TECNOLOGA DEL CONCRETO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAE.A.P DE INGENIERA CIVILI. INTRODUCCIN:En el amplio campo de la Ingeniera civil el diseo de mezclas, es sin lugar a dudas, una de las principales bases para elaborar todo tipo de estructuras de Ingeniera, ya que la durabilidad y el desenvolvimiento efectivo de dicha obra se debe casi en su totalidad al concreto con el cual se trabaja. Es por ello que en la presente prctica se pretende elaborar un concreto que rena las caractersticas necesarias para ser utilizado en distintas obras de Ingeniera.Cabe sealar que para disear una mezcla de concreto existen diferentes mtodos, en esta prctica el mtodo a usar el Mtodo Walker.Las caractersticas que se desea en una mezcla de concreto estn en funcin de la utilidad que prestar en obra. As si se quiere utilizar en una estructura, se tendr una resistencia acorde a las solicitaciones y adems resistente al intemperismo, es decir que sea estable.Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de dosificacin y en algunos casos el uso de aditivos.Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad especfica. Estas propiedades deben ser controladas por el diseador tanto en el concreto en estado fresco y endurecido.Lo cual implica un sumo cuidado en la elaboracin y curado del espcimen o muestra de prueba a realizarse teniendo en la consistencia, trabajabilidad, segregacin, y las propiedades de en el estado endurecido. La realizacin de un ptimo control de calidad en la muestra de prueba nos dar resultados favorables en cuanto a las especificaciones impuestas en cualquier construccin civil.

II. OBJETIVOS: Disear y obtener la resistencia demandada del concreto utilizando el mtodo de mdulo de finura de la combinacin de agregados.

Realizar el diseo de mezcla de concreto con el estudio ya realizado a los agregados en la prctica anterior de laboratorio, utilizando sus caractersticas de estos y dems.

Elaborar una probeta para verificar las propiedades del concreto fresco y endurecido, tambin para comprobar las caractersticas dadas para dicho diseo.

Determinar las cantidades necesarias de acuerdo al diseo a realizar.

Alcanzar la resistencia promedio para lo cual ha sido diseada el espcimen de prueba.

INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEO DE MEZCLAS: Anlisis granulomtrico de los agregados Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso) Peso especfico de los agregados (fino y grueso) Contenido de humedad y porcentaje de absorcin de los agregados (fino y grueso). Perfil y textura de los agregados Tipo y marca del cemento Peso especfico del cemento Relaciones entre resistencia y la relacin agua/cemento, para combinaciones posibles de cemento y agregados. PROPIEDADAGREGADO FINOAGREGADO GRUESO

Peso especfico de masa.

2.59 gr/cm32.51gr/cm3

GRANULOMETRIAMdulo de finura2.377.44

Tamao mximo Nominal.1

PESO UNITARIOPeso unitario suelto 1493.04 kg/m3 1382.19 kg/m3

Peso unitario compactado1717.31 kg/m31485.32 kg/m3

CONTENIDO DE HUMEDAD6%1.08%

Porcentaje de Absorcin1.32%0.85%

Perfil agregadoAngular

CEMENTO PORTLAND(PEM)3120kg/m3

DISEO POR EL METODO WALKER:1) Para un fc de 250 kg/cm22) Fcr= 250 kg/cm^2+84 = 334 kg/cm23) TMN = 14) SLUMP = plstico (3 4).5) V aire atrapado y el V de agua de mezcla (se verifica en la tabla con el slump y el TMN del agregado grueso).AsentamientoAgua en kg/m3 de concreto para los tamaos nominal mximo del agregado grueso y consistencia indicados

3/811 236

Concreto sin aire incorporado

1 a 2207199190179166154130113

3 a 4228216205193181169145124

6 a 7243228216202190178160--

Airea atrapado32.521.510.50.30.2

Concreto con aire incorporado

1 a 2181175168160150142122107

3 a 4202193184175165157133119

6 a 7216205197184174166154--

Aire total87654.543.53

Se obtiene: V de agua de mezcla = 193 lts. V aire atrapado = 1.5%

6) Determinamos la relacin agua cemento a/c. (con la taba).

