diseño de mezclas por método de Walker
El concreto es un material heterogéneo constituido principalmente de la combinación de
cemento, agua y agregados fino, grueso. El concreto contiene un pequeño volumen de
aire atrapado, y puede contener también aire intencionalmente incorporado mediante el
empleo de un aditivo.
El denominado Método WALKER se desarrolla debido a la preocupación del profesor
norteamericano Stanton Walker en relación con el hecho de que, sea cual fuera la
resistencia de diseño del concreto y por tanto su relación agua/cemento, contenido de
cemento y características del agregado fino, la cantidad de agregado grueso era la
misma.
Considerando que la relación fino-grueso debería variar en función del contenido de la
pasta en la mezcla, así como del perfil y del TMN del agregado grueso, y que otro factor
que debería ser considerado era la mayor o menor fineza del agregado fino, el profesor
Walker desarrolló una serie de tablas en donde consideró esto último, clasificando al
agregado fino como fino, mediano y grueso. Igualmente se considera si el agregado
grueso es de perfil redondeado o angular y para cada uno de los dos casos, se considera
cuatro alternativas de factor cemento. Todo ello permite encontrar un porcentaje de
agregado fino que se considera como el más conveniente en relación al volumen absoluto
total de agregado.
Este informe sólo pretende ser un aporte más al conocimiento del concreto y,
específicamente está orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la elección
de las proporciones de la unidad cúbica de concreto por el Método Walker.
RESUMEN:
En el presente informe se ha realizado el diseño de mezclas por el método de Walker por
el que hemos tomado las proporciones en la dosificación para los criterios dados como la
resistencia de un f’c = 210 kg/cm2 y con un “slump” plástico.
Una vez completado el diseño y determinadas las cantidades en peso de cada uno de los
constitutivos del concreto se procedió con su preparación, para luego determinar su
SLUMP y peso unitario (concreto fresco); posteriormente se efectuó el vaciado en los
moldes metálicos previamente engrasados.
El concreto reposó en el molde metálico por espacio de 24 horas, al cabo de las mismas
las probetas fueron desmoldadas y sumergidas completamente en agua.
A los 7 días de vida, las probetas, fueron sometidas al Ensayo de Resistencia a la
Compresión, previa determinación de sus dimensiones y peso seco, considerando que a
esta edad alcanza el 70% de la resistencia especificada a los 28 días.
OBJETIVOS:
OBJETIVOS GENERALES:
1. Realizar el diseño de mezclas por el Método WALKER de un concreto cuya resistencia
sea de f’c = 210 kg/cm2 y de consistencia plástica.
2. Conocer la realización práctica y teórica del diseño de mezclas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Obtener un concreto que tengan las características requeridas (f’c = 210 kg/cm2,
consistencia plástica)
2. Evaluar la resistencia alcanzada por el concreto endurecido.
3. Establecer el Módulo de Elasticidad del concreto.
ALCANCE:
El presente informe puede servir para promociones posteriores, o personas que quieran
conocer el Método de WALKER diseñando con agregados de la cantera de Chávez.
También servirá de guía en el diseño de mezclas de un concreto con las características
expuestas para personas interesadas en elaborar un concreto con la cantera de Chávez.
MARCO TEÓRICO:
EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO
Es conceptualmente la aplicación técnica y práctica de los conocimientos científicos sobre
sus componentes y la interacción entre ellos, para lograr un material resultante que
satisfaga de la maneramás eficiente los requerimientos particulares del proyecto
constructivo.
Es usual el suponer que esta técnica consiste en la aplicación sistemática de ciertas
tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prácticamente todas las situaciones
normales en las obras, lo cual está muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa
del proceso constructivo cuando resulta primordial la labor creativa del responsable de
dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.
En la Tecnología del concreto moderna es una premisa básica el que no se puede
separar el diseño de mezcla, del proceso constructivo en su integridad, ya que entre
ambos existe una correspondencia biunívoca, pues para cada obra existen
condicionantes ambientales, de diseño estructural, de materiales, mano de obra, equipo,
etc., que necesariamente requieren una solución original en lo que al diseño de mezcla se
refiere.
Por otro lado, enfrentamos en la actualidad una tendencia muy marcada en los
profesionales a rehuir el diseño de mezclas en las obras, encargando muchas veces estas
labores a técnicos de laboratorio, que como sabemos, se trata por lo general en nuestro
medio de personal normalmente empírico sin formación académica (ya que en el país
existen muy pocas instituciones orientadas para instruirlos), y cuya habilidad es variable
dependiendo de lo asimilado en forma práctica durante su experiencia laboral.
