Concreto 6u526

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

DISEÑO DE MEZCLA INTEGRANTES: CACHI SALCEDO, CHRISTIAN CERQUÍN BARRETO, HANS JOSÉ HUAMÁN CHAUPE, YOIDI SÁNCHEZ VIDAL, JOSEPH SARMIENTO ORTIZ, MILAGROS VÁSQUEZ BAZÁN, ANA SOPHIA

ASIGNATURA: TECNOLOGÍA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

DOCENTE: ING. JOSÉ LEZAMA LEIVA

GRUPO: A

CICLO: 2018 - II

Cajamarca, 20 de Diciembre de 2018

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DISEÑO DE MEZCLA

INTRODUCCIÓN El concreto es uno de los materiales más usados a nivel mundial después del agua, esto es debido a sus múltiples aplicaciones en el campo de la construcción, razón por la cual debe ser estudiado para determinar sus propiedades, las cuales juegan un rol muy importante en la construcción de una edificación. Es necesario tener un conocimiento de la preparación de este, ya que del proceso de fabricación dependen dichas propiedades, como por ejemplo una de ellas, es la resistencia a la comprensión. Conociendo el proceso de su fabricación, es posible influenciar en el concreto para mejorar sus propiedades tanto en estado fresco como en estado endurecido, y así lograr un material que nos brinde las caracterizas exigidas para una cierta obra.

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DISEÑO DE MEZCLA

OBJETIVOS GENERAL 

Determinar la cantidad de materiales ajustados para la elaboración del diseño de mezcla de un concreto que alcance un 𝑓′𝑐 = 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2.

ESPECÍFICOS 

Corregir y ajustar el diseño de mezcla realizado por el método ACI.



Diseñar una mezcla con el fin de que a los 7 días, el concreto presente una resistencia equivalente al 60 % de la resistencia máxima (Cemento Tipo I CO)

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DISEÑO DE MEZCLA

MARCO TEÓRICO 

CONCRETO

4.1.1. DEFINICIÓN El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable y que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, semejantes a una roca, lo que hace un material ideal para la construcción. 4.1.2. COMPONENTES DEL CONCRETO Cemento El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al o con el agua. TIPOS TIPO I. uso general, alto calor de hidratación, f’c rápido. TIPO II. Mediana resistencia a sulfatos, f’c lento. TIPO III. Alto calor, f’c muy rápido, baja resistencia a sulfatos. TIPO IV. Muy bajo calor, f’c muy lento. TIPO V. resistencia alta a sulfatos, bajo calor, f’c lento. Agua El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas. En caso de tener que usar en la dosificación del concreto, agua no potable o de calidad no comprobada, debe hacerse con ella cubos de mortero, que deben tener a los 7 y 28 días un 90% de la resistencia de los morteros que se preparen con agua potable. Agregados Agregado fino Agregado fino o árido fino se refiere a la parte del árido o o inerte que interviene en la composición del concreto.

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Agregado grueso Es uno de los principales componentes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de hormigón. 4.1.3. PROPIEDADES DEL CONCRETO. •

En estado fresco:

Trabajabilidad: Está definida por la mayor o menor dificultad para el mezclado, transporte, colocación y compactación del concreto. Su evaluación es relativa, por cuanto depende realmente de las facilidades manuales o mecánicas de que se disponga durante las etapas del proceso, ya que un concreto que puede ser trabajable bajo ciertas condiciones de colocación y compactación, no necesariamente resulta tal si dichas condiciones cambian. Estabilidad: Es el desplazamiento o flujo que se produce en el concreto sin mediar la aplicación de fuerzas externas. Se cuantifica por medio de la exudación y la segregación, evaluada con métodos standard que permiten comparar dichas características entre varios diseños, siendo obvio que se debe buscar obtener los valores mínimos. Segregación: La diferencia de densidades entre los componentes del concreto provoca una tendencia natural a que las partículas más pesadas desciendan, pero en general, la densidad de la pasta con los agregados finos es sólo un 20% menor que la de los gruesos (para agregados normales) lo cual sumado a su viscosidad produce que el agregado grueso quede suspendido e inmerso en la matriz. Cuando la viscosidad del mortero se reduce por insuficiente concentración la pasta, mala distribución de las partículas o granulometría deficiente, las partículas gruesas se separan del mortero y se produce lo que se conoce como segregación. Exudación: Propiedad por la cual una parte del agua de mezcla se separa de la masa y sube hacia la superficie del concreto. Es un caso típico de sedimentación en que los sólidos se asientan dentro de la masa plástica. El fenómeno está gobernado por las leyes físicas del flujo de un líquido en un sistema capilar, antes que el efecto de la viscosidad y la diferencia de densidades.

