Diseño de Concreto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DESEÑO DE MEZCLAS

ASIGNATURA : TECNOLOGIA DE LOS MATRIALES DE CONSTRUCCION

DOCENTE : Mg. Ing. HECTOR PEREZ LOAYZA

GRUPO : B

ALUMNO :

CORTEZ CARUAJULCA DAVID

DIAZ JULCA HAIKY

ZALASAR TANTA JULIO CESAR

SILVA CACHAY STALIN LENIN

TAPIA VASQUEZ HENRRY

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCION “DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

I. INTRODUCCIÓN:

En el amplio 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.

Cabe señalar que para diseñar una mezcla de concreto existen diferentes métodos, en esta práctica el método que se utilizará es el método ACI.

II. OBJETIVOS:

GENERAL: Diseñar y determinar la resistencia del concreto con y sin aditivo utilizando

el método del ACI.

ESPECIFICO:

Realizar el diseño de mezcla de concreto con los materiales estudiados (estudio tecnológico de los agregados) en la segunda práctica de laboratorio, utilizando sus características de estos.

Elaborar una probeta para corroborar las propiedades del concreto fresco y endurecido, también para comprobar las características dadas para dicho diseño.

Lograr un diseño económico y favorable partiendo de las propiedades de los agregados estudiados y utilizados.

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III. MARCO TEORICO:

PROPIEDADES DE LA MEZCLA.

Las características que se desea en una mezcla de concreto están en función de la utilidad que prestará en obra. Así si se quiere utilizar en una estructura, se tendrá una resistencia acorde a las solicitaciones y además resistente al intemperismo, es decir que sea estable.

En depósitos estancados ya sean elevados, en superficie o enterrados, deberá ser impermeable.

Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de dosificación y en algunos casos el uso de aditivos.

Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad específica. Estas propiedades se pueden dividir en dos grupos: cuando el concreto está en estado fresco y endurecido.

PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO.

1. Consistencia o fluidez.

Es la resistencia que opone el concreto a experimentar deformaciones. Depende de la forma, gradación y tamaño máximo del agregado en la mezcla en la mezcla, cantidad de agua de mezclado.

La consistencia se mide mediante el ensayo de “slump” con el “Cono de Abrams” (ASTM C-143), para concretos hechos con agregado grueso cuyo tamaño máximo es menor de 2”.

En la actualidad se acepta una correlación entre la norma alemana y los criterios norteamericanos; considerándose que:

A las consistencias secas corresponde asentamiento de 0” a 2” A las consistencias plásticas corresponde asentamiento de 3” a 4” A las consistencias fluidicas corresponde asentamientos de más de 5”

2. Trabajabilidad.

Se entiende por Trabajabilidad a aquella propiedad del concreto en estado fresco la cual determina su capacidad para ser manipulado, transportado, colocado y consolidado adecuadamente con un mínimo de trabajo y un máximo de homogeneidad; así como para ser acabado sin que se presente segregación.


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Esta definición involucra conceptos tales como capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad de compactación. Igualmente, la Trabajabilidad involucra el concepto de fluidez, con énfasis en la plasticidad y uniformidad dado que ambas tienen marcada influencia en el comportamiento y apariencia final de la estructura.

3. Homogeneidad:

Se refiere a que los componentes del concreto se encuentren en la misma proporción en cualquier parte de la masa. Considerando que el concreto es una mezcla cuyos componentes tienen diferente peso específico, estos tenderán a segregarse. La homogeneidad depende del tipo y tiempo de mezclado, del transporte, de la compactación, etc.

4. Exudación:

La exudación o sangrado es una forma de segregación en la cual una parte del agua de la mezcla tiende a elevarse a la superficie de un concreto recién colocado. Este fenómeno se debe a que los constituyentes sólidos no pueden retener toda el agua cuando se sedimentan.

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

- La velocidad de exudación, que viene a ser la rapidez con la que el agua se acumula en la superficie del concreto.- La capacidad de exudación, que está definida por el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto.

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

PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO.

5. Elasticidad.

El concreto no es un material completamente elástico y la relación esfuerzo deformación para una carga en constante incremento, adopta generalmente la forma de una curva. Generalmente se conoce como módulo de elasticidad a la relación del esfuerzo a la deformación medida en el punto donde la línea se aparta de la recta y comienza a ser curva.