En este punto, hay que precisar contra lo que algunos piensan, que el objeto del diseño
de mezcla no es llegar a obtener un valor de f'c, pues dicho parámetro sólo mide una de
las propiedades del concreto, luego no hay que perder de vista qué cosa deseamos del
resto del comportamiento del concreto, y como podemos lograrlo, ya que normalmente la
resistencia en compresión es lo más simple deobtener, pero no nos garantiza el resto.
Existen en la actualidad una serie de métodos de diseño de mezclas que con mayor o
menor refinamiento establecen tablas y/o gráficos para estimar cantidades de agua de
amasado en función del tamaño máximo, geometría del agregado y el asentamiento;
relaciones Agua/cemento a usar referidas a resistencias en compresión determinadas
experimentalmente; las proporciones en que deben intervenir la piedra y la arena en base
a gradaciones y consideraciones teóricas y/o prácticas etc.
En algunos proyectos, las especificaciones técnicas obligan al empleo de ciertos métodos
de diseño de mezcla en particular, con lo que pensamos se limita la creatividad de quién
finalmente debe diseñar e implementar las mezclas en obra.
Creemos personalmente, que las especificaciones técnicas de los proyectos deben
establecer con mucha claridad y precisión el marco conceptual para el ejecutor con
precisiones detalladas de los objetivos particulares en relación al concreto, tales como
resistencia, condiciones de durabilidad, requisitos que deben cumplir los agregados,
cemento, agua y aditivos, acabados especiales, limitaciones en cuanto a deformaciones,
generación de calor, conductividad térmica, procesos constructivos, etc. siendo lo
coherente el dejar en libertad al responsable de lograr esto en obra en cuanto a elegir el
método de diseño de mezclas que desee en la medida que se garantice el cumplimiento
de lo especificado y la calidad del producto final.
Cuando nos referimos a mezclas normales lo hacemos a concretos con densidades entre
2,300 a 2,400 Kg/m3 y resistencias máximas del orden de 350 a 400 Kg/cm2, que en la
actualidad no son difíciles de lograr si se optimizan adecuadamente todos los parámetros.
Para los efectos de estimar cantidades de agua deamasado, contenidos de aire atrapado,
relaciones Agua/cemento, recomendaciones de asentamientos y aire incorporado, nos
vamos a referir en todos los casos a las tablas elaboradas por el comité ACI-211.1-91, ya
que pese a no ser aplicables en forma absoluta para todos los casos, nos dan un punto de
partida conservador y científicamente respaldado, para luego perfeccionar los parámetros
en base a los resultados prácticos.
Debemos advertir finalmente que la etapa de diseño de mezclas de concreto antes que el
fin de un proceso, representa sólo el inicio de la búsqueda de la mezcla más adecuada
para el caso particular que abordemos, y ninguno de los métodos que trataremos puede
soslayar la prueba definitiva que supone el empleo de los diseños en condiciones reales y
su optimización en obra.
PROPIEDADES:
El concreto no es un material linealmente elástico; la relación esfuerzo deformación para
cargas crecientes en forma continua se traza como línea curva.
a) Trabajabilidad:
Es la propiedad del concreto recién 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 segregación y exudación durante estas operaciones.
Sin embargo se puede manifestar que la trabajabilidad es un fenómeno relativo; puesto
que dicha propiedad es función de factores tales como las características del elemento
estructural y el equipo de compactación empleado.
b) Consistencia:
Es el comportamiento de la masa en diferentes condiciones de humedad y está
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 húmeda
cuando es muy fluida, se trata de una consistencia plástica cuando es defluidez media, y
tiene consistencia seca cuando la mezcla es poco fluida.
Para medir su consistencia existen tres pruebas, nosotros usaremos la más conocida
(Prueba del revenimiento o slump test).
Slump test: Esta prueba es de carácter práctico, 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 metálico troncocónico de 12” de alto, con
8” de diámetro en la base y 4” en la parte superior.
Procedimiento: El molde se coloca sobre una superficie plana, suave, no absorbente,
asegurándose de que la superficie interna del mismo se encuentra completamente limpia,
manteniéndolo inmóvil 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, teniéndose 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 dirección vertical, permitiendo así que el
concreto resbale para medir su altura, cuando ha cesado el asentamiento. Se recomienda
que desde el inicio de la operación hasta el término no deben transcurrir más de dos
minutos.
