizado en concretos de alta resistenciaNo aceptable para concretos expuestos a superficieSe recomienda usar en concretos cuya resistencia final este

entre f ’c= 110 a 120%No utilizar agua de mar en concretos con resistencia

mayores a 175 kg/cm2 a los 28 días.Revisar NTP: 339,070 ó ASTM D 75.

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AGREGADOS PARA EL CONCRETO

Semanas: 7-8-9-

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Agregado: Conjunto de partículas inorgánicas de origen natural oartificial que ocupa alrededor de las ¾ partes de la unidad cúbica delconcreto, estas partículas son embebidas por la pasta, sus dimensioneslimites están fijadas en NTP 400.011

Tamaño Máximo: Corresponde al menor tamiz por el que pasa toda lamuestra de agregado

Tamaño Nominal Máximo: Corresponde al menor tamiz en el cual seproduce el primer retenido

Módulo de Fineza: Fineza promedio de los agregas se mide como:)/100MF = (Σ%Acumulado retenido(1 ½”, ¾”,3/8” Nº4,Nº8,Nº16,Nº30,Nº50,y Nº100

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Por su naturaleza: Pueden ser naturales o artificiales

AGREGADOS

Agregado FinoPasa el Tamiz 3/8” en malla 2000,desintegración de rocas,

Agregado GruesoSe retiene en el tamiz Nº 4 piedra

chancada y grava, piedras

El HormigónMezcla de arena y grava extraído de

canteras naturales

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Por su densidad: De acuerdo a su peso especifico

AGREGADOS

Agregados NormalesPeso Específico Normal

2.50 a 2.75

Agregados LigerosPeso Específico menores a

2.5

Agregados PesadosPeso específico mayores a:

2.75

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Propiedades Físicas:

Densidad: Es importante para los casos del diseño del concreto de bajo o altopeso unitario

Porosidad: Espacio no ocupado, influye en la estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencia mecánica, propiedades elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad.

Peso Unitario: Es útil para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes y viceversa. P.ej. Para un agregado grueso pesos unitarios altos significan que quedan muy pocos huecos por llenar con arena y cemento.

Porcentajes de vacíos: Es la medida de volumen expresado en % de los espacios entre las partículas de agregados, depende del acomodo de las partículas se evalúa con:

% Vacios (%v) = [(SxW – P.U.C)/SxW] x 100

S = Peso específico de la masa

W = Densidad del agua

PUC = Peso unitario compactado

Humedad: Unidad de agua superficial retenida por la partícula, influencia en la mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla lo expresamos con:

%humedad (%h) = [(peso natural – peso seco)/peso seco] x 100

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Resistencia : En función a los agregados y dependen de su composición y textura del concreto siempre debe cumplir:

R(concreto) < R(agregado)

Tenacidad: Resistencia al impacto del material, flexión,textura del material y angularidad del material

Dureza: Resistencia a la erosión, abrasión o al desgaste

Módulo de Elasticidad: Se refiere al cambio de esfuerzo conrespecto a la deformación elástica, o mas claramente; es laresistencia del material a las deformaciones:

Tipo de Agregado Módulo de elasticidad (kg/ cm2)

Granito 610000

Arenisca 310000

Calizas 280000

Diabasas 860000

Gabros 860000

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Características: la distribución por grano del agregado es importante tiene influencia en la resistencia mecánica del concreto esta normalizado según A.S.T.M.

Malla Porcentaje que pasa (acumulativo)

3/8” = 9.5 mm. 100

Nº 4 = 4.75 mm 90 a 100

Nº 8 = 2.36 mm 80 a 100

Nº 16 = 1.18 mm 50 a 85

Nº 30 = 600 um 25 a 60

Nº 50 = 300 um 10 a 30

Nº 100 = 150 um 2 a 10

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Propiedades Característica Principal

Coeficiente de Expansión(Cex.)

Cuantifica la capacidad de aumento de dimensiones de los agregados en función de la temperatura

Calor Específico(Ces)

Es la cantidad de calor necesario para incrementar un grado centígrado la temperatura

Conductividad Térmica(Ct)

Es la mayor o menor facilidad para conducir el calor, bajo la influencia de la porosidad, cuyo rango es de: 1.1a 2.7 BTU / pie.hr.ºF

Difusividad(Dif)

Representa la velocidad con que se pueda producir cambios térmicos dentro de una masa, se expresa : Difusividad = (Conductividad / Calor específico) x Densidad

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Propiedades Características

Reducción Álcali-Sílice

Estos elementos lo constituyen por el óxido desodio y de potasio quienes en condiciones detemperatura y humedad reaccionan con ciertosminerales, produciéndose un gel expansivo.

