Dise Mezc Horm

1Ro Gallegos, 07 y 08 de Noviembre de 2013

Diseo de Mezclas de Hormign

Mtodo ICPA

Arq. Edgardo Souza

Coordinador Departamento Tecnologa

INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO

2

Temario Introduccin Requisitos de la

Mezcla

Proceso de diseo Mtodo ICPA para

el Diseo de Mezclas


3

Cemento

Agua

Agregadofino

Agregadogrueso

Aditivos

Pasta

Mortero

Hormign

Materiales componentes del hormign


4

Diseo Racional de Mezclas de Hormign

Mtodo ICPA


55

Mtodos de Diseo: Introduccin El diseo de una mezcla es un proceso que

consiste en tres pasos interrelacionados: Seleccin de los constituyentes del hormign. Determinacin de sus cantidades relativas para producir

un hormign de las caractersticas apropiadas y lo ms econmicamente posible.

Ajuste de las cantidades estimadas mediante su ensayo en pastones de prueba.

La mayora de los mtodos estn orientados a obtener cierta resistencia a la compresin y una determinada consistencia, aunque muchas otras

propiedades del hormign son importantes.


66

Requisitos de una Mezcla de Hormign Un diseo de mezcla ser satisfactorio si se cumple

simultneamente: Trabajabilidad apropiada Resistencia adecuada Economa

En general, la mezcla ms econmica ser aquella con menor contenido de cemento sin sacrificar la calidad del hormign.

Entonces, si asociamos la calidad a la relacin agua/cemento, es evidente que debemos reducir la demanda de agua de la mezcla, manteniendo la calidad.


7

Trabajabilidad

El hormign debe reunir la trabajabilidad, laresistencia mecnica, y la durabilidadadecuadas.

Un H de clase resistente adecuada pero contrabajabilidad deficiente puede generarprdidas importantes en la resistencia y ladurabilidad del pavimento.


88

Resistencia

Por ser un material estructural, la resistencia debe cumplir los requisitos establecidos en el Pliego y en la etapa previa de diseo.

En general se especifica una resistencia caracterstica.

La resistencia media debe ser mayor que la resistencia especificada para contemplar la variabilidad inherente a la produccin del hormign.

Esta diferencia ser menor cuando se reduce la variabilidad mediante un Control de Calidad apropiado.


99

Definiciones de Resistencia RESISTENCIA POTENCIAL

Es un indicador de la calidad del material RESISTENCIA EFECTIVA

Se determina mediante testigos calados VALOR DE UN ENSAYO

Es el promedio de al menos dos resultados RESITENCIA MEDIA (fcm)

Es la media aritmtica de los valores de ensayo RESISTENCIA CARACTERSTICA

Es un valor estadstico; fck = fcm - 1,28 S

Evolucin de la Resistencia56 115 10390 120 104

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100

R

e

s

i

s

t

e

n

c

i

a

a

l

a

c

o

m

p

r

e

s

i

n

[

%

]

Edad [das]

Evolucin de la resistencia del H en el tiempo (curado hmedo)

Cemento A

Cemento B


1111

Resistencia a la compresin a adoptar

Se debe tener en cuenta que en produccin sera esperable obtener valores algo menores respecto de los constatados en la etapa de diseo en laboratorio, por otro lado la dispersin de resultados ser algo mayor. Con un control de Calidad adecuado, es razonable establecer sta prdida de resistencia entre 5 y 10%. Por lo cual deberemos mayorar nuestra media objetivo en el diseo de la mezcla, como sigue:

fcm (lab) = fcm (prod) * 1,075


1212

Economa Adoptar el menor asentamiento (mezcla ms seca) que

permita, transportar, colocar y compactar el hormign adecuadamente con los medios disponibles.

Elegir el mayor tamao mximo del agregado, siempre que sea compatible con el tamao del elemento, y limitndolo a 37,5 mm.

Optimizar la relacin entre agregados finos y gruesos. Evaluar el costo relativo entre las distintas fracciones. Emplear aditivos.

La reduccin en el contenido unitario de cemento tiene otras ventajas adicionales, como una menor contraccin y menor generacin de calor.


