88828561 Diseno de Mezcla Metodo Empirico p Imprimir

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE

CURSO:TECNOLOGIA DEL CONCRETO

TEMA: “DISEÑO DE MEZCLAS”- MÉTODO EMPIRICO

DOCENTE:Ing. JOSE LEZAMA LEIVA

ALUMNOS:

ARCANGEL SALCEDO,

CÓRDOVA GUTIÉRREZ, Genaro.

FERNADEZ LLOVERA, Edwin.

IDROGO BUSTAMANTE, Eduardo.

MANYA CRUZADO,

RONCAL ROMERO Elvis Michel.

GRUPO:“B”

Cajamarca, Octubre de 2005

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA – MÉTODO EMPÍRICO

I. INTRODUCCIÓN:

En el basto campo de la Ingeniería civil el diseño de mezclas, es sin lugar a dudas, una de las principales bases para elaborar todo tipo de estructuras de Ingeniería, 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 así que la labor del ingeniero es el de diseñar el concreto más económico, trabajable y resistente que fuese posible, partiendo, desde luego, de las características físicos de los agregados, el cemento y el agua.

Es por ello que en la presente práctica se pretende elaborar un concreto que reúna las características necesarias para ser utilizado en distintas obras de Ingeniería.

II. OBJETIVOS:

Realizar el diseño de mezcla de concreto con los materiales en un proporsionamiento en volumen 1:2:3/ 0.50, establecido por los alumnos.

Elaborar especimenes para corroborar las propiedades del concreto fresco y endurecido.

Determinar las probables causas del porque al transformar el proporsionamiento en volumen aun proporsionamiento en peso, este no corresponde a los pesos obtenidos de los volúmenes usados para la mezcla.

III. CARACTERÍSTICAS FÍSICO - MECÁNICAS:

DISEÑO DE MEZCLA: MÉTODO EMPÍRICO 2


A.- Agregados Fino y Grueso:

PROPIEDADES A. FINO A. GRUESO

TAMAÑO MÁXIMO - 11/2”

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL - 1”

PESO ESPECÍFICO DE MASA (gr/cm3) 2.56 2.55

PESO ESPECÍFICO SSS (gr/cm3) 2.59 2.52

PESO ESPECIFICO APARENTE (gr/cm3) 2.64 2.56

PESO UNITARIO SUELTO SECO (Kg/m3 ) 1636.014 1597.827

PESO UNITARIO SECO COMPAC. (Kg/m3 ) 1732.750 1683.420

ABSORCIÓN (%) 1.26 1.20

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 1.87 0.67

MODULO DE FINURA 2.69 6.85

IV. ENSAYO DE LABORATORIO

Se utilizo un deposito de volumen: 5103.5cm3 =0.005m3

Proporsionamiento en volumen.

1 : 2 : 3

PESOS KgDEPOSITO 0.5CEMENTO 5.80

A. FINO 15.60A. GRUESO 26.20

Pesos de los materiales obtenidos por fórmulas

Agregado Fino: (0.0102) (1636.014) = 16.69 KgAgregado grueso: (0.0153) (1597.42) = 24.45 Kg

Conclusión:Como se puede apreciar los pesos obtenidos en laboratorio directamente de las

balanzas, en comparación con las obtenidas mediante formulas empíricas no son iguales, existen una variación, esto es debido probablemente a la obtención de los pesos unitarios sueltos secos de los agregados, pues estos resultados no son 100% verdaderos, es por ello que se da esta variación. Peso Unitario de Concreto Fresco:



1) Material y Equipo:

Concreto fresco Balanza de precisión Badilejo Moldes cilíndricos de 6” de diámetro por 12” de altura.

2) Procedimiento :

Primeramente se registra el peso del molde al vacío. Luego se procede a colocar la mezcla de concreto en los 3 moldes metálicos para finalmente registrar su peso en conjunto.

El volumen del molde se obtuvo a partir de sus dimensiones, ya que si colocábamos agua en este, escurría por toda la base.