La consistencia se registra en términos de centímetros de caída del espécimen.
c) Segregación:
La segregación se puede definir como ladescomposición mecánica del concreto en sus
partes constituyentes, de modo que su distribución deje de ser uniforme. Se puede
presentar dos formas de segregación: en la primera las partículas gruesas tienden a
separarse del mortero porque suelen desplazarse a lo largo de una pendiente o se
asientan más que las partículas finas; en la segunda forma de segregación la lechada se
separa de la mezcla y se produce exclusivamente en aquellas que están húmedas.
d) Exudación:
La exudación o sangrado 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.
e) 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.
f) 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.
PASOS GENERALES EN LOS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS.
Asumiendo que se conocen todas las características de los materiales como son el tipo de
Cemento elegido y sus propiedades, los agregados y sus pesos específicos y pesos
unitarios secos, granulometrías, humedades, absorciones y las condiciones particulares
de la obra a ejecutar, todos los métodos aplican los siguientes pasos:
SECUENCIA DE DISEÑO
Los siguientes pasos se consideran fundamentales en el proceso de selección de las
proporciones de la mezcla para alcanzar las propiedades deseadas en el concreto.
Ellos deben efectuarse independientemente de procedimiento de diseño seleccionado.
1. Estudiar cuidadosamente los requisitos indicados en los planos y en las
especificaciones de la obra.
2. Seleccionar la resistencia promedio requerida para obtener en obra la resistencia de
diseño especificada por el proyectista, en esta etapa se deberá tener en cuenta la
desviación estándar y el coeficiente de variación de la compañía constructora, así como el
grado del control que se ha de ejercer en obra
3. Seleccionar, en función de las características del elemento estructural y del sistema de
locación del concreto, el tamaño máximo nominal del agregado grueso.
4. Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en función del asentamiento de la
misma. Se tendrá en consideración, entre otros factores la trabajabilidad deseada, las
características de los elementos estructurales y las facilidades de colocación y
compactación del concreto.
5. Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del concreto,
considerando el tamaño máximo nominal del agregado grueso, la consistencia deseada y
la presencia de aire, incorporado oatrapado en la mezcla.
6. determinar el porcentaje de aire atrapado o el de aire total, se trate de concretos
normales o de concretos en los que exprofesamente, por razones de durabilidad, se ha
incorporado aire, mediante el empleo de un aditivo.
7. Seleccionar la relación agua-cemento requerida para obtener la resistencia deseada en
el elemento estructural. Se tendrá en consideración la resistencia promedio seleccionada
y la presencia o ausencia de aire incorporado.
8. Seleccionar la relación agua-cemento requerida por condición de durabilidad. Se tendrá
en consideración los diferentes agentes externos e internos que podrían atentar contra la
vida de la estructura.
9. Seleccionar la menor de las relaciones agua-cemento elegidas por resistencia y
durabilidad, garantizando con ello que se obtendrá en la estructura la resistencia en
comprensión necesaria y la durabilidad requerida.
10. Determinar el factor cemento por unidad cúbica de concreto, en función del volumen
unitario de agua y de la relación agua-cemento seleccionada.
11. Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La selección de
la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cúbica de concreto está condicionada al
procedimiento de diseño seleccionado.
12. Determinar, empleando el método de diseño seleccionado, las proporciones de la
mezcla, considerando que el agregado esta en estado seco y que el volumen unitario de
agua no ha sido corregido por humedad del agregado.
13. Corregir dichas proporciones en función del porcentaje de absorción y el contenido de
agregados finos y gruesos.
14. Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a los resultados de los ensayos de
la mezcla realizados en el laboratorio.
15. Ajustar las proporciones finales de acuerdo a losresultados de los ensayos realizados
bajo condiciones de obra.
METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO
La metodología realizada fue práctica, y se realizó en el laboratorio de materiales de
construcción.
MÉTODO WALKER
Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas de
concreto normal, los seis primeros pasos son idénticos al método ACI, el siguiente paso
es perteneciente al método de WALKER y los dos últimos son idénticos al método ACI
incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a las mezclas de prueba.
1. El primer paso contempla la selección del revenimiento, cuando este no se especifica el
informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de
revenimiento de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los valores son
aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario
dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros.
2. La elección del tamaño máximo del agregado, segundo paso del método, debe
considerar la separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio
libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es
preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad
adecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sin
cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado
revenimiento depende del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los agregados,
la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos químicos.
3. Como tercer paso, se selecciona el asentamiento en función de las características del
elemento estructural y del sistema de locación delconcreto.
4. Como cuarto paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua
recomendables en función del revenimiento requerido, el tamaño máximo del agregado y
el perfil del mismo, considerando concreto sin y con aire incluido.
