ANALISISDEMATERIALESPETREOSDELBANCOLACALABAZADECOMANJAMICHOACANPARALAELABORACIONDECONCRETOHIDRAULICO

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE

SAN NICOLS DE HIDALGO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

ANLISIS DE MATERIALES PTREOS DEL BANCO LA CALABAZA DE COMANJA MICHOACN, PARA LA ELABORACIN DE CONCRETO

HIDRULICO

TESIS

Para obtener el ttulo de:

INGENIERO CIVIL

P R E S E N T A:

JOS SAAVEDRA JACOBO

A S E S O R:

DRA. ELIA M. ALONSO GUZMN

Morelia, Michoacn, Agosto 2008.

AGRADECIMIENTOS:

A mi asesor de tesis Dra. Elia Mercedes Alonso Guzmn, por haber compartido conmigo lo mejor de sus conocimientos, brindarme parte de su tiempo, su comprensin y apoyo en el presente trabajo.

A la Dra. Elia Mercedes Alonso Guzmn, Jefe del Laboratorio de Resistencia de Materiales Ing. Luis Silva Ruelas de la Facultad de Ingeniara Civil, por facilitarme las instalaciones, el equipo y la herramienta empleados en el presente trabajo.

Al personal de la seccin de Resistencia de Laboratorio de Materiales Ing. Luis Silva Ruelas de la Facultad de Ingeniera Civil.

Al Ing. Cindy Lara Gmez por su apoyo a la realizacin de este trabajo.

Al Ing. Jos Martnez por el suministro del cemento para el presente trabajo.

DEDICATORIAS

A MIS PADRES:

CELSO SAAVEDRA MARTNEZ BERTHA JACOBO GUZMN

POR HABERME DADO LA VIDA, POR EL GRAN ESFUERZO QUE HAN HECHO PARA BRINDARME LO NECESARIO EN M

FORMACIN PROFESIONAL.

A MIS HERMANOS:

POR COMPARTIR CONMIGO LO BUENO Y LO MALO TODOS LOS DIAS DE SU VIDA

OBJETIVO

Este trabajo de experimentacin investigacin tiene como objetivo, caracterizar fsicamente los ptreos finos y gruesos del Banco La Calabaza de Comanja, Michoacn para su uso en la elaboracin de Concreto Hidrulico.

RESUMEN

Se muestre el frente nico de ataque del Banco La Calabaza de Comanja, Michoacn, Mxico para transladarlo a la Seccin de Resistencia del Laboratorio de Materiales Ing. Luis Silva Ruelas de la Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Michoacana de San Nicols de Hidalgo. A la muestra representativa de ptreos se le realizaron las pruebas fsicas y mecnicas indicadas en los estndares de ASTM, por triplicado. Con los datos de la caracterizacin fsica se dise la mezcla fc=250 kg/cm2 con los mtodos de curvas de Abrams y tablas ACI, optndose por realizar la mezcla segn ACI. Los moldes se llenaron segn las especificaciones y las pruebas de tensin indirecta y compresin se realizaron en especmenes cilndricos a edades de 5, 7, 14, 21, 29, 45 das de edad. La resistencia a compresin se alcanz tardamente y el esfuerzo de tensin indirecta fue del orden del diez por ciento del esfuerzo de compresin.

U.M.S.N.H NDICE

JOS SAAVEDRA JACOBO

CAPTULO 1 INTRODUCCIN CAPTULO 2 CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES

2.1 LOCALIZACIN DEL BANCO DE MATERIAL LA CALABAZA 2.2 CEMENTO 2.2.1 ANTECEDENTES DEL CEMENTO 2.2.2 FABRICACIN DEL CEMENTO PRTLAND 2.2.3 PROPIEDADES FSICAS DEL CEMENTO 2.2.4 NORMA MEXICANA NMX-C-414-OMMCCE-1999 2.3 HISTORIA DE LOS AGREGADOS PTREOS 2.3.1 CLASIFICACIN DE LOS AGREGADOS 2.4 AGUA 2.4.1 CLASIFICACIN DEL AGUA 2.5 REACCIN LCALI AGREGADO 2.6 PRUEBAS REALIZADOS LOS AGREGADOS

CAPTULO 3 DISEO DE MEZCLAS

3.1 MTODO DE PROPORCIONAMIENTO CURVAS ABRAMS 3.2 APLICACIN DEL MTODO DE ABRAMS 3.3 MTODO DE PROPORCIONAMIENTO DEL ACI 3.4 APLICACIN DEL MTODO DE PROPORCIONAMIENTO DEL ACI

(AMERICAN CONCRETE INSTITUTE) 3.5 COMPARACIN DE LA RELACIN AGUA/CEMENTO DEL MTODO DE

ABRAMS Y EL MTODO DEL ACI 3.6 IMPORTANCIA DE LA RELACIN AGUA/CEMENTO.

U.M.S.N.H NDICE

JOS SAAVEDRA JACOBO

CAPTULO 4 PRUEBAS DE CALIDAD 4.1 MEZCLADO DEL CEMENTO ENE. LABORATORIO 4.2 MUESTREO DE CONCRETO FRESCO 4.3 REVENIMIENTO Y FLUIDEZ DEL CONCRETO 4.4 FABRICACIN Y CURADO DE ESPECMENES DE CONCRETO EN EL

LABORATORIO 4.5 CABECEO DE ESPECMENES CILNDRICOS DE CONCRETO 4.6 RESISTENCIA A LA TENSIN 4.7 RESISTENCIA A LA COMPRESIN 4.8 MODULO DE ELASTICIDAD 4.9 MODULO DE TENSIN

CAPTULO 5 RESULTADOS Y ANLISIS DE LOS MISMOS

5.1 RESULTADOS DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN 5.2 RESULTADOS DE LA RESISTENCIA A LA TENSIN

CAPTULO 6 CONCLUSIONES

CAPTULO 7 REVISIN BIBLIOGRAFICA

U.M.S.N.H INTRODUCCIN

JOS SAAVEDRA JACOBO 1

CAPTULO I

INTRODUCCIN

FACULTAD ING. CIVIL



INTRODUCCIN

Los problemas ms difundidos en relacin con los agregados para concreto, son la terminologa que se utiliza para su identificacin. Esto se debe a que se generan diferentes definiciones y clasificaciones para hablar de ellos. (Ref. 2) Desde siempre el hombre ha tenido la necesidad de construir espacios habitables cmodos y seguros, as como las vas de comunicacin necesarias para su desarrollo, convirtindose estos en los factores principales para la bsqueda y descubrimientos de materiales cada vez ms eficientes. (Ref. 7) En la actualidad uno de los materiales ms verstiles que existen dentro del mbito de la construccin es el concreto hidrulico en el cual se enfocar el presente trabajo. El concreto se trata como un conjunto de partculas aglutinadas con pasta de cemento. Los agregados ptreos han adquirido la categora de materiales de construccin, cuyas propiedades fsicas y qumicas normalmente influyen en el comportamiento del concreto desde su fabricacin hasta el trmino de su vida til. (Ref. 5) Los materiales estructurales de uso ms comn son el concreto y el acero. El concreto es una piedra artificial que resulta de la mezcla de tres componentes bsicos: cemento, agua y agregados ptreos. La calidad del cemento est garantizada por el fabricante y se elige un cemento adecuado, ser muy rara vez la causa de fallas en un estructura de concreto, pero el material de construccin no es el cemento, sino el concreto. Los miembros estructurales suelen producirse en la obra y su calidad depende de la calidad de la mano de obra en los procesos de elaboracin y colocacin del concreto.

Por lo tanto, los mtodos de produccin del concreto son claras, y resulta evidente la importancia del control de calidad de este material en la obra. Adems como frecuentemente el obrero que elabora el concreto en la obra carece de la preparacin y del conocimiento de otros oficios de la construccin es indispensable la supervisin de un ingeniero. (Ref. 6) Para disear una mezcla de concreto es necesario partir de ciertos datos obtenidos en el laboratorio al analizar los materiales. La falta de laboratorios de materiales en el medio, as como la decida y apata de los constructores para revisar sus concretos, son la causas de fallas en sus obras.

El desconocer la calidad del concreto que se usa en una obra tiene varias desventajas entre ellas el incremento en el costo de produccin, para estar dentro



de la seguridad frecuentemente solo se incrementa la calidad del cemento; tenindose como consecuencia, muchas veces, el fallo de estructuras a causa de un mal diseo del concreto hidrulico.

Es responsabilidad de nosotros los ingenieros el conocer las caractersticas principales del concreto y de todos sus componentes, para brindar obras seguras y eficientes y que mejor que estudiar el concreto que es uno de los principales elementos de una estructura.

Para m el conocer las caractersticas de los agregados ptreos del banco la calabaza de Comanja ayudara a comprender y conocer los efectos que tienen estos materiales en la elaboracin de concreto hidrulico, as como conocer econmicamente su valor, dando un proporcionamiento que garantice su buen funcionamiento como material en la elaboracin de concreto en esta regin del estado de Michoacn.

U.M.S.N.H CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES


CAPTULO II

CARACTERIZACIN DE LOS MATERIALES

FACULTAD ING. CIVIL



2.1 LOCALIZACIN DEL BANCO DE MATERIAL LA CALABAZA

Los agregados son la grava y la arena, se extrajeron del Banco llamado La calabaza municipio de Coeneo, Mich. Que se encuentra ubicado en el km 0+064 desviacin derecha de la carretera Morelia Zacapu.

LOCALIZACIN DEL BANCO

CROQUIS

LA CALABAZA



2.2 CEMENTO

Por lo regular, cerca del 10 al 15% del volumen total de un concreto hidrulico es ocupado por el Cemento Prtland Hidrulico, es el material con menor volumen de todos los ingredientes, sin embargo generalmente es el ms importante y el ms costoso. Al combinarlo con agua se forma una pasta, la cual es el medio cementante que aglutina las partculas de agregados en una masa slida. Esta pasta de cemento proporciona en gran medida la calidad del concreto a travs de la resistencia y la durabilidad, que son dos de los principales requerimientos del concreto endurecido, se encarga de cubrir el rea superficial de los agregados inertes y llena los vacos entre ellos conformando una sola masa slida. (Ref.6)

El Cemento Prtland, debe su nombre a Joseph Aspdin, un albail ingls quien en 1824 obtuvo la patente para este producto. Debido a su semejanza con una caliza natural que se explotaba en la isla de Prtland, localizada en el Canal de la Mancha, Inglaterra, lo denomino Cemento Prtland.

