TECNOLOGA DEL CONCRETOE.A.P. INGENIERIA CIVIL

DISEO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL MTODO A.C.I. (Para Agregado de la cantera del Puente Venecia - Rio Mashcn y un f'c = 210 Kg./cm)

I. INTRODUCCION

Las caractersticas del concreto estn en funcin de su uso. Por ello la seleccin de las proporciones por unidad cbica de concreto debe permitir obtener un concreto con la facilidad de colocacin, densidad, resistencia, durabilidad u otras propiedades que se consideran necesarias para el caso particular de la mezcla diseada.

Al seleccionar las proporciones de la mezcla debe tenerse en cuenta las condiciones de colocacin, la calidad y experiencia del personal profesional y tcnico, la interrelacin entre las diversas propiedades del concreto.

El concreto est compuesto principalmente de cemento, agregados, agua y aire (atrapado).

II. JUSTIFICACIN

La necesidad de aprender el comportamiento de los materiales de construccin, y siendo dentro de stos el ms importante el concreto nos lleva aprender a determinar el comportamiento del concreto en su estado tanto endurecido como fresco y aprender la dosificacin, o sea, la cantidad de los componentes que conforman el concreto de una manera no emprica, sino por el contrario de una forma tcnica bajo la supervisin del ingeniero a cargo del curso.

III. ALCANCES SOBRE EL MTODO

En el mtodo de Diseo A.C.I. (American Concrete Institute), se determina en primer lugar los contenidos de cemento, agua, aire y agregado grueso por diferencia de la suma de volmenes absolutos en relacin con la unidad, el volumen absoluto y peso seco del agregado fino.De esta manera, sea cual fuere la resistencia deseada, en tanto se mantengan constantes el tamao mximo nominal del agregado grueso y el mdulo de finura del agregado fino, el contenido total de agregado grueso en la mezcla ser el mismo, independientemente del contenido de pasta.

Para el mtodo estudiado, los contenidos de agregados grueso y fino varan para las diferentes resistencias, siendo esta variacin funcin, principalmente, de la relacin agua cemento y del contenido total de agua, expresados a travs del contenido de cemento de la mezcla.

IV. OBJETIVOS

- Determinar el diseo de la mezcla de concreto por el Mtodo de Diseo A.C.I. (American Concrete Institute).

- Determinar la calidad de los agregados de la cantera dl rio Mashcn a la altura del Puente Venecia(utilizado en el presente informe), a partir de sus caractersticas fsicas determinadas en el primer informe.

- Hacer una comparacin entre las tablas adoptadas para el curso y las tablas de diseo A.C.I. 98 Comit 311 y verificar en una forma cercana el nivel de confiabilidad que presentan ambas en base a los resultados obtenidos.

- Determinar la resistencia a compresin y el mdulo de elasticidad del concreto fabricado en el laboratorio.

V. MARCO TEORICO CONCRETOEl concreto, material artificial utilizado en ingeniera que se obtiene mezclando cemento Portland, agua, algunos materiales bastos como la grava y otros refinados, y una pequea cantidad de aire.

El concreto es casi el nico material de construccin que llega en bruto a la obra. Esta caracterstica hace que sea muy til en construccin, ya que puede moldearse de muchas formas. Presenta una amplia variedad de texturas y colores y se utiliza para construir muchos tipos de estructuras, como autopistas, calles, puentes, tneles, presas, grandes edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y canalizacin, rompeolas, embarcaderos y muelles, aceras, silos o bodegas, factoras, casas e incluso barcos.