5. Como quinto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relación
agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se
requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia
especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados
las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relación
agua/cemento para casos de exposición severa.
6. El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso
cuatro, y la relación agua cemento, obtenida en el paso quinto; cuando se requiera un
contenido mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se
deberá basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte
constituye el sexto paso del método.
7. Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto,
excepto el agregado global que es el grueso y fino, cuya cantidad se calcula por
diferencia. Para este séptimo paso, se determina el porcentaje y peso seco del agregado
fino en relación al volumen absoluto total del agregado según la tabla especificada por el
método WALKER, también se determina el volumen absoluto del agregado grueso y su
respectivo peso seco.
8. El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua
que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida
por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.
9. El último pasose refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe
verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada
mediante el revenimiento y la ausencia de segregación y sangrado, así como las
propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el revenimiento, en el
contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona
una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las
propiedades especificadas en el concreto.
Método Práctico
Se realizó de la siguiente manera:
1º) A través de obtenida la dosificación, en el laboratorio se pesaron el agregado, tanto
fino como grueso, la cantidad de cemento y la cantidad de agua, de manera tal que
cumple para un volumen igual al de una tanda de tres probetas es decir para un volumen
0.02m3.
Pesando el agregado grueso
2º) Al molde contenedor del concreto se le puso una capa de aceite quemado de tal
manera que el concreto cuando este en su estado endurecido no se adhiera con el molde.
Moldes engrasados con aceite
3º) Se hizo un lavado del trompo de manera tal que no absorbiera agua de diseño.
4º) Se introdujo cada uno de los materiales de tal manera que el trompo girara para
garantizar una buena mezcla, la más homogénea.
Colocando todos los componentes del concreto para su respectivo mesclado
5º) La mezcla obtenida fue sobre gravosa.
6º) Se midió el “slump” a través del cono de Abrams, y se verificó que la muestra fuera
plástica.
Compactamos cada 1/3 de la altura del cono Comprobando si el slump es de acuerdo al
diseño
7º) La mezcla se le introdujo al molde metálico, se lo compacta con 25 golpes con una
vara en tres partes igualesEl concreto se introduce en el molde La probeta está siendo
compactada
8º) Se enraza la probeta, se la pesa y se la deja endurecer por un día.
La probeta está siendo enrazada Pesando la probeta ya enrazada
9º) Luego se saca la muestra del molde metálico y de ello se obtuvo su peso, se lo
introdujo al concreto en estado endurecido a un tanque con agua por espacio de 5 días
para su curado respectivo.
Pesando la probeta después de 24 horas Introduciendo el espécimen al agua durante 5
días
10º) Luego se saca la muestra y se la seco por un tiempo de 1 día.
Probetas después de su saturación
11º) Se rompió la probeta y se hizo el diagrama esfuerzo – deformación, antes de romper
las probetas se pesaron estas.
Probetas antes de ser ensayada a compresión
Colocación de probetas en la máquina de ensayo a compresión.
Deformímetro puesto en cero y elemento que mide la carga de compresión
Momento en que la probeta sufrió la rotura y falla, se vio que la pasta del concreto fue la
que fallo y el agregado por lo que el agregado no es tan bueno.
Se evaluó finalmente la apariencia final del concreto.
PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Diseñar una mezcla cuya resistencia especificada f’c= 210 kg/cm2, asumiendo que la
elaboración del concreto va a tener un excelente grado de control. Las condiciones de
obra requieren una consistencia plástica. El concreto no será expuesto a agentes
degradantes (no tendrá aire incorporado) además no se usará aditivos. Realizar el diseño
por el Método WALKER.
F’c=210 kg/
Consistencia plástica
Peso específico del cemento: 3.15 g/
AGREGADO FINO:
Pesoespecífico de masa: 2.124 g/
% de Abs. = 4.167 %
W% = 2.65 %
Módulo de finura: 2.54
AGREGADO GRUESO:
TMN=3/8’’
Peso específico de masa: 3.0415 g/
% de Abs. = 1.916 %
W% = 2.40 %
CARACTERÍSTICAS FÍSICO - MECÁNICAS:
A.- Agregados Fino y Grueso:
PROPIEDADES
A. FINO
A. GRUESO
TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL
-
3/8"
PESO ESPECÍFICO DE MASA (gr/cm3)
2.124
3.0415
ABSORCIÓN (%)
4.167
1.916
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)
2.65
2.40
MÓDULO DE FINURA
2.54
6.10
ABRASIÓN (%)
-
37.06
PERFIL DEL AGREGADO
-
Redondeado
B.- Cemento:
Pórtland Tipo I Mejorado (ASTM C 1157)
Peso Específico 3.15 g/.