Los cementos Prtland son cementos hidrulicos principalmente de silicatos de calcio hidrulicos, esto, es, fraguan y endurecen al reaccionar qumicamente con el agua. En el curso de esta reaccin, denominada hidratacin, el cemento se combina con el agua para formar una pasta y cuando le son agregadas arena y grava, se forma lo que se conoce como el material ms verstil utilizado para la construccin EL CONCRETO.

2.2.1. ANTECEDENTES DEL CEMENTO

El empleo de materiales cementantes es muy antiguo. Los egipcios ya utilizaban yeso calcinado impuro. Los griegos y romanos utilizaban caliza calcinada y posteriormente aprendieron a mezclar cal con agua, por lo tanto, para construcciones sujetas a la accin del agua, los romanos mezclaban cal con ceniza volcnica o con tejas de arcilla quemada finamente trituradas. La slice activa y almina que se encuentra en las cenizas y en las tejas se combina con cal para producir lo que se conoce como cemento puzolnico. Proveniente del nombre del pueblo de Puzzuoli, cerca de Vesubio, donde se encontr por primera vez ceniza volcnica. El nombre de cemento puzolnico se utiliza hasta nuestros das para describir cementos obtenidos simplemente de moler materiales naturales a la temperatura normal. Algunas de las estructuras romanas en las cuales la mampostera se una con morteros tales como el Coliseo en Roma y el Pont du Gard, cerca de Nimes, han sobrevivido hasta esta poca, con su material cementante an duro y firme. En las ruinas de Pompeya, a menudo el mortero se encuentra menos daado por la intemperie que la piedra blanda.

En la Edad Media hubo una disminucin general en la calidad y el uso del cemento, y no fue sino hasta el siglo XVIII cuando se observ un progreso en el conocimiento de los cementos. En 1756 John Smeaton fue comisionado para



reconstruir el Faro de Eddystone, en la costa de Cornvalles, Inglaterra, y descubri que el mejor mortero se obtena cuando se mezclaba Puzolana con Caliza que contena una alta cantidad de material arcilloso. Al darse cuenta del importante papel de la arcilla, que hasta entonces no se consideraba conveniente, Smeaton fue el primero en conocer las propiedades qumicas de la cal hidrulica.

A partir de esto, se desarrollaron otros tipos de cementos hidrulicos, como el cemento romano que obtuvo James Parker por calcinacin de ndulos de caliza arcillosa, que vinieron a culminar en la patente del Cemento Prtland que sac en 1824 Joseph Aspdin, un constructor de Leeds. Este cemento se prepara calentando una mezcla de arcilla finamente triturada y caliza dura en un horno, hasta eliminar el CO2, sta temperatura era mucho ms baja que la necesaria para la formacin del Clnker. El prototipo del cemento moderno lo obtuvo en 1845 Isaac Johnson, quien quem una mezcla de arcilla y caliza hasta la formacin de Clnker, con lo cual se produjo la creacin necesaria para la formacin de un compuesto cementante.

El nombre de Cemento Prtland, concebido originalmente debido a la semejanza de color y calidad entre cemento fraguado y la piedra de Prtland, una caliza obtenida en una cantera de Dorset se ha convertido a travs del mundo hasta nuestros das para describir un cemento que se obtiene de la mezcla minuciosa de materiales calcreos y arcillosos u otros materiales que contienen slice, almina u xidos de fierro, quemndolos a una temperatura de formacin de Clnker, y mezclando el Clnker resultante. Esta es la definicin actual de la British Standard la cual estipula tambin que ningn otro material, aparte del yeso y del agua, puede adicionarse despus de la calcinacin. (Ref.5)

2.2.2. FABRIZACIN DEL CEMENTO PRTLAND

Por la definicin de cemento Prtland dada anteriormente, se puede observar que est compuesto principalmente de materiales calcreos, tales como caliza, y por almina y slice, que se encuentran como arcilla o pizarra. Tambin se utiliza la marga, que es una mezcla de materiales calcreos y arcillosos. La materia prima para la fabricacin del cemento Prtland se encuentra casi en todos los pases.

Materia primas:

1. Materiales calcreos: piedra caliza, conchas y marga. 2. Materiales arcillosos: (en el cual la slice es el material importante) tales

como arcilla, pizarra o escoria de altos hornos.

El proceso de fabricacin del cemento consiste en moler finamente la materia prima mezclarla, minuciosamente en ciertas proporciones y calcinarla en un horno rotatorio de gran dimensin a una temperatura de aproximadamente 1400 C, donde el material se sintetiza y se funde parcialmente, formando bolas conocidas como Clnker. El Clnker se enfra y se tritura hasta obtener un polvo



fino, despus se le adiciona un poco de Sulfato de Calcio hidratado (yeso), (para evitar un fraguado rpido) y el producto resultante es el cemento Prtland que tanto se usa en todo el mundo. (Ref.6) EL CLNKER: Se obtiene de la fusin incipiente de materias primas seleccionadas y combinadas en proporciones convenientes. El producto resultante se compone bsicamente de silicatos y aluminatos de calcio. (Ref.5)

La mezcla y trituracin de las materias primas pueden efectuarse tanto en condiciones hmedas como secas; de aqu provienen los nombres de proceso hmedo o seco. Hoy da el mtodo de fabricacin depende de la materia prima utilizada y de su contenido de humedad. (Ref.6)

PROCESOS SECO Y SEMISECO:

En estos procesos las materias primas se trituran y se adicionan en un molino de mezclado en proporciones exactas, donde se seca y se reduce su tamao a un polvo fino. El polvo seco (grano molido crudo) se bombea al silo de mezclado para obtener una mezcla ntima y uniforme. Se mezcla el grano crudo mediante aire comprimido, induciendo un movimiento ascendente al polvo y reduciendo su densidad aparente. El aire se bombea por turnos sobre cada cuadrante del silo y esto permite tener material aparentemente ms pesado de los cuadrantes no aireados, moverse lateralmente hacia el cuadrante aireado por lo que este se comporta como un lquido y si se airean a la vez todos los cuadrantes durante un periodo completo (aproximadamente una hora) se obtiene una mezcla uniforme.

En el proceso semiseco el grano molido y mezclado se pasa por una malla y se deposita en una cuba giratoria llamada granulador, al mismo tiempo se le adiciona agua igual al 12% del material en peso as se obtienen pastillas duras de 15 mm de dimetro interior, stas se hornean en una rejilla de precalentamiento, se meten al horno y con el intercambio de calor necesario proporcionado por el flujo de aire dan lugar a reacciones qumicas para formar el Clnker.

El Clnker fro es negro, reluciente y duro se mezcla con yeso para evitar el fraguado relmpago, la mezcla se efecta en el molino de bolas de acero cada vez ms pequeas o molino de guijarros cuando el cemento es blanco para evitar que se contamine con residuos de acero. Una vez que el cemento se ha mezclado de manera satisfactoria, o sea 1.1x1012 partculas por kilogramo de cemento hidrulico, est en condiciones para ser envasado en sacos de papel de 25 50 kilos de capacidad y que son los que se encuentran comercialmente. (Ref.5)



PROCESO HMEDO:

Si la materia prima es marga se tritura finamente y se dispersa en agua en un molino de lavado, el cual es un pozo circular con brazos revolvedores radiales, con rastrillos, los cuales rompen los aglomerados de materias slidas. La arcilla tambin se tritura y se mezcla en agua, generalmente en un molino de lavado semejante al anterior. En seguida se bombean las dos mezclas de forma tal que se mezclan en proporciones determinadas y pasan a travs de una serie de mallas que despus fluyen hacia los tanques de almacenamiento.

Si la materia prima es Caliza, se debe barrenar previamente, triturarse, generalmente en dos trituradoras, una ms pequea que la otra y luego depositarse en un molino de bolas, con la arcilla dispersa en agua. All se contina el molido de la caliza (hasta lograr el molido de una harina) y lechada resultante, se bombea a tanques de almacenamiento. De aqu en adelante el proceso es el mismo, sin tomar en cuenta la naturaleza original de las materias primas.

La lechada original es una pasta cremosa con un contenido de agua entre 35 a 50 %, en el cual est disuelto material alrededor del 25 de material slido con tamao de 90 micrones. Hay varios tanques de almacenamiento de la lechada que se agitan mecnicamente o inyeccin de aire para evitar la sedimentacin. El contenido de cal est determinado por la proporcin inicial.

La lechada pasa a un horno rotatorio, que es un cilindro de acero de gran tamao recubierto de material refractario con un dimetro interior de hasta 7.5 m. y una longitud de hasta 230m. este gira lentamente alrededor de su eje longitudinal, y esta ligeramente inclinado respecto a la horizontal. La lechada se deposita en el extremo superior del horno, mientras que se aade carbn pulverizado mediante la inyeccin de aire en el extremo inferior, donde la temperatura alcanza de 1400 a 1500 C.

El carbn empleado no debe tener exceso de cenizas, ya que se emplean de 190 a 350kg. De ste por tonelada de cemento o 150 litros de petrleo o gas natural. La lechada desciende lentamente y encuentra progresivamente temperaturas mayores, primero se elimina el agua y luego el bixido de carbono se libera. En la parte ms caliente del horno del 20 al 30 % del material se vuelve lquido, y la cal, la slice y la almina se vuelven a mezclar, despus se funde en Clnker o bolitas de 3 a 5 mm. Los cuales caen en un enfriador, donde las corrientes de aire los enfran y a su vez el aire se precalienta para emplearse en la fundicin de la lechada. En hornos grandes se llegan a producir hasta 3,600 ton de Clnker diarios.

2.2.3. PROPIEDADES FSICAS DEL CEMENTO

SANIDAD: El exceso de cal libre o de magnesia en el cemento da por resultado una expansin ltima y la desintegracin del concreto hecho con ese cemento. La sanidad se determina al probar muestras de cemento puro de 2.5



x 2.5 x 25 cm. En una autoclave con una presin de vapor de 295 psi (libras por pulgada cuadrada) durante 3 hrs. Las especificaciones ASTM limitan el aumento en la longitud de la muestra en un 0.80 %. Las especificaciones actuales limitan la cantidad de magnesia en 6.0 %.

RESISTENCIA: En las especificaciones actuales se usan cubos de mortero de 5 cm por lado, con una relacin constante de agua/cemento de 0.485, para las pruebas de resistencia a la compresin. El mortero para las pruebas consta de una parte de cemento y 2.75 partes de arena graduada estndar mezclados con agua.

La razn de endurecimiento del cemento depende de las propiedades qumicas y fsicas del propio cemento y de las condiciones de curado, como lo son la temperatura y la humedad durante ste. La relacin agua/cemento influye sobre el valor de la resistencia ultima, con base en el efecto del agua sobre la porosidad de la pasta. Una relacin agua/cemento elevada produce una pasta de alta porosidad y baja resistencia.