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Contracción: Es una de las propiedades más importantes en función de los problemas de fisuración que acarrea con frecuencia. Ya hemos visto que la pasta de cemento necesariamente se contrae debido a la reducción del volumen original de agua por combinación química, y a esto se le llama contracción intrínseca que es un proceso irreversible. •

En estado endurecido:

Elasticidad: En general, es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga, sin tener deformación permanente. El concreto no es un material elástico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su diagrama cara vs deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente se acostumbra definir un “Módulo de elasticidad estático” del concreto mediante una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un % de la tensión última. Resistencia: Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su mejor comportamiento en compresión en comparación con la tracción, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentración de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relación Agua/Cemento en peso. La afectan además los mismos factores que influyen en las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, aunados a otros elementos adicionales constituidos por el tipo y características resistentes del cemento en particular que se use y de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto. 4.1.4. PROCESO DE ELABORACION DEL CONCRETO A) Diseño de mezclas El propósito de los diseños de mezclas es establecer las proporciones de los materiales constituyentes de las mezclas de concreto, de modo que el concreto, producto de estas mezclas, satisfaga los requisitos propuestos para cada obra en particular. Estos requisitos están referidos, a las propiedades como la consistencia en estado fresco; resistencia una vez en servicio; y durabilidad, en relación con las características de exposición y condiciones de servicio.

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Diversos métodos de diseños de mezclas son empleados por los especialistas; el más empleado es el propuesto por el comité ACI – 211.1-91. Los parámetros básicos del diseño son la consistencia del concreto fresco requerida y la resistencia especificada. B) Mezclado La finalidad del mezclado es lograr que la pasta, formada por el cemento y el agua, se extienda y cubra totalmente las superficies de los agregados; además producir una mezcla homogénea en cualquier porción de su masa. Generalmente el mezclado se realiza en mezcladoras de diversos tipos y tamaños. DISEÑO DE MEZCLA 1

PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS PROPIEDAD AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

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GSSH

2.49

2.616

DMSC

1.942 gr/cm^3

1.574

W%

10.102%

0.667%

ABS%

1.7%

0.52%

TMN

-

1”

MF

3.89

7.03

HALLAMOS EL f’c requerido: 𝑓′𝑐 = 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 210

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𝑘𝑔 85𝐾𝑔 + = 295 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑐𝑚2 𝑐𝑚2

DETERMINAMOS LA CONSISTENCIA: Consistencia: PLÁSTICA (ASENTAMIENTO DE 3” A 4”)

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TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL: T.M.N.= 1”

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RELACIÓN AGUA CEMENTO: a/c=0.557

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DISEÑO:

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a. AIRE: 1.5% b. AGUA: 193 lts. c. CEMENTO: 346.5 kg = 8.15 bolsas d. AGREGADOS: i. AGREGADO GRUESO: b/b0=0.561 Agregado Grueso = 0.561(1574.04) = 883.04 kg. 1. VOLUMUNES ABSOLUTOS: VOLUMEN DE LA PASTA: 0.32 m3 a. AIRE: 0.015 m3 b. AGUA: 0.193 m3 c. CEMENTO: 0.112 m3 VOLUMEN DE LOS AGREGADOS: 0.68 m3 d. AGREGADO GRUESO: 0.338 m3 e. AGREGADO FINO: 0.342 m3 ii. AGREGADO FINO: Agregado Fino = 851.58 kg 7

CORRECCIÓN POR HUMEDAD: a. Aporte de agua: i. Agregado Fino: (0.10102 – 0.017)(851.58) = 71.55 lts ii. Agregado Grueso: (0.00667-0.0052)(883.04) = 1.3 lts. iii. Suma del aporte de agua = 72.85 lts. iv. Agua efectiva = 193 – 72.85 = 120.15 lts.