C.- Agua:
Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60
D.- Resistencia a Compresión:
f’c = 210 kg/
DISEÑO DE MEZCLA POR EL METODO WALKER
CALCULOS Y RESULTADOS:
1. CÁLCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO: (F’cr). Cuando no se cuente con un
registro de resultados de ensayos que posibilite el cálculo de la desviación estándar, la
resistencia promedio referida deberá ser calculada empleando la tabla y formula que se
adjunta:
Control en obra
k
Bueno
1.2
Mediano
1.3
Malo
1.4
No Control
1.5
F’cr = k*F’c
Usando la tabla con la condición de la obra tenemos: F’cr= 1.3*210 = 273 Kg/
2. TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL: Los ensayos realizados, reportan un TMN= 3/8’’
3. CONSISTENCIA: Plástica ( Slump de 3’’ a 4’’)
4. VOLUMEN UNITARIO DE AGUA: Entrando a la tabla (Tabla 10.2.2) correspondiente,
con el valor del slump y el TMN de 3/8’’, y SIN AIRE INCORPORADO, para un agregado
de forma REDONDEADO, se tiene que el volumen unitario de agua es de 201 l/
5. CONTENIDO DE AIRE: Al no haberse INCORPORADO aire solo determinaremos el
aire ATRAPADO haciendo uso de la tabla 11.2.1para un TMN de 3/8’’se tiene 3 %
6. RELACIÓN AGUA- CEMENTO (a/c):
RESISTENCIA: haciendo uso de la tabla 12.2.2 para un concreto sin aire incorporado y
para una resistencia promedio de 273 Kg/ e interpolando se tiene:
300-------------0.55
273-------------X
250-------------0.62
De donde X= 0.5878
DURABILIDAD: COMO el concreto va a estar expuesto a agentes degradantes se tiene:
Entonces tomamos:
7. FACTOR CEMENTO:
8. VOLUMEN ABSOLUTO DEL AGREGADO GLOBAL:
CEMENTO:
AGUA:
AIRE: 3%=0.03
VOLUMEN DE CEMENTO+ AGUA+AIRE = 0.3728
VOLUMEN ABSOLUTO DEL AGREGADO GLOBAL:
9. PORCENTAJE DE AGREGADO FINO: Utilizando la tabla 16.3.7, para un agregado
grueso redondeado con un TMN de 3/8’’ y agregado fino con un modulo de finura de 2.54,
encontramos para un F.C. de 10.51 , un porcentaje de agregado fino de 49 %, este valor
se lo obtuvo con la siguiente interpolación:
10 ------------- 50
10.51-------------X
11 ------------- 48
De donde X= 49
10. VOLUMENES ABSOLUTOS DEL AGREGADO FINO Y GRUESO:
VOLUMEN AGREGADO FINO:
VOLUMEN AGREGADO GRUESO :
11. PESOS SECOS DEL AGREGADO FINO Y GRUESO:
PESO SECO DEL AGREGADO FINO:
PESO SECO DEL AGREGADO GRUESO :
12. VALORES DE DISEÑO:
CEMENTO:
AGUA: /
AIRE: 3 %
AGREGADO GRUESO:
AGREGADO FINO:
13. CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS:
PESO HUMEDO AGREGADO FINO: 652.7052 * (0.0265+1)= 670.002 Kg/
PESO HUMEDO AGREGADO GRUSO: 972.976 * (0.0240+1)= 996.327 Kg/
14. APORTE DE AGUA:
(W- % Abs)*Peso Seco /100
AGREGADO FINO:
AGREGADO GRUESO:
------------------
APORTE DE AGUA: -5.1923 l/
15. AGUA EFECTIVA: 201 l-(-5.1923 /)=206.1923 l/
16. PROPORCIONMIENTO ENPESO:
446.67/446.67: 670.002/446.67: 996.327/446.67/(206.1923/10.51
1 : 1.499 : 2.2306 / 19.591 l/bolsa.
17. PROPORCIONMIENTO PARA TRES PROBETAS:
CEMENTO:
AGUA: /
AGREGADO FINO:
AGREGADO GRUESO:
RESULTADOS DE LAS PROBETAS Y ANÁLISIS DE ESTAS.
