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I. DISEÑO DE MEZCLA SIN ADITIVO
A. Se diseñará un concreto de las siguientes condiciones:
- f´c = 250 kg/cm2
- Consistencia: plástica , entonces slump = 3”-4”- No se expondrá a agentes degradantes- No tendrá aire incorporado- No se usa aditivo
B. Datos:
Cantera : “Rio Mashcon” Peso específico del cemento : 3.12g/cm3
DESCRIPCIÓN UNIDAD Ag. FINO Ag GRUESOPeso específico
masa g/Cm3
2.59 2.54
Puv suelto seco Kg/m3 1483.76 1454.17Puv seco
compactado Kg/m3
1890.6 1557.5W % % 8.69 3.99
Abs % % 12.69 1.71Modulo de Finura 0 3. 00 7.13
C. Cálculos y resultados:
1. Resistencia especificada a los 28 días = 250 kg/cm2
2. Calculo de la resistencia promedioNo se tiene registros de resistencia de probetas y tampoco se conoce el grado de control de calidad en obra o laboratorio
¿ f 'Cr=f'C+84
*f 'Cr=(250+84 )kgs /cm2
*f 'Cr=334 kgs /cm2
(Resistencia de diseño)
3. Tamaño máximo nominal del agregado TMN
Durante el ensayo de granulometría se pudo determinar:TMN: 1 1/2”
f’c f’cr Menos de 210 f’c+70
210 – 350 f’c+84 >350 f’c+98
4. Determinación del Slump
El slump elegido será para la construcción de vigas y muros reforzados
Slump = 3” – 4” consistencia plástica
5. Volumen de agua de mezcla
ASENTAMIENTO
AGUA EN Kg./m3 DE CONCRETO PARA
LOS TAMAÑOS NOMINAL MÁXIMO DEL AGREGADO
GRUESO Y CONSISTENCIA INDICADOS
3/8” 1/2” 3/4" 1” 1½” 2” 3” 6”
CONCRETO SIN AIRE INCORPORADO
1” a 2”
3” a 4”
6” a 7”
207
228
243
199
216
228
190
205
216
179
193
202
166
181
190
154
169
178
130
145
160
113
124
----
CONCRETO CON AIRE INCORPORADO
1” a 2”
3” a 4”
6” a 7”
181
202
216
175
193
205
168
184
197
160
175
184
150
165
174
142
165
174
122
133
154
107
119
----
Entrando en la tabla correspondiente, con el valor del slump, y el TMN de 1 ½”, y sin aire incorporado, se tiene que el volumen unitario de agua es de 181 lt/m3
6. Contenido de aire atrapado
Cont. De aire atrapado (%)
Tamaño Máximo Nominal
Aire Atrapado
3/8” 3
1/2” 2.5
3/4" 2
1” 1.5
1½” 1
2” 0.5
3” 0.3
6” 0.2
De la tabla obtenemos: % Aire atrapado: 1%
7. Relación a/c para f´cr = 334 kg/cm2
F’cr
(28 días)
Relación agua-cemento de diseño en peso
CONCRETO SIN AIRE
INCORPORADO
CONCRETO CON AIRE
INCORPORADO
150200250300350400450
0.800.700.620.550.480.430.38
0.710.610.530.460.400.350.31
-16.000 350.00 0.4850.00 334.000 x -0.05
400 0.43
x 0.496
8. Calculo del factor cemento
Fc= volumende aguademezclaac
Fc=181kg /m3
0.496Fc=364.92kg/m3
Traduciendo a bolsas/m3 será:
Fc= 364.92kg/m3
42.5kg /bolsa=8.5 86bolsas/m3
9. Cantidad de agregado grueso
Tamaño Máximo
del agregado
Volumen de agregado grueso compactado en seco para distintos módulos de finura de
la arena2.4 2.6 2.8 3
3/8” 0.5 0.48 0.46 0.441/2” 0.59 0.57 0.55 0.533/4” 0.66 0.64 0.62 0.61” 0.71 0.69 0.67 0.65
11/2” 0.75 0.73 0.71 0.692” 0.78 0.76 0.74 0.723” 0.82 0.79 0.78 0.756” 0.87 0.85 0.83 0.81
Luego obtenemos la relación: bb0
=0. 69
Dónde: b0 = peso seco del agregado grueso compactado b = peso suelto seco agregado grueso
b = 0.69*1557.5 kg/m3
b =1074.675/m3
Por lo tanto, Peso suelto seco AG =1153.74 Kg/m3
10. Cantidad de agregado fino
Por el método de volúmenes absolutos:
Cemento : 364.92kg/m3
3150kg/m3 =0.1169m3
Agregado grueso : 1153.74 kg /m3
2.4862∗1000kg /m3=0.4 231m3
Agua : 181kg/m3
1000kg/m3 =0.181m3
Aire : =1% = 0.01m3
∑ ¿volum .absoluto=0.7221
Entonces el volumen de A.F
1−0.7221=0.2779
Peso del agregado fino:
AF = 0.2779* (2590 kg/m3)
AF= 719.86 kg/m3
11. Valores de diseño de laboratorio
CEMENTO364.91935
5Kg/m3
AGUA DE DISEÑO 181 Lts/m3
AGREGADO FINO SECO719.86013
1Kg/m3
AGREGADO GRUESO SECO 1074.675 Kg/m3
12. corrección por humedad de los agregados.
