curso dosificación de hormigones estudiantes (el alto abril 2012)

Sociedad Boliviana de Cemento; SOBOCE S.A.

DOSIFICACIÓN DE HORMIGONES

Futuro Ing. Univ.: Edgar Ramos Vallejos

HISTORIA CULTURA ANDINA– CIUDAD DE EL ALTO- UPEA

Mayo de 2012


CONTROLES PREVIOS

Producción de agregados en planta de trituración o provisión de terceros:

Provisión de materias primas


DOSIFICACIÓN

o Se busca rellenar los espacios vacíos con piedra, no con pasta

Etapa I: Combinación de agregados

Mayor contenido de piedra

Menor contenido de agua


DOSIFICACIÓN

Mortero

Piedra

Excesiva segregación del hormigón

Etapa I: Combinación de agregados


DOSIFICACIÓN

Optimización de fracciones de áridos

o Factor de grosura: %Ret.acum.3/8” x 100 %Ret.acum.No.8

o Factor de trabajabilidad: %que pasa No.8

o Partículas gruesas: mayores al tamiz 3/8” (9.5 mm), proveen el cuerpo principal o estructura del hormigón

o Partículas intermedias: pasan 3/8” y retenidas en el No.8 (9.5 mm a 1.18 mm). Este grupo llena los vacíos entre las partículas gruesas y sirven de lubricante entre partículas.

o Partículas finas: menores a 1.18 mm. Sirven para el acabado y cohesión de la mezcla.


Segregación de los agregados

Criterios para clasificar la magnitud de la segregación indican la calidad de la mezcla

Según Fang se puede clasificar en 4 niveles de severidad según el análisis de la distribución de tamaños


Nivel 0: ESTABLE

No existe capa de mortero en la superficie

No existe variación significativa en la distribución de agregado grueso entre superficie y fondo



Nivel 1: ESTABLE

No existe capa de mortero en la superficie

Existe una ligera variación en la distribución de agregado grueso entre superficie y fondo



Nivel 2: INESTABLE

Existe una pequeña capa de mortero (menor a 2.5 cm) en la superficie

Existe una ligera variación en la distribución de agregado grueso entre superficie y fondo



Nivel 3: MUY INESTABLE

Claramente segregado con una capa de mortero mayor a 2.5 cm en la superficie

Gran variación en la distribución de agregado grueso entre superficie y fondo



Cuidados a tenerse en los acopios

Material mal acopiado producirá hormigón con mala distribución granulométrica


Efectos en las estructuras

La mala distribución de tamaños genera el mal acomodo de la piedra del hormigón


Efectos en las estructuras

El mortero que se queda en la superficie tiene mucha facilidad para fisurarse en estado plástico


En volumen, con equipo manual

Técnicas para el dosificado de Hº



En volumen, con equipo semi-automatizado




En peso, con equipo manual (balanzas en obra + mezcladoras de obra)




En peso, con equipo automatizado (Planta central, puede hacerse el mezclado en camión o mezcladora )




Relación cemento/agregados = 1:5

15%

15%

15%

15%

15%

10%

15%

Siempre se trabajará en peso

Suma total de materiales debe ser igual a la densidad o peso unitario del hormigón fresco

Se asumen materiales EN SECO para relación agregados/cemento


351

917840

245

0

200

400

600

800

1000

DOSIFICACIÓN


DOSIFICACIÓN

Etapa II: CURVAS DE DOSIFICACIÓN

Leyes de comportamiento teóricas:

Resistencia del hormigón en

función de la relación a/c

Consistencia del Hº es función de

la relación agua/materiales secos

Consumo de cemento es función

de la relación agregado/cemento

cac kkf 21

cakkm 43

mCH agua.)(unitCCm gravaarena

mkkCc 651000


DOSIFICACIÓN


Contenido de mortero seco

Contenido de cemento

grarc

arcar

CCC

CC

m

C

1

1

caCC

Cgrar

c

1

1)1( mCar


DOSIFICACIÓN

Pesar las cantidades de materiales calculadas de acuerdo a la relación de agregados/cemento escogida