Probeta N° 01
Estado fresco del concreto
a) Slump encontrado:
b) Consistencia: Plástica
c) Apariencia : Sobregravosa
d) No existió fenómeno de exudación.
e) No existió fenómeno de segregación.
f) Buen mezclado.
g) Peso y Peso específico del concreto en estado fresco:
DATOS PROBETA N° 01 EN ESTADO FRESCO
Peso de molde + probeta (gr)
24296
Peso de la probeta (gr)
13070
Peso del molde (gr)
11226
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,437603
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,465369015
Estado seco del concreto
a) Peso específico del concreto en estado seco después de un día (cuando se saco del
molde).
DATOS PROBETA N° 01 EN ESTADO SECO (DESPUES DE UN DÍA DE SECADO)
Peso de molde + probeta (gr)
24158
Peso de la probeta (gr)
12932
Peso del molde (gr)
11226
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,437603
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,43933834
b) Peso específico del concreto antes de ser ensayado (después de ser curado por 5 días
y secado por 1 día)
DATOS PROBETA N° 01 ANTES DE SER ENSAYADA
Peso de la probeta (gr)
12924
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,437603
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,437829315
c) Ensayo a compresión, carga de rotura, resistencia a compresión y módulo de
elasticidad.
ENSAYO A COMPRESIÓN DE LA PROBETA N ° 1 A7 DÍAS
CARGA DE PRUEBA (kg)
AREA DE LA PROBETA (cm2)
ESFUERZO (kg/cm2)
DEFORMACIÓN (mm)
DEFORMACIÓN UNITARIA
1000
180,5046041
5,540024892
0,000
0,0000
2000
180,5046041
11,08004978
0,000
0,0000
3000
180,5046041
16,62007467
0,000
0,0000
4000
180,5046041
22,16009957
0,000
0,0000
5000
180,5046041
27,70012446
0,000
0,0000
6000
180,5046041
33,24014935
0,000
0,0000
7000
180,5046041
38,78017424
0,020
0,0001
8000
180,5046041
44,32019913
0,100
0,0003
9000
180,5046041
49,86022402
0,160
0,0005
10000
180,5046041
55,40024892
0,230
0,0008
11000
180,5046041
60,94027381
0,280
0,0009
12000
180,5046041
66,4802987
0,310
0,0010
13000
180,5046041
72,02032359
0,370
0,0012
14000
180,5046041
77,56034848
0,430
0,0014
15000
180,5046041
83,10037337
0,470
0,0015
16000
180,5046041
88,64039827
0,510
0,0017
17000
180,5046041
94,18042316
0,560
0,0018
18000
180,5046041
99,72044805
0,620
0,0020
19000
180,5046041
105,2604729
0,670
0,0022
20000
180,5046041
110,8004978
0,730
0,0024
21000
180,5046041
116,3405227
0,780
0,0026
22000
180,5046041
121,8805476
0,840
0,0028
23000
180,5046041
127,4205725
0,870
0,0029
24000
180,5046041
132,9605974
0,930
0,0031
25000
180,5046041
138,5006223
1,010
0,0033
25250
180,5046041
139,8856285
1,050
0,0035
DATOS PROBETA N° 1 EN ESTADO SECO
Carga de rotura (kg)
25250
Esfuerzo a compresión a los 7 días (kg/cm2)
139,8856285
Esfuerzo a compresión a los 28 días( kg/cm2)
181,8513171
Observaciones
Se notó que el agregado falló junto con la pasta, además la falla fue en un sólo costado y
en la parte superior de la probeta y de forma diagonal. Además la mezcla fue homogénea.
Modulo de elasticidad (según formula)
177409,8825
Modulo deelasticidad (de la grafica)
96210,93002
Tipo de falla
DUCTIL (Progresiva)
Probeta N° 02
Estado fresco del concreto
a) Slump encontrado:
b) Consistencia: Plástica
c) Apariencia : Sobregravosa
d) No existió fenómeno de exudación.
e) No existió fenómeno de segregación.
f) Buen mezclado.
g) Peso y Peso específico del concreto en estado fresco:
DATOS PROBETA N° 02 EN ESTADO FRESCO
Peso de molde + probeta (gr)
20732
Peso de la probeta (gr)
12546
Peso del molde (gr)
8186
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,3665279
Estado seco del concreto
a) Peso específico del concreto en estado seco después de un día (cuando se saco del
molde).
DATOS PROBETA N° 02 EN ESTADO SECO (DESPUES DE UN DÍA DE SECADO)
Peso de molde + probeta (gr)
20610
Peso de la probeta (gr)
12424
Peso del molde (gr)
8186
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,34351527
b) Peso específico del concreto antes de ser ensayado (después de ser curado por 5 días
y secado por 1 día)
DATOS PROBETA N° 02 ANTES DE SER ENSAYADA
Peso de la probeta (gr)
12402
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,33936546
c) Ensayo a compresión, carga de rotura, resistencia a compresión y módulo de
elasticidad.