Tabla. Relacin agua/cemento y resistencia a la compresin del concreto

Para un fcr de 334 kg/cm2, hallamos su relacin a/c por interpolacin:

X = 0.5024

7) Determinamos el FC:

8) Hallamos el volumen absoluto de la pasta:

Agua

Cemento

Aire

Vabs de la pasta = 0.331718 m3.

9) Determinamos el Vabs del agregado global:1m3 - 0.331718 m3 = 0.668282 m310) Usamos la tabla de Walker para determinar el grado de incidencia del agregado fino respecto del agregado integral.

A la tabla se entra con los siguientes datos: TMN = 1 Perfil del agregado grueso = angular Factor cemento = 9.082 Mdulo de finura del agregado fino = 2.37

Tamao mximo Nominal del agregadoAgregado redondeadoAgregado angular

Factor cemento en sacos x m3Factor cemento en sacos x m3

56785678

Agregado fino mdulo de finura de 2.3 a 2.4

3/8 6057545169656158

4946434057545148

4138353348454341

1 4037343247444240

1 3734323044413937

2 3633312943403836

Agregado fino mdulo de finura de 2.6 a 2.7

3/8 6662595675716764

5350474461585553

4441383651484644

1 4239373549464442

1 4037353347444240

2 3735333245424038

Agregado fino mdulo de finura de 3.0 a 3.1

3/8 7470666284807673

5956535070666259

4946434057545148

1 4744413855524946

1 4441383652494644

2 4238363449464442

Los valores de la tabla corresponden a porcentajes del agregado fino en relacin al volumen absoluto total de agregados.EXTERPOLAMOS DE LOS VALORES: 7 42 8 40 9 x

De donde: x = 38%Por tanto el grado de incidencia del agregado fino es = 38% y del agregado grueso es 62%.

11) Volmenes absolutos de los agregados:AGREGADO FINO = 38% X 0.668282m3 = 0.253947 m3AGREGADO GRUESO =62% X 0.668282m3 = 0.414335 m3

12) Clculos de los pesos secos de los agregados:Peso seco del agregado fino =0.253947 m3 X 2590 = 657.72 kg Peso seco del agregado grueso = 0.414335 m3 X 2510 = 1039.98 kg

13) Valores de diseo en el laboratorio: Volumen de agua de mezcla = 193 lts/m^3. Cemento = 386 kg/m^3. Agregado fino seco =657.72 kg/m^3. Agregado grueso seco = 1039.98 kg/m^3.

14) Correccin por humedad de los agregados:Peso hmedo del agregado fino = 657.72 kg X (1 + 6%) = 697.16 kg/m^3Peso hmedo del agregado grueso = 1039.98 kg X (1 + 0.85%) = 1051.2 kg/m^3

15) Aporte de agua por humedad de los agregados:Para el agregado fino = 657.72 kg X (6% - 1.32%) = +30.78 ltsPara el agregado fino = 1039.98 kg X (1.08% - 0.85%) = +2.39 ltsAporte = +33.17 lts16) Clculo del agua efectiva.193 lts. 33.17 lts =160 lts /m^3

17) Materiales al pie de obra:

Agregado fino hmedo = 697.16 kg. Agregado grueso hmedo = 1051.2 kg. Cemento = 386 kg/m^3. Agua de mezcla =160 lts/m^3.