Reacción Álcali-Carbonatos

Se produce por la reacción de los carbonatos presentes en los agregados generando sustancias expansivas .

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Gravas: Llamado canto rodado, es el conjunto de fragmentos pequeños depiedras proveniente de la desintegración natural o mecánica de las rocasLas gravas pesan de 1600 a 1700 kg / cm3.

Piedra partida o chancada: Se denomina así al agregado grueso obtenidode la trituración artificial de roca o grava esta debe ser limpia, dura yresistente. Su función es brindar volumen y aportar resistencia, se estimasu peso en 1450 a 1500 kg/cm3.

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Consideraciones: El MF, es un índice aproximado del tamaño medio de losagregados. Cuando este índice es bajo quiere decir que el agregado es fino,cuando es alto es señal de agregado grueso.

Según la Norma ASTM, la arena debe tener un módulo de fineza no menorde 2.3 ni mayor que 3.1.

Se estima que las arenas comprendidas entre los módulos 2.2 y 2.8,producen concretos de buena trabajabilidad y reducida segregación, y lasque se encuentran entre 2.8 y 3.1, son las más favorables para concretos dealta resistencia.

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Cuando se combinan materiales de diferentesdimensiones como arena y grava, el procedimiento aseguir para determinar el módulo de fineza de lacombinación de agregado es:

Se calcula el MF, de cada uno de los agregados porseparado

Se calcula el factor en que cada uno de ellos entra en lacombinación

El MF, de la combinación de agregados será igual a lasuma de los productos de los factores indicados por elMF de cada agregado, es decir:

MF = (∑% retenido(1 ½”,3/4”,3/8”,Nº4,Nº8,Nº16,Nº30,N50 y Nº 100)/100

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Haciendo:

Llamando: mc = MF de la combinación de agregados

mf = MF, del agregado fino

mg = MF del agregado grueso

Hacemos:

mc = (Vol, Absoluto Af/Vol Absoluto Ag)xmf + (vol. Absoluto de AG/Vol absoluto Ag,)x mg

Si relacionamos con:

rf = Volumen absoluto de Af / volumen absoluto de los agregados

Rg = Volumen absoluto de Ag / volumen absoluto de los agregados

Tenemos: mc = rf *mf + rg * mg

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Del reporte del tamizado determinar el módulo defineza de la arena.

Malla % Retenido % retenido % que pasa

por malla acumulado acumulado

3/8" 0 0 100

Nº 4 4 4 96

8 11 15 85

16 22 37 63

30 25 62 38

50 23 85 15

100 13 98 2

Suma 301 299

MF = 301/100 = 3,01

Tambien: MF = 600-299 = 3,01 sin contar con la malla

3/8".

Según ASTM: es un módulo trabajable (2.8.<>3.1) ofrece

buena resistencia a las estructuras.

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Ing. S. Benavides Ch.20

El resultado de un análisis granulométrico del Af, y Ag, a emplearse en lapreparación de una mezcla para sostenimiento de con concreto lanzado(shotcreate) en la mina es:

Decripción Af. Fino Ag. Grueso

Peso Específico 2,6 gr/cc 2,8 gr/cc

Peso seco de los Agregados 670 kg 1150 kg.

AGREGADO FINO (Af) AGREGADO GRUESO (Ag)

malla % retenido Malla % retenido

Nº 4 4,2 1 1/2"

8 12,2 3/4"

10 5 1/2"

16 13,8 3/8"

20 14,1 Nº4

30 14,5

40 4,4

50 15

80 8,5

100 5,1

Recipiente 3,2

Determinar:

a) Emf del Af

b) El MFf del Ag

c) El Mf del Combinado (mc)

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El TM, del conjunto de agregados , se da por la abertura de la mallainmediata superior a la que se retiene o más, al cribar por ella el agregadomás grueso.