FINURA: Las partculas de cemento, debido a su tamao, no pueden caracterizarse por medio de tamices; de este modo, se necesitan otros mtodos para medir el tamao de la partcula. El mtodo de uso ms comn seala la superficie especfica, considerando las partculas como esferas. (En realidad, bajo el microscopio, las partculas se asemejan a la roca triturada). El rea superficial se expresa en metros cuadrados por kilogramo de cemento.

El mtodo de permeabilidad al aire de Blaine es el estndar actual de la ASTM. Este mtodo depende del gasto de aire a travs de un lecho preparado de cemento en la celda del aparato. El gasto es funcin de lo tamao y nmero de poros, lo cual es funcin de la partcula, desde 0.1 hasta 90 mm. Los resultados actuales entre los mtodos no son comparables. Sin embargo, resultan adecuados para el trabajo de investigacin.

PEGAJOSIDAD: En ocasiones, los usuarios del material a granel encuentran que el cemento presenta cierta dificultad para fluir o que fluye mal. Esta pegajosidad, o fraguado por compactacin, no tiene efecto sobre las propiedades del cemento para producir el concreto. El problema suele ser la humedad, instalaciones de manejo inadecuadamente diseadas o haber dejado que el cemento se asentara demasiado tiempo sin moverlo.

Se puede tener fraguado de almacn cuando el cemento se almacena por demasiado tiempo, por lo general en bultos pero rara vez a granel. El resultado de la prdida de aire, la hidratacin superficial del cemento por el agua absorbida y la carbonatacin. Este problema se elimina parcialmente en los climas hmedos por medio de un forro de plstico entre las capas de papel de los bultos. Sin embargo, las existencias se deben sujetar con el principio de que el que est en primer lugar adentro debe quedar en primer lugar afuera.



Pasadas de 6 a 8 semanas, se pueden tener problemas en los climas hmedos. (Ref.4)

2.2.4. NORMA MEXICANA NMX C 414 ONNCCE - 1999

En 1992 al cambiar la legislacin sobre normalizacin en Mxico, se inici una nueva etapa en este campo, como responsabilidad de Organismos Nacionales de Normalizacin de carcter privado, esta Norma hace nfasis en que las especificaciones descritas en esta forma sean accesibles al consumidor en general. (Ref.1)

OBJETIVO:

Como objetivo principal de esta norma es que pretende facilitar al consumidor la comprensin de las diferentes clases de cemento, as como dar a conocer sus cualidades ms importantes y comportamiento del cemento que es lo que interesa al usuario, tales como:

Resistencia mecnica a compresin, as como rangos de resistencia mnima y mxima.

Durabilidad, como: resistencia a los sulfatos, bajo calor de hidratacin y cementos de baja reactividad lcali agregado.

CLASIFICACIN:

De acuerdo con esta norma los cementos se clasifican de la siguiente forma:

TIPO DENOMINACIN

CPO Cemento Prtland ordinario CPP Cemento Prtland puzolnico

CPEG Cemento Prtland con escoria granulada de alto horno CPC Cemento Prtland compuesto CPS Cemento Prtland con humo de slice CEG Cemento con escoria granulada de alto horno

Descripcin:

CPO: Es el conglomerante producido a base de la molienda de Clnker Prtland y usualmente sulfato de calcio.



CPP: Es el conglomerante hidrulico que resulta de la molienda conjunta de Clnker, Prtland, materiales puzolnico y usualmente sulfato de calcio.

CPEG: Es el conglomerante hidrulico que resulta de la molienda conjunta de Clnker, Prtland, escoria granulada de alto horno y usualmente sulfato de calcio.

CPC: Es el conglomerante hidrulico que resulta de la molienda conjunta de Clnker, Prtland, que usualmente contiene sulfato de calcio y una mezcla de materiales puzolnico, escoria de alto horno y caliza. En el caso de la caliza, ste puede ser componente nico.

CPS: Es el conglomerante hidrulico que resulta de la molienda conjunta de Clnker, Prtland, humo de slice y usualmente sulfato de calcio.

CEG: Es el conglomerante hidrulico que resulta de la molienda conjunta de Clnker, Prtland y mayoritariamente escoria granulada de alto horno y sulfato de calcio.

CARACTERSTICAS ADICIONALES especiales que pueden presentar los tipos de cemento definidos anteriormente:

CARACTERSTICAS ESPECIALES DE LOS ELEMENTOS:

Se consideran caractersticas especiales: la resistencia a los sulfatos, la baja reactividad lcali agregado, el bajo calor de hidratacin y el color blanco.

COMPOSICIN:

La composicin de los cementos queda definida por la siguiente tabla (1):

RS Resistente a los sulfatos BRA Baja reactividad lcali - agregado BCH Bajo calor de hidratacin

B Blanco

NOMENCLATURA CARACTERSTICAS ESPECIALES DE LOS CEMENTOS



TIPO COMPONENTES Clnker Principales Prtland + yeso

Escoria granulada de

alto horno

Materiales puzolnico

(3) Humo de

slice Caliza Minoritarios

(2)

CPO 95 100 - - - - 0 5 CPP 50 94 - 6 50 - - 0 5

CPEG 40 94 6 60 - - - 0 5 CPC(4) 50 94 6 35 6 35 1 10 6 35 0 5 CPS 90 99 - - 1 10 - 0 5 CEG 20 - 39 61 - 80 - - - 0 5

Nota:

1) Los valores de la tabla representan el 1% en masa. 2) Los componentes minoritarios deben ser uno ms de los componentes,

a menos que estn incluidos ya como tales en el cemento. 3) Los materiales puzolnico incluyen: puzolanas naturales, artificiales y/o

cenizas volantes. 4) El cemento Prtland compuesto debe llevar como mnimo dos

componentes principales, excepto cuando se adicione caliza, ya que esta puede ser en forma individual en conjunto con Clnker ms yeso.

ESPECIFICACIONES MECNICAS FSICAS

CLASES RESISTENTES:

LA RESISTENCIA NORMAL DE UN CEMENTO, es a la compresin a los 28 das y se indica por las clases resistentes 20, 30 y 40.

RESISTENCIA INICIAL: Es la resistencia mecnica a la compresin a los 3 das, para indicar que un tipo de cemento debe cumplir con una resistencia inicial especificada, se le agrega la letra R despus de la clase. Solo se definen valores de resistencia inicial a 30R y 40R

TIEMPOS DE FRAGUADO: Para todos los tipos de cemento y todas las clases se debe cumplir con las especificaciones de tiempo de fraguado indicados en la tabla siguiente.

ESTABILIDAD DE VOLUMEN: Para todos tipos de cemento y todas las clases se debe cumplir con las especificaciones de expansin / contraccin de la tabla siguiente:



CEMENTO PRTLAND PUZOLNICO

El cemento Prtland puzolnico es idneo para prefabricacin mediante tratamientos higrotrmicos del concreto, bien con vapor libre o, mejor todava, con vapor a presin en autoclave. Asimismo, el Cemento Prtland Puzolnico va particularmente bien en el caso forzado de tener que emplear en el concreto, agregados reactivos con los lcalis del Cemento Prtland Ordinario en primer lugar porque la adicin de puzolana reduce la proporcin de Clnker Prtland y con ella la de los lcalis que ste aporta y en segundo lugar porque la propia puzolana fija lcalis y evita o atena la accin sobre los agregados reactivos. Aparte de otros aspectos especficos, de naturaleza y consideracin fsicas.

Tambin el Cemento Prtland Puzolnico es de bajo calor de hidratacin, pudiendo dar totalidad, o mucho de ellos, sobre todo a cortas edades, calores de hidratacin inferiores incluso a los de la generalidad del cemento Prtland ordinario tipo CPO BCH. (Ref.3)

Clase resistente

Resistencia a compresin (N/mm2)

Tiempo de fraguado

(min) Estabilidad de

Volumen en autoclave (%)

3 das 28 das Inicial Final Expansin Contraccin Mnimo Mnimo Mximo Mnimo Mximo Mximo Mximo

20 - (*) 20 40 45 600 0.80 0.20 30 - (*) 30 50 45 600 0.80 0.20

30 R 20 30 50 45 600 0.80 0.20 40 - (*) 40 - 45 600 0.80 0.20

40 R 30 40 - 45 600 0.80 0.20



RECOMENDACIONES PRCTICAS PARA LA UTILIZACION DEL CEMENTO PRTLAND PUZOLNICO.

Tipo de Cemento

Clase Resistente

Utilizable para: No recomendables, salvo precauciones

especiales, para:

Precauciones

Cemento Prtland Puzolnico (CPP)

Obras de concreto en masa y armado, Pavimentos y cementaciones. Morteros en general. Prefabricacin con tratamientos hidrotrmicos. Concretos ms susceptibles a ataques por aguas puras, carbnicas agresivas o con dbil acidez. Obras de concreto en masa en grandes volmenes (presas, cimentaciones masivas, muros de contencin, etc.) Obras en las que se requiera impermeabilidad, a condicin de que la dosificacin sea adecuada. Obras de concreto en masa, con cidos sospechosos de reactividad frente a lcalis. Obras martimas masivas que no requieren resistencias mecnicas elevadas. Tratamientos hidrotrmicos de hidrotrmicos de concreto.

Concreto pretensado con alambres adherentes. Fabricacin de concreto en tiempo de heladas.

30, 30R 40 Y 40R

Los mismos fines que el tipo CPP, clase resistente 20. Obras de concreto en masa o armado que toleren un moderado calor de hidratacin obras de concreto en masa o armado en ambientes ligeramente agresivos por aguas puras, carbnicas o con dbil acidez mineral. Obras de concreto en masa o armado con agregados sospechosos de reactividad frente a lcalis. Obras de gran impermeabilidad, con dosificaciones adecuadas. Prefabricacin con tratamiento hidrotrmicos e hidrotrmicos. Obras de concreto pretensado.

(Ref.3)



2.3. HISTORIA DE LOS AGREGADOS PTREOS

Es reconocido que ms del 60 % de cada metro cbico de concreto fabricado est constituido por los agregados, condicin que destaca la importancia que tienen estos materiales en la elaboracin de este producto. Bajo esta condicin, las caractersticas de los materiales que los forman y los efectos de su uso en el concreto se han estudiado con mucho mayor detalle, de tal forma que se pueda producir un concreto de mejores caractersticas en estado fresco y con una mayor durabilidad. (Ref.2)

Cuando se comenz a aplicar el concreto, los agregados se consideraban como materiales inertes que se aadan a la pasta de cemento para incrementar el volumen y reducir el costo del producto. Esta concepcin le asignaba a las caractersticas de la pasta la responsabilidad total en el comportamiento del producto.