18) Proporcionamiento:

19) Tanda usada en el laboratorio:

Calculamos el volumen de mezcla para una probeta cilndrica de 15 cm de dimetro por 30 cm de alto:

- Considerando alguna prdida de la mezcla en proceso de mezclado, consideramos en volumen: 0.02 m3

Agregado fino hmedo = 4.65 kg. Agregado grueso hmedo = 7 kg. Cemento = 2.57 kg. Agua de mezcla = 1.10 lts.PROCEDIMIENTO DE LA ELABORACION DE LA PROBETA1. Con la balanza pesamos cada uno de los componentes, en las cantidad obtenidos en el diseo de mezcla. Agregado fino Agregado grueso cemento

2. Aadimos cada uno de los componentes del concreto en la mezcladora y dejamos que se cree una mezcla homognea.Aadiendo componentes Mezclando componentes3. Aadimos es volumen de agua calculado, y dejamos mezclar durante un aproximado de 3 minutos y vertemos la mezcla en un depsito. Mezclando por 3 minutos Vertemos la mezcla4. En la mezcla encontramos una apariencia normal la cual no tenemos que mejorar esa propiedad.

5. Comprobamos la consistencia el Slump este en el rango de 3 a 4 pulgadas, para consistencia plstica que se dise; con el badilejo llenamos el cono de Abrams y cada un tercio aplicamos 25 golpes con la varilla compactador, retiramos el cono y lo colocamos al lado de la mezcla en forma invertida y medimos el Slump.Llenando el cono y compacatando. SlumpComo se puede apreciar el Slump obtenido es 10.5cm.6. Llenamos la probeta, engrasada previamente, con la mezcla; pesando los moldes y calculando su volumen con el fin de calcular el peso volumtrico fresco del concreto.Llenando el molde de la probeta estndar

Calculamos el peso volumtrico del concreto frescoPESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO

Fresco

PROBETApeso del recipiente (kg)peso del recipiente + concreto (kg)peso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto fresco (kg/cm3)

SIN ADITIVO8.6521.512.855408.170.00237603

CON ADITIVO21.0521.912.945770.770.00230668

SIN ADITIVO: 0.00237603 kg/cm3 = 2376.03 kg/m3CON ADITIVO: 0.00230668 kg/cm3 = 2306.68 kg/m3

7. Una vez llenado el molde, lo cubrimos para evitar la evaporacin de agua, y lo dejamos fraguar durante 24 horas, pasado ese tiempo desmoldamos y sumergimos en agua para curarlos durante 7 das, luego de esto sacamos y dejamos secar al aire libre por un da.DESENCOFRANDO Probetas sacadas del estanque de curado, listas para secar y luego su ensayo a la comprensin.

DATOS OBTENIDOS.1. Calculamos el dimetro promedio y la altura promedio de la probeta.

2. Pesamos la probeta para calcular su peso volumtrico seco.

SIN ADITIVO: 2318.82 kg/m3. CON ADITIVO: 2249.77 kg/m3.

3. Llevamos la probeta a la prensa hidrulica, y calculamos el esfuerzo y la deformacin unitaria para cada probeta:

PROBETA SIN ADITIVOProbeta ensaya a los 7 das

DIAMETRO: 15.05LONGUITUD INICIAL: 30.2TIEMPO DE ROTURA: 2: 6 min

CARGA (KG)DEFORMACION TOTAL (mm)ESFUERZO (kg/cm^2)DEFORMACION UNITARIA (e)

000.0000.000000

20000.2511.2430.000828

40000.7722.4850.002550

60001.133.7280.003642

80001.4544.9700.004801

100001.7756.2130.005861

120002.0267.4560.006689

140002.2478.6980.007417

160002.5689.9410.008477

180002.8101.1830.009272

185002.9103.9940.009603

ESFUERZO DE ROTURA A LOS 7 DIAS: 133.99 kg/cm^2 ESFUERZO DE ROTURA A LOS 28 DIAS: 148.56 kg/cm^2 Graficamos la curva esfuerzo vs deformacin unitaria, hallamos el esfuerzo mximo, esfuerzo en el lmite proporcional elstico, el esfuerzo de rotura y el esfuerzo de diseo adems del mdulo de elasticidad.

