Universidad Nacional de Cajamarca

Facultad de Ingeniera

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil

Estudio tecnolgico del CONCRETO (DISEO DE MEZCLA experimental).

ASIGNATURA : TECNOLOGIA Del concreto.

DOCENTE: ING. Jose lezama leiva.

INTEGRANTES: ATALAYA TORRES MICHAEL CAYETANO. . TASILLA VILLANUEVA JUAN CARLOS. CICLO: V

GRUPO : b

Cajamarca, mayo del 2013

INTRODUCCION:

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, el donde el mejor de todos es el llamado el METODO DE LA EXPERIENCIA el cual es provisto a lo largo de la vida profesional en esta prctica el mtodo a usar el Mtodo del Mdulo de finura de la combinacin de agregados corregido por los vacos del agregado grueso.

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.

Objetivos:OBJETIVOS GENERALES:

Disear y obtener la resistencia demandada del concreto utilizando el mtodo ms adecuado para dicho fin.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Realizar el diseo de mezcla de concreto con el estudio de 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 masa

2.652.55

Peso especfico sss

2.682.61

Peso especfico aparente

2.732.64

GRANULOMETRIAMdulo de finura3.127.04

Tamao mximo Nominal1

PESO UNITARIOPeso unitario suelto1575kg/m31470kg/m3

Peso unitario compactado1716kg/m31536kg/m3

CONTENIDO DE HUMEDAD2.8%1.3%

Porcentaje de Absorcin1.3%1.1%

Perfil agregadoAngular

CEMENTO PORTLAND(PEM)3110kg/m3

PASOS PARA EL diseo de mezcla por el mtodo de combinacin de agregados:

Podemos resumir la secuencia del diseo de mezclas de la siguiente manera: Eleccin de la resistencia promedio ( fcr) Eleccin del Asentamiento (Slump) Seleccin del tamao mximo nominal del agregado grueso. Estimacin del agua de mezclado y contenido de aire. Seleccin de la relacin agua/cemento (a/c). Clculo del contenido de cemento. Estimacin del contenido de agregado fino y agregado grueso. Ajustes por humedad y absorcin. Clculo de proporciones en peso.

1) ELECCIN DE LA RESISTENCIA REQUERIDA(fcr)Se la obtiene a partir de la resistencia especificada (fc) y un incremento en ella cuyo objetivo es garantizar la durabilidad y serviciabilidad de las obras cuyo aumento est basado en la desviacin estndar de registros anteriores de obras o reglamentos como el comit ACI 318s-11.Primer criterio: Si de parte de la compaa constructora existe un registro de sus resultados de ensayos de obras anteriores.a) Registro de por lo menos 30 ensayos en los ltimos 24 mesesLa desviacin estndar es calculada como:

Donde:

n= nmero de ensayos en la seriex1,x2,x3..xn=resistencia a la compresin de ensayos individuales.

b) Cuando se utiliza dos registros de ensayos para acumular por lo menos 30 ensayos

Dnde: cuando se utiliza dos registros de ensayo. n1 y n2= nmero de ensayos en cada uno de los registros 1y 2

Luego haciendo uso de la siguiente tabla determinamos fcrTabla: Obtencin del fcr en funcin de la desviacin estndar

FC(Kg/cm2)S(Kg/cm2)

101520253035404550

140155160170175180185200210220

175190195205210215220236245255

210225230240245250255270280290

245260265275280285290305315325

280295300310315320325340350360

350365370380385390395410420430

Segundo criterio:Si la compaa constructora cuenta con un registro basado entre 15 a 29 ensayos por lo que se calcula la desviacin estndar calculada a partir de estos, luego es incrementado multiplicando por el factor de correccin de la siguiente tabla:

Tabla: Factor de incremento de la Desviacin EstndarN EnsayosFactor de incremento

Menos de 15Ver tabla cuando no se conoce el S

151.16

201.08

251.03

>301.00

Y luego se hace uso de la tabla anterior (fcr a partir de la desviacin estndar)}

TERCER CRITERIO:SI LA CONSTRUCTORA NO CUENTA CON UN REGISTRO DE ENSAYOS CON LO CUAL NO PUEDE DETERMINAR LA DESVIACION ESTANDAR SE USA LA SIGUIENTE TABLA:

a) El comit del ACI considera que el clculo del fcr ser segn la siguiente tabla

fc especificadoFcr(kg/cm2)

< 210Fc + 71.4

210 350Fc + 84.7

> 3501.1Fc + 51

CUARTO CRITERIO:

Si nuestro Nde muestras es > 30Fcr = fc + 1.34 S

Fcr = fc + 2.33 S 35

El valor del fcr de diseo ser el MAYOR valor obtenido de ambas frmulas

Fcr = fc + 1.34 S

Considera la posibilidad de que: El promedio de todos los grupos de tres ensayos de resistencia en compresin consecutivos sea mayor que el fc. La probabilidad de ocurrencia en la cual un ensayo este por debajo del fc es de 1/100.Fcr = fc + 2.33 S 35

Considera la posibilidad de que: Ningn ensayo de resistencia debe ser menor del fc en ms de 35 Kg/cm.