Existen dos clases principales de agregados: Naturales y Artificiales, cuya distincin principal es el origen de las fuerzas que producen la fragmentacin de las rocas. En el caso de los agregados naturales, la fragmentacin se debe al efecto paulatino de los fenmenos naturales tales como agua, aire y hielo, o a la accin repentina de fuerzas eventuales, como erupciones volcnicas y sismos. Los agregados elaborados, tambin llamados materiales triturados, son aquellos en que la fragmentacin de la roca se provoca por medios mecnicos artificiales. Existen adems agregados mixtos en que la fragmentacin primaria es de origen natural, continuando con una reduccin provocada por los medios mecnicos como en el caso de la trituracin de boleos y cantos rodados en las plantas trituradoras.

Considerando como criterio general que los agregados naturales suelen ofrecer mayores ventajas que los triturados (a excepcin de casos especiales), los estudios preliminares casi siempre se encauzan a la bsqueda de agregados naturales. No obstante, ante su inexistencia o falta de calidad de los materiales que ofrece la naturaleza, es comn acudir a la trituracin mecnica de agregados a partir de fragmentos grandes de origen natural o de formaciones de roca fija.

Obtener los agregados en condiciones adecuadas para su utilizacin siempre requiere de un proceso de acondicionamiento y manejo cuya amplitud depende de la procedencia de los materiales y de la magnitud de la obra.

Cuando los agregados son de origen natural (volcnicos), el proceso ms amplio suele consistir en la explotacin de banco o depsito, transporte de material explotado, lavado y clasificacin por tamaos, trituracin de tamaos sobrantes o en exceso, beneficio de material clasificado, y almacenamiento y transporte de los distintos tamaos clasificados.



Si los agregados son manufacturados, el proceso sufre algunas modificaciones, consistiendo entonces en la explotacin del banco de roca; reduccin progresiva del tamao de la roca por medio de trituracin primaria, secundaria y a veces terciaria, o bien molienda para producir agregado fino; lavado y clasificacin del material por tamaos; almacenamiento y transporte de los distintos tamaos CLASIFICADOS. (Ref.5)

Las propiedades fsicas de la roca que se pueden cuantificar son:

Peso especfico Absorcin % Sanidad Composicin mineralgica Resistencia a compresin

2.3.1. CLASIFICACIN DE LOS AGREGADOS

Los agregados pueden clasificarse de acuerdo a diferentes caractersticas (modo de fragmentacin, tamao de partcula, origen, composicin, forma de partcula y color).

Clasificacin por su origen

Esta clasificacin toma como base la procedencia natural de las rocas y los procesos fsico qumicos involucrados en su formacin. Con base a ello, se divide a las rocas en tres grupos:

GNEAS, producidas por solidificacin a partir de un estado de fusin. Por lo general, ofrecen muy buenas propiedades fsicas (densidad, dureza y resistencia). Excepto las tobas y escorias volcnicas que son porosas y de escasa resistencia.

SEDIMENTARIAS, formadas por sedimentos transportados por agua, aire, hielo, o gravedad. Las hay duras y suaves, pesadas y ligeras, densas y porosas. En este grupo predominan las areniscas y las calizas que, cuando son duras y densas, suministran bueno agregados. En cambio, las lutitas frecuentemente son vistas con desconfianza.

METAMRFICAS, que proceden de rocas gneas o sedimentarias modificadas por condiciones de presin y temperatura. Entre ellas tambin existe gran variedad de caractersticas. El cuarzo casi siempre es de buena calidad, pero las pizarras, normalmente, son de calidad dudosa.

CLASIFICACIN POR COMPOSICIN

Esta divisin tiene como fundamento la composicin qumico mineralgica de cada roca, adems de llevar en forma implcita una denominacin de origen. A continuacin se mencionan algunos ejemplos de este tipo de clasificacin:



o Caliza o Andesita o Basalto

Al ser las caractersticas qumicas y mineralgicas las nicas que intervienen en este tipo de agrupamiento, se tiene el fuerte inconveniente de no considerar las caractersticas fsicas del material, tan importantes en la evaluacin de los agregados para concreto.

Para puntualizar lo anterior se pueden mencionar dos ejemplos:

a) La caliza, el mrmol y el caliche tienen la misma composicin qumica, pero no la misma resistencia fsica, an ms, es muy comn que entre las calizas se observen diferentes grados de calidad fsica.

b) El basalto y el tezontle tienen la misma composicin qumica, pero al tener el tezontle una gran cantidad de poros lo hace un agregado ligero y de menor resistencia.(Ref.2)

CLASIFICACIN POR COLOR

Tal vez sea la clasificacin ms comn que existe y la ms fcil de generar o utilizar, ya que solo considera el color del material.

La utilizacin de una clasificacin simplista es una actividad ms frecuente de lo deseable, ya que si bien es una forma rpida de identificar un agregado, es la que proporciona la mnima informacin del mismo. (Ref.2)

CLASIFICACIN POR TAMAO DE PARTCULA

Agregado Fino (Arena)

1) Agregado que pasa la malla 3/8 (9.5 mm) y casi totalmente pasa la malla No. 4 (4.75 mm) y es predominante retenido en la malla No. 200 (0.075mm).

2) Es la porcin de un agregado que pasa la malla No. 4 (4.75 mm) y es retenido en la malla No. 200 (0.075mm).

Agregado Grueso (Grava)

1) Agregado predominante retenido en la malla No. 4 (4.75 mm). 2) Es la porcin de un agregado retenido en la malla No. 4 (4.75 mm).

(Ref.2)

o Tezontle o Tepojal o Riolita

o Caliche o Granito o Mrmol



CLASIFICACIN POR MODO DE FRAGMENTACIN

Por la forma en que ocurre el proceso de fragmentacin de los materiales, la cual puede ser:

Natural: por procesos naturales (erosin) Manufacturada (triturados): por procesos ratifcales (mecnicos) Mixta: combinacin de materiales fragmentados por procesos naturales

y artificiales. (Ref.2)

2. 4. AGUA

En el caso del agua que se emplea en la fabricacin de concreto, se considera que puede tener dos funciones principales en el proceso, la primera como agua de mezclado y la segunda como agua de curado. Cuando el agua funciona como un ingrediente en la fabricacin de concreto, es decir como agua de mezclado, se puede estimar que el agua ocupa entre el 10 y 25 % de cada metro cbico de concreto que se fabrica. (Ref.2)

El agua de mezclado es probablemente el menos costoso de los ingredientes del concreto, sin embargo, es uno de los ms importantes. Existe una relacin directa entre la cantidad de agua y la calidad del concreto producido: al incrementar la cantidad de agua se deteriora la calidad. El agua utilizada en la elaboracin de concreto debe estar libre de cidos, grasas y aceites, etc. se debe evitar el agua que contenga materia orgnica. (Ref.4)

Como agua de mezclado, sus impurezas pueden tener efectos principales sobre el tiempo de fraguado, resistencia del concreto y corrosin del acero de refuerzo. Al ser aplicada como agua de curado, sus posibles efectos son ms bien de apariencia al contener sales que manchen o produzcan eflorescencias sobre la superficie del concreto. Finalmente, como agua que forma parte del medio que rodea al concreto, cuando contiene sustancias agresivas, sus efectos son ms decisivos, pudiendo llegar a extremos en que se produzca la destruccin del concreto, si no se toman las precauciones convenientes.

Con frecuencia se menciona que el agua que es buena para ser bebida (agua potable), es til para hacer concreto; pero esta sustancia no siempre es vlida. Algunas aguas con pequeas cantidades de azcares o con ligero sabor ctrico pueden ingerirse, pero no sirven para el concreto; y al revs, hay aguas que sin ser potables pueden ser buenas para hacer concreto, segn la cantidad y calidad de las impurezas que contengan. An cuando no existe un criterio universalmente aceptado para limitar con precisin las impurezas ms comunes en el agua, conviene establecer algunas referencias que permitan juzgar en un caso particular. (Ref.5)

Para el caso del agua que contenga sal comn (cloruro de sodio) en concentraciones del 3.5% reduce la resistencia del concreto de un 8 al 10%. El



agua mineral de lagos o de lugares estancados, puede contener cido tnico, el cual causa retardo en el fraguado y en el desarrollo de la resistencia. El aceite y la grasa en el agua reducen la resistencia de un 10 al 15%. (Ref.4)

Haciendo a un lado el aspecto bacteriolgico, que en el caso del concreto no interesa, el agua puede ser contaminada en dos formas: por materiales en suspensin y por sustancias en dilucin. En la primera pueden mencionarse limo, arcilla y materia orgnica. Entre las segundas, algunos gases, sales solubles y materia orgnica. (Ref.5)

2.4.1. CLASIFICACIN DEL AGUA (NMX C 122)

TIPO DE AGUA EFECTOS CON SU USO EN CONCRETO Aguas puras Accin disolvente e hidrolizaste de componentes clcicos del concreto Aguas cidas naturales Disolucin rpida de los componentes del cemento Aguas fuertemente salinas Interrumpe las reacciones del fraguado de cemento.

En el curado, disolucin de los componentes clcicos del concreto. Aguas alcalinas Produce acciones nocivas para cementos diferentes al aluminoso. Aguas sulfatadas Son agresivas para concretos fabricados con cemento Prtland, en

especial al tipo I. Aguas cloruradas Producen una alta solubilidad de cal.

Producen disolucin en los componentes del concreto. Aguas magnesianas Tienden a fijar la cal, formando hidrxido de magnesio y yeso insoluble.

En la mezcla, inhibe el proceso de fraguado del cemento. Agua de mar Produce eflorescencias.

Incrementa la posibilidad de generar corrosin del acero de refuerzo. Aguas recicladas El concreto puede acusar los defectos propios del exceso de finos. Aguas industriales Por su contenido de iones sulfato, ataca cualquier tipo de cemento. Aguas negras Efectos impredecibles.

(Ref.4)

2.5. REACCIN LCALI - AGREGADO

Es la reaccin qumica entre ciertos componentes de algunos agregados y los lcalis del cemento Prtland, que puede iniciarse desde el mismo momento en que el concreto ha sido colocado o bien, podra aparecer despus de varios aos. Esta es una reaccin interna cuya manifestacin en la superficie puede variar desde pequeas grietas sin importancia, hasta la total destruccin del concreto. Estas grietas se presentan en forma de mapas, muy difundidos, que en casos extremos pueden alcanzar hasta 1 centmetro de ancho. Las grietas se llenan de un material amorfo y si se examina la superficie del concreto, dar la apariencia que tiene polvo de gis y es frgil. Con ayuda de un lente de aumento, se podr observar que la superficie del agregado no tiene la misma apariencia en su interior o del residuo de la pasta de cemento endurecida.