3) Resultados de Ensayo :

ESPECIMEN 1 2 3

W Molde (Kg.) 8.215 8.215 8.215

W Molde + Concreto fresco (Kg.) 21.56 21.63 21.505

V Molde (m3) 0.0056 0.0056 0.0056

W Concreto (Kg.) 13.345 13.415 13.29

P.U. DE C° FRESCO (Kg/m3 ) 2383.036 2395.536 2373.214

PROMEDIO (Kg/m3 ) 2383.929

Resistencia a la Compresión:

1) Material y Equipo:

Máquina de Compresión Simple Concreto fresco Moldes cilíndricos de 6” de diámetro por 12” de altura.

2) Procedimiento :

Elaborada la mezcla de concreto fresco, se procede a colocarla en los respectivos moldes metálicos, distribuida en tres capas cada una apisonada con 25 golpes por medio de una varilla de acero. Luego de transcurrido un día se desmoldan y se dejan curar en agua por siete 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 durante un dia para luego ser sometidos al ensayo de compresión, registrando así la carga de falla y sus respectivas deformaciones.

3) Resultados de Ensayo :



ESPECIMEN N° 1:

CARGA (Kg)

DEFORMACION (mm)

DEF.UNITESFUERZO

(Kg/cm2)1000 0.1100 0.002 5.482000 0.2900 0.006 10.963000 0.4100 0.008 16.454000 0.5100 0.010 21.935000 0.6000 0.012 27.416000 0.6800 0.014 32.897000 0.8000 0.016 38.378000 0.9100 0.018 43.869000 0.9700 0.020 49.3410000 1.0500 0.021 54.8211000 1.1100 0.022 60.3012000 1.1800 0.024 65.7813000 1.2400 0.025 71.2714000 1.2900 0.026 76.7515000 1.3500 0.027 82.2316000 1.4100 0.028 87.7117000 1.4700 0.030 93.1918000 1.5150 0.031 98.6819000 1.5700 0.032 104.1620000 1.6200 0.033 109.6421000 1.6700 0.034 115.1222000 1.7100 0.035 120.6023000 1.7650 0.036 126.0924000 1.8100 0.037 131.5725000 1.8600 0.038 137.0526000 1.9000 0.038 142.5327000 1.9500 0.039 148.0128000 1.9900 0.040 153.5029000 2.0400 0.041 158.9830000 2.0900 0.042 164.4631000 2.1500 0.043 169.9432000 2.1900 0.044 175.4233000 2.2600 0.046 180.9134000 2.3500 0.047 186.3934500 2.3700 0.048 189.13



ESPECIMEN N° 2:

CARGA (Kg)

DEFORMACION (mm)

DEF.UNITESFUERZO

(Kg/cm2)1000 0.01 0.0002 5.482000 0.04 0.0008 10.963000 0.24 0.0048 16.454000 0.42 0.0084 21.935000 0.52 0.0104 27.416000 0.71 0.0142 32.897000 0.84 0.0168 38.378000 0.96 0.0192 43.869000 1.06 0.0212 49.3410000 1.11 0.0222 54.8211000 1.25 0.025 60.3012000 1.35 0.027 65.7813000 1.44 0.0288 71.2714000 1.51 0.0302 76.7515000 1.605 0.0321 82.2316000 1.69 0.0338 87.7117000 1.77 0.0354 93.1918000 1.84 0.0368 98.6819000 1.91 0.0382 104.1620000 1.99 0.0398 109.6421000 2.05 0.041 115.1222000 2.11 0.0422 120.6023000 2.17 0.0434 126.0924000 2.22 0.0444 131.5725000 2.28 0.0456 137.0526000 2.34 0.0468 142.5327000 2.41 0.0482 148.0128000 2.48 0.0496 153.5029000 2.54 0.0508 158.9830000 2.60 0.052 164.4631000 2.70 0.054 169.94



ESPECIMEN N° 3:

CARGA (Kg)

DEFORMACION (mm)