QUINTO CRITERIO:La resistencia requerida puede ser calculada aplicando la ecuacin general desarrollada por el Comit Europeo del Concreto, tomando el valor de t factor que depende del % de resultados menores a la resistencia especificada que se admiten o la probabilidad de ocurrencia.

Fcr=DondeFc= resistencia especificadaV= coeficiente de variacinT=coeficiente de probabilidad

Nmero de muestrasProbabilidad de caer debajo del lmite inferior (t)

1 en 51 en 101 en 20

11.3763.0786.314

21.0611.8862.920

30.9781.6382.353

40.9411.5332.132

50.9201.4762.015

60.9061.4401.943

70.8961.4151.895

80.8891.3971.860

90.8831.3831.838

100.8791.3721.812

150.8661.3411.753

200.8601.3251.725

250.8561.3161.708

300.8541.3101.697

+300.8421.2821.645

SEXTO CRITERIO:Aun cuando exista control de calidad, debe tenerse en cuenta en la dosificacin de una mezcla las diferentes dispersiones que se tendrn en obra; por lo que se recomienda disear para valores mas que fc especificado. GRADO DE CONTROL DE CALIDADFcr/fc

Excelente1.1fc

Bueno1.2fc

Normal1.3-1.6fc

SPTIMO CRITERIO:Proporcionamiento en base a datos empricos: cuando no se dispone de un registro de ensayos de obra aceptables, o no se dispone de informacin de mezclas de prueba, y si ello es aceptado por la inspeccin podr seleccionarse la relacin agua-cemento de la tabla siguiente:

f CRa los 28 dasRelacin agua / cemento de diseo en peso

Concreto sin aire incorporadoConcreto con aire incorporado

1500.800.71

2000.700.61

2500.620.53

3000.550.46

3500.480.40

4000.43---

4500.38----

2- ) ELECCIN DEL ASENTAMIENTO (SLUMP)Si las especificaciones tcnicas de obra requieren que el concreto tenga una determinada consistencia, el asentamiento puede ser elegido de la siguiente tabla:

ConsistenciaAsentamiento

SecaPlsticaFluida0 (0mm) a 2 (50mm)3 (75mm) a 4 (100mm) 5 (125mm)

Si las especificaciones de obra no indican la consistencia, ni asentamiento requeridos para la mezcla a ser diseada, utilizando la tabla siguiente, podemos seleccionar un valor adecuado para un determinado trabajo que se va a realizar. Se debern usar las mezclas de la consistencia ms densa que puedan ser colocadas eficientemente.

TIPOS DE ESTRUCTURAASENTAMIENTOS EN PULGADAS

MXIMOMNIMO

Zapatas y muros de cimentacin.31

Cimentaciones simples, cajas y subestructuras de muro.31

Vigas y muros armados.41

Columnas de edificio.41

Losas y pavimentos31

Concreto ciclpeo.21

3) Determinacin del tamao mximo nominal agregado grueso:

Las Normas de Diseo Estructural recomiendan que el tamao mximo nominal del agregado grueso sea el mayor que sea econmicamente disponible, siempre que sea compatible con las dimensiones y caractersticas de la estructura. La Norma Tcnica de Edificacin E. 060 prescribe que el agregado grueso no deber ser el menor de: Granulometra: el primer retenido del material. 1/5 de la menor dimensin entre las caras de encofrados; o 1/3 del peralte de la losa; o 3/4 del espacio libre mnimo entre barras individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones o ductos de refuerzo. De los cuatro datos se elige al menor, el tamao mximo nominal determinado aqu, ser usado tambin como tamao mximo simplemente. Se considera que, cuando se incrementa el tamao mximo del agregado, se reducen los requerimientos del agua de mezcla, incrementndose la resistencia del concreto. En general este principio es vlido con agregados hasta 40mm (1). En tamaos mayores, slo es aplicable a concretos con bajo contenido de cemento. 4) Estimacin del agua de mezclado y contenido de aire

La tabla siguiente preparada en base a las recomendaciones del Comit 211 del ACI, nos proporciona una primera estimacin del agua de mezclado para concretos hechos con diferentes tamaos mximos de agregado con o sin aire incorporado.

