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se realizan los cálculos respectivos para hallar la masa de agregado grueso y agregado fino guiados por las tablas de la norma NSR 10 para un metro cubico de mezcla
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INFORME LABORATORIO DISEÑO DE MEZCLAS
XIMENA DEL PILAR DIAZ DIAZUniversidad Industrial de Santander
CRISTIAN ALEJANDRO PATIÑO OJEDAUniversidad Industrial de [email protected]
JAIME ENRIQUE VEGA PEÑAUniversidad Industrial de Santander
LAURA JIMENA CONTRERAS REYUniversidad Industrial de Santander
KARLA LILIANA NIETO LOZAUniversidad Industrial de Santander
Grupo: D1Sub-Grupo: 1
RESUMEN
Las obras civiles son creaciones humanas, sometidas a diferentes condiciones que atentan contra su integridad estructural, por tal razón los materiales con los cuales se realiza la edificación deben cumplir con determinadas características que permita la resistencia de la estructura a las condiciones hostiles.
El concreto es un elemento vital en la construcción, debido a esto se debe hacer un diseño óptimo de la mezcla, empezando por la selección del cemento y posteriormente realizando el cálculo de las proporciones de agregado y agua, haciendo énfasis en la granulometría del agregado puesto que la buena selección de los tamaños del agregado y su gradación influyen en gran proporción en la cantidad de pasta de cemento en la mezcla y en la resistencia a esfuerzos de la misma.
Para tales propósitos de diseño existen varios métodos que indican su proceso, como el indicado por la ACI 211; y para determinar ciertas cantidades de material, las tablas propuestas por la NSR 10; estas fuentes de información fueron utilizadas en el presente trabajo.
ABSTRACT.
Civil works are human creations, subject to various conditions which affect their structural integrity, for that reason the materials with which the building is made must comply with certain features that allow the system resistance to harsh conditions.
Concrete is a vital element in building, because this should make optimum mix design, starting with the selection of cement and then performing the calculation of the proportions of aggregate and water ,
emphasizing because the particle size of the aggregate that a good selection of the size gradation of the aggregate and its great influence on the amount ratio of cement paste in the mixture and in the resistance to stresses of same .
For such purposes there are several design methods that indicate the process, as indicated by the ACI 211, and to determine certain amounts of material, tables proposed by the NSR 10; these sources of information were used in this study .
1. OBJETIVOS
1.1 Realizar el diseño de la mezcla para una resistencia de 21 Mpa, a partir de información previa sobre las condiciones de diseño de la estructura en la cual se hará uso del material.
1.2 Determinar las cantidades apropiadas de los materiales para el diseño de la mezcla con características determinadas, haciendo uso de la información propuesta en las tablas de la NSR 10.
1.3 Diseñar una mezcla de concreto según los datos obtenidos en las prácticas anteriores, y compararla con el diseño hecho en la práctica.
2. MARCO TEORICO
Tamaño máximo: es el menor tamiz por el que se pasa toda la muestra.
Tamaño máximo nominal: el tamaño máximo nominal de un agregado, es el menor tamaño de la malla por el cual debe pasar la mayor parte del agregado, la malla del tamaño máximo nominal, puede retener del 5% al 15% del agregado dependiendo del número de tamaño.
Peso específico del cemento: es la relación entre el peso del cemento y el volumen real que ocupan los granos.
Densidad aparente: la relación entre la masa en el aire de un volumen dado de agregado, incluyendo sus poros saturables y no saturables, (pero sin incluir los vacíos entre partículas) y la
masa de un volumen igual de agua destilada libre de gas a una temperatura establecida.[1]
El módulo de finura, es otra medida del grosor o tamaño. Para agregado fino se puede definir como un índice de su valor lubricante en la mezcla. Este índice describe la proporción de finos y gruesos que se tienen en las partículas que los constituyen.
En cuanto a la cantidad de agregado fino a usar en la mezcla, aparentemente una cantidad recomendada para obtener los mejores resultados es la mínima que satisfaga ambas condiciones. La razón es la siguiente: el agregado grueso, esto trae consigo la necesidad de una mayor cantidad de pasta para cubrir todas las partículas en forma adecuada. [2]
Peso unitario: Está definido como el peso de la muestra, sobre su volumen. Si se tiene una figura regular de muestra, se puede hallar su volumen con las medidas de esta figura, y por geometría, sacar el volumen de suelo que hay. Si por el contrario, no se cuenta de una figura geométrica pareja, se debe llevar a otros métodos, por medio de los cuales con el desplazamiento de agua, al meter este suelo en un estanque llena de esta, se puede llegar a calcular el volumen de la muestra. Con este método, se debe tener en cuenta de que al suelo no del debe entrar agua a su interior, porque de lo contrario, estaríamos alterando los resultados.[3]
El cono de Abrams es el ensayo que se realiza al hormigón en su estado fresco, para medir su consistencia ("fluidez" del hormigón).El ensayo consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con
25 golpes de varilla –pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior.
Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón.[4]
Imagen #1. Cono de Abrams
3. MATERIALES Y EQUIPOS
3.1 Materiales
3.1.1 Cemento Diamante portland tipo I
3.1.2 Agua
3.1.3 Agregado Grueso
3.1.4 Agregado Fino
3.2 Equipos
3.2.1 Palustre
3.2.2 Gramera
3.2.3 Recipiente metálico
3.2.4 Cuchara metálica
3.2.5 Cono Abrams
3.2.6 Probeta
3.2.7 Recipiente metálico (cilíndrico)
4. PROCEDIMEINTO
Según datos hallados de módulo de finura, tamaño máximo, densidad relativa, tamaño efectivo, coeficiente de uniformidad etc.. se realizan los cálculos respectivos para hallar la masa de agregado grueso y agregado fino guiados por las tablas de la norma NSR 10 para un metro cubico de mezcla.
Posteriormente con los resultados anteriormente obtenidos, se hallan los valores necesarios para una cantidad de 0,007 metros cúbicos de mezcla.
Luego se pesan las cantidades necesarias de cemento, agregado fino, agregado grueso y se mide el volumen determinado de agua.
En un recipiente metálico de forma regular, se vierte la cantidad de cemento y agregado fino y se mezcla uniformemente con la cuchara metálica, hasta lograr una mezcla homogénea.
Se vierte el agregado grueso en este mismo recipiente, distribuyéndolo uniformemente hacia el exterior, dejando en el interior de la mezcla un pequeño espacio libre de material.
Se vierte lentamente la cantidad de agua necesaria sobre la mezcla y en el espacio libre de material, de forma que todo el agregado grueso sea humedecido.
Con ayuda del palustre se mezcla todo el material de tal manera que la mezcla quede uniforme y con una consistencia adecuada
Se verifica la consistencia de la mezcla realizando la prueba de asentamiento con el cono de Abrams
La prueba consiste en llenar el cono por terceras partes y compactando la mezcla con la varilla de apisonamiento con 25 golpes a cada una de las capas, dejando que la última capa rebose para que así al dar los 25 golpes esta quede más compactada
Luego de compactar la mezcla, se retira el cono de Abrams de un solo
movimiento de tal manera que la mezcla quede con la forma cónica
Se mide la distancia aproximada que la mezcla se asienta, respecto a la primera altura que tenía dentro del cono
Se verifica que el asentamiento sea el adecuado, si no es así se tendrá que adicionar más agua o cemento de acuerdo a la relación que hay entre ellos (a/c)
Luego que el asentamiento es el adecuado se realiza el mismo procedimiento que se hizo en la prueba del cono de Abrams pero esta vez en un recipiente cilíndrico y se deja fraguar por 24 horas
Pasadas las 24 horas, se procede a desencofrar la mezcla obteniendo una figura cilíndrica de concreto el cual se introduce a una alberca con agua y se deja por un tiempo determinado con el objetivo que el cemento tenga una buena hidratación
5. ANALISIS DE RESULTADOS
Cantidades para diseño de mezcla en 1 m3
Tabla #1: Datos de entrada
DATOS DE ENTRADA VALOR
Tamaño máximo 1’’
Tamaño máximo nominal 1 ’’
Módulo de finura 3
Densidad aparente agregado grueso
2.7
Densidad aparente agregado fino
2.65
Masa unitaria compactada agregado grueso
1900 kg/m3
Resistencia especificada a 3000 psi = 21
la compresión Mpa
Peso específico del cemento
2.9
Resistencia promedio requerida a la compresión (según tabla resistencia de diseño):
f’cr=f’c+8.3.f’cr=29.3 Mpa
Asentamiento según la construcción de concreto (según tabla de selección del asentamiento):
5(cm) - 8 (cm) = 3” - 4’’
Cantidad de agua (según tabla determinación cantidad de agua):
195 lt = 0.195 m3 =195 kg
Cantidad de aire (según tabla determinación cantidad de aire): 1.5%
Relación agua- cemento (se interpolo según tabla selección de la relación (a/c) por criterio de resistencia)=0.6
Peso y volumen cemento:
0.6= pesoaguapeso cemento
Peso cemento
195Kg0.6
=325K g
Volumen cemento
325Kg1000∗2.9
=0.112m3
Volumen del agregado:V agregado=1-Vcemento-Vagua=>V agregado=1 – 0.112 m3 - 0.195 m3 = 0.693 m3
Contenido de agregado grueso: 0.65(según tabla de determinación agregado grueso método del ACI)
0.65= bbo
b=bo∗0.65=1900∗0.6 5¿1235Kg /m3
Volumen del agregado grueso:
VAG= bdensidad aparente A .G∗1000
¿ 12352.7∗1000
=0.457m3
Volumen del agregado fino= volumen del agregado-volumen del agregado grueso