a). Peso húmedo de los agregados
Agregado fino:Pe húmedo = peso seco* (1 + w (%))
719.86∗[ 8.69100
+1]=688.37 kg/m3
Agregado grueso:Pe húmedo = peso seco* (1 + w (%))
1074.675∗[ 3.99100
+1]=1119.34/m3
b). humedad superficial
Humedad superf. = W (%) - % ABS
AF: 8.69% -12.69% = -4% AG: 3.99% -1.71 % = 2.28 %
c). aportes de agua de mezcla por humedad de los agregados
(Hsi*peso seco agregado)/100
Agregado fino:−4∗719.86
100=−28.79lts /m3
Agregado grueso:2.28∗1074.675
100=24.50lts /m3
Aporte de agua: -4.29lts/m3
13. Agua efectiva
Entonces: 181 lts/m3 – (-4.29) lts/m3 = 185.29 lts/m3
14. Proporcionamiento de mezcla
CEMENTO 364.919355
AGUA EFECTIVA 185.291815
AGREGADO FINO SECO 788.369435AGREGADO GRUESO
SECO 1119.33653
SIN CORREGIR
CEMENTO Ag. Fino Ag. AGUA
Grueso
364.919355
719.860131 1074.675 181
364.919355
364.919355
364.91935
364.919355
1 1.97 2.94 0.5CORREGIDO
CEMENTO Ag. FinoAg.
Grueso AGUA
364.919355
788.369435
1119.3365
185.291815
364.919355
364.919355
364.91935
364.919355
1 2.16 3.07 0.51
15. cantidad de mezcla de prueba
CEMENTO 364.919355 Kg/m3 0.012 2.91935484
AGUA EFECTIVA 185.291815 Lts/m3 1.48233452
AGREGADO FINO SECO 788.369435 Kg/m3 6.30695548AGREGADO GRUESO
SECO 1119.33653Kg/m3
8.95469222
II. EXPRESION DE RESULTADOS DE LA MEZCLA SIN ADITIVO EN EL LABORATORIO
Paso 1: Elaboración de la Mezcla de Concreto Fresco:
Luego del diseño realizado se procedió a realizar la probeta para una cantidad de prueba de 1 ½ probetas. Es como sigue.
Procedimiento: Teniendo los pesos que vamos a utilizar para la tanda de prueba proseguimos a
realizar los pasos necesarios de manera progresiva:
Agregado grueso: Se tamiza el agregado grueso para separarlo del agregado fino por los tamiz 3/8. Pesamos: 9.3433 kg
Agregado fino: Todo el pasante de la malla 3/8 se define como agregado fino. Pesamos: 5.377 kg
Cemento: El tipo de cemento utilizado: TIPO I PACASMAYO, del cual pesamos 2.896 kg que nos servirá para preparar la mezcla equivalente a 1 ½ probeta estándar.
Agua: El agua utilizada es agua potable la más recomendable para el diseño de mezclas del cual pesamos también 1.296 kg
Después de pesar los ingredientes para el diseño de mezclas se proceden a colocarlos en el trompo donde se hace la pasta, en el orden siguiente:
Primero se limpia bien la máquina mezcladora.
Trompo
Luego se coloca el agregado grueso y el agregado fino, se mezcla durante 1 minutos para conseguir un mezclado aceptable. Seguidamente se vacía el cemento , se mezcla estos elementos por 1 minutos más y finalmente el agua buscando que la pasta tenga en este caso una consistencia plástica tal como fue diseñado, por otro minuto más.
Agregado fino + agregado grueso
Añadiendo el cemento y el agua (fig. derecha)
Una vez obtenida la mezcla se determina el SLUMP utilizando el cono de Abraham
Continuando se pesa el molde de la probeta y tras ser aceitado (para evitar la adherencia de la mezcla), y nombrado el molde se coloca dentro de esta la mezcla en tres capas cada una de estas compactada con 25 golpes realizados con el empleo de una varilla compactadora.
PROPIEDADES EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO.