ENSAYO A COMPRESIÓN DE LA PROBETA N ° 2 A 7 DÍAS
CARGA DE PRUEBA (kg)
AREA DE LA PROBETA (cm2)
ESFUERZO (kg/cm2)
DEFORMACIÓN (mm)
DEFORMACIÓN UNITARIA
1000
180,5046041
5,540024892
0,000
0,0000
2000
180,5046041
11,08004978
0,010
0,0000
3000180,5046041
16,62007467
0,080
0,0003
4000
180,5046041
22,16009957
0,150
0,0005
5000
180,5046041
27,70012446
0,230
0,0008
6000
180,5046041
33,24014935
0,300
0,0010
7000
180,5046041
38,78017424
0,370
0,0012
8000
180,5046041
44,32019913
0,430
0,0014
9000
180,5046041
49,86022402
0,490
0,0016
10000
180,5046041
55,40024892
0,550
0,0018
11000
180,5046041
60,94027381
0,620
0,0020
12000
180,5046041
66,4802987
0,680
0,0022
13000
180,5046041
72,02032359
0,750
0,0025
14000
180,5046041
77,56034848
0,800
0,0026
15000
180,5046041
83,10037337
0,850
0,0028
16000
180,5046041
88,64039827
0,900
0,0030
17000
180,5046041
94,18042316
0,950
0,0031
18000
180,5046041
99,72044805
0,990
0,0033
19000
180,5046041
105,2604729
1,050
0,0035
20000
180,5046041
110,8004978
1,120
0,0037
21000
180,5046041
116,3405227
1,180
0,0039
22000
180,5046041
121,8805476
1,240
0,0041
23000
180,5046041
127,4205725
1,290
0,0042
24000
180,5046041
132,9605974
1,360
0,0045
24750
180,5046041
137,1156161
1,410
0,0046
DATOS PROBETA N° 2 EN ESTADO SECO
Carga de rotura (kg)
24750
Esfuerzo a compresión a los 7 días (kg/cm2)
137,1156161
Esfuerzo a compresión a los 28 días( kg/cm2)
178,2503009
Observaciones
Se notó que el agregado falló junto con la pasta, además la falla fue en un sólo costado y
en la parte superior de la probeta y de forma diagonal. Además la mezcla fue homogénea.
Modulo de elasticidad (según formula)
175644,5661
Modulo de elasticidad (de la grafica)
83034,15794
Tipo de falla
DUCTIL (Progresiva)
Probeta N° 03
Estado fresco del concreto
h) Slump encontrado:
i) Consistencia: Plástica
j) Apariencia : Sobregravosa
k) No existió fenómeno de exudación.
l) No
existió fenómeno de segregación.
m) Buen mezclado.
n) Peso y Peso específico del concreto en estado fresco:
DATOS PROBETA N° 03 EN ESTADO FRESCO
Peso de molde + probeta (gr)
23982
Peso de la probeta (gr)
12812
Peso del molde (gr)
11170
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,41670297
Estado seco del concreto
a) Peso específico del concreto en estado seco después de un día (cuando se saco del
molde).
DATOS PROBETA N° 03 EN ESTADO SECO (DESPUES DE UN DÍA DE SECADO)
Peso de molde + probeta (gr)
23876
Peso de la probeta (gr)
12706
Peso del molde (gr)
11170
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,39670839
b) Peso específico del concreto antes de ser ensayado (después de ser curado por 5 días
y secado por 1 día)
DATOS PROBETA N° 03 ANTES DE SER ENSAYADA
Peso de la probeta (gr)
12692
Diámetro del molde (cm)
15
Alto del molde (cm)
30
Volumen del molde (cm3)
5301,4376
Peso específico del concreto fresco (gr/cm3)
2,3940676
c) Ensayo a compresión, carga de rotura, resistencia a compresión y módulo de
elasticidad.