Otras caractersticas favorables del concreto son su resistencia, su bajo costo y su larga duracin. Si se mezcla con los materiales adecuados, el hormign puede soportar fuerzas de compresin elevadas. Su resistencia longitudinal es baja, pero reforzndolo con acero y a travs de un diseo adecuado se puede hacer que la estructura sea tan resistente a las fuerzas longitudinales como a la compresin. Su larga duracin se evidencia en la conservacin de columnas construidas por los egipcios hace ms de 3.600 aos.COMPOSICIN Los componentes principales del hormign son pasta de cemento Portland, agua y aire, que puede entrar de forma natural y dejar unas pequeas cavidades o se puede introducir artificialmente en forma de burbujas. Los materiales inertes pueden dividirse en dos grupos: materiales finos, como puede ser la arena, y materiales bastos, como grava, piedras o escoria. En general, se llaman materiales finos si sus partculas son menores que 6,4mm y bastos si son mayores, pero segn el grosor de la estructura que se va a construir el tamao de los materiales bastos vara mucho. En la construccin de elementos de pequeo grosor se utilizan materiales con partculas pequeas, de 6,4mm. En la construccin de presas se utilizan piedras de 15cm de dimetro o ms. El tamao de los materiales bastos no debe exceder la quinta parte de la dimensin ms pequea de la pieza de hormign que se vaya a construir.Al mezclar el cemento Portland con agua, los compuestos del cemento reaccionan y forman una pasta aglutinadora. Si la mezcla est bien hecha, cada partcula de arena y cada trozo de grava queda envuelta por la pasta y todos los huecos que existan entre ellas quedarn rellenos. Cuando la pasta se seca y se endurece, todos estos materiales quedan ligados formando una masa slida.En condiciones normales el concreto se fortalece con el paso del tiempo. La reaccin qumica entre el cemento y el agua que produce el endurecimiento de la pasta y la compactacin de los materiales que se introducen en ella requiere tiempo. Esta reaccin es rpida al principio pero despus es mucho ms lenta. Si hay humedad, el hormign sigue endurecindose durante aos. Por ejemplo, la resistencia del hormign vertido es de 70~307 g/cm2 al da siguiente, 316.382 g/cm2 una semana despus, 421.842 g/cm2 al mes siguiente y 597.610 g/cm2 pasad os cinco aos.Las mezclas de hormign se especifican en forma de relacin entre los volmenes de cemento, arena y piedra utilizados. Por ejemplo, una mezcla 1:2:3 consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres partes de agregados slidos. Segn su aplicacin, se alteran estas proporciones para conseguir cambios especficos en sus propiedades, sobre todo en cuanto a resistencia y duracin. Estas relaciones varan de 1:2:3 a 1:2:4 y 1:3:5. La cantidad de agua que se aade a estas mezclas es de 1 a 1,5 veces el volumen de cemento. Para obtener hormign de alta resistencia el contenido de agua debe ser bajo, slo el suficiente para humedecer toda la mezcla. En general, cuanta ms agua se aada a la mezcla, ms fcil ser trabajarla, pero ms dbil ser el concreto cuando se endurezca.El concreto puede hacerse absolutamente hermtico y utilizarse para contener agua y para resistir la entrada de la misma. Por otra parte, para construir bases filtrantes, se puede hacer poroso y muy permeable. Tambin puede presentar una superficie lisa y pulida tan suave como el cristal. Si se utilizan agregados pesados, como trozos de acero, se obtienen mezclas densas de 4.000kg/m3. Tambin se puede fabricar concreto de slo 481kg/m3 utilizando agregados ligeros especiales y espumas. Estos concreto s ligeros flotan en el agua, se pueden serrar en trozos o clavar en otras superficies.Para pequeos trabajos o reparaciones, puede mezclarse a mano, pero slo las mquinas mezcladoras garantizan una mezcla uniforme.Cuando la superficie del concreto se ha endurecido requiere un tratamiento especial, ya sea salpicndola o cubrindola con agua o con materiales que retengan la humedad, capas impermeables, capas plsticas, arpillera hmeda o arena. Tambin hay pulverizadores especiales. Cuanto ms tiempo se mantenga hmedo el concreto, ser ms fuerte y durar ms. En poca de calor debe mantenerse hmedo por lo menos tres das, y en poca de fro no se debe dejar congelar durante la fase inicial de endurecimiento. Para ello se cubre con una lona alquitranada o con otros productos que ayudan a mantener el calor generado por las reacciones qumicas que se producen en su interior y provocan su endurecimiento.

PROPIEDADES:El concreto no es un material linealmente elstico; la relacin esfuerzo deformacin para cargas crecientes en forma continua se traza como lnea curva.

Trabajabilidad:Es la propiedad del concreto recin mezclado, que determina la facilidad con que esta puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado con el menor esfuerzo y sin la presencia de segregacin y exudacin durante estas operaciones.

Sin embargo se puede manifestar que la trabajabilidad es un fenmeno relativo; puesto que dicha propiedad es funcin de factores tales como las caractersticas del elemento estructural y el equipo de compactacin empleado.

Consistencia:Es el comportamiento de la masa en diferentes condiciones de humedad y est relacionada con la habilidad relativa que tiene el concreto fresco para fluir. De acuerdo al mayor o menor contenido de agua, se dice que la mezcla tiene consistencia hmeda cuando es muy fluida, se trata de una consistencia plstica cuando es de fluidez media, y tiene consistencia seca cuando la mezcla es poco fluida.Para medir su consistencia existen tres pruebas, nosotros usaremos la ms conocida (Prueba del revenimiento o slump test).

Slump Test: Esta prueba es de carcter prctico, y se usa frecuentemente tanto en el laboratorio como en el campo debido a su simplicidad. Su empleo es aceptado para caracterizar el comportamiento del concreto fresco y consistencia en consolidar una muestra representativa del mismo en un molde metlico troncocnico de 12 de alto, con 8 de dimetro en la base y 4 en la parte superior.

Procedimiento: El molde se coloca sobre una superficie plana, suave, no absorbente, asegurndose de que la superficie interna del mismo se encuentra completamente limpia, mantenindolo inmvil pisando las aletas que lleva en su parte inferior.