DEF.UNITESFUERZO

(Kg/cm2)1000 0.01 0.0002 5.482000 0.1 0.002 10.963000 0.25 0.005 16.454000 0.4 0.008 21.935000 0.53 0.0106 27.416000 0.65 0.013 32.897000 0.75 0.015 38.378000 0.84 0.0168 43.869000 0.91 0.0182 49.3410000 0.99 0.0198 54.8211000 1.08 0.0216 60.3012000 1.15 0.023 65.7813000 1.23 0.0246 71.2714000 1.29 0.0258 76.7515000 1.37 0.0274 82.2316000 1.43 0.0286 87.7117000 1.5 0.03 93.1918000 1.57 0.0314 98.6819000 1.63 0.0326 104.1620000 1.67 0.0334 109.6421000 1.75 0.035 115.1222000 1.82 0.0364 120.6023000 1.86 0.0372 126.0924000 1.91 0.0382 131.5725000 1.95 0.039 137.0526000 2.01 0.0402 142.5327000 2.06 0.0412 148.0128000 2.11 0.0422 153.5029000 2.16 0.0432 158.9830000 2.2 0.044 164.4631000 2.27 0.0454 169.9432000 2.31 0.0462 175.4233000 2.37 0.0474 180.9134000 2.42 0.0484 186.3935000 2.47 0.0494 191.8736000 2.52 0.0504 197.3537000 2.57 0.0514 202.8338000 2.67 0.0534 208.32



NOTA:

Se tomara como resultado el promedio de los 3 especimenes por tener los tres la resistencia esperada.

Observaciones:

En cuanto al tipo de falla que tuvieron los cilindros se observaron los siguientes:

o El primer especimen si realizó una falla normal, es decir la línea de ruptura se ubicó en la parte central y a lo largo de la muestra, notándose en este caso, que no sólo el mortero fue la que trabajó sino que también lo hizo los agregados.

o El segundo especimen que fue sometido al ensayo de compresión no tuvo una falla normal, es decir el cilindro falló por un lado de su base, lo que indica que la muestra no trabajó en su conjunto, cosa que no debería de haber pasado.

o El tercer especimen realizó una falla similar al primero.

V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

DISEÑO DE MEZCLA: MÉTODO EMPÍRICO

ESPECIMEN 1 2 3

CARGA (Tn) 34.50 31.00 38.00

RESISTENCIAA LA COMPRESIÓN

(Kg/cm2)189.23 170.03 208.42

PROMEDIO (Kg/cm2) 189.23

9


A.- Conclusiones:

Se elaboro la mezcla de acuerdo al diseño producto de las propiedades de los agregados ya estudiados.

Se realizaron 3 especimenes donde se pudo observar las propiedades del concreto fresco (manejabilidad) y endurecido (resistencia a al compresión).

Los resultados respuesta de la práctica fueron:

Concreto normal. No se adiciono agua. SLUMP de 1.5”. Se obtuvo una resistencia promedio de compresión 189.23 Kg/Cm2

considerando los tres especimenes.

B.- Recomendaciones:

Se recomienda colocar los especimenes en forma correcta en la maquina de compresión para evitar errores en el momento de la lectura y ejecución de la práctica.

En el momento de calcular el SLUMP se debe lograr una compactación adecuada, poniendo correctamente los pies, evitando el movimiento del cono.

Los especimenes al momento de curado deben estar totalmente sumergidos.

VI. NORMAS TÉCNICAS PERUANAS:



7.1 AGUA:El agua es un elemento fundamental en la preparación del concreto estando

relacionado con la resistencia, trabajabilidad y propiedades del concreto endurecido. El agua que se coloca en las mezclas es por razones de trabajabilidad,

siempre mayor que la que se requiere por hidratación del cemento; siendo está última conocida como agua de consistencia normal, siendo su valor del orden del 28% en peso del cemento.

Requisitos que debe cumplirEl agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá cumplir con

los requisitos de la norma ITINTEC 334.088 y ser de preferencia potable.Está prohibido el uso de aguas ácidas, calcáreas, minerales ya sea carbonatadas

o minerales; aguas provenientes de minas o relaves, aguas que contengan residuos industriales aguas con contenidos de sulfatos mayor al 1%, aguas que contengan algas, materia orgánica, humus o descargas de desagües, aguas que contengan azúcares o sus derivados. Igualmente aquellas aguas que contengan porcentajes significativos de sales de sodio o de potasio disueltas, en todos los casos que la reacción álcali – agregado es posible, sustancias que son nocivas al concreto o al acero.