ENSAYO A COMPRESIÓN DE LA PROBETA N ° 3 A 7 DÍAS
CARGA DE PRUEBA (kg)
AREA DE LA PROBETA (cm2)
ESFUERZO (kg/cm2)
DEFORMACIÓN (mm)
DEFORMACIÓN UNITARIA
1000
180,5046041
5,540024892
0,000
0,0000
2000
180,5046041
11,08004978
0,080
0,0003
3000
180,5046041
16,62007467
0,160
0,0005
4000
180,5046041
22,16009957
0,280
0,0009
5000
180,5046041
27,70012446
0,390
0,0013
6000
180,5046041
33,24014935
0,460
0,0015
7000
180,5046041
38,78017424
0,530
0,0017
8000
180,5046041
44,32019913
0,590
0,0019
9000
180,5046041
49,86022402
0,660
0,0022
10000
180,5046041
55,40024892
0,780
0,0026
11000
180,5046041
60,94027381
0,800
0,0026
12000
180,5046041
66,4802987
0,840
0,0028
13000
180,5046041
72,02032359
0,900
0,0030
14000
180,5046041
77,56034848
0,960
0,0032
15000
180,5046041
83,10037337
1,040
0,0034
16000
180,5046041
88,64039827
1,100
0,0036
17000
180,5046041
94,18042316
1,140
0,0038
18000
180,5046041
99,72044805
1,200
0,0039
19000
180,5046041
105,2604729
1,240
0,0041
20000
180,5046041
110,8004978
1,300
0,0043
21000
180,5046041
116,3405227
1,370
0,0045
22000
180,5046041
121,8805476
1,440
0,0047
23000
180,5046041
127,4205725
1,490
0,0049
24000
180,5046041
132,9605974
1,550
0,0051
25000
180,5046041
138,5006223
1,600
0,0053
25750
180,5046041
142,655641
1,640
0,0054
DATOS PROBETA N° 3 EN ESTADO SECO
Carga de rotura (kg)
25750
Esfuerzo a compresión a los 7 días (kg/cm2)
142,655641
Esfuerzo a compresión a los 28 días( kg/cm2)
185,4523332
Observaciones
Se notó que el agregado falló junto con la pasta, además la falla fue en ambos costados y
en la parte superior de la probeta y de forma diagonal. Además la mezcla fue homogénea.
Modulo de elasticidad (según formula)
179157,8053
Modulo de elasticidad (de la grafica)
75816,98401
Tipo de falla
DUCTIL (Progresiva)
DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
1. El “slump” conseguido fue el deseado, para una mezcla plástica (8 cm)
2. La mezcla fue sobre gravosa, es decir en el diseño hubo una excesiva cantidad de
agregado grueso.
3. Se pudo apreciar en las tres probetas ensayadas a compresión que había fallado la
pasta y el agregado, y esto nos da a entender que nuestro agregado no es muy
recomendable para
concretos de alta resistencia.
4. El módulo de elasticidad fue de 193378,3029 kg/cm2, 196574,855 kg/cm2 y
198781,8592 kg/cm2, obtenidos a partir de la curva tangente y será necesario para
algunos diseños de concreto armado.
5. La carga de rotura es de 31000 kg, 31000 kg y 31700 kg traducida al diseño final de
139,89 kg/cm2, 137,12 kg/cm2 y 142,66 Kg/cm2. Luego como promedio se halló una
resistencia de 139,89 Kg/cm2 a los 7 días.
6. A los 28 días las resistencias obtenidas son 181,85 kg/cm2, 178,25 kg/cm2 y 185,45
Kg/cm2. Luego como promedio se halló una resistencia de 181,85 Kg/cm2, por lo que se
concluye en que el diseño de mezcla por el método WALKER se realizo de manera
correcta.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
1. Por la grafica el Módulo de Elasticidad es de 96210,93002 kg/cm2, 83034,15794
kg/cm2 y 75816,98401 kg/cm2
2. La Resistencia traducida a los 28 días es de 181,85 kg/cm2 por lo que se concluye en
que el diseño de mezcla por el método WALKER se realizó de manera correcta, además
del buen cálculo del diseño de mezclas se concluye además que las propiedades físico –
mecánicas encontradas de los agregados fueron las correctas.
3. Se obtuvo un “slump” de 8 cm.
4. No se presento el problema de exudación y segregación.
5. El agregado no es el más óptimo para concretos de alta resistencia.
6. El proporcionamiento obtenido fue 1 : 1.499 : 2.2306 / 19.591 l/bolsa.
7. Se recomienda que sea cual fuere el método de diseño empleado, así como el mayor o
menor grado de refinamiento que se aplique en el mismo, el concreto resultante debe
siempre considerarse como un material de ensayo cuyas proporciones definitivas se
establecen en función de los resultados de las experiencias de laboratorio y las
condiciones de trabajo en obra.
BIBLIOGRAFÍA:
Enrique Riva López – Diseño de Mezclas
MTC- Manual de Ensayo DE Materiales
Apuntes de Clases
Páginas de Internet