V AF=0.693m3−0.457m3=0.236m3
Peso agregado fino = VAF*1000*densidad aparente fino
peso A .F=0.236m3∗1000∗2.6 5
¿636 K g
Tabla #2. Cantidades totales para 1 m3
CANTIDADESmaterial kg m3
cemento 325 0.112grava 1235 0.457arena 636 0.236agua 195 0.195
Tabla #3. Cantidades totales para 0.007 m3
CANTIDADESmaterial kgcemento 2.275
grava 8.645arena 4.452agua 1.365
Cantidades halladas con los datos obtenidos en laboratorios anteriores
Tabla #4: Datos de entrada
DATOS DE ENTRADAVALOR
Tamaño máximo 2’’
Tamaño máximo nominal 1 ½ ’’
Módulo de finura 3.33
Densidad aparente agregado grueso
2.23
Densidad aparente agregado fino
2.56
Masa unitaria compactada agregado grueso
1544.36 kg/m3
Resistencia especificada a la compresión
3000 psi = 21 Mpa
Peso específico del cemento 2.715
Resistencia promedio requerida a la compresión (según tabla resistencia de diseño):
f’cr=f’c+8.3.f’cr=29.3 Mpa
Asentamiento según la construcción de concreto (según tabla de selección del asentamiento):
5(cm) - 8 (cm) = 3” - 4’’
Cantidad de agua (según tabla determinación cantidad de agua):
170 lt = 0.170 m3
Cantidad de aire (según tabla determinación cantidad de aire): 0.5%
Relación agua- cemento (se interpolo según tabla selección de la relación (a/c) por criterio de resistencia): 0.552
Peso y volumen cemento:
0.552= peso aguapesocemento
Peso cemento
170Kg0.552
=307.97K g
Volumen cemento
307.97Kg1000∗2.715
=0.113m3
Volumen del agregado:V agregado=1-Vcemento-Vagua=>1 – 0.113 m3 - 0.170 m3 = 0.717 m3
Contenido de agregado grueso: 0.72 (según tabla de determinación agregado grueso método del ACI)
0.72= bbo
b=bo∗0.72=1544.36∗0.72b=1111.94Kg /m3
Volumen del agregado grueso:
VAG= bdensidad aparente A .G∗1000
¿ 1111.942.23∗1000
=0.499m3
Volumen del agregado fino: volumen del agregado-volumen del agregado grueso
V AF=0.717m3−0.499m3=0.218m3
Peso agregado fino = VAF*1000*densidad aparente fino
peso A .F=0.218m3∗1000∗2.5 6
¿558.08 K g
Tabla #5. Cantidades totales
CANTIDADESmaterial kg m3
cemento 307.97 0.113grava 1111.94 0.499arena 558.08 0.218agua 170 0.170
6. OBSERVACIONES
6.1 En el proceso de la mezcla de concreto se perdió un cantidad de agua debido a los orificios que la vasija presentada, por lo que se vertió aproximadamente 400 gr de agua y con esto buscar darle las proporciones de material para las cuales estaba diseñada la mezcla, pero para que esto se cumpliera, por la relación agua-cemento era necesario agregar más cemento, como no se conocía el valor aproximado de agua perdida se obvia este paso
7. CONCLUSIONES
7.1 El tamaño máximo del agregado y la proporción de cemento – agua, dependen de la resistencia a compresión a la cual se está diseñando la mezcla.
7.2 Al realizar la comparación de los datos de diseño con valores aproximados (hecho en la práctica), y los valores obtenidos de prácticas anteriores de las propiedades de los materiales, se obtuvo una disminución de las cantidades de agua y cemento, debido al aumento del tamaño máximo del agregado. En síntesis, existe una relación inversamente proporcional entre el tamaño del agregado grueso y las proporciones de agua-cemento, fenómeno importante para optimizar el diseño de la mezcla.
7.3 La resistencia de la mezcla posee una relación directa con las características y proporciones de los diferentes elementos que hacen parte de su producción; en el caso del cemento, produce buenas cualidades de resistencia, pero debido a condiciones de eficiencia se debe reducir su cantidad adicionándole los agregados, los cuales a su vez deben cumplir con las dimensiones adecuadas para el diseño de la obra.
8. BIBLIOGRAFIA [4] HORMIGONES, CONO
e[1] FLORES MÁGON, RICARDO; Densidad y peso específico; INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL; http://physicbernaipn.net63.net/files/practicas/densidad_peso_especifico.pdf
[2] Norma Técnica Colombiana NTC 77, METODO DE ENSAYO PARA EL ANALISIS POR TAMIZADO DE LOS AGREGADOS FINOS Y GRUESOS
[3] Norma Técnica Colombiana NTC 92, Determinación de la masa unitaria y los vacíos entre partículas de agregados.[4]
[4] HORMIGONES, CONO ABRAMS, http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_de_Abrams[5]