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MATERIALES CORREGIDOS POR HUMEDAD: a. AIRE: 1.5% b. AGUA: 120.15 lts. c. CEMENTO: 346.5 kg = 8.15 bolsas d. AGREGADOS: i. Agregado Grueso: 888.9 kg ii. Agregado fino: 938.1 kg

PROPORCIONES: C : A.F. : A.G. / AGUA 1 : 2.7 : 2.6 / 0.35 O 14.74 lts/bolsa

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PRIMERA PRUEBA DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN a. Área promedio de la probeta: Á𝑟𝑒𝑎 =

𝜋 ∗ (15.2 𝑐𝑚)2 4

Á𝑟𝑒𝑎 = 181.5 𝑐𝑚2 b. Carga soportada: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 29.7 𝑡𝑛 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 29 700 𝑘𝑔 c. Hallamos el f’c a los 7 dias de haber elaborado la probeta y haberla sumergido para su curación, este f’c representará el 60% del f’c máximo: 𝑓′𝑐 =

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎

Á𝑟𝑒𝑎 29700 𝑘𝑔 𝑓′𝑐 = 181.5 𝑐𝑚2 𝑓′𝑐 = 163.63 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓′𝑐 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

163.63 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 0.6

𝑓′𝑐 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 272.72 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎: 𝑑ú𝑐𝑡𝑖𝑙

10 CORRECCIONES POSTERIORES a. REVENIMIENTO: 8 cm b. PESO UNITARIO Cº F: 2304 kg/cm2 c. AGUA ADICIONAL: 0.150 lts. d. APARIENCIA DE MEZCLA: Ligeramente sobregravosa e. MATERIALES PARA 0.02 m3: i. AGUA EFECTIVA: 2.401 lts 1. AGUA ADICIONAL: 0.150 lts. ii. CEMENTO: 6.93 kg iii. AGREGADO FINO HUMEDO: 18.6 kg iv. AGREGADO GRUESO HUMEDO: 17,8 kg PESO TOTAL: 45.881 kg f. RENDIMIENTO:

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45.881 = 0.0199136284 𝑚3 2304 g. NUEVA AGUA DE MEZCLA: i. Por agua adicional: AGUA DE DISEÑO: 3.86 lts AGUA ADICIONAL: 0.15 lts. Total = 4.01 lts AGUA POR m3: 4.01 = 201.37 𝑙𝑡𝑠 0.0199136284 h. AIRE: i. Volumen absoluto de agua: 0.00401 ii. Volumen absoluto de cemento: 0.0022354838 iii. Volumen absoluto de agregado grueso: 0.0067943453 iv. Volumen absoluto de agregado fino: 0.0068998451 v. Volumen absoluto:0.0199396742 %𝐴𝑖𝑟𝑒 = 1.48 % i. CORRECCIÓN DEL AGREGADO: Nuevo b/b0= 0.95* 0.561= 0.53295 Agregado Grueso=0.53295*1574.04=838.88 VOLUMENES ABSOLUTOS: Aire: 0.0148 m3 Agua: 0.2014 m3 Cemento: 0.1117 m3 Agregado Grueso: 0.3207 m3 Suma: 0.6486 m3 Agregado Fino: 0.3514 m3 Peso del agregado fino = 875 kg j. CORRECCIÓN POR HUMEDAD: i. Aporte de agua: 1. Agregado Fino: (0.10102-0.017)(875)= 71.51 lts 2. Agregado Grueso: (0.00667-0.0052)(838.88)= 1.23 lts 3. Aporte de agua: 72.74 lts