1313

Proceso de diseo de la mezcla Datos de la obra (fcm, As., T.M., tipo de

transp., etc.) Caracterizacin de los materiales

componentes Aplicacin de un mtodo racional para el

diseo de mezclas (Mtodo ICPA) Verificacin y ajuste en pastones de prueba

(laboratorio) Ajuste en escala de obra

Implementacin de Control de Calidad para verificar el cumplimiento de los supuestos durante el diseo.


1414Caracterizacin de Materiales Componentes

Cemento Portland Para obras comunes, cualquier tipo de cemento de uso general

(IRAM 50 000) resultar adecuado. Cuando est especificado cumplir una propiedad especial, se debe

emplear un cemento IRAM 50 001 que la satisfaga.

Un parmetro a considerar en los cementos Portland de usogeneral es su caracterizacin por resistencia. Si bien no existeuna relacin biunvoca entre la resistencia del cemento y laresistencia de los hormigones elaborados con el mismo, puededecirse que hay cierta vinculacin, tal como se representa en elbaco 2.



Agregados Los agregados finos y gruesos deban cumplir las especificaciones

de las normas IRAM 1512 y 1531 respectivamente.

Se debe tener en cuenta no slo la calidad de los mismos sino suuniformidad en el tiempo, as como la representatividad de lasmuestras empleadas.

Adems de su aptitud se debe conocer los parmetros requeridospor el mtodo racional que se emplee. Para el mtodo ICPA serequieren la granulometra, la densidad y la absorcin de cadafraccin.

Para pavimentos es recomendable contar con al menos un 50% deagregados triturados.



Aditivos Slo se emplearn si se pueden medir con precisin. El mtodo contempla el uso de los incorporadores de aire y los

reductores de agua o fluidificantes (plastificantes). La cantidad de aire depende, entre otros factores, de la dosis de

aditivo, la cantidad de cemento, el mdulo de finura de la arena, elcontenido de polvo de los agregados y la consistencia de la mezcla.

Existe un efecto secundario de reduccin en la cantidad de agua demezclado, pero tambin de disminucin de la resistencia.

El uso de reductores de agua permite distintas alternativas:disminucin de la relacin agua/cemento, aumento de la fluidez o unareduccin en el contenido de cemento.


1717

Limitaciones del Mtodo El mtodo ICPA es til para el diseo de mezclas convencionales y no

puede emplearse para el diseo de hormigones especiales y livianos. Permite asegurar la durabilidad bajo las condiciones comunes de

exposicin del hormign, respetando las reglas del arte referidas almezclado, transporte, colocacin, compactacin y curado.

Como en otros mtodos, se deben conocer las propiedades ocaractersticas de los materiales componentes, as como lascondiciones particulares de la obra y el equipamiento disponible.

Las relaciones causa/efecto entre las propiedades de los componentesy las caractersticas del hormign son muy complejas paraconsiderarlas a todas en un mismo modelo; por ello, ste seleccionalas ms relevantes y establece pautas adicionales que contemplanestos posibles cambios.

Siempre se deben verificar los supuestos en pastones de prueba.


18

Seleccin de la resistencia de diseo Eleccin del asentamiento objetivo Eleccin del Cemento a emplear Contemplar la incorporacin de aire Distribucin granulomtrica de los agregados:

Seleccionar curva apropiada Clculo del mdulo de finura

Estimacin de la cantidad de agua necesaria Seleccin de la relacin agua cemento Clculo del contenido unitario de cemento (CUC) Determinacin de las cantidades de agregados por diferencia a

1000 litros de los volmenes de agua, cemento , y aire. Proporcionamiento de los agregados segn la curva adoptada.

Grfico mezclas

18

Mtodo ICPA para Diseo de Mezclas

baco 1baco 2

Planilla

Mezclas ejemplo


1919

Agregados: Integracin de mezclas

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tamiz IRAM

%

P

a

s

a

14 TI SI Fuller IRAM A IRAM BIRAM C RN 127 RP 39 R 9 RoggR 9 Dyc R 6 T I R 6 T II R 6 TVIR 6 T VIII Calafate Ezeiza Acc. Glaciar

0,150 0,300 0,600 1,18 2,36 4,75 9,5 19,0 37,5

12,5 25 50 63

http://www.icpa.org.ar/index.php?IDM=169&alias=Plataforma-del-hormigon


2020

Vlido para Canto Rodado, para agregados triturados incrementar la demanda 5-10 %Con Aditivo plastificante, reducir 5-7 % del aguaCon AII, reducir el agua en 2 a 3 % por cada punto de aire menos uno (AII-1%)

