diseño de mezcla metodo empirico p imprimir

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE

CURSO

:TECNOLOGIA DEL CONCRETO DISEO DE MEZCLAS- MTODO EMPIRICO

TEMA:

DOCENTE:

Ing. JOSE LEZAMA LEIVAALUMNOS: ARCANGEL SALCEDO, CRDOVA GUTIRREZ, Genaro. FERNADEZ LLOVERA, Edwin. IDROGO BUSTAMANTE, Eduardo. MANYA CRUZADO, RONCAL ROMERO Elvis Michel. GRUPO: B


TECNOLOGA DEL CONCRETO

Cajamarca, Octubre de 2005

DISEO DE MEZCLA MTODO EMPRICO

I.

INTRODUCCIN: En el basto campo de la Ingeniera civil el diseo de mezclas, es sin lugar a dudas, una de las principales bases para elaborar todo tipo de estructuras de Ingeniera, 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 as que la labor del ingeniero es el de disear el concreto ms econmico, trabajable y resistente que fuese posible, partiendo, desde luego, de las caractersticas fsicos de los agregados, el cemento y el agua. Es por ello que en la presente prctica se pretende elaborar un concreto que rena las caractersticas necesarias para ser utilizado en distintas obras de Ingeniera.

II.

OBJETIVOS: Realizar el diseo 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 volmenes usados para la mezcla.

DISEO DE MEZCLA: MTODO EMPRICO

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III. A.-

CARACTERSTICAS FSICO - MECNICAS: Agregados Fino y Grueso:

PROPIEDADES TAMAO MXIMO TAMAO MXIMO NOMINAL PESO ESPECFICO DE MASA PESO ESPECFICO SSS (gr/cm3) (gr/cm3)

A. FINO 2.56 2.59 2.64 1636.014 1732.750 1.26 (%) 1.87 2.69

A. GRUESO 11/2 1 2.55 2.52 2.56 1597.827 1683.420 1.20 0.67 6.85

PESO ESPECIFICO APARENTE (gr/cm3) PESO UNITARIO SUELTO SECO (Kg/m3 ) PESO UNITARIO SECO COMPAC. (Kg/m3 ) ABSORCIN CONTENIDO DE HUMEDAD MODULO DE FINURA (%)

IV.

ENSAYO DE LABORATORIO Se utilizo un deposito de volumen: 5103.5cm3 =0.005m3 Proporsionamiento en volumen. 1:2:3 PESOS DEPOSITO CEMENTO A. FINO A. GRUESO Kg 0.5 5.80 15.60 26.20

Pesos de los materiales obtenidos por frmulas Agregado Fino: (0.0102) (1636.014) = 16.69 Kg Agregado grueso: (0.0153) (1597.42) = 24.45 Kg Conclusin: Como se puede apreciar los pesos obtenidos en laboratorio directamente de las balanzas, en comparacin con las obtenidas mediante formulas empricas no son iguales, existen una variacin, esto es debido probablemente a la obtencin de los pesos unitarios sueltos secos de


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los agregados, pues estos resultados no son 100% verdaderos, es por ello que se da esta variacin. Peso Unitario de Concreto Fresco: 1) Material y Equipo: Concreto fresco Balanza de precisin Badilejo Moldes cilndricos de 6 de dimetro por 12 de altura. 2) Procedimiento: Primeramente se registra el peso del molde al vaco. Luego se procede a colocar la mezcla de concreto en los 3 moldes metlicos para finalmente registrar su peso en conjunto. El volumen del molde se obtuvo a partir de sus dimensiones, ya que si colocbamos agua en este, escurra por toda la base. 3) Resultados de Ensayo: ESPECIMEN W Molde V (Kg.) (m3) (Kg.) (Kg/m )3

1 8.215 21.56 0.0056 13.345 2383.036

2 8.215 21.63 0.0056 13.415 2395.536 2383.929

3 8.215 21.505 0.0056 13.29 2373.214

W Molde + Concreto fresco (Kg.)Molde

W Concreto PROMEDIO

P.U. DE C FRESCO (Kg/m3 )