Agregando lnea de tendencia

=103.99 kg/=103.99 kg/ Calculo estimado de la resistencia a la compresin a los 28 das

103.99 kg/cm2 --------------------70% X -------------------- 100%

28 das = 148.56 kg/cm2

Calculo del mdulo de Young

Frmula dada en el ACI 318M-02, para un peso volumtrico seco entre 15000 y 2500 kg/m3, referida a la resistencia a los 28 das.

Formula dada en clase.

I. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se debe recalcular la nueva relacin agua cemento para obtener la resistencia requerida Se debe disminuir un 10% de grava

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE UN DISEO DE MEZCLA CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE 290N (METODO WALKER)

DISEO DE MEZCLAS. A.- CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE 290NPrimer paso: Estudio de la resistencia.Para nuestro caso, realizaremos un concreto proyectado para una resistencia a la comprensin de 250 kg/cm2, con fines de estudio, dicho concreto es normal; Kg/ cm^2 Siendo los datos del agregado grueso y fino:AfAg

Mdulo de finura2.377.44

% de humedad2.991.08

% de absorcin1.320.85

Peso unitario compac.1717.31kg/m31485.32kg/m3

Pe (masa)2.592.51

Segundo paso: Calculo de la resistencia media.Teniendo en cuenta el grado de control de calidad.Para la realizacin de nuestro diseo de mezclas y tomando que es un diseo bueno entonces para el clculo del lo sumamos al +84.

Elegimos: fCR = 334 kg/cm2

Tercer paso: Determinacin del tamao mximo nominal:Tamao Mximo Nominal (agregado grueso) = 1"Cuarto paso: Eleccin del tipo de consistencia.Elegimos una consistencia plstica, por ello el Slump debe estar en el rango de: 3" 4".Quinto paso: Contenido de aire atrapado.Segn tablas del ACI para un TMN de 1" (Tabla 02), y para un concreto normal, el contenido de aire atrapado es:

El contenido de Aire atrapado es 1.5 %

Sexto paso: Calcul del volumen del agua de mezcla.Calculamos en las tablas de ACI, para una consistencia plstica y un TMN de 1", para un concreto normal. (Tabla N 1)

Agua de mezcla = 193 lt/m3Debido a que el aditivo reduce el 25% de la cantidad de agua de mezcla entonces el agua de diseo ser: 193-0.25*193 = 144.75 lts/m^3Sptimo paso: Calcul de la relacin agua/cemento.Calculamos en las tablas ACI para una resistencia de fcr=334 kg/cm2 (Tabla 03), 0.5024334

Relacin A/C = 0.5Octavo paso: Determinacin del factor cemento.

FC = kg/m3FC = 6.81 7 bolsas/m3Noveno paso: Dosificacin del aditivo:El aditivo como superplastificante tiene una dosificacin entre 0.7% - 1.4% del peso del cemento.

Aditivo=2.6055 kg/m^3Peso especfico del aditivo =1200 kg/m^3Decimo paso: Hallamos el volumen absoluto de la pasta:

Agua

Cemento

Aire

Aditivo

Vabs de la pasta = 0.25471 m3.

Onceavo paso: Determinamos el Vabs del agregado global:1m3 - 0.25471 m3 = 0.74529 m3Doceavo paso: Usamos la tabla de Walker para determinar el grado de incidencia del agregado fino respecto del agregado integral.