En tal sentido es importante determinar el pH que contiene el agua a emplear.El pH definido como el grado de alcalinidad o acidez que tienen los líquidos.

Comprende valores de 0 a 14, indicando 0 para muy ácidos y 14 para muy alcalinos; encontrándose la neutralidad en un valor promedio de 7 medido a 25 º C.

La acidez: Se debe a la presencia de bióxido de carbono (CO2) no combinado, ácidos minerales o sales de ácidos y bases débiles.

Alcalinidad: Se debe a que el agua presenta carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos y en menor escala boratos, silicatos y fosfatos.

Para determinar la calidad del agua, existe una sola forma: el análisis químico, así como la turbidez para el caso del agua potable.

Un método para determinar la existencia de ácidos en el agua, es por medio de un papel de tornasol en le que sumergido en agua ácida toma un color rojizo. Así mismo para determinar la presencia de yeso u otro sulfato es por medio de cloruro de bario; se filtra el agua (unos 500 gr.) y se le hecha algunas gotas de ácido clorhídrico luego gotas de solución de cloruro de bario, si se forma un precipitado blanco (sulfato de bario) es señal de presencia de sulfatos. Por lo tanto esta agua debe mandarse a analizar a un laboratorio para determinar su concentración y ver si esta dentro del límite permisible.

La acción del agua en exceso para preparación de morteros ocasiona lo siguiente:

-Prolonga le tiempo de fragua-Disminuye la resistencia-Aumenta la cantidad de lechada en la superficie libre de mortero-Aumenta la dificultad de adherencia de un mortero viejo y uno nuevo.-Tiende a producir la separación de la arena del cemento, debido al incremento del volumen de la mezcla ocasionando luego un mayor contenido de poros.EL DEFECTO DEL AGUA



-Disminuye el tiempo de fragua.-Aumenta la porosidad (disminuye la impermeabilidad del mortero)

El agua desempeña dos funciones principales:

- Hace reaccionar químicamente el cemento formando el gel o conjuntos de hidrosilicatos, hidroaluminatos e hidrácidos.-Da la debida trabajabilidad a la mezcla.

Entre otras aguas no recomendables tenemos:

Aguas con pH < 7.5, estas son ácidas y tienden a lixiviar el calcio del cemento. Aguas calcáreas, aquellas que pasan por afloramientos calcáreos o lugares

cársticos Aguas que contienen cloruro de sodio en una proporción del 1% Aguas que contengan yeso, aguas salinitosas. Aguas calientes, la temperatura superior a 30 º C trae como consecuencia la

aceleración de fragua, y esta ace3leracioon trae consigo un cambio volumétrico en la cristalización del concreto.

Aguas muy frías, trae como consecuencia el retardo de la fragua, pudiendo llegar a detenerla.

En 1981 Boris Bresler, indica que si el agua es bastante buena para tomarla se considera lo suficientemente buena para hacer concreto.Algunos casos que requieren atención especial:

Agua con algas: Tiene el efecto de incluir cantidades muy grandes de aire en el concreto, con la correspondiente reducción de su resistencia.

Agua con azúcar: Puede no disminuir la resistencia del concreto si la proporción de azúcar es menor de 500 p.p.m.

Agua con aceite mineral: En pequeñas cantidades es probable que no produzca efectos adversos, pero si la concentración de

aceite mineral es mayor a 2% en peso del cemento, puede reducir la resistencia del concreto en más del 20%.