Resistencia a la Compresin: 1) Material y Equipo: Mquina de Compresin Simple Concreto fresco Moldes cilndricos de 6 de dimetro por 12 de altura. 2) Procedimiento: Elaborada la mezcla de concreto fresco, se procede a colocarla en los respectivos moldes metlicos, distribuida en tres capas cada una apisonada con 25 golpes por medio de una varilla de acero. Luego de transcurrido un da se desmoldan y se dejan curar en agua por siete das, tiempo por el cual la resistencia del concreto deber alcanzar el 70% de su resistencia a los 28 das. Transcurrido el tiempo de curado se deja secar durante un dia paraDISEO DE MEZCLA: MTODO EMPRICO

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luego ser sometidos al ensayo de compresin, registrando as la carga de falla y sus respectivas deformaciones. 3) Resultados de Ensayo: ESPECIMEN N 1: CARGA (Kg) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 28000 29000 30000 31000 32000 33000 34000 34500 DEFORMACION ESFUERZO DEF.UNIT (mm) (Kg/cm2) 0.1100 0.002 5.48 0.2900 0.006 10.96 0.4100 0.008 16.45 0.5100 0.010 21.93 0.6000 0.012 27.41 0.6800 0.014 32.89 0.8000 0.016 38.37 0.9100 0.018 43.86 0.9700 0.020 49.34 1.0500 0.021 54.82 1.1100 0.022 60.30 1.1800 0.024 65.78 1.2400 0.025 71.27 1.2900 0.026 76.75 1.3500 0.027 82.23 1.4100 0.028 87.71 1.4700 0.030 93.19 1.5150 0.031 98.68 1.5700 0.032 104.16 1.6200 0.033 109.64 1.6700 0.034 115.12 1.7100 0.035 120.60 1.7650 0.036 126.09 1.8100 0.037 131.57 1.8600 0.038 137.05 1.9000 0.038 142.53 1.9500 0.039 148.01 1.9900 0.040 153.50 2.0400 0.041 158.98 2.0900 0.042 164.46 2.1500 0.043 169.94 2.1900 0.044 175.42 2.2600 0.046 180.91 2.3500 0.047 186.39 2.3700 0.048 189.13


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ESPECIMEN N 2: CARGA (Kg) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 28000 29000 30000 31000 DEFORMACION ESFUERZO DEF.UNIT (mm) (Kg/cm2) 0.01 0.0002 5.48 0.04 0.0008 10.96 0.24 0.0048 16.45 0.42 0.0084 21.93 0.52 0.0104 27.41 0.71 0.0142 32.89 0.84 0.0168 38.37 0.96 0.0192 43.86 1.06 0.0212 49.34 1.11 0.0222 54.82 1.25 0.025 60.30 1.35 0.027 65.78 1.44 0.0288 71.27 1.51 0.0302 76.75 1.605 0.0321 82.23 1.69 0.0338 87.71 1.77 0.0354 93.19 1.84 0.0368 98.68 1.91 0.0382 104.16 1.99 0.0398 109.64 2.05 0.041 115.12 2.11 0.0422 120.60 2.17 0.0434 126.09 2.22 0.0444 131.57 2.28 0.0456 137.05 2.34 0.0468 142.53 2.41 0.0482 148.01 2.48 0.0496 153.50 2.54 0.0508 158.98 2.60 0.052 164.46 2.70 0.054 169.94


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ESPECIMEN N 3: CARGA (Kg) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 28000 29000 30000 31000 32000 33000 34000 35000 36000 37000 38000 DEFORMACION ESFUERZO DEF.UNIT (mm) (Kg/cm2) 0.01 0.0002 5.48 0.1 0.002 10.96 0.25 0.005 16.45 0.4 0.008 21.93 0.53 0.0106 27.41 0.65 0.013 32.89 0.75 0.015 38.37 0.84 0.0168 43.86 0.91 0.0182 49.34 0.99 0.0198 54.82 1.08 0.0216 60.30 1.15 0.023 65.78 1.23 0.0246 71.27 1.29 0.0258 76.75 1.37 0.0274 82.23 1.43 0.0286 87.71 1.5 0.03 93.19 1.57 0.0314 98.68 1.63 0.0326 104.16 1.67 0.0334 109.64 1.75 0.035 115.12 1.82 0.0364 120.60 1.86 0.0372 126.09 1.91 0.0382 131.57 1.95 0.039 137.05 2.01 0.0402 142.53 2.06 0.0412 148.01 2.11 0.0422 153.50 2.16 0.0432 158.98 2.2 0.044 164.46 2.27 0.0454 169.94 2.31 0.0462 175.42 2.37 0.0474 180.91 2.42 0.0484 186.39 2.47 0.0494 191.87 2.52 0.0504 197.35 2.57 0.0514 202.83 2.67 0.0534 208.32