Abaco 1: Demanda de agua del hormign en funcin del asentamiento y el MF del agregado total

100110120130140150160170180190200210220230240250

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Asentamiento [cm]

D

e

m

a

n

d

a

d

e

a

g

u

a

[

l

/

m

3

]

MF3,0

3,5

4,04,55,05,56,06,5


2121Abaco 2: Resistencia del hormign en funcin de la relacin a/c para distintas categoras de cemento

Vlido para Canto Rodado; con Piedra Partida, las resistencias aumentan un 20 %.El aire incorporado (A%) reduce las resistencias en 5 % por cada (A%-1%)

0

10

20

30

40

50

60

70

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Relacin agua/cemento

R

e

s

i

s

t

e

n

c

i

a

d

e

l

h

o

r

m

i

g

n

a

2

8

d

a

s

[

M

P

a

]

CP 30 CP 40 CP 50


2222Frmula de ObraComponente Peso seco [kg/m3]

Densidad [kg/dm3]

Vol Solido [kg/m3]

Peso SSS [kg/m3]

Peso humedo [kg/m3]

Vol. Agreg [dm3]

Cemento 350 3,15 111 708Agua 145 1,00 145 % en vol.Arena Fina natural 2,64 0,250Arena de Trituracin 2,70 0,120Piedra Partida 6-20 2,76 0,350Piedra Partida 10-30 2,74 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10Aire 3,5% n/c n/c 35Total 0,41 292

Componente Peso seco [kg/m3]Densidad [kg/dm3]

Vol Solido [kg/m3]

Peso SSS [kg/m3]

Peso humedo [kg/m3]

Vol. Agreg [dm3]

Cemento 350 3,15 111 708Agua 145 1,00 145 % en vol.Arena Fina natural 2,64 177 0,250Arena de Trituracin 2,70 85 0,120Piedra Partida 6-20 2,76 248 0,350Piedra Partida 10-30 2,74 198 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10Aire 3,5% n/c n/c 35Total 0,41 1000


2323Frmula de Obra (II)Componente Peso seco [kg/m3]

Densidad [kg/dm3]

Vol Solido [kg/m3]

Peso SSS [kg/m3]

Peso humedo [kg/m3]

Vol. Agreg [dm3]

Cemento 350 3,15 111 708Agua 145 1,00 145 % en vol.Arena Fina natural 467 2,64 177 0,250Arena de Trituracin 229 2,70 85 0,120Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 0,350Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10Aire 3,5% n/c n/c 35Total 0,41 1000

Componente Peso seco [kg/m3]Densidad [kg/dm3]

Vol Solido [kg/m3]

Peso SSS [kg/m3]

Peso humedo [kg/m3]

Vol. Agreg [dm3]

Cemento 350 3,15 111 350 350 708Agua 145 1,00 145 145 122 % en vol.Arena Fina natural 467 2,64 177 470 480 0,250Arena de Trituracin 229 2,70 85 230 242 0,120Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 685 686 0,350Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 544 544 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,40 1,40 1,000Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10 0,11 0,11Aire 3,5% n/c n/c 35 n/c n/cTotal 0,41 1000 2426


2424

Verificacin de la Frmula

Todo mtodo racional entrega una dosificacin terica. La misma deber verificarse y eventualmente ajustarseen pastones de prueba en escala de laboratorio. Independientemente de la especificacin se debe trazarla curva de evolucin de resistencia para nuestro conjuntode materiales. La dosificacin se someter a consideracin de laInspeccin con la debida anticipacin.

Un Diseo de Mezcla ser EXITOSO si se cumplenlas condiciones de trabajabilidad, los requisitos deresistencia, y la mezcla es econmica.


2525

Control de Produccin: Metodologa

Se debe apuntar a un control preventivo, comoherramienta rpida para la toma de decisiones.

Establecer un control intensivo sobre la calidad yuniformidad de los componentes.

Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje,medicin y mezclado en la planta de H.

Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, medidos con precisin, en las proporciones adecuadas,

producirn hormigones de buena calidad

Objetivo: Verificar los supuestos en la Etapa de diseo, ycumplimentar las exigencias del PET.


2626

MUCHAS GRACIAS!!!

Arq. Edgardo [email protected]

www.icpa.com.ar

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