Para el diseño estructural se supone un módulo de elasticidad constante en función de la resistencia a la compresión del concreto. En la práctica, el módulo de elasticidad del concreto es una magnitud variable cuyo valor promedio es mayor que aquel obtenido a partir de una fórmula.

En el diseño de mezclas se debe tener en cuenta que el módulo de elasticidad del concreto depende, entre otros de los siguientes factores:


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La resistencia a la compresión del concreto y, por lo tanto de todos aquellos factores que lo afectan.

A igualdad de resistencia, de la naturaleza petrográfica de los agregados. De la tensión del trabajo De la forma y tiempo de curado del concreto Del grado de humedad del concreto.

El módulo de elasticidad del concreto aumenta al incrementarse la resistencia en compresión y, para un mismo concreto, disminuye al aumentar la tensión de trabajo.

6. Resistencia a la compresión:Se considera generalmente que la resistencia del concreto, constituye la propiedad más valiosa, aunque ésta no debe ser el único criterio de diseño, ya que en algunos casos pueden resultar más importantes características como la durabilidad, impermeabilidad, etc. Sin embargo la resistencia nos da una idea general de la calidad del concreto.

IV. DISEÑO DE MEZCLA SIN ADITIVO

A. Se diseñará un concreto de las siguientes condiciones:

- f´c = 230 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 : “el gavilán” Peso específico del cemento : 3.15 g/cm3

PROPIEDADES A. FINO A. GRUESOTAMAÑO MÁXIMO - 1 1/5”PESO ESPECÍFICO DE MASA (GR/CM3) 2.565 2.630PESO ESPECÍFICO SSS (GR/CM3) 2.618 2.670PESO ESPECIFICO APARENTE (GR/CM3) 2.707 2.740ABSORCIÓN (%) 2.041 1.570CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 2.07 1.69MÓDULO DE FINURA 3.610 9.030PESO UNITARIO SUELTO SECO (KG/M3 ) 1509.37 1406.27PESO U. S. COMPACTADO (KG/M3 ) 1730.99 1550.01

C. Cálculos y resultados:


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1. Resistencia especificada a los 28 días = 230 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=(230+84 )kgs /cm2

*f 'Cr=314 kgs /cm2

(Resistencia de diseño)

3. Tamaño máximo nominal del agregado TMN

Durante el ensayo de granulometría se pudo determinar:TMN: 1.5”

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 INDICADOS3/8” 1/2” 3/4" 1” 1½” 2” 3” 6”

CONCRETO SIN AIRE INCORPORADO1” a 2”3” a 4”6” a 7”

207228243

199216228

190205216

179193202

166181190

154169178

130145160

113124----

CONCRETO CON AIRE INCORPORADO1” a 2”3” a 4”6” a 7”

181202216

175193205

168184197

160175184

150165174

142165174

122133154

107119----

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


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f’c f’cr Menos de 210 f’c+70

210 – 350 f’c+84 >350 f’c+98


6. Contenido de aire atrapado

Cont. De aire atrapado (%)Tamaño Máximo

NominalAire Atrapado

3/8” 31/2” 2.53/4" 21” 1.5

1½” 12” 0.53” 0.3

6” 0.2

De la tabla obtenemos: % Aire atrapado: 1%

7. Relación a/c para f´cr = 314 kg/cm2

F’cr

(28 días)

Relación agua-cemento de diseño en peso

CONCRETO SIN AIRE

INCORPORADO

CONCRETO CON AIREINCORPORADO

150200250300350400450

0.80 0.700.620.550.480.430.38

0.710.610.530.460.400.350.31

Interpolación:350………….. 0.48314………….. X280………….. 0.57

350−300350−314

=0.48−0.550.48−x


R


x=0.5304

ac=0.53

8. Calculo del factor cemento

Fc= volumendeaguademezclaac

Fc=181kg /m3

0.53Fc=341.50 kg/m3

Traduciendo a bolsas/m3 será:

Fc= 341.50 kg/m3

42.5kg /bolsa=8.03bolsas /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

Exrapolación:2.80………….. 0.713.00………….. 0.693.61………….. x

2.80−3.6103.00−3.610

=0.71−x0.69−x x=0.629


R

MF = 3.610

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Luego obtenemos la relación: bb0

=0.629

Dónde: b0 = peso seco del agregado grueso compactado b = peso suelto seco agregado grueso

b = 0.629 *1550.01 kg/m3

b = 974.956 kg/m3

Por lo tanto, Peso suelto seco AG =974.956 Kg/m3

10. Cantidad de agregado fino

Por el método de volúmenes absolutos:

Cemento : 341.50 kg/m3

3110kg /m3 =0.1098m3

Agregado grueso : 1153.74kg /m3

2630 kg/m3 =0.4387m3

Agua : 181 kg/m3

1000 kg/m3 =0.181m3

∑ ¿volum .absoluto=0.7295

Entonces el volumen de A.F

1−0.7295=0.270

Peso del agregado fino:

AF = 0.270* (2565 kg/m3)

AF= 692.55kg/m3

11. Valores de diseño de laboratorio

cemento 341.50 kg/m3agua 181.00 Li/m3A.G 1153.74 kg/m3A.F 692.55 kg/m3


R


12. corrección por humedad de los agregados.

a). Peso húmedo de los agregados

Agregado fino:Pe húmedo = peso seco* (1 + w (%))

692.55∗[ 2.07100

+1]=706.885 kg /m3

Agregado grueso:Pe húmedo = peso seco* (1 + w (%))

1153.74∗[ 1.69100

+1]=1173.238 kg/m3

b). humedad superficial

Humedad superf. = W (%) - % ABS

AF: 2.07% -2.041% = 0.029% AG: 1.69% -1.57 % = 0.120%

c). aportes de agua de mezcla por humedad de los agregados

(Hsi*peso seco agregado)/100

Agregado fino:692.55∗0.029

100=0.201lts /m3

Agregado grueso:1153.74∗0.120

100=1.384 lts /m3

Aporte de agua: 1.585 lts/m3

13. Agua efectiva

Entonces: 181 lts/m3 – 1.585 lts/m3 = 179.415 lts/m3


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14. Proporcionamiento de mezcla

CEMENTO 341.500 kg/m3

AGUA 179.415 Li/m3

A.G 1153.74 kg/m3

A.F 692.550 kg/m3

341.500341.500

; 1153.74341.500

; 692.550341.500

179.4158.03

1 ;3.37 ;2.02722.34 lts/bolsa

15. cantidad de mezcla de prueba

Para 1 probeta (0.0053 m3)CEMENTO 341.500 kg/m3 * 0.0053= 1.809 kg/tanda

AGUA 179.415 Li/m3 *0.0053= 0.950 Li/tandaA.G 1153.74 kg/m3 *0.0053= 6.114kg/tandaA.F 692.550 kg/m3 *0.0053= 3.670kg/tanda

Para 1 1/2 probetas (0.008 m3)CEMENTO 341.500 kg/m3 * 0.008= 2.732 kg/tanda

AGUA 179.415 Li/m3 *0.008= 1.435 Li/tandaA.G 1153.74 kg/m3 *0.008= 9.229 kg/tandaA.F 692.550 kg/m3 *0.008= 5.540 kg/tanda


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V. 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: 9.229 kg

Agregado fino: Todo el pasante de la malla 3/8 se define como agregado fino. Pesamos: 5.540 kg

Cemento: El tipo de cemento utilizado: TIPO I PACASMAYO, del cual pesamos 2.732 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 1.435 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.


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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.


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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 = 2.9 cm)

Además se puede observar una

apariencia sobre gravosa


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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 :


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VI. CONCLUSIONES

Se logró diseñar y utilizando el método del A.C.I un concreto cuya

resistencia a la compresión será 230 kg/cm2


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PROPIEDAD PROBETAW molde ( kg) 8.27

W molde + C° (kg) 24.77P.U.de C° (kg) 16.5


Se elaboró una probeta para corroborar las propiedades del concreto fresco y endurecido, también para comprobar las características dadas para dicho diseño.

Lograr un diseño bien dosificado+ y favorable partiendo de las propiedades de los agregados estudiados y utilizados.


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