Los agregados potencialmente reactivos contienen algunos de los siguientes minerales: palo, calcedonia, tridimita, cristobalita y ciertas zeolitas. Para definir claramente esta reaccin, que es progresiva especialmente en presencia de humedad es necesario hacer un examen petrogrfico. En ocasiones se puede detener la reaccin si se impide la entrada de agua al concreto, utilizando agregados no reactivos y/o un cemento con bajo lcali. El cemento puzolnico puede brindar cierta proteccin contra la reaccin lcali agregado. (Ref.2)

2.6. PRUEBAS REALIZADAS A LOS AGREGADOS

MUESTREO

La finalidad del muestreo, es obtener una muestra representativa del yacimiento de los agregados ptreos (grava y arena); es decir obtener una muestra que contenga las distintas caractersticas existentes en un mismo frente.

Muestreo de agregados directamente del banco:

La muestra deber extraerse del frente ya abierto o en zanjas previamente construidas, teniendo especial cuidado en evitar que el material extrao procedente del despalme caiga sobre el frente abierto.

Las muestras se tomarn por secciones que cubran desde la parte superior hasta la inferior del frente, procurando obtener material de todos los cambios vistosos del estrato (tamao y apariencia) descubierto, para que las muestras sean realmente representativas.

Finalmente, las muestras parciales se mezclaran en partes ms o menos iguales para formar la compuesta, de la que por el mtodo de cuarteos sucesivos se sacar la muestra por ensayar.

Cuando en el frente de ataque no se tenga un frente de ataque definido, se proceder a realizar pozos de cata o prueba, los cuales sern cuidadosamente identificados y localizados. Restos pozos pueden ser entubados para materiales no mayor de 9cm (3 ) de dimetro.

Cuando el material sea mayor de 9cm (3 ), este se extraer excavando pozos a cielo abierto, de dimensiones variables, segn el tamao de la muestra y lo necesario para facilitar los movimientos del operador.

Muestreo de agregados almacenados en montculos:



Los materiales almacenados en los bancos de explotacin de agregados ptreos o en las obras, afecta por lo general la forma de un cono, por lo que el muestreo se realizar seleccionando muestras de volumen semejante, que se tomarn mediante la ayuda de una pala o un cucharn grande. El orden en que dichas muestras se tomen, ser siguiendo una trayectoria helicoidal que se iniciar en el vrtice del cmo o parte superior del montculo (figura 2.1), y desarrollando el movimiento hasta terminar en la parte inferior, para lograr cubrir toda la parte lateral del montculo.

Figura 2.1

Muestreo en bancos de piedra o canteras:

En lo referente de un material triturado, se pueden presentar dos caos de muestreo:

1. Cuando el material se encuentra en la superficie de la corteza terrestre, llamado material de pepena; en este caso se realizar una inspeccin detallada del rea total, determinando las diferentes calidades de piedra observada, as como su grado de intemperizacin. Se seleccionarn muestras separadas de todas las clases de concreto, al terminar su proceso de trituracin; esto tiene por objeto calcular el porcentaje de material apropiado para su apoyo, ya que se ste es reducido habr necesidad de cambiar el tipo de quebradora.



2. Cuando el material es obtenido mediante la explotacin de canteras, el material obtenido se clasifica de acuerdo a su aspecto y color, as como su estructura y grado de intemperizacin. Cuando no sea posible hacer una clasificacin petrogrfica por comparacin con rocas conocidas, es necesario al anlisis por parte de un ingeniero geolgico para que este dictamine si el material es o no reactivo con los lcalis del cemento.

Las muestras de agregados ptreos que se han obtenido de los yacimientos, sern enviadas a los laboratorios en cantidades suficientes para poder hacer las pruebas fsicas que se requieran para juzgar de su calidad; esas cantidades debern ser como mnimo las siguientes:

MATERIAL ENVIADO TAMAO MXIMO DEL AGREGADO

CANTIDAD MNIMA DE LA MUESTRA (KG)

Arena Grava

No. 4 250 a 1 250

Identificacin, empaque y envo:

Al enviar las muestras al laboratorio, se debern incluir los siguientes datos en el escrito de envo:

Localizacin del yacimiento mediante su referencia a puntos conocidos. Cantidad aproximada de material. Clasificacin del material. Fecha de muestreo. Fecha de envo. Obra de destino a utilizarse. Nombre y direccin del interesado de los resultados de las pruebas. Tipo de pruebas requeridas.

El empaque y envo del agregado fino se hace en envases de papel de los usados para envasar el cemento (limpiados previamente); usando adems como proteccin exterior un saco de yute tejido cerrado o una bolsa harinera. El material grueso ser enviado en sacos de yute de tejido cerrado, o en bolsas de lona.

Para el envo de las muestras al laboratorio, se recomienda se haga en el menor tiempo posible; considerando que las pruebas fsicas necesarias para dosificar la mezcla de concreto tardan de 12 hrs a 7 das, o ms. (Ref.5)



CUARTEO

El cuarteo de un material ptreo granular, es el procedimiento mecnico y manual que se realiza con l, para reducir su volumen a otro menor que le sea representativo.

Cuarteo manual:

Se elige una superficie plana y limpia del terreno en donde se coloca el material ptreo procedente del muestreo; con ayuda de una pala cuadrada se traspalea el material varias veces para mezclar perfectamente todas las piedras de diferentes tamaos.

A continuacin se procede a formar un montculo que posteriormente se aplana con movimientos de la pala dados del centro del montculo hacia la periferia.

Se procede a dividir el material en cuatro partes iguales mediante una regla de madera que se coloca en dos posiciones diametralmente opuestas, como se muestra en la siguiente figura. 2.2

Figura 2.2

Finalmente se seleccionan dos muestras diametralmente opuestas y se separan del resto del material para que despus de combinarlas entre s, se repita el proceso y se vuelvan a seleccionar otras porciones diametralmente



opuestas, hasta que de la unin de ellas se tengan una muestra apropiada para los ensayes que deseen.

Cuarteo Mecnico: El cuarteo mecnico se realizar con el empleo del aparato cuarteador de

Johnson. Este aparato que se muestra en la figura 2.3, es un recipiente de lmina galvanizada que se encuentra dividido en dos series de tolvas cuya descarga es alterada hacia dos lados opuestos entre s. Bajo dichas tolvas se colocan dos charolas con el fin de recoger el material ya cuarteado, que mediante dos charolas especiales se han dejado caer verticalmente sobre la parte superior del aparato, tal como se observa en la figura. 2.3

Figura 2.3

(Ref. 5)



PORCIENTO DE ABSORCIN DEL AGREGADO GRUESO Designacin de la A.S.T.M. C127 78

Para obtener el Porciento de absorcin de agua que contiene cierta cantidad de agregado grueso, se procede de la siguiente manera:

Equipo;

Bscula con capacidad de 5 kg. Charolas de inmersin. Horno o parrilla.

Procedimiento:

1) Del material almacenado en la obra, se toma una muestra que sea representativa del total, procediendo en la forma descrita al hablar del muestreo.

2) De la muestra total extrada, se obtiene por cuarteos sucesivos una muestra con un peso de 15 kg, el cual ser cribado por las mallas y 3/8 ; utilizando nicamente el material que pasa la malla y retenido en la 3/8 .

3) Se toma una muestra de aproximadamente 500 gr se somete a secado en el horno o parrilla elctrica hasta que se tenga un peso constante del material.

4) Despus de haber realizado el paso anterior se sumerge la muestra en agua (15 C a 25 C) durante 24 hrs. cuidando de limpiar antes su superficie para eliminar el polvo y partculas que se tengan adheridas a la muestra.

5) Una vez que se haya dejado saturado la muestra durante 24 hrs. cada piedra se seca superficialmente con un pao absorbente y se pesa junto con las restantes.

6) El porciento de absorcin del agregado grueso se calcula aplicando la siguiente frmula:

Aplicacin:

MATERIAL: Grava Volcnica BANCO: la calabaza Prueba No Peso Saturado

Superf. Resultados Peso

Seco Absorcin

(%) 1 300 278.6 7.68 2 300 275.6 8.85

(Ref.8) Humedad de absorcin promedio

Peso saturado superficialmente seco Peso seco Peso seco

% ABSORCIN=

X 100

= 8.26%



GRAVEDAD ESPECIFICA DEL AGREGADO GRUESO Designacin de la A.S.T.M. C127 80

Para obtener la densidad relativa aparente del agregado grueso; se utilizara el mtodo del picnmetro, mediante el siguiente procedimiento:

Equipo:

Charolas metlicas. Bscula con aproximacin al decimo de gramo. Franela o papel absorbente. Picnmetro. Probeta de vidrio graduada.

Procedimiento:

1) Se toma una muestra de grava y se pone a saturar al igual que en la prueba de absorcin.

2) Una vez saturada la muestra, se seca superficialmente con la ayuda de la franela, esto es, para tener la muestra de material en condicin de saturada y superficialmente seca.

3) Se llena el picnmetro con agua limpia hasta un nivel superior al codo de descarga, con el fin de que escurra hasta recuperar el nivel coincidente a la parte inferior del codo de descarga.

4) Despus del paso anterior se coloca la probeta graduada en la parte inferior a la boca de descarga del picnmetro, como se muestra en la figura. 2.4

5) Se introducen en el picnmetro cada una de las piedras que constituyen la muestra a ensayar; de esta forma ser desalojado un volumen de agua, que ser el equivalente al volumen del agregado.

6) Como ltimo paso, se precede a hacer la lectura en la probeta del volumen que desalojo la muestra. La lectura se hace tomando como base la lnea horizontal que pase por la parte inferior del menisco formado (como se muestra en la figura. 2.4

7) La gravedad especfica de la grava se calcula aplicando la siguiente frmula:

Peso del material saturado y superficialmente seco, en gr. Volumen de agua desalojada, en ml.

G.E. =



Aplicacin:

MATERIAL: Grava Volcnica BANCO: la calabaza Prueba No Peso Saturado

Superf. Resultados Peso

Seco Absorcin

(%) 1 300 151 1.986 2 300 153 1.961

Gravedad Especfica Promedio

Figura 2.4

(Ref.10)

1.97gr/ml



PESO VOLUMTRICO SECO SUELTO Y SECO VARILLADO DEL AGREGADO GRUESO

Designacin de A.S.T.M. C-29 -81

Este mtodo nos sirve para determinar el peso del material por unidad de volumen del agregado grueso; ya sea suelto o varillado, con fines de utilizacin en la dosificacin de mezclas de concreto.

