TECNOLOGA DEL CONCRETO

UNCTECNOLOGA DEL CONCRETO

DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO POR EL MTODO A.C.I. COMIT 211

I. RESUMEN:

La finalidad del presente es realizar el diseo de mezclas de concreto utilizando el mtodo planteado por el comit 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI).

Este mtodo requiere de una serie de operaciones previas, tales como determinar las propiedades fsicas de los materiales a usar:

Peso especfico de masa, grado de absorcin, contenido de humedad, mdulo de finura (agregado fino y agregado grueso).

Tamao Mximo Nominal, peso seco compactado y como requisito primordial, el perfil (agregado grueso).

Tipo, fbrica y peso especfico del cemento.

Calidad de agua.

Una vez completado el diseo y determinadas las cantidades en peso de cada uno de los constitutivos del concreto se procedi con su preparacin, para luego determinar su SLUMP y peso unitario (concreto fresco); posteriormente se efectu el vaciado en los moldes metlicos previamente engrasados.

El concreto repos en el molde metlico por espacio de 24 horas, al cabo de las mismas, las probetas fueron desmoldadas y sumergidas completamente en agua por 7 das, luego de ello se secaron al ambiente por 24 horas.

A los 7 das de vida, las probetas, fueron sometidas al Ensayo de Resistencia a la Compresin, previa determinacin de sus dimensiones y peso seco, considerando que a esta edad alcanza el 70% de la resistencia especificada a los 28 das.

Cabe hacer notar que la preparacin del concreto se realiz mecnicamente, utilizando para ello una carretilla y una palana.II. INTRODUCCIN

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).

El Comit 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI) ha desarrollado un procedimiento de diseo de mezclas de concreto bastante simple, el cual permite obtener valores de los diferentes materiales que integran la unidad cbica de concreto.

La determinacin de las cantidades de materiales requeridas para preparar una unidad cbica de concreto implica una secuencia cuyo cumplimiento permite, en funcin de las caractersticas de los materiales, preparar la mezcla adecuada para el trabajo que se va a efectuar.

III. OBJETIVOS

Realizar el diseo de una mezcla de concreto usando el mtodo del Comit 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI), basndonos en una resistencia especificada (resistencia requerida).

Determinar las propiedades tanto del concreto fresco (slump, peso unitario, segregacin, exudacin), como del concreto endurecido (esfuerzo de rotura, esfuerzo mximo, mdulo de elasticidad).

Evaluar la resistencia a compresin alcanzada por el concreto endurecido.

IV. MARCO TEORICO 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 cubica, 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.

V. ESPECIFICACIONES Y CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

1. ESPECIFICACIONES TCNICAS:

En el diseo de mezclas se especific un de 250Kg/cm2 a los 28 das.Teniendo en cuenta estos datos elaboramos las muestras de prueba.2. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES

Cemento: Cemento Pacasmayo tipo I Peso Especfico 3.11 gr/cm3. Agua: Potable de la red de servicio pblico, ciudad universitaria.

AGREGADO GRUESOT.M.N 1

EnsayoValorComentario

Puss1281.1Kg./m3Este valor se encuentra dentro del rango

Pusc1575.6Kg./m3No hay Rango que determine la norma tcnica

Mf7.786No hay Rango que determine la norma tcnica

Pemasa2.50gr./cm3Los pesos especficos s se encuentran en el rango

Pe sss2.53gr./cm3

Pea2.57gr./cm3

Absorcin1.09%No hay Rango que determine la norma tcnica

(%)1.10%No hay Rango que determine la norma tcnica

AGREGADO FINO

EnsayoValorComentario

Puss1322.7Kg./m3Se encuentra fuera del rango

Pusc1596Kg./m3Se encuentra fuera del rango

Mf3.2Se encuentra fuera del lmite

Pemasa2.4gr./cm3Los pesos especficos s se encuentran en el rango

Pe sss2.5gr./cm3

Pea2.7gr./cm3

Absorcin4.68%No hay Rango que determine la norma tcnica

(%)4,53%No hay Rango que determine la norma tcnica

Para el clculo de la resistencia promedio tomamos como base la resistencia especificada dada y la siguiente tabla. (Cabe sealar que para a eleccin de la resistencia promedio hay varias opciones, nosotros hemos elegido este que a continuacin se presenta)