Aplicación práctica:

Sabemos que en la preparación de la mezcla del concreto utilizaremos ArenaFina y Arena gruesa para trabajos de un muro de contención en el interiormina, se le solicita determinar el tamaño máximo (TM) del conjunto deagregados

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AGREGADO FINO (Af) AGREGADO GRUESO (Ag)

Malla %retenido Malla % Retenido

Nº 4 3 1" 5.25

8 12.2 3/4" 6.35

10 5.5 1/2" 31.15

16 14.2 3/8" 28.25

20 15 1/4" 23.35

30 4.5 Nº4 5.65

40 4.4

50 14

80 8.5

100 8.5

100 10.2

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Se realizan mediante pruebas de probeta, con la mezcla dediferentes agregados cuyos resultados adoptaría una“dosificación típica“ que brinden mejores resultados enimpermeabilidad, compacidad, resistencia mecánica, etc.Para este caso existe un método práctico:

MÉTODO DE FÜLLER: Se aplica cuando los agregados nocumplen con la norma C33 del ASTM, y se debe usar enconcretos con más de 300 kg.de cemento por metro cúbicode concreto, para un tamaño máximo del agregado gruesocomprendido entre ¾” (20 mm) y 2” (50 mm.) y se expresaasí: y = % que pasa por la malla de abertura “d”, y TM deagregados grueso:

𝒚 =𝒅

𝑻𝑴

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La ley de Füller, nos sirve para hallar la relación en volúmenes absolutos en que debenmezclarse los agregados, para lo cual procederemos de la siguiente manera:

Se dibuja las curvas granulométricas de los dos agregados en un papel semilogaritmico En el mismo papel, se dibuja la ley de Füller llamado también parábola de Gessner. Por la malla Nº 4, trazamos una vertical, la cual determinará en las curvas trazadas 3

puntos.A: % de Af. que pasa la malla Nº 4B: % de Ag. Que pasa por la malla Nº 4C: % de Ac. Ideal que pasa por la malla Nº 4.

Además:α : % en vol. Absoluto de Af. Dentro de la mezcla de agregadosβ : % en vol. Absoluto del Ag. Dentro de la mezcla de agregados

α = [(C – B)/(A – B)]x 100, también : β = 100 - α

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AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

Malla % retenido Malla % Retenido

Nº 4 4 1 1/2" 6.2

8 10.4 1" 13.5

10 9 3/4" 29.2

16 13.8 1/2" 26.6

20 14.1 3/8" 23.1

30 13.5 Nº 4 1.4

40 12.3

50 9.8

80 8.3

100 4.2

Recipiente 0.6

GRANULOMETRIA

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Ag Fino

Ag Grueso

Gessner


La Empresa Minera “xy” SAC. Para trabajos de cimentación de base parainstalar los equipos de Raise Boring (RB), a preparado una mezcla deconcreto (reporte 3), se tiene que la relación agua-cemento de diseño es0.48, el contenido total de aire 0.5 y el volumen unitario de agua demezclado 155 lt/m3. Determinar la cantidad de materiales por m3 deconcreto, si la combinación de agregados debe acomodarse a la curva deFüller

Solución

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Condiciones de la Obra

Los agregados en cuanto a su humedad se encuentran en 4 :

SecoSemi-Seco Saturado y

parcialmente seco (SSS)

Húmedo

Totalmente seco

No saturado

Saturados pero superficialmente secos estado Ideal del agregado

Con mayor contenido

de agua

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Contenido de humedad (ω): El % de agua dentro de un agregado por definición se expresa:

%humedad = % ω = (H-S)/S x 100Siendo: H= Peso del agregado húmedo

S = peso del agregado en condición seca Absorción (a): Cantidad de agua que un agregado necesita para

pasar de seco ==> saturado superficial:% absorción = % a = (D-S)/S x 100

Siendo: D = Peso del agregado saturado y superficialmente seco Humedad Superficial (hs): Esta dada por: hs= % ω - %a

(expresada en decimales), y se presentan los siguientes casos: Si % ω > %a : el agregado aporta agua (agua libre) Si % ω < %a : el agregado toma agua de la mezcla (agua que falta)

Aporte de agua (Ap.ag.) = (% ω - %a ) /100 x S

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Si tenemos los siguientes datos en peso de los materiales autilizarse para la preparación de una mezcla de concreto parareforzar la columna de una viga de sostenimiento para armado deuna tolva en la mina:

Cemento = 320 kg /m3 Agua = 192 lt/m3 Af = 864 kg/m3 Ag = 1024 kg/m3Las condiciones de humedad en los agregados son:

Af AgContenido de Humedad 3.2 % 0.6 %Porcentaje de absorción 2.2 % 1.6 %Determine Usted Ingeniero, las proporciones en peso de la mezcla

en Obra.Primer Examen Parcial

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