Equipo:

Una balanza sensitiva al 0.5% del peso de la muestra empleada. Cucharn. Una varilla de acero de forma recta con dimetro de 5/8, teniendo uno de

sus extremos en forma de bala, con un largo total de 60 cm. Un recipiente cilndrico de volumen y peso conocido, fcil de manejar y con

suficiente rigidez para evitar su deformacin.

Procedimiento para obtener el P.V.S.S.:

1) Para iniciar la prueba, la muestra deber ser sometida a un secado previo, la cual se mezclar y cuartear para utilizar nicamente las dos partes diametralmente opuestas.

2) El material se vaca lentamente en el recipiente con la ayuda de un cucharn adecuado, el cual se introducir al principio hasta el fondo del recipiente para evitar cualquier posible cada del material, ya que esto originaria una cierta comparacin que debe evitarse. La cada mxima del material no debe exceder de 5cm. Como se muestra en la figura. 2.5

3) Una vez que se llen el recipiente se procede a enrasar y se determina el peso total, la cual se le resta el peso del recipiente para as obtener el peso neto del material.

4) El peso volumtrico seco suelto se determinar mediante la siguiente frmula:

P.V.S.S. =

Aplicacin: MATERIAL: Grava Volcnica BANCO: la calabaza Peso del recipiente: 2941 gr Volumen del recipiente: 10605 cm3 Prueba No Peso mat+tara Peso material (gr) p.v.s.s. (gr /cm3) 1 12981 10071 .950 2 12600 9690 .914

(Ref.8) P. V. S. S. Promedio = 0.930 gr /cm3

Peso del material seco y suelto Volumen del recipiente



Figura 2.5

Procedimiento para obtener el P.V.S.V.

1) La muestra a utilizarse so obtendr de igual manera que se obtuvo en el peso P. V. S. S.

2) El recipiente se deber llenar con el material a ensayar, hasta la tercera parte, es decir, en tres capas apisonando a cada capa con 25 golpes respectivamente, pero cuidado que la punta de bala no pase a la capa anterior o la que ya se apison. Como se muestra en la figura

3) Una vez llenado el recipiente se pesa, restando a este el peso del recipiente para as obtener el peso seco varillado del material.

4) El peso volumtrico seco varillado se obtiene mediante la siguiente expresin:

P. V. S. V. =

El procedimiento descrito para el P. V. S. V., ser vlido nicamente para agregados gruesos con Tamao Mximo menor de 2, en el caso tener un agregado mayor se proceder por otro mtodo.

Peso del material seco varillado Volumen del recipiente



Aplicacin:

MATERIAL: Grava Volcnica BANCO: La Calabaza Peso del recipiente: 2941 gr Volumen del recipiente. 10605 cm3 Prueba N Peso mat+tara Peso material p.v.s.v. 1 13745 10835 1.02 2 13200 11010 1.04

P.V.S.V. Promedio = 1.03 gr / cm3

FIGURA 2.6

(Ref. 8)



GRANULOMETRA DEL AGREGADO GRUESO Designacin de la A.S.T.M. C136 84

La finalidad de esta prueba es conocer la distribucin de los tamaos de las partculas que forman la grava, y obtener el tamao mximo del agregado, el cual se obtiene la siguiente manera:

Equipo:

Un juego de mallas de abertura cuadrada de 2, 1 , 1, , 3/8 y N 4. Bscula con capacidad de 40kg. Y aproximadamente al grano. Charolas metlicas, cucharn, parrilla elctrica o de gas.

Procedimiento:

1) Las muestras tomadas del material procedente del banco, se combinan entre si y se procede a efectuar su cuarteo para obtener la muestra representativa total.

2) La muestra obtenida se secar hasta peso constante.

3) La muestra es sometida a cribado por todas las mallas especificadas de acuerdo al tamao mximo observado. Generalmente al cribado se hace en forma manual por ser fcil el manejo de las piedras; las mallas se ordenarn en forma ascendente de acuerdo a su tamao (de la N 4 a la de 2). La operacin de cribado se realiza con movimiento lateral y vertical de cada una de las mallas, acompaado por una accin de golpeo vertical para hacer pasar las piedras por las mallas.

4) Cada una de las fracciones retenidas por las mallas, se pesan y se determina el porcentaje que representan del total, con ayuda de una tabla como la que se muestra posteriormente.

5) El tamao mximo del agregado grueso, ser el nmero de malla que retenga primero el 5% o ms de grava, el cual se considera bajo el siguiente criterio: si la fraccin de partculas ms grande representa el 5% retenido o ms del agregado total, la abertura de la malla que define el lmite superior de esta fraccin deber considerarse como tamao mximo, de lo contrario, el tamao mximo corresponder a la abertura de la malla que define el lmite superior de la fraccin inmediata menor.



Aplicacin:

Tamao Mximo del material corresponde a la malla de 1 ya que retuvo el 17.42%

Tamao Mximo del material corresponde a la malla de 1 ya que retuvo el 12.97%

(Ref.8)

MATERIAL: GRAVA VOLCANICA BANCO: COMANJA N DE MALLA PESO RETENIDO

(Gr) %RETENIDO

PARCIAL %RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA

2 -------- 11/2 100

1 1645 17.42 17.42 82.58 2342 24.80 42.82 57.78 2101 22.24 64.46 35.54 3/8 1256 13.30 77.46 22.24 n 4 1869 19.79 97.55 2.46

Pasa n 4 232 2.46 100 total 9445 100

MATERIAL: GRAVA VOLCNICA BANCO COMANJA N DE MALLA PESO RETENIDO

(Gr) % RETENIDO

PARCIAL % RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA

2 -------- 11/2 100

1 1260 12.96 12.96 12.96 2458 25.29 38.26 61.74 2016 20.74 59.00 41.00 3/8 1553 15.98 74.98 25.02 n 4 2153 22.15 97.14 2.86

Pasa n 4 278 2.86 100 total 9718 100

MATERIAL: GRAVA VOLCNICA BANCO: La calabaza N DE MALLA PESO RETENIDO

(Gr) %RETENIDO

PARCIAL %RETENIDO ACUMULADO

% QUE PASA

2 -------- 11/2 100

1 1645 17.42 17.42 82.58 2342 24.80 42.82 57.78 2101 22.24 64.46 35.54 3/8 1256 13.30 77.46 22.24 n 4 1869 19.79 97.55 2.46

Pasa n 4 232 2.46 100



POR CIENTO DE ABSORCIN DEL AGREGADO FINO Designacin de la A.S.T.M. C128 84

Conocer la cantidad de agua que absorbe la arena nos servir para realizar las correspondientes correcciones en el agua de la mezcla de concreto. Esta se efecta mediante el siguiente procedimiento:

Equipo:

Una balanza sensitiva al dcimo de gramo o menos, con una capacidad de 1kg

Una serie de charolas para depositar las muestras por ensayar Una cuchara pequea de albail o una esptula. Un molde troncocnico de material inoxidable o de latn, con dimensiones

conocidas. Un pisn de metal inoxidable, con un peso de 336gr Y dimensiones

conocidas.

Procedimiento:

Se selecciona una de varias muestras de arena por ensayar mediante el mtodo de cuarteos sucesivos y se somete a secado en el horno o estufa hasta tener un peso constante.

1) Se pesan las muestras de modo que sean de aproximadamente de 500 gr. cada una, y se depositan en recipientes con agua, cuidando que sta las cubra completamente.

2) Se dejan reposar durante 24 hrs manteniendo el agua a una temperatura de 23C + 1.7C.

3) A continuacin se procede a calentar el material para lograr tenerlo en condicin de saturado y superficialmente seco, como se describe a continuacin.

4) Una vez que se observe que el material empiece a perder su humedad superficial, se toma una cantidad de l y se deposita dentro del molde troncocnico hasta la mitad de su altura, se le compacta 15 veces dejando caer por su propio peso el pisn, cuidando que este previamente en contacto directo con la superficie material.

5) A continuacin se llena el molde con arena y se repite la operacin de compactado de 10 golpes del pisn en la misma forma anterior; se enrasa cuidadosamente el molde y se retira rpidamente hacia arriba.



6) Si el material no ha perdido su humedad superficial, mantendr la forma del cono, pero s y ala perdi, se derramara con escurrimiento libre y lento.

7) Si por el contrario, su secado fue excesivo, su cada ser rpida y ser necesario agregarle un poco de agua para repetir la prueba del cono.

8) Al tener el material en condicin deseada, se llevar a la balanza y se determinar su peso.

9) El clculo del porcentaje de absorcin se calcula mediante la siguiente frmula.

% Humedad = X 100

Aplicacin:

N de prueba Peso saturado Superficialmente seco (gr)

Peso seco (gr) Absorcin (%)

1 300 265.6 12.95 2 300 265.6 12.95

% Humedad Promedio = 12.95%

FIGURA 2.7

(Ref.8)

Peso material saturado superficialmente seco peso material seco Peso material seco



GRAVEDAD ESPECFICA DEL AGREGADO FINO Designacin de la A.S.T.M. C127 80

Para obtener la densidad relativa aparente del agregado fino, se utiliza el mtodo del picnmetro, mediante el siguiente procedimiento:

Equipo:

Charolas metlicas. Bscula con aproximacin al dcimo de gramo. Picnmetro Probeta de vidrio graduada. Parrilla

Procedimiento:

1) Se toma una muestra de arena se pone a saturar al igual que en la prueba de absorcin.

2) Una vez saturada la muestra, se seca superficialmente con la ayuda de la parrilla esto es, para tener la muestra de material en condicin de saturada y superficialmente seca.

3) Se llena el picnmetro con agua limpia hasta un nivel superior al codo de descara, con el fin de que se escurra hasta recuperar el nivel coincidente a la parte inferior del codo de descarga.

4) Despus del paso anterior se coloca la probeta graduada en la parte inferior a la boca de descarga del picnmetro, como se muestra en la figura.

5) Se introducen en el picnmetro cada una de las piedras que contribuyen la muestra a ensayar; de esta forma ser desalojado un volumen de agua, que ser el equivalente al volumen del agregado.

6) Como ltimo paso, se procede a hacer una lectura en la probeta del volumen que desalojo la muestra. La lectura se hace tomando como base la lnea horizontal que pase por la parte inferior del menisco formado, (como se muestra en la figura 2.8 )

7) La gravedad especifica de la arena se calcula aplicando la siguiente frmula:

G. E. =

Peso del material saturado y superficialmente seco, en gr Volumen de agua desalojada, en ml



Aplicacin:

MATERIAL: Arena Volcnica BANCO: la calabaza Prueba N Peso Saturado

Superf. Resultados Volumen

Desalojado Gravedad Especifica

(Densidad) 1 300 131 2.29 2 300 134 2.23

Gravedad Especifica Promedio = 2.26 gr / ml

FIGIURA 2.8

(Ref.10)



PESO VOLUMTRICO SECO SUELTO Y SECO VARILLADO DEL AGREGADO FINO

Designacin de la A. S. T. M. C29 87

Al igual que el agregado grueso, los pesos volumtricos se obtendrn con el fin de ser utilizados para el proporcionamiento de las mezclas de concreto.