La resistencia de diseo de 250 kg/cm2fcr= 250+84fcr=3341. Seleccin del tamao mximo nominal del agregado grueso.Segn la granulometra del agregado grueso tenemos el valor de

2. Seleccin del asentamiento o SLUMP.Segn el requerimiento de una mezcla plstica se tiene un asentamiento igual a: 3. Seleccin del volumen unitario de agua de diseo (tabla NII de la separata del docente), con el empleo de la tabla correspondiente.

Entrando a la tabla y para una mezcla con un asentamiento de 3 a 4 sin aire incorporado y con T.M.N. del agregado grueso de 1, tenemos:

AsentamientoAgua en lts./m3, para los tamaos mximos nominales de agregado grueso y consistencias indicadas

3/8"1/2"3/4"1"1 1/2"2"3"6"

concretos sin aire incorporado

1" a 2"207199190179166154130116

3" a 4"228216205193181169145124

6" a 7"243228216202190178160

concretos con aire incorporado

1" a 2"181175168160150142122107

3" a 4"202193184175165157133119

6" a 7"216205197184174166154

4. Seleccin del contenido de aire, con el empleo de la tabla correspondiente.

Teniendo en cuenta que la mezcla no va a tener problemas de congelamiento y deshielo se determina el contenido de aire para un T.M.N. del agregado grueso de 1:

5. Seleccin de la relacin agua/cemento por resistencia, para un concreto sin aire incorporado, interpolando valores tenemos Para un valor de: fcr=334 Kg/cm2. Una relacin a/c=0.50246. Determinacin del factor cemento.

a/c = 0.5024F.C. = Vagua/(a/c) = 193/0.5024 = 384.16 kg/m3 = 384.16/42.5 = 9.039bls/m3.

7. Determinacin del contenido de agregado grueso:Mdulo de finura del agregado fino = 3.2T.M.N. del agregado grueso

= 1

8. Determinacin de la sumatoria de volmenes absolutos de cemento, agua de diseo, aire y agregado grueso.

ElementoPeso en kg/m3Volumen en m3

Agua1930.1930

Cemento384.160.1230

Aire1.5%0.0150

Agregado grueso975.860.38785

SUMA-0.71585

9. Determinacin de agregado fino:Vagr.fino = 1 - .71585 = 0.28415 m3.10. Determinacin de los valores de diseo del cemento, agua, aire, agregado fino y agregado grueso.Cemento384.16 kg/m3

Agua193 lts

Aire1.5%

Agregado Grueso seco976.85 kg/m3

Agregado Fino seco705.12 kg/m3

11. Correccin por humedad de los agregados. Los pesos hmedos de los agregados fino y grueso sern igual al respectivo peso seco multiplicado por la unidad mas el contenido de humedad expresado en forma decimal. -Peso hmedo del agregado: Fino 705.12 x 1.0453 = 737.06 kg/m3 Grueso. 976.85 x 1.0100 = 986.62 kg/m3 * El agua de absorcin no es parte del agua de mesclado, por lo que deber ser excluida de las correcciones por humedad del agregado, para ello se debe calcular la humedad superficial.-Humedad superficial del agregado: Fino.4.53-4.68= -0.15% Grueso1.10-1.09= +0.01% *Conocida la humedad superficial se puede determinar el aporte de cada uno de los agregados al agua de mezcla. Para ello se multiplicara el peso seco del agregado por la humedad superficial del mismo expresada en fraccin decimal. -Aporte de humedad del agregado: Fino 705.12 x 0.0015= -1.058lts/m3 Grueso 976.85 x 0.00010 = +0.0977 lts/m3

Total. -0.9603 lt/m3

*Como el agregado quita agua del diseo de mezcla, dicha cantidad deber ser aumentada al agua de diseo para as poder determinar el agua efectiva para el diseo, osea aquella que debe ser incorporada a mescladora para no modificar la relacin agua /cemento. *agua efectiva.193 +0.9603 = 193.9603lt/m3 = 194L12. Materiales al pie de obra:AL PIE DE OBRA