TABLA 4.1Requerimientos aproximados de agua de mezclado y de contenido de aire para diferentes valores de asentamiento y tamaos mximos de agregados.Volumen Unitario de Agua 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

Los valores indicados en la tabla, son los mximos a ser utilizados cuando se emplean agregado grueso angular razonablemente bien perfilado y graduado dentro de los lmites propuestos por especificaciones (ASTM C 33). El agregado grueso redondeado generalmente requiere 18 L menos para concretos sin aire incorporado y 15 Lts menos para concretos con aire incorporado.

Como se observa, la tabla 4.1 no toma en cuenta para la estimacin del agua de mezclado las incidencias del perfil, textura y granulometra de los agregados. Debemos hacer presente que estos valores tabulados son lo suficientemente aproximados para una primera estimacin y que dependiendo del perfil, textura y granulometra de los agregados, los valores requeridos de agua de mezclado pueden estar algo por encima o por debajo de dichos valores. Al mismo tiempo, podemos usar la tabla 4.2 para calcular la cantidad de agua de mezcla tomando en consideracin, adems de la consistencia y tamao mximo del agregado, el perfil del mismo. Los valores de la tabla 4.2 corresponden a mezclas sin aire incorporado.

Tamao mximo nominal del agregado gruesoVolumen unitario de agua expresado en L/m3, para los asentamientos y perfiles del agregado grueso indicados

1 a 23 a 46 a 7

RedondeadoAngular RedondeadoAngular RedondeadoAngular

3/8185212201227230250

182201197216219238

170189185204208227

1163182178197197216

1 155170170185185204

2148163163178178197

3136151151167163182

Valores para concreto sin aire incorporado.

La tabla 4.1 nos muestra tambin el volumen aproximado de aire atrapado, en porcentaje, a ser esperado en un concreto sin aire incorporado y los promedios recomendados del contenido total de aire, en funcin del grado de exposicin, para concretos con aire incorporado intencionalmente por razones de durabilidad a ciclos de congelamiento y deshielo, agua de mar o sulfatos. Obtenidos los valores de cantidad de agua y de aire atrapado para un metro cbico de concreto procedemos a calcular el volumen que ocupan dentro de la unidad de volumen de concreto:

5) Eleccin de la relacin agua/cemento (a/c)Existen dos criterios (por resistencia, y por durabilidad) para eleccin de la relacin a/c, de los cuales se elegir el menor de los valores, con lo cual se garantiza el cumplimiento de los requisitos de las especificaciones. Es importante que la relacin a/c seleccionada con base en la resistencia satisfaga tambin los requerimientos de durabilidad. 5.1.) Por resistencia Para concretos preparados con cemento Portland tipo 1 o cementos comunes, puede tomarse la relacin a/c de la tabla 5.1.

Tabla 5.1. Relacin agua/cemento y resistencia a la compresin del concreto

Los valores corresponden a resistencias promedio estimadas para concretos que no contengan ms del porcentaje de aire mostrado en la tabla 5.1. Para una relacin agua/cemento constante, la resistencia del concreto se reduce conforme aumenta el contenido de aire.

CONTENIDO DE AIRE INCORPORADO Y TOTAL1.1. CONTENIDO TOTAL DE AIRE PARA CONCRETO EXPUESTO A CICLOS DE CONGELAMIENTO Y DESHIELO Tamao mximo Nominal de agregadoContenido de aire por porcentaje

Exposicin suave 4 a 0 CF1 Exposicin modera 0 a - 10 CF2 y F 3 Exposicin severa 0 a - 10 C

3/8 4.5%6.0%7.5%

4.0%5.5%7.0%

3.5%5.0%6.0%

1 3.0%4.5%6.0%

1 2.5%4.5%5.5%

2 2.0%4.0%5.0%

31.5%3.54.5%

61%3%4%

5.2.) Por durabilidad La Norma Tcnica de Edificacin E.060 prescribe que si se desea un concreto de baja permeabilidad, o el concreto ha de estar sometido a procesos de congelacin y deshielo en condicin hmeda. Se deber cumplir con los requisitos indicados en la tabla 5.2.

Tabla 5.2. Mxima relacin agua/cemento permisible para concretos sometida a condiciones especiales de exposicin

6) contenido de CEMENTO:

Hallamos cuanto cemento ser necesario para 1m3 de una mezcla de concreto, para esto dividimos el volumen unitario de agua que hemos obtenido por tablas, entre la relacin A/C que tambin ha sido obtenida por tablas.