Agua de Mar: Se puede usar en la elaboración de concreto bajo ciertas restricciones que indicamos a continuación :

- Puede ser empleada en preparación de mezclas de concreto simple.- En determinados casos puede ser empleada en la preparación de mezclas para

estructuras de concreto armado, con densificación y compactación adecuadas- No debe utilizarse en la preparación de concretos de alta resistencia.- No debe emplearse en la preparación de mezclas de concreto que va a recibir un

acabado superficial de importancia.- Se recomienda para compensar la reducción de la resistencia final, utilizar un f´c

igual a 110% a 120% de la resistencia promedio encontrada.- No se debe utilizar el agua de mar en concretos con resistencias mayores de

175 Kg. /cm2 a los 28 días.ANALISIS QUIMICO DEL AGUA POTABLE, CIUDAD DE CAJAMARCA (CORTESIA DE SEDACAJ)



TIPO DE ANÁLISIS

LUGAR .RDA1*SANTA APOLONIA

LUGAR .RDA2**EL MILAGRO

UNIDAD

Fec. Reg . Lab: 18/03/2003

Fec. Reg . Lab:18/03/2003

Hora:11:15AM Hora:11:15AMFec. Reg. Lab: 19/03/2003

Fec. Reg. Lab: 19/03/2003

№.Lab: 1375ASM5 №.Lab: 1377ASM5PARAMETROS VALOR LDT VALOR LDT mg/lAluminio < 0,15 0.15 < 0,15 0.15 g/lArsénico 0.24 0.1 0.15 0.1 mg/lcadmio < 0,003 0.003 < 0,003 0.003 mg/lCinc 0.208 0.007 0.208 0.007 mg/lCobre 0.004 0.001 0.004 0.001 mg/lCromo < 0,01 0.01 < 0,01 0.01 mg/lHierro < 0,03 0.03 0.13 0.03 mg/lManganeso < 0,005 0.005 0.015 0.005 mg/lMercurio < 0,010 0.1 < 0,010 0.1 g/lPlomo < 0,005 0.005 < 0,005 0.005 mg/lSelenio < 0,00010 0.0001 < 0,00010 0.0001 mg/l

LDM = LÍMITE DE DETECCIÓN MEDIA (LIMITE PERMISIBLE)

Un análisis físico químico de agua, de fecha c/23/08/99 de la parte alta de la ciudad de Cajamarca realizada en la Universidad Nacional de Cajamarca, dio el siguiente resultado:

RESULTADO DE ANÁLISIS

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA 45 micromhos/cm.TDS 34 ppm.pH 6.5DUREZA TOTAL 14 ppm. CaCO3

DUREZA CÁLCICA 08 ppm. CaCO3

DUREZA MAGNÉSICA 06 ppm. CaCO3

ALCALINIDAD 08 ppm. CaCO3

CLORUROS 28 ppm. Cl-1

MATERIA ORGÁNICA 0.6 ppm. O2

COLOR Transparente

En 1973 Aquino A., presenta el siguiente cuadro de valores recomendados para agua potable y aquellos que se aceptan como máximos en aguas que van a ser utilizadas en la mezcla

COMPONENTES PERMITIDOS DEL AGUA PARA LA MEZCLA

COMPONENETES POTABLE PARA MEZCLA (p.p.m)



(p.p.m) (Máximo permisible)Cloruros 250 300Sulfatos 50 300

Sales de magnesio 125 150Sales solubles 300 1500

pH 10.6 mayor de 7Sales en suspensión 10 1500Materiales orgánicos

expresados en oxígeno0.01 10

Del análisis anterior y en base al cuadro de Aquino A. (1973), podemos concluir que en cuanto a los componentes del agua analizada ésta puede ser recomendada para la fabricación de concreto teniendo en cuenta de que tiene un pH menor que siete (6.5<7), de allí que sea una agua ácida que tiende a lixiviar el calcio del cemento.

NORMAS NTP:

AGUA:

Código de NTP: 339.088:1982 (N2107) Título: HORMIGON (CONCRETO). Agua para morteros y hormigones de cementos Pórtland. Resumen: La presente norma establece los requisitos que debe cumplir las aguas empleadas para el amasado y curado de los hormigones y morteros de Cemento Pórtland.

CEMENTOS:

Código de NTP: 334.003:1998 (N3027)Título: CEMENTOS. Procedimiento para la obtención de pastas y morteros de consistencia plástica por mezcla mecánica.Resumen: Establece el método para obtener pastas y morteros de consistencia plástica por mezcla mecánica.

Código de NTP: 334.004:1999 (N49) Título: CEMENTOS. Ensayo en autoclave para determinar la estabilidad de volumen Resumen: Establece el método de ensayo para determinar la estabilidad de volumen de especimenes prismáticos de pastas de cemento al ser sometido al tratamiento en autoclave.