CEMENTO384.2 Kg

AGUA DE DISEO 194 L

AGREGADO FINO HUMEDO 737 Kg

AGREGADO GRUESO HUMEDO 987 Kg

13. *Proporcin en Peso para un metro cubico: 384.2 737 987 194 ---------- : ----------- : ------- / -------- 384.2 384.2 384.2 10 1 : 1.92 : 2.57 / 19.4 lts/bolsa

*Pesos hmedos: *Volumen del espcimen0.01333m3 Cemento = 5.12 Kg. A Fino = 9.83 Kg. A Grueso = 13.15 Kg. Agua Efectiva = 2.59 lts. IX.- DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO Y EL CONCRETO ENDURECIDO1. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO

a. SLUMP

En teora el slump alcanzado deber estar entre 3 y 4.

El slump determinado con la prueba del cono de Abrams es 2.5b. PESO UNITARIO

Tericamente el peso unitario del concreto fresco deber fluctuar entre 2300 Kg/m3 y 2400 Kg/m3. Segn el diseo un m3 de concreto deber pesar 2307.5Kg.

El peso unitario del concreto elaborado es como sigue:

PESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO DISEADO

ProbetaW Probeta Vaca (Kg.)W Probeta +Mezcla (Kg.)W mezcla

111.17024.58013.410

Vol de Probeta 5.6 litros0.0056m3

PROBETAPESO UNITARIO POR PROBETAPESO UNITARIO POR m3

113.410 Kg2394.64 Kg/m3

c. SEGREGACIN

El concreto elaborado tiene una segregacin LEVE, casi NULA.d. EXUDACIN

La exudacin, en el concreto elaborado es LEVE.2. PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO

a. ESFUERZO MXIMO, ESFUERZO DE ROTURA Y MDULO DE ELASTICIDAD

Para determinar estas caractersticas presentamos a continuacin los datos obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresin de cada una de las probetas, as como sus grficas respectivas:carga ltima:17Tnaltura (mm)dimetro (cm)rea (cm2)

tiempo:2.5min30315.1179.079

velocidad:6.8Tn/min

PUNTOCARGA(kg)DEFORMACIN(mm)ESFUERZO (kg/cm2)esfuerzo 28 dasDEF. UNITARIA

110000.355.5847.9770.0011551

220000.7511.16815.9550.0024752

330001.2416.75223.9320.0040924

440001.4522.33731.9090.0047855

550001.7227.92139.8870.0056766

660002.0433.50547.8640.0067327

770002.4539.08955.8410.0080858

880002.8144.67363.8190.0092739

990003.1250.25771.7960.0102970

10100003.5355.84179.7730.0116502

11110003.7161.42687.7510.0122442

12120003.9267.01095.7280.0129373

13130003.972.594103.7050.0128713

14140004.1278.178111.6830.0135974

15150004.4583.762119.6600.0146865

16160004.9689.346127.6370.0163696

17170005.394.930135.6150.0174917

EXPRESIN DE RESULTADOS:

X.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES:

Se realizaron 01 espcimen donde se pudo observar las propiedades del concreto fresco (manejabilidad) y endurecido (resistencia a la compresin).

Se obtuvo una resistencia promedio de compresin 126.45 Kg/Cm2

RECOMENDACIONES: Se recomienda colocar los especmenes en forma correcta en la mquina de compresin para evitar errores en el momento de la lectura y ejecucin de la prctica.

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

Los especmenes al momento de curado deben estar totalmente sumergidos en el agua. XI.- BIBLIOGRAFA USADA:a. Rivva Lpez, Enrique: NATURALEZA Y MATERIALES DEL CONCRETO. Edit. ACI. Per.

b. Rivva Lpez, Enrique: DISEO DE MEZCLAS. Per.

c. Abanto Castillo, Flavio: TECNOLOGIA DEL CONCRETO, Editorial San Marcos.

d. Asociacin de productores de cemento BOLETINES TCNICOS. Per.

e. Copias del curso.

ANEXOS

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