Equipo:

Balanza sensitiva al 0.5 % del peso de la muestra empleada. Una varilla de acero de forma recta y lisa con dimetro de 5/8, teniendo

uno de sus extremos en forma de punta de bala, con un largo total de 60cms

Un recipiente cilndrico de volumen y peso conocidos, fcil de manejar y con suficiente rigidez para evitar su deformacin (similar al molde para gravas).

Procedimiento:

1) Para iniciar la prueba, la muestra se deber someter a un secado previo, la cual se mezclar y cuartear para utilizar nicamente las dos partes diametralmente opuestas.

2) El material se vaca lentamente en el recipiente con la ayuda de un cucharn adecuado, el cual se introducir al principio hasta el fondo del recipiente para evitar cualquier posible cada del material, ya que esto originara una cierta comparacin que debe evitarse. La cada mxima del material no debe exceder de 5 cm como se muestra en la figura 2.9

3) Una vez lleno el recipiente se enrasa y se determina su peso total, al cual se le restar el peso del recipiente para obtener el peso neto del material.

4) El peso volumtrico seco suelto se determinara mediante la siguiente expresin:

P. V. S. S. =

MATERIAL: Arena Volcnica BANCO: la calabaza Peso del recipiente Volumen del recipiente: 2783 cm3

Prueba N Peso mat+tara Peso material p.v.s.s. 1 5030 3209 1.153 2 5012 3191 1.147

P.V.S.S. = 1.15 gr/cm3

Peso del material seco suelto Volumen del recipiente



Figura 2.9

Procedimiento para obtener el P. V. S. V.

1) La muestra a utilizarse se obtendr de igual manera que se obtuvo en el peso P. V. S. S.

2) El recipiente se deber llenar con el material a ensayar, hasta la tercera parte, es decir, en tres capas apisonando a cada capa con 25 golpes respectivamente, pero cuidando que la punta de bala no pase a la capa anterior o la que ya se apison.

Como se muestra en la figura.2.10 3) Una vez llenado el recipiente se enrasa y se pesa, restando a este peso el

peso del recipiente para as obtener el peso seco varillado del material. 4) El peso volumtrico seco varillado se obtiene mediante la siguiente

expresin:

P. V. S. V. =

Peso del material seco varillado Volumen del recipiente



Aplicacin:

MATERIAL: Arena Volcnica BANCO: la calabaza Peso del recipiente: 1822 gr Volumen del recipiente: 2783 cm3

Prueba N Peso mat+tara Peso material p. s. v. s. 1 5231 3410 1.225 2 5183 3362 1.22

P. V. S. V. Promedio = 1.217 gr /cm3

Figura 2.10

(Ref.8)



ANLISIS GRANULOMTRICO DEL AGREGADO FINO Designacin de la A. S. T. M. C136-84

Mediante esta prueba se observar la distribucin de los diferentes dimetros de las partculas en la arena, as como el Mdulo de Figura necesario para el proporcionamiento de mezclas de concreto.

Equipo:

Balanza sensitiva al 0.01% del peso de la muestra por ensayar. Un juego de mallas para arenas, el cual comprende las siguientes: N 4, 8,

16, 30, 50, 100, 200 y charola. Un cepillo de alambre y uno de cerdas para limpiado de mallas.

Procedimiento:

1) La muestra de arena ser obtenida mediante cuarteos sucesivos del volumen total.

2) Se secar la muestra por ensayar, en horno a temperatura que no exceda de 100 C. Aproximadamente a T= 100 + 5 C durante 48 horas.

3) Se colocan las mallas verticalmente entre s colocando una charola en el fondo y despus de colocar la muestra sobre la malla N 4, se ajusta la tapa en la parte superior y se procede al cribado.

4) El cribado manual se realiza mediante un movimiento giratorio lateral de las mallas, acompaado por una accin de golpeo en la tapa de la malla superior. En el cribado mecnico se utiliza el aparato Ro Tap como se muestra en la figura 2.11, el cual trabaja produciendo un movimiento vibratorio y un golpeo con un mazo colocado en la parte superior. En el cribado manual se acostumbra emplear 15 minutos y en el mecnico 10 minutos.

5) Una vez que se cumple con el tiempo de cribado, se van separando cada una de las mallas y empezando por la No. 4, se deposita su contenido sobre una hoja de papel para posteriormente depositarlo sobre la platina de la balanza para su pesado.

6) Para lograr desprender las partculas adheridas a las mallas de tejido cerrado, se acostumbra usar una brocha de cerda dura y un punzn fino.

7) Los pesos retenidos en cada malla se deben iniciar a pesar con el material en la malla No. 4 hasta llegar al material depositado en la charola que es polvo. La aproximacin en las pesadas debe ser hasta el dcimo de gramo.

8) Para calcular la distribucin granulomtrica, as como el Mdulo de Finura de la muestra, los resultados se concentrarn en una tabla como la que se mostrar posteriormente.

9) El Modulo de Finura de la arena se calcula sumando los porcentajes retenidos en las mallas siguientes: No. 4, 8, 16, 50 y 100.

10) Se ha visto que el Modulo de Finura de la arena debe quedar comprendido entre 2.3 y 3.1 para ser adecuada como material fino para emplearlo en la



elaboracin de concreto. Por lo que respecta al material que pasa por la malla No. 200, el cual se clasifica como polvo, est limitado a un 3% como mximo del total cuando la arena es natural, pero cuando proviene de la trituracin de rocas puede elevarse al 5 y 7% se est libre respectivamente de arcilla o de pizarra.

Aplicacin:

Anlisis Granulomtrico N 1

N DE MALLA

PESO RETENIDO

% Retenido Parcial

% Retenido Acumulado

% Que pasa

100 8 129.8 25.21 25.21 74.79 16 128.4 24.96 50.17 49.83 30 77.1 14.99 65.16 34.84 50 43.9 8.53 73.69 26.31

100 54.8 10.65 84.35 15.65 200 45.6 8.86 43.21 6.79

Charola 34.9 6.78 100 Suma 514.4 100.00

Grafica: 1



Anlisis Granulomtrico No. 2

N DE MALLA

PESO RETENIDO

% Retenido Parcial

% Retenido Acumulado

% Que pasa

100 8 144.1 27.92 27.92 72.08 16 115.4 22.36 50.29 49.71 30 66.5 12.89 63.17 36.83 50 53.4 10.35 73.52 26.48

100 57.9 11.22 84.74 15.26 200 41.1 7.96 92.71 7.29

Charola 37.6 7.28 100 Suma 516 100

Grfica: 2



Figura 2.11

Se tomaran en cuenta solo los anlisis 1 y 2 y as el mdulo de finura promedio ser el siguiente:

M.F. = 2.986 (Ref.8)



PRUEBA DE COLORIMETRA EN ARENA Designacin de la ASTM C 40 79

Determinar el contenido de materia orgnica en una muestra de arena, en forma comparativa, utilizando un colormetro.

Equipo:

Dos botellas iguales de vidrio incoloro de 250 a 350 cm3 con marcas a cada 25 cm3 (frasco de bibern).

Charolas. Parrilla de secado. Esptula. Balanza. Vasos de precipitado. Solucin de sosa custica 30 gr. por litro de agua

Procedimiento:

1) Se toma una muestra representativa de arena de aproximadamente 500gr 2) Se seca hasta peso constante a una temperatura no mayor de 110 C. 3) Despus se coloca la arena seca y fra en la botella (frasco de bibern)

hasta la marca de 133 cm3 adicionndole la solucin de sosa caustica hasta la marca de 206 cm3.

4) Enseguida se tapa la botella y se deja reposar durante 24 horas 5) Cumplidas las 24 horas se compara el color del lquido de la botella con el

del colormetro.

Aplicacin:

De acuerdo con el color del liquido en la botella y comparando con el colormetro la graduacin en que se encuentra es el numero 2.

(Ref.8)



SEDIMENTACIN EN ARENAS

El objetivo de esta prueba es determinar el contenido de material fino que presenta una arena para as definir si se acepta o no para la elaboracin de concreto hidrulico.

Equipo:

Un frasco graduado con tres marcas; la primera marca a los 414 ml, la segunda a los 444 ml y la tercera a los 828 ml

Un litro de agua. Parrilla elctrica o de gas. Charolas.

Procedimiento:

1) Se toma una muestra de arena de aproximadamente 300 gr 2) Se seca la muestra hasta peso constante. 3) Enseguida se coloca el material en el frasco hasta la marca de 414 ml y se

adiciona agua hasta la marca de 828 ml 4) Se tapa el frasco que contiene el material con agua con la palma de la

mano y se agita hasta que todo el material fino quede en suspensin en el agua durante 2 minutos.

5) Se deja reposar durante 24 horas para as determinar si el material fino rebasa o no la marca de 444 ml

Reporte:

Si el nivel del material fino rebasa la marca de 444 ml, se reporta el material con exceso de finos.

Si el nivel del material fino no rebasa la marca de 444 ml, se reporta que el contenido de material fino es aceptable.

Conclusin:

Una vez que se dejo el material en reposo durante 24 horas, se observe que el nivel de material fino no rebaso la marca de 444 ml, por lo tanto se concluye que el contenido de material fino es aceptable y que este material puede usarse en la elaboracin de concreto hidrulico. (Ref.5)

U.M.S.N.H DISEO DE MEZCLAS


CAPTULO III

DISEO DE MEZCLAS



El objetivo al disear una mezcla de concreto, consiste en determinar la combinacin ms prctica y econmica de los materiales con los que se dispone, para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso. Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto bien proporcionada, deber poseer las propiedades siguientes:

En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable. En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y presentacin uniforme. Economa.

La comprensin de los principios bsicos del diseo de mezclas es tan importante como la realizacin de los clculos mismos. Con una correcta seleccin de los materiales y las caractersticas de la mezcla ser posible realizar las propiedades anteriores. (Ref.3)

3.1. METODO DE PROPORCIONAMIENTO CURVAS DE ABRAMS

En el ao de 1915, los fabricantes de cemento portland en los Estados Unidos, establecieron a travs de la Asociacin de Cemento Portland, un laboratorio de investigacin para estudiar los problemas relacionados al cemento y al concreto. Dicho laboratorio estaba a cargo del Dr. Duffus A. Abrams, quien realice diversos estudios para determinar la relacin existente entre el agua de mezcla del concreto, la granulometra de los agregados ptreos y la cantidad de cemento que interviene en la mezcla. Otras caractersticas como la calidad del cemento y de los agregados, mtodo de curado del concreto, temperatura y duracin de este, se mantuvieron constantes.