A la tabla se entra con los siguientes datos: TMN = 1 Perfil del agregado grueso = angular Factor cemento = 7 bolsas/m^3 Mdulo de finura del agregado fino = 2.37

Tamao mximo Nominal del agregadoAgregado redondeadoAgregado angular

Factor cemento en sacos x m3Factor cemento en sacos x m3

56785678

Agregado fino mdulo de finura de 2.3 a 2.4

3/8 6057545169656158

4946434057545148

4138353348454341

1 4037343247444240

1 3734323044413937

2 3633312943403836

Agregado fino mdulo de finura de 2.6 a 2.7

3/8 6662595675716764

5350474461585553

4441383651484644

1 4239373549464442

1 4037353347444240

2 3735333245424038

Agregado fino mdulo de finura de 3.0 a 3.1

3/8 7470666284807673

5956535070666259

4946434057545148

1 4744413855524946

1 4441383652494644

2 4238363449464442

Los valores de la tabla corresponden a porcentajes del agregado fino en relacin al volumen absoluto total de agregados.Por tanto el grado de incidencia del agregado fino es = 42% y del agregado grueso es 58%.

Treceavo paso: Volmenes absolutos de los agregados:AGREGADO FINO = 42% X 0.74529 m3 = 0.313022 m3AGREGADO GRUESO =58% X 0.74529 m3 = 0.432268 m3

Catorceavo paso: Clculos de los pesos secos de los agregados:Peso seco del agregado fino = 0.313022 m3 X 2590 = 810.727 kg Peso seco del agregado grueso = 0.432268 m3 X 2510 = 1084.99 kg

Quinceavo paso: Valores de diseo en el laboratorio: Volumen de agua de mezcla = 144.75 lts/m^3. Cemento = 289.5 kg/m^3. Agregado fino seco = 810.727 kg/m^3. Agregado grueso seco = 1084.99 kg/m^3. Aditivo = 2.6055 kg/m^3

Dieciseisavo paso: Correccin por la humedad de los agregados.

Humedad de los agregados:

AF = 810.727*(1+6/100) = 859.37 kgAG = 1084.99*(1+1.08/100) = 1096.71 kg

Humedad superficial:Af=w% - % absorcin = 6% 1.32% = +4.32%Ag=w% - % absorcin = 1.08% 0.85%= +0.23%

Aportes agua de mezcla por la humedad de los agregados:Af = peso seco*humedad = 810.727*(4.32%)= +37.942 ltAg = peso seco*humedad = 1096.71*(+0.23%)= +2.4954 ltAporte de agua: = +40.437 ltAgua efectiva = 144.75lt/m3 - (40.437 lt/m3) = 104.313 lt/m3

Pesos de los materiales corregidos por humedad de los agregados a ser empleados en la mezclas de prueba.Cemento:289.5 kg/m3Agua Efectiva:104.313 lt/m3Agregado fino hmedo:859.37 kg/m3Agregado grueso hmedo:1096.71 kg/m3Aditivo: 2.6055 kg/m3

Diecisieteavo paso: Proporciona miento en peso de diseo:

Dieciochoavo paso: Peso de los componentes del concreto para una mezcla de prueba.- Calculamos el volumen de mezcla para una probeta cilndrica de 15 cm de dimetro por 30 cm de alto:

- Considerando alguna prdida de la mezcla en proceso de mezclado, consideramos en volumen: 0.02 m3

- Peso de los ingredientes para la mezcla de prueba de 1 probeta.

Cemento: 289.5 kg/m3 (0.02 m3)/3= 1.93 kgAgua:104.313 lt/m3 (0.02 m3)/3= 0.7 ltAgregado fino:859.37 kg/m3 (0.02 m3)/3= 5.729 kgAgregado grueso:1096.71 kg/m3 (0.02 m3)/3= 7.306 kgAditivo:2.6055kg/m^3*(0.02m^3)/3 =23.45 mlPROCEDIMIENTO DE LA ELABORACION DE LA PROBETA8. Con la balanza pesamos cada uno de los componentes, en las cantidad obtenidos en el diseo de mezcla. Agregado fino Agregado grueso cemento

9. Aadimos cada uno de los componentes del concreto en la mezcladora y dejamos que se cree una mezcla homognea.

Aadiendo componentes Mezclando componentes

10. Aadimos es volumen de agua calculado, y dejamos mezclar durante un aproximado de 3 minutos y vertemos la mezcla en un depsito. Mezclando por 3 minutos Vertemos la mezcla