En seguida se vierte una capa de concreto hasta un tercio del volumen y se apisona con una varilla de 5/8, 60 cm de largo, redondeado en su parte inferior, aplicando 25 golpes, uniformemente distribuidos.El llenado del molde se completa con dos capas sucesivas similares a la primera, enrasando la parte superior, tenindose cuidado de que al apisonar la barra no penetre la capa inmediata inferior.

Lleno y enrasado el molde, este debe mantenerse sujeto con los pies hasta que el concreto excesivo alrededor de la base se haya limpiado.

Luego el molde se levanta lenta y cuidadosa en direccin vertical, permitiendo as que el concreto resbale para medir su altura, cuando ha cesado el asentamiento. Se recomienda que desde el inicio de la operacin hasta el trmino no deben transcurrir ms de dos minutos.

La consistencia se registra en trminos de centmetros de cada del espcimen.

Segregacin:La segregacin se puede definir como la descomposicin mecnica del concreto en sus partes constituyentes, de modo que su distribucin deje de ser uniforme. Se puede presentar dos formas de segregacin: en la primera las partculas gruesas tienden a separarse del mortero porque suelen desplazarse a lo largo de una pendiente o se asientan ms que las partculas finas; en la segunda forma de segregacin la lechada se separa de la mezcla y se produce exclusivamente en aquellas que estn hmedas.

Exudacin:La exudacin o sangrado es una forma de segregacin en la cual una parte del agua de la mezcla tiende a elevarse a la superficie de un concreto recin colocado. Este fenmeno se debe a que los constituyentes slidos no pueden retener toda el agua cuando se sedimentan.

En el proceso de la exudacin se presentan dos factores importantes, los mismos que no necesariamente estn relacionados, pero que es preciso distinguirlos:

- La velocidad de exudacin, que viene a ser la rapidez con la que el agua se acumula en la superficie del concreto.

- La capacidad de exudacin, que est definida por el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto.

La exudacin del concreto no cesa hasta que la pasta de cemento se ha endurecido lo suficientemente, como para poner fin al proceso de sedimentacin.

Durabilidad:

Es aquella propiedad que se define como la capacidad que el concreto tiene para resistir las condiciones, para las cuales se ha proyectado, sin deteriorarse con el tiempo.

Resistencia a la compresin:Se considera generalmente que la resistencia del concreto, constituye la propiedad ms valiosa, aunque sta no debe ser el nico criterio de diseo, ya que en algunos casos pueden resultar ms importantes caractersticas como la durabilidad, impermeabilidad, etc. Sin embargo la resistencia nos da una idea general de la calidad del concreto.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1.- De acuerdo a los resultados obtenidos tenemos las dosificaciones siguientes:

Resistencia a la compresin especificada:f'c = 210 kg/cm (28 das)

Lo que nos da como conclusin que las tablas del A.C.I. 98 comit 311 son las ms adecuadas para el diseo de concreto normal por el mtodo A.C.I. no solamente en cuanto a la resistencia a la compresin, sino que por la cantidad de cemento usado resulta ms econmica.

NOTA: El resultado obtenido no necesariamente es absoluto, sino que est sujeto a tener algn error porque la cantidad de probetas ensayadas no es tan representativa.

2.- De acuerdo al tipo de rotura que se ha presentado podemos determinar que se ha presentado una rotura tpica formando la falla un ngulo respecto a la horizontal.

3.- Se ha podido determinar mediante observacin directa de las probetas ensayadas y partidas que el grado de acomodo de las particulas ha sido el ptimo, o sea que el mezclado y compactado han sido los correctos.

4.- Con respecto a la calidad del agregado grueso de la cantera estudiada (Agocucho) se puede afirmar que en cuanto a la grava esta es resistente pues no ha fallado en la rotura del concreto con excepcin de algunos granos meteorizados.

5.- El agregado fino presenta mucha impureza y finos por lo que sera necesario lavarlos o regular de alguna otra forma esta deficiencia.

VII. BIBLIOGRAFA:

-CONCRETO DISEO DE MEZCLAS - Ing. Enrique Rivva Lpez - Editoria ICG-Separatas del curso.-Ing Hector Perez Loayza.-TECNOLOGA DEL CONCRETO-Abanto Castillo.-TECNOLOGA DEL CONCRETO-Capitulo Peruano ACI.

VIII. ANEXOS:

ARCHIVO FOTOGRFICO:

Calculo de los %w de los agregados para corregir el diseo por humedad

Pesado de materialesde diseo para la tanda de una probeta y media0.01

Mezclado de materiales de diseo en un trompo elctrico

Ensayo de Slump midindose 8cm = 3.15 pulg logrndose la consistencia deseada

Se realizo el curado de la Probeta por 7 das, para su Posterior ensayo a compresin

Bustamante Vsquez, Yuri AlexanderPgina 1