El ms importante de los resultados obtenidos a travs de los estudios efectuados, fue el que se conoce como " ley de la relacin Agua/Cemento ", la cual se expresa como sigue: " Para mezclas plsticas ( ni demasiado fluidas para no perder su forma rpidamente, ni demasiado secas para no dificultarse su manejo), y cuando se empleen agregados ptreos sanos, limpios, resistentes y duraderos, la resistencia del concreto depende directamente de la relacin en que se utilice el agua con respecto al cemento ".

Con fechas posteriores al establecimiento de la ley de Abrams, se observe que resultaba ms prctica y conveniente para tener uniformidad en la cantidad de cemento y agua empleados en las mezclas de concreto, el que se consideran estos en relacin a sus pesos, ya que el volumen del concreto vara mucho de acuerdo con el grado de compactacin que tenga.

La secuela de clculo para el diseo de mezcla de concreto por el mtodo tradicional es el siguiente:



SECUELA DE CLCULO: 1) Para iniciar con el diseo de la mezcla de concreto es necesario tener los

siguientes datos mostrados en la siguiente tabla:

MATERIALES CEMENTO ARENA GRAVA Tipo de material: Densidad. P.V.S.S. (kg/ m3 ) P.V.S.V. (kg/ m3 ) --- T. M. --- --- M. F. --- --- Absorcin % ---

2) Se determina mediante el Nomograma N 1 (anexo a continuacin), la relacin AGUA / CEMENTO en peso. Para obtener el valor de la relacin A/C (en peso), se entra en el Nomograma con el fc de diseo en el eje de la ordenadas, y proyectando al eje de las abscisas al punto de interseccin con la curva B (para condiciones comunes del trabajo).

3) Se determina mediante el nomograma N2 (anexo a continuacin), la relacin GRAVA/ ARENA en peso. Para obtener el valor de la relacin G/A* (en peso); se encuentra con el mdulo de figura (M.F.) del agregado fino en el eje de las ordenadas, se proyecta sobre la curva correspondiente al tamao mximo (T.M.) del agregado grueso y el punto de interseccin se proyecta sobre el eje de las abscisas.

4) Se determinan las relaciones A/C y G/A* en volumen, usando para esto las densidades de los materiales como se muestra a continuacin:

5) Se determina mediante el Nomograma N 3, el contenido neto de agua por m3 de concreto.

Paro obtener la cantidad de agua necesaria para un m3 de concreto; se entra con el valor de la relacin G/A* (en peso) en el eje de las abscisas, y el punto de interseccin con la curva correspondiente al tamao mximo del agregado grueso, se proyecta horizontalmente al eje de las ordenadas.



Este contenido de agua se considera para un revenimiento de 4. Para revenimientos diferentes, se corrige el agua en un 3% por cada pulgada de diferencia en el revenimiento.

6) Se determina el contenido neto de cemento por metro cbico de concreto en volumen, aplicando la siguiente expresin:

7) Se determina el volumen de lechada de cemento (Lc), con la expresin siguiente:

8) Determinacin del volumen de agregado (Va), con la siguiente expresin:

9) Determinacin del volumen de arena, aplicando las siguientes expresiones:

10) Determinacin del volumen de grava; con la siguiente expresin:

11) Se calculan las proporciones en peso de cada componente, multiplicando cada uno de los componentes de los volmenes absolutos encontrados en el peso 10, por su densidad correspondiente; se hace el valor del cemento igual a 1.

REVENIMIENTO (plg)

CORRECCION DE AGUA

(%) : :

6 +6 5 +3 4 0 3 -3 2 -6 : :



MATERIALES (1)

LITROS (2)

DENSIDAD (3)

PESO (4)

REL. EN PESO (5)

Cemento Paso 5 Col 2 * col 3 = a a/a Agua Paso 4 Col 2 * col 3 = b b/a Arena Paso 8 Col 2 * col 3 = c c/a Grava Paso 9 Col 2 *col 3 = d d/a Total 1000 lts

12) Se hace el clculo de la siguiente tabla, para obtener la proporcin de los materiales.

MATERIALES CEMENTO AGUA ARENA GRAVA a) Proporciones en peso (kg): b) Materiales en peso por saco de Cemento (It):

C) Materiales en volumen por saco de Cemento (It):

d) Proporciones en volumen (It): e) Volmenes absolutos por saco de Cemento (It):

f) Cantidades por metro cbico de Concreto (kg / m3)

a) Se determina el dividir las proporciones del material en peso entre del cemento, como se observa en el paso 11 anterior.

b) Se determina multiplicando las cantidades encontradas en l a, por 50 Kg que es el peso de un saco de cemento.

c) Se determina dividindose el peso de los materiales encontrados en el paso b, entre el peso volumtrico seco suelto correspondiente.

d) Se determina dividiendo los volmenes del paso c, entre el volumen y los litros de un saco de cemento de 50kg

e) Se determina dividiendo los pesos de los materiales indicados en el paso b, entre su densidad correspondiente.

f) Se determina dividindose las cantidades del paso b, entre la suma total de volmenes absolutos del paso e, multiplicando cada cantidad resultante por 1000 (un metro cbico).



Ajustes del proporcionamiento, al efectuar el colado:

Normalmente, los agregados a usar en la elaboracin de concreto, son almacenados a la intemperie; por lo tanto, estarn expuestos a cambios de humedad a la hora de ser usados (humedad actual); siendo as, ser necesario hacer una correccin en el agua de mezclado para no alterar la fluidez para la cual fue diseado.

Correccin por humedad:

1ER CASO HUMEDAD DE ABSORCON MAYOR

QUE LA HUMEDAD ACTUAL (AGUA INSUFICIENTE)

2 CASO HUMEDAD DE ABSORCIN MENOR

QUE LA HUMEDAD ACTUAL (AGUA EN EXCESO)

SOLUCIN:

Se obtiene el porcentaje de agua faltante para la mezcla (segn diseo), de acuerdo con las humedades de los agregados:

% Agua faltanteA = % H. Actual.-H.Abs. % Agua faltanteC = % H. Actual.-H.Abs.

Determinacin del peso de agua faltante, correspondiente a los porcentajes obtenidos para cada uno de los agregados:

% Agua fA = (% A. FaltanteA) (Peso Arena) % Agua fG = (% A. FaltanteG) (Peso Arena)

La suma de las cantidades (en peso), del paso anterior, ser la cantidad total a incrementarse en la mezcla de concreto.

Finalmente, se modifican las cantidades (peso) de cada uno de los agregados, restndoles el peso de agua faltante correspondiente. Este paso se realiza para mantener un mismo valor del peso volumtrico de concreto.

SOLUCIN:

Se obtiene el porcentaje de agua en exceso para la mezcla (segn diseo), de acuerdo con las humedades de los agregados:

% Agua excesoA= %H. Actual.- %H.Abs. % Agua excesoG= %H. Actual.-%H.Abs.

Determinacin del peso de agua en exceso, correspondiente a los porcentajes obtenidos para cada uno de los agregados:

Agua exc.A = (% A. ExcesoA) (Peso Arena) Agua exc.G= (% A. ExcesoG) (Peso Arena)

La suma de las cantidades (en peso), del paso anterior, ser la cantidad total a reducirse en la mezcla de concreto.

Finalmente; se modifican las cantidades (peso) de cada uno de los agregados, restndoles el peso de agua en exceso correspondiente. Este paso se realiza para mantener un mismo valor del peso volumtrico de concreto.



Correccin por revenimiento:

(Ref.7)

Suponiendo que el agua ya corregida en cualquiera de los dos casos no diera el revenimiento de diseo, quedando escaso o excedido, se tendr que hacer una correccin por revenimiento de la siguiente manera:

Se aumenta o reduce en un 3% el contenido de agua, por cada 2.5cm (1) de diferencia, correspondiente.

Una vez modificada la cantidad de agua; se modifica el contenido de cemento, de acuerdo a la relacin A/C, con el fin de mantener a esta constante.

Finalmente, se corrigen las cantidades de los agregados, de acuerdo a las proporciones de stos para mantener el peso volumtrico del concreto.



NOMOGRAMA N 1



NOMOGRAMA N 2



NOMOGRAMA N 3

(Ref.7)



3.2 APLICACIN DEL METODO DE ABRAMS

DATOS DE PROYECTO: Fc = 250kg / cm2 Desviacin Estndar = 50 kg / cm2 Fcr = 300kg / cm2 Revenimiento = 10cm

Caractersticas de los materiales:

MATERIALES CEMENTO ARENA GRAVA Tipo de material: Volcnica Volcnica Densidad: 3.1 2.26 1.973 P. V. S. S. (kg / m3 ) 1490 1150 932 P. V. S. S. (kg / m3 ) ---- 1217 1030 T. M. ---- ---- 1 M. F. ---- 2.983 ---- Absorcin (%) ---- 12.95 8.267

SECUELA DE CLCULO:

PASO 1

Se determina mediante el Nomograma N 1, la relacin A/C en peso; para este caso ser:

Para en fc = 250kg / cm2 se tiene que la relacin:

A/C = 0.41 PASO 2

Se determina mediante el Nomograma N 2, la relacin G/A* (Grava/Arena) en peso. Para este caso; la relacin G/A* de acuerdo al Mdulo de Finura y el Tamao Mximo de los agregados es la siguiente:

G/A =1.31

PASO 3

Determinacin de las relaciones A/C y G/A* en volumen, utilizando las densidades de los materiales en estudio:

(VOL.) = = 1.271 A C .41 X 3.1

1



PASO 4

Se determina mediante el Nomograma N 3, el contenido neto de agua por metro cbico de concreto.

Para una relacin G/A* (en peso) = 1.33 y un tamao mximo del agregado = 1 se tiene el siguiente contenido de agua:

A= 185 kg/m3

No se realizar correccin de agua, ya que la mezcla ser para un revenimiento de 10cm (4) el cual es el indicado para condiciones de laboratorio.

PASO 5

Determinacin del contenido neto de cemento por metro cbico de concreto, en volumen:

A/C (Vol.) = 1.271

C (Vol.) = = 145.55 Lts/m3

C= 145.55 Lts/m3

PASO 6

Determinacin de la lechada de cemento:

Lc = Agua+ Cemento Lc= 185+145.55 Lc=330.55 Lts/m3

PASO 7

Documents

ANALISISDEMATERIALESPETREOSDELBANCOLACALABAZADECOMANJAMICHOACANPARALAELABORACIONDECONCRETOHIDRAULICO