1. SLUMP:Obtenida la mezcla de concreto y estando en estado fresco, se procedió a colocar 3 capas de concreto fresco en el Cono de Abrans; la primera capa se colocó a una tercera parte del volumen del cono apisonándolo por medio de una varilla de acero con 25 golpes, la segunda hasta las dos terceras partes y por último se apisona y enrasa, durante dicho proceso el cono debe permanecer lo más quieto posible, ya que el ensayo puede fallar al mínimo movimiento. Luego se procede a retirar cono y determinar el valor del asentamiento.
Medición del slump, (slump = 5 cm)
Además se puede observar una
apariencia sobre gravosa
2. APARIENCIA: La apariencia que presenta la pasta es sobre gravosa es decir a simple vista se observa mayor presencia de agregado grueso
3. Peso Unitario de Concreto Fresco:
Terminado de la probeta
Procedimiento:
Ahora al tener compactada la probeta se procede a analizar el peso unitario del concreto fresco del siguiendo los pasos:
Primeramente se registra el peso del molde al vacío. Luego se procede a colocar la mezcla de concreto en el molde metálico para finalmente registrar su peso en conjunto. El volumen del molde se obtuvo a partir de sus dimensiones
Pesamos la muestra en estado fresco, y la dejamos que se seque durante 24 horas.
1) Resultados de Ensayo :
PROPIEDAD PROBETA
W molde ( kg) 8.27
W molde + C° (kg) 24.77
P.U.de C° (kg) 16.5
PROPIEDADES MECANICAS EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO
Resistencia a la Compresión:
Material y Equipo:
Máquina de Compresión Simple Moldes cilíndricos de 6” de diámetro por 12” de altura.
Procedimiento: Elaborada la mezcla de concreto fresco, se procede a colocarla en el molde
metálico, distribuida en tres capas cada una apisonada con 25 golpes por medio de una varilla de acero. Luego de un día se desmolda y se dejan curar en agua por 7 días, tiempo por el cual la resistencia del concreto deberá alcanzar el 70% de su resistencia a los 28 días. Transcurrido el tiempo de curado se deja secar para luego ser sometidos al ensayo de compresión.
Etapa de fraguado de las probetas: se cubre con una bolsa para impedir la evaporación del agua de mezcla. Después de esta etapa se desencofra y se somete a un proceso de curado. Después de todo este proceso se evaluara sus propiedades mecánicas.
1) Resultados de Ensayo :
LECTURA
mm 1 1000 0.4 0.001 5.662 2000 0.55 0.002 11.323 3000 0.7 0.002 16.984 4000 0.8 0.003 22.645 5000 0.95 0.003 28.296 6000 1.08 0.004 33.957 7000 1.17 0.004 39.618 8000 1.29 0.004 45.279 9000 1.35 0.004 50.93
10 10000 1.45 0.005 56.5911 11000 1.54 0.005 62.2512 12000 1.6 0.005 67.9113 13000 1.67 0.005 73.5714 14000 1.74 0.006 79.2315 15000 1.81 0.006 84.8816 16000 1.88 0.006 90.5417 17000 1.95 0.006 96.2018 18000 2 0.007 101.8619 19000 2.07 0.007 107.5220 20000 2.14 0.007 113.1821 21000 2.21 0.007 118.8422 22000 2.3 0.008 124.5023 23000 2.41 0.008 130.16
23.5 23500 2.42 0.008 132.99
NIVEL CARGA(KG)DEFORM. UNITARIA
ESFUERZO (kg/cm2)
área resistente A = 176.71cm2 ; altura h = 305 mm
Grafica:
CALCULO DE ESFUERZO ALCANZADO EN EL LABORATORIO:
Esfuerzo máximo alcanzado a los 7 días de edad: 137 kg/ cm2
Necesitamos el esfuerzo alcanzado a los 28 días para lo cual interpolamos.
F‘c a los 7 días = 70% f ‘c a los 28 días en laboratorio
137=70 % f ‘ c28dias en laboratorio
Entonces: f ‘ c28dias en laboratorio=195.7Kg/ cm2
Observación: 195.7 kg/cm2 se diferencia en más del 10% del f´c que es 250 kg/cm2, se podría deber a que solo el mortero fallo, pero el
agregado a quedado intacto, y otra causa podría ser que solo horas antes se puso la probeta al aire libre para el secado, por lo que se habría
disminuido la resistencia de diseño.
CÁLCULO DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD.
De la gráfica adjuntas de la probeta podemos encontrar así el módulo de elasticidad.
E=Esfuerzolpe
Deformacionunitarialpe
E= 640.005
=12800kgcm 2
ESF.MAX =137 Kg/cm2
E uni.MAX =0.008 Kg/cm2