7) clculo del volumen de la pastaHALLAMOS EL VOLUMEN DE LA PASTA

HALLAMOS EL VOLUMEN DE LOS AGREGADOS

8) mdulo de la combinacin de agregados

9) Porcentaje de agregado fino

Por lo tanto: Los pesos de los agregados en un metro cubico de concreto son:

Obtenidos los pesos del cemento, agua y agregados se procede a la correccin por humedad de los agregados. Valores de diseo:Cemento = peso del cemento (kgs. /m3)AF = peso agregado fino (kgs. /m3)AG=peso agregado Grueso (kgs. /m3)Agua=Lts.

Correccin por humedad de los agregados:Pesos hmedosCemento = peso del cemento (kgs. /m3)AF hmedo= peso del agregado fino seco*(1+contenido de humedad/100)AG hmedo=peso del agregado grueso seco*(1+contenido de humedad/100)Agua efectiva=agua de mezcla +- aporte de agua por humedad de los agregados.Aporte de agua por humedad superficial de los agregados=Aporte de agua agregado fino=peso seco del agregado fino*(contenido de humedad/100-absorcin/100).Aporte de agua agregado grueso=peso seco del agregado grueso*(contenido de humedad/100-absorcin/100)Aporte de agua por humedad superficial de los agregados= Aporte de agua agregado fino+ Aporte de agua agregado grueso.Agua efectiva=agua de mezcla +- aporte de agua por humedad superficial de los agregados.

Valores de diseo CORREGIDOS:

Cemento = peso del cemento (kgs. /m3)AF = peso agregado fino hmedo (kgs. /m3)AG=peso agregado Grueso hmedo (kgs. /m3)Agua=agua efectiva (Lts.)Proporcionamiento en obra:

Peso del cemento/ peso del cemento=1:Peso agregado fino hmedo/ peso del cemento=A:Peso agregado Grueso hmedo/ peso del cemento=BAgua efectiva/bolsas cemento=C1: A: B / C

EL AJUSTE DE MEZCLA DE PRUEBA SE LLEVARA ACABO EN EL DISEO DE ESTA PRACTICA CON NUESTRO DISEO REALIZADO EN LABORATORIO.

1. DISEO POR EL MTODO de la combinacin de agregados:2. Determinacin de la resistencia promedio.Tenemos fc=280 USANDO LA SIGUIENTE TABLA DETERMINEMOS FCR:fc especificadoFcr(kg/cm2)

< 210Fc + 71.4

210 350Fc + 84.7

> 3501.1Fc + 51

Fcr= FC+84.66=364.66 kg/cm2365 kg/cm2

3. Tamao mximo Nominal. TMN = 1

4. Determinacin del Slump, consistencia seca 3 4.

5. Volumen unitario de agua: 193 Lts

6. Contenido de aire atrapado = 1.5 %

7. Relacin agua/ cemento: Interpolando: A/C = 0.465= (por resistencia)

8. Factor Cemento: FC = 190/0.47=410.6kg/cm2 9.66 bolsas/m3

9. Volumen absoluto de pasta.

Cemento 410.6/3110=0.132026m3Agua: 193/1000=0.193m3Aire: 1.5/100= 0.015m3 .TOTAL=0.340026m3

10. Volumen absoluto de agregados:

1 0.340026 =0.659974m311. clculo del mc mc = 5.54(interpolando)

12. Calculo del porcentaje de agregado fino(Calculo de )

=0.3827 =0.6173

13. Pesos secos de los agregados.669.3kg

1038.9kg

14. Valores de diseo:

Cemento = 410.6 kgAF = 669.3 kgAG=1038.9 kgAgua= 193 Lts

15. correccin del mc por vacos del agregado grueso16. ya que el porcentaje de vacios es superior al 35%, por cada 5 % de aumento se disminuye en o.1 el mc% vacios A. grueso= ; Vaparente= 1038.9/1536=0.6764Vabsoluto= 1038.9/2550=0.4074% vacios A. grueso==40%Mc=5.54-0.1=5.44 (corregido)

rg= 0.5918

13.- Pesos secos de los agregados.714.1kg

996kg

17. Valores de diseo:

Cemento = 410.6 kgAF = 714.1 kgAG=996 kgAgua= 193 Lts

18. Correccin por humedad

Cemento = 411 kgAF hmedo= 734kgAG hmedo=1004kgAgua efectiva=180.3lts

19. Materiales para 01 probeta se multiplica a c/u por 0.01:

Cemento = 4.11 kgAF = 7.34 kgAG=10.10 kgAgua=1.80 Lts

DATOS RECOPILADOS POR ENSAYOS EN LABORATORIO:

REVENIMIENTO O SLUMP: 7.2cmPESO UNITARIO DEL CONCRETO FRESCO: 2374kg/m3AGUA ADICIONAL: 160cm3MEZCLA: sobre gravosa