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ENSAYO A LA COMPRESIN MUESTRA N 1 200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.00 0.02 0.03 DEFORMACION UNITARIA

ESFUERZO (Kg/cm2)

y = 5.48x + 0.00

0.04

ENSAYO A LA COMPRESION MUESTRA N 2 180.00 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 0.0002 0.0168 0.0288 0.0382

ESFUERZO (Kg/cm2)

y = 5.48x + 0.00

0.0456

0.0540

DEFORMACION UNITARIA

ENSAYO A LA COMPRESION MUESTRA N 3 250.00 ESFUERZO (Kg/cm2) 200.00 150.00 100.00 y = 5.48x + 0.00 50.00 0.00 0.0002

0.0150

0.0246

0.0326

0.0390

0.0454

0.0514

DEFORMACION UNITARIA


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ESPECIMEN CARGA (Tn) RESISTENCIA A LA COMPRESIN (Kg/cm2) PROMEDIO (Kg/cm2)

1 34.50

2 31.00

3 38.00

189.23

170.03

208.42

189.23

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 realiz una falla normal, es decir la lnea de ruptura se ubic en la parte central y a lo largo de la muestra, notndose en este caso, que no slo el mortero fue la que trabaj sino que tambin lo hizo los agregados. o El segundo especimen que fue sometido al ensayo de compresin no tuvo una falla normal, es decir el cilindro fall por un lado de su base, lo que indica que la muestra no trabaj en su conjunto, cosa que no debera de haber pasado. o El tercer especimen realiz una falla similar al primero.


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V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: A.- Conclusiones: Se elaboro la mezcla de acuerdo al diseo 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 compresin). Los resultados respuesta de la prctica fueron: Concreto normal. No se adiciono agua. SLUMP de 1.5. Se obtuvo una resistencia promedio de compresin 189.23 Kg/Cm2 considerando los tres especimenes.

B.- Recomendaciones: Se recomienda colocar los especimenes en forma correcta en la maquina 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. sumergidos. Los especimenes al momento de curado deben estar totalmente


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VI. 7.1

NORMAS TCNICAS PERUANAS: AGUA: El agua es un elemento fundamental en la preparacin 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 hidratacin del cemento; siendo est ltima conocida como agua de consistencia normal, siendo su valor del orden del 28% en peso del cemento. Requisitos que debe cumplir El agua empleada en la preparacin y curado del concreto deber cumplir con los requisitos de la norma ITINTEC 334.088 y ser de preferencia potable. Est prohibido el uso de aguas cidas, calcreas, 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 orgnica, humus o descargas de desages, aguas que contengan azcares o sus derivados. Igualmente aquellas aguas que contengan porcentajes significativos de sales de sodio o de potasio disueltas, en todos los casos que la reaccin lcali 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 lquidos. Comprende valores de 0 a 14, indicando 0 para muy cidos y 14 para muy alcalinos; encontrndose la neutralidad en un valor promedio de 7 medido a 25 C. La acidez: Se debe a la presencia de bixido de carbono (CO2) no combinado, cidos minerales o sales de cidos y bases dbiles. Alcalinidad: Se debe a que el agua presenta carbonatos, bicarbonatos, hidrxidos y en menor escala boratos, silicatos y fosfatos. Para determinar la calidad del agua, existe una sola forma: el anlisis qumico, as como la turbidez para el caso del agua potable. Un mtodo para determinar la existencia de cidos en el agua, es por medio de un papel de tornasol en le que sumergido en agua cida toma un color rojizo. As 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 cido clorhdrico luego gotas de solucin