Código de NTP: 334.005:2001 (N440) Título: CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la densidad del cemento Pórtland. 2a. ed. Resumen: Establece el método de ensayo para la determinación de la densidad del cemento Pórtland. Código de NTP: 334.006:1997 (N2950) Título: CEMENTOS. Determinación del fraguado utilizando la aguja de Vicat Resumen: La presente norma establece el método de ensayo para determinar la cantidad de agua necesaria para obtener pastas de consistencia normal de cemento y los tiempos de fraguado de las mismas.



Código de NTP: 334.007:1997 (N50) Título: CEMENTOS, Muestreo e inspección. 2a. ed. Resumen: Esta Norma Técnica Peruana establece los procedimientos para la extracción de muestras de cemento sobre las cuales deben realizarse ensayos para establecer su calidad.

Código de NTP: 334.026:1981 (N2736) Título: TUBOS DE ASBESTO CEMENTO PARA BAJADA Y VENTILACION SANITARIA. Requisitos n. Resumen: La presente norma establece los requisitos que deben cumplir los tubos de asbesto cemento, destinados a usarse para la conducción de aguas pluviales y para ventilación sanitaria, en los edificios y casas habitación.

Código de NTP: 334.029:1983 (N443) Título: FIBRAS DE ASBESTO. Determinación en seco de las fracciones de asbesto por medio de tamices. Método Quebec.Resumen: La presente norma establece el método de prueba Quebec, para determinar en seco las fracciones de asbesto por medio de tamices: 6

Código de NTP: 334.046:1979 (N2742)Título: CEMENTOS. Método de ensayo para determinar la finura por tamizado húmedo con tamiz ITINTEC 149 um (N°100) y 74 um (N° 200) Resumen: La presente norma establece el método de ensayo para determinar la finura de cementos por tamizado húmedo, mediante el empleo de los tamices ITINTEC 149pm (N°100) y 74 pm (N°200).

Código de NTP: 334.048:1997 (N451) Título : CEMENTOS. Determinación del contenido de aire en morteros de cemento hidráulico. 2a. ed. Resumen: Esta Norma Técnica Peruana describe un procedimiento para determinar el contenido de aire en morteros de cementos hidráulicos.

Código de NTP: 334.086:1999 (N3233) Título: CEMENTOS. Método para el análisis químico del cemento Resumen: Esta Norma Técnica Peruana establece los métodos de ensayo para el análisis químico de cemento hidráulico. Cualquier método de ensayo de demostrada precisión y dispersión aceptable puede ser utilizado para análisis de cementos hidráulicos, incluyendo análisis para arbitraje y certificación, como se explica en la sección 3. Se presentan métodos de ensayos químicos específicos agrupados como Ensayos de Referencia y Ensayos Alternativos. Reemplaza a NTP 334.017:1981, 334.018:1970, 334.018:1970, 334.020:1970, 334.021:1970, 334.061:1981, 334.063:1981

NORMAS ASTM:



Requisitos Químicos Standard ASTM C-150 para cementos

DISEÑO DE MEZCLA: MÉTODO EMPÍRICO

Descripción Tipo I Tipo IA Tipo II Tipo IIA

SiO2 , % mínimo ----- ----- 20.00 20.00

Al2O3 , % máximo ----- ----- 6.00 6.00

Fe2O3 , % máximo ----- ----- 6.00 6.00

MgO , % máximo 6.00 6.00 6.00 6.00

SO3, % máximo

Cuando C3A es menor o igual a 8% 3.00 3.00 3.00 3.00Cuando C3A es mayor a 8% 3.50 3.50 N/A N/A

Pérdidas por ignición , % máximo 3.00 3.00 3.00 3.00

Residuos insolubles , % máximo 0.75 0.75 0.75 0.75

C3A , % máximo ----- ----- 8.00 8.00

Requisitos químicos opcionales( C3S + C3A ) , % máximo ----- ----- 58.00 58.00

Alcalis , ( Na2O + 0.658 K2O ) , % máximo

0.60 0.60 0.60 0.60

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