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4. Agua Efectiva: 193 – 72.74 = 120.15 lts ii. Aire: 1.5% iii. Agua: 120.15 lts iv. Cemento: 346.5 kg v. Agregado Grueso: 844.475 kg vi. Agregado Fino: 963.393 kg 11 DISEÑO FINAL: a. Aire: 1.5% b. Agua: 120.15 lts c. Cemento: 346.5 kg d. Agregado Grueso: 844.475 kg e. Agregado Fino: 963.393 kg PROPORCIONES: C : A.F. : A.G. / Agua 1 : 2.8 : 2.4 / 0.35 = 14.875 lts/bolsa 12 SEGUNDA PRUEBA DE RESISTENCIA A COMPRESIÓN a. Área promedio de la probeta: Á𝑟𝑒𝑎 =

𝜋 ∗ (15.2 𝑐𝑚)2 4

Á𝑟𝑒𝑎 = 181.5 𝑐𝑚2 b. Carga soportada: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 30.81 𝑡𝑛 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 30 810 𝑘𝑔 c. Hallamos el f’c a los 7 dias de haber elaborado la probeta y haberla sumergido para su curación, este f’c representará el 60% del f’c máximo: 𝑓′𝑐 =

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎

Á𝑟𝑒𝑎 30810 𝑘𝑔 𝑓′𝑐 = 181.5 𝑐𝑚2 𝑓′𝑐 = 169.75 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

𝑓′𝑐 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

169.75 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 0.6

𝑓′𝑐 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 282.92 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

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COMO 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 295 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 , ENTONCES LA RESISTENCIA FINAL DEL SEGUNDO ENSAYO A COMPRESIÓN DEBE ENCONTRARSE EN EL RANGO: 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = (0.95) ∗ 295 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 280.25 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 …. LÍMITE INFERIOR 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = (1.05) ∗ 295 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑓′𝑐 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 309.75 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 … LÍMITE SUPERIOR 𝑘𝑔

∴ 𝐶𝑜𝑚𝑜 𝑓′𝑐 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 282.92 𝑐𝑚2 , entonces si se encuentra dentro del rango. 𝑇𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎: 𝑑ú𝑐𝑡𝑖𝑙

ANEXOS

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DISEÑO DE MEZCLA

FIGURA Nº 01: Preparando la mezcla

FIGURA Nº 02: Compactando el concreto en el cono de Abrahams

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DISEÑO DE MEZCLA

FIGURA Nº 03: Primer ensayo a compresión

FIGURA Nº 04: Medida del asentamiento del diseño corregido

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DISEÑO DE MEZCLA

FIGURA Nº 05: Asentamiento

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CONCLUSIONES: 

Después de elaborar el diseño de mezcla y de hacer todas las correcciones necesarias tenemos que las proporciones del diseño de mezcla en función a un kg de cemento y con los pesos de los agregados húmedos son: C : A.F. : A.G. / Agua 1 : 2.8 : 2.4 / 0.35 = 14.875 lts/bolsa



Al estimar la resistencia a los 28 días, considerando esta fecha como el alcance máximo de su resistencia, teniendo en cuenta que a los 7 días se alcanzó una resistencia de 169.75 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 la cual representa el 60 %, obtuvimos que esta será 282.92 𝑘𝑔/𝑐𝑚2. Por lo tanto, está en el rango del f’cr.

BIBLIOGRAFÍA

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DISEÑO DE MEZCLA

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO. Ingª Lezama Leyva.  http://www.alaobragente.com/2012/10/proceso-de-elaboracion-delconcreto/  http://elconcreto.blogspot.com/2009/01/el-agua-del-concreto.html  http://www.urbanistasperu.org/rne/pdf/RNE_parte%2009.pdf  http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_146_164_97_1 351.pdf  http://composicionarqdatos.files.wordpress.com/2008/09/concretos-ymorteros_folleto.pdf  http://civilgeeks.com/2011/12/11/propiedades-principales-del-concreto/