11. En la mezcla encontramos una apariencia normal la cual no tenemos que mejorar esa propiedad.

12. Comprobamos la consistencia el Slump este en el rango de 3 a 4 pulgadas, para consistencia plstica que se dise; con el badilejo llenamos el cono de Abrams y cada un tercio aplicamos 25 golpes con la varilla compactador, retiramos el cono y lo colocamos al lado de la mezcla en forma invertida y medimos el Slump.Llenando el cono y compactando.

Slump

Como se puede apreciar el Slump obtenido es 8.55cm, lo cual coincide con la consistencia de diseo.13. Llenamos la probeta, engrasada previamente, con la mezcla; pesando los moldes y calculando su volumen con el fin de calcular el peso volumtrico fresco del concreto.

Llenando el molde de la probeta estndar

Calculamos el peso volumtrico del concreto fresco

PESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO

Fresco

PROBETApeso del recipiente (kg)peso del recipiente + concreto (kg)peso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto fresco (kg/cm3)

A9.02524.8915.8655727.9700.00276974

Promedio: 0.002751975 kg/cm3 = 2751.975 kg/m3

14. Una vez llenado el molde, lo cubrimos para evitar la evaporacin de agua, y lo dejamos fraguar durante 24 horas, pasado ese tiempo desmoldamos y sumergimos en agua para curarlos durante 7 das, luego de esto sacamos y dejamos secar al aire libre por un da.

DESENCOFRANDO

Probetas sacadas del estanque de curado, listas para secar y luego su ensayo a la comprensin.

DATOS OBTENIDOS.4. Calculamos el dimetro promedio y la altura promedio de la probeta.Probeta 1

Dimetro 15.43

Altura 30.05

5. Pesamos la probeta para calcular su peso volumtrico seco.

PESO UNITARIO VOLUMETRICO DEL CONCRETO SECO

PROBETApeso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto seco (kg/cm3)

13.215727.9700.00224769

De donde Equivalente a: 2247.69 kg/m3.

6. Llevamos la probeta a la prensa hidrulica, y calculamos el esfuerzo y la deformacin unitaria para cada probeta:

Probeta 2:PUNTOSCARGA (tn) (mm)CARGA (Kg)u*10^(-2) (kg/cm2)

100000.000

220.43520000.14511.318

360.93660000.31233.953

4101.395100000.46556.588

5142140000.66779.224

6182.775180000.925101.859

7243.381240001.127135.812

8283.855280001.285158.448

9324.115320001.372181.083

1037.54.371375001.457212.207

7. Graficamos la curva esfuerzo vs deformacin unitaria, hallamos el esfuerzo mximo, esfuerzo en el lmite proporcional elstico, el esfuerzo de rotura y el esfuerzo de diseo adems del mdulo de elasticidad.

Del grfico obtenemos:

Calculo estimado de la resistencia a la compresin a los 28 das

212.207 kg/cm2 --------------------70% X -------------------- 100%

28 das = 249.65 kg/cm2

Calculo del mdulo de Young

Frmula dada en el ACI 318M-02, para un peso volumtrico seco entre 15000 y 2500 kg/m3, referida a la resistencia a los 28 das.

Formula dada en clase.

II. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

III. BIBLIOGRAFIA http://www.alaobragente.com/2012/10/proceso-de-elaboracion-del-concreto/ http://elconcreto.blogspot.com/2009/01/el-agua-del-concreto.html http://www.urbanistasperu.org/rne/pdf/RNE_parte%2009.pdf http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1351.pdf http://composicionarqdatos.files.wordpress.com/2008/09/concretos-y-morteros_folleto.pdf http://civilgeeks.com/2011/12/11/propiedades-principales-del-concreto/

TECNOLOGA DEL CONCRETOfernando paredes