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de cloruro de bario, si se forma un precipitado blanco (sulfato de bario) es seal de presencia de sulfatos. Por lo tanto esta agua debe mandarse a analizar a un laboratorio para determinar su concentracin y ver si esta dentro del lmite permisible. La accin del agua en exceso para preparacin 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 separacin 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 desempea dos funciones principales: - Hace reaccionar qumicamente el cemento formando el gel o conjuntos de hidrosilicatos, hidroaluminatos e hidrcidos. -Da la debida trabajabilidad a la mezcla. Entre otras aguas no recomendables tenemos: Aguas con pH < 7.5, estas son cidas y tienden a lixiviar el calcio del cemento. Aguas calcreas, aquellas que pasan por afloramientos calcreos o lugares crsticos Aguas que contienen cloruro de sodio en una proporcin del 1% Aguas que contengan yeso, aguas salinitosas. Aguas calientes, la temperatura superior a 30 C trae como consecuencia la aceleracin de fragua, y esta ace3leracioon trae consigo un cambio volumtrico en la cristalizacin del concreto. Aguas muy fras, 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 atencin especial: Agua con algas: Tiene el efecto de incluir cantidades muy grandes de aire en el concreto, con la correspondiente reduccin de su resistencia. Agua con azcar: Puede no disminuir la resistencia del concreto si la proporcin de azcar es menor de 500 p.p.m. Agua con aceite mineral: En pequeas cantidades es probable que no produzca efectos adversos, pero si la concentracin de aceite mineral es mayor a 2% en peso del cemento, puede reducir la resistencia del concreto en ms del 20%. Agua de Mar: Se puede usar en la elaboracin de concreto bajo ciertas restricciones que indicamos a continuacin :DISEO DE MEZCLA: MTODO EMPRICO

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- Puede ser empleada en preparacin de mezclas de concreto simple. - En determinados casos puede ser empleada en la preparacin de mezclas para estructuras de concreto armado, con densificacin y compactacin adecuadas - No debe utilizarse en la preparacin de concretos de alta resistencia. - No debe emplearse en la preparacin de mezclas de concreto que va a recibir un acabado superficial de importancia. - Se recomienda para compensar la reduccin de la resistencia final, utilizar un fc 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 das. ANALISIS QUIMICO DEL AGUA POTABLE, CIUDAD DE CAJAMARCA (CORTESIA DE SEDACAJ) LUGAR .RDA1* SANTA APOLONIA Fec. Reg . Lab: 18/03/2003 Hora:11:15AM Fec. Reg. Lab: 19/03/2003 .Lab: 1375ASM5 VALOR LDT < 0,15 0.15 0.24 0.1 < 0,003 0.003 0.208 0.007 0.004 0.001 < 0,01 0.01 < 0,03 0.03 < 0,005 0.005 < 0,010 0.1 < 0,005 0.005 < 0,00010 0.0001 LUGAR .RDA2** EL MILAGRO Fec. Reg . Lab:18/03/2003 UNIDAD Hora:11:15AM Fec. Reg. Lab: 19/03/2003 .Lab: 1377ASM5 VALOR LDT < 0,15 0.15 0.15 0.1 < 0,003 0.003 0.208 0.007 0.004 0.001 < 0,01 0.01 0.13 0.03 0.015 0.005 < 0,010 0.1 < 0,005 0.005 < 0,00010 0.0001

TIPO DE ANLISIS

PARAMETROS Aluminio Arsnico cadmio Cinc Cobre Cromo Hierro Manganeso Mercurio Plomo Selenio

mg/l g/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l g/l mg/l mg/l

LDM = LMITE DE DETECCIN MEDIA (LIMITE PERMISIBLE) Un anlisis fsico qumico 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 ANLISIS CONDUCTIVIDAD ELCTRICA TDS pH DUREZA TOTAL DUREZA CLCICADISEO DE MEZCLA: MTODO EMPRICO

45 micromhos/cm. 34 ppm. 6.5 14 ppm. CaCO3 08 ppm. CaCO313



DUREZA MAGNSICA ALCALINIDAD CLORUROS MATERIA ORGNICA COLOR

06 ppm. CaCO3 08 ppm. CaCO3 28 ppm. Cl-1 0.6 ppm. O2 Transparente

En 1973 Aquino A., presenta el siguiente cuadro de valores recomendados para agua potable y aquellos que se aceptan como mximos en aguas que van a ser utilizadas en la mezcla COMPONENTES PERMITIDOS DEL AGUA PARA LA MEZCLA COMPONENETES Cloruros Sulfatos Sales de magnesio Sales solubles pH Sales en suspensin Materiales orgnicos expresados en oxgeno POTABLE (p.p.m) 250 50 125 300 10.6 10 0.01 PARA MEZCLA (p.p.m) (Mximo permisible) 300 300 150 1500 mayor de 7 1500 10

Del anlisis anterior y en base al cuadro de Aquino A. (1973), podemos concluir que en cuanto a los componentes del agua analizada sta puede ser recomendada para la fabricacin de concreto teniendo en cuenta de que tiene un pH menor que siete (6.5

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