Pesar el agua inicial


DOSIFICACIÓN

Mezclado y verificación del asentamiento


DOSIFICACIÓN

Procedimiento experimental:

o Utilizando la combinación de agregados definitiva (optimizada) se realizan pastones con distintas relaciones cemento/agregados secos:

1:2 1:2.7 1:3.5 1:5 1:6.5

o Se determina experimentalmente la cantidad de agua real para el asentamiento buscado mediante adición durante el mezclado

o Todos los pastones deben tener el mismo contenido de mortero (cemento + arena) y el mismo asentamiento de cono.



DOSIFICACIÓN

Procedimiento experimental:

Registrar las cantidades finales de la dosificación Se convierten las proporciones para un metro cúbico de

hormigón:


Masa Cemento

Masa Arena Seca

Masa de Gravilla

Seca

Masa de Grava Seca

Masa de agua total

Masa total

CANTIDADES FINALES DEL EXPERIMENTO: 14.00 36.40 33.60 0.00 8.54 92.54

VOLUMEN TOTAL DOSIFICADO EN EL EXPERIMENTO: 39.31 LITROS

Cemento (Kg/m3)

Arena (Kg/m3)

Gravilla (Kg/m3)

Grava (Kg/m3)

Agua (litros/m3)

TOTAL (Kg/m3)

DOSIFICACIÓN POR METRO CÚBICO UTILIZADA (EN SECO): 356 926 855 0 217 2354

RELACIÓN AGUA/CEMENTO PARA ARIDOS EN ESTADO SECO: 0.61 RELACIÓN AGUA/MATERIALES SECOS: 10.17%



685822

299

548

0

200

400

600

800

1000

Cemen

toArena

Gravilla Agu

a


29%

35%

13%

23%

DOSIFICACIÓN


a/c = 0.44 Resist. Comp. ≈ 40 MPa


Relación cemento/agregados = 1:3.5

465

836

262

790

0

200

400

600

800

1000

Cemen

toArena

Gravilla Agu

a


20%

34%

35%

11%

DOSIFICACIÓN


Resist. Comp. ≈ 30 MPaa/c = 0.58



15%

39%

36%

10%

DOSIFICACIÓN


Resist. Comp. ≈ 23 MPa


351

840

245

917

0

200

400

600

800

1000

Cemen

toArena

Gravilla Agu

a

a/c = 0.71



12%

42%

36%

10%

DOSIFICACIÓN




282

843

237

989

0

200

400

600

800

1000

Cemen

toArena

Gravilla Agu

a

a/c = 0.87


DOSIFICACIÓN

Procedimiento experimental (laboratorio):

o Para cada pastón se elaboran probetas (prismáticas o cilíndricas) siempre con el mismo asentamiento objetivo.

o Una vez conocidos los resultados de resistencia (7 o 28 días) se trazan los 3 cuadrantes de las curvas de dosificación.



Construcción de diagramas de dosificación

Peso de agregados por Kg de

cemento (m)

Relación a/cResistencia

(Kg/cm2)

Cantidad de Cemento (Kg/m3)

3.5 0.609 355.7 461

4.2 0.675 332.6 400

5.0 0.800 280.4 346

5.7 0.850 304.6 311

6.5 0.950 222.2 278

3.0 0.573 403.1 515

3.0 0.573 373.0 515

4.5 0.716 340.2 379

4.5 0.716 338.9 379

6.0 0.912 263.1 298

6.0 0.912 277.4 298

Cono promedio 10.00

3.5 0.523 406.3 469

6.9 0.741 247.1 273

5.0 0.625 364.7 355

Cono promedio 7.00

322

0.69

280

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

Relacióna/c

en seco

Resistencia Compresión

(Kg/cm2)

PRIMER CUADRANTE:

Resistencia vs. a/c (Abrams)

cac kkf 21



cemento (m)


(Kg/cm2)


3.5 0.609 355.7 461

4.2 0.675 332.6 400

5.0 0.800 280.4 346

5.7 0.850 304.6 311

6.5 0.950 222.2 278

3.0 0.573 403.1 515

3.0 0.573 373.0 515

4.5 0.716 340.2 379

4.5 0.716 338.9 379

6.0 0.912 263.1 298

6.0 0.912 277.4 298

Cono promedio 10.00

3.5 0.523 406.3 469

6.9 0.741 247.1 273

5.0 0.625 364.7 355

Cono promedio 7.00

SEGUNDO CUADRANTE:

Relación agregados/cemento vs. Relación a/c

4.20

y = 15.503x - 4.6375

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

0.45 0.55 0.65 0.75 0.85 0.95Relación

agua/cemento

Relación agreg/cem

cakkm 43




cemento (m)


(Kg/cm2)


3.5 0.609 355.7 461

4.2 0.675 332.6 400

5.0 0.800 280.4 346

5.7 0.850 304.6 311

6.5 0.950 222.2 278

3.0 0.573 403.1 515

3.0 0.573 373.0 515

4.5 0.716 340.2 379

4.5 0.716 338.9 379

6.0 0.912 263.1 298

6.0 0.912 277.4 298

Cono promedio 10.00

3.5 0.523 406.3 469

6.9 0.741 247.1 273

5.0 0.625 364.7 355

Cono promedio 7.00

TERCER CUADRANTE:

Relación agregados/cemento vs. Cantidad de cemento

4042.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

240280320360400440480520560

Cemento (Kg/m 3)

Relación agreg/cem

mkkCc 651000



Es el valor estadístico que garantiza que el 95% del hormigón producido, posee una resistencia mayor o igual a dicho valor

Resistencia característica f´ck:

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

170

190

210

230

250

270

290

310

330

350

370

Resistencia a compresión, Kg/cm2

Fre

cuen

cia

po

rcen

tual

95 % de los resultados de

resistencia

5% de resultados por debajo

de la exigencia

Valor mínimo con el que 1 de cada 20 probetas no podrán cumplir.

Se asume que una fracción defectuosa del 5% es aceptable para el cálculo de estructuras

DOSIFICACIÓN


DOSIFICACIÓN

Algunos coeficientes de variación (S) obtenidos en Bolivia (Vaciado manual):

Cochabamba y Oruro: 24%

La Paz y Tarija: 31 %

Santa Cruz: 21%

Algunas obras con buen control: 16% Plantas dosificadoras centrales Ready Mix: 8 a 10% Plantas en proyectos de pavimento rígido: 6 a 8%

Etapa III: Utilización de los diagramas de dosificación


Recomendaciones para Dosificaciones típicas:

Dosificaciones más comunes en volumen:

H18: Hormigón pobre. Elementos no estructurales (cunetas, canales, aceras peatonales, etc.)





H18: Hormigón pobre. Elementos no estructurales (cunetas, canales, aceras peatonales, etc.)

Cemento: 1 bolsa = 1 caja (0.35 x 0.35 x 0.29)

Arena: 2 cajas = 4 baldes de17.5 litros

Grava: 3 cajas = 6 baldes de17.5 litros

Agua: 14 litros máximo


1 : 5





H21: Hormigón de uso general (tableros, postes, barandados en puentes, cabezales de alcantarillas, etc.)





H21: Hormigón de uso general (tableros, postes, barandados en puentes, cabezales de alcantarillas, etc.)


Arena: 1.5 cajas = 3 baldes de17.5 litros

Grava: 2.5 cajas = 5 baldes de17.5 litros


1 : 4





H25: Hormigón para estructuras (tableros, cabezales de pilotes, pilotes, vigas de puentes, etc.)





H25: Hormigón para estructuras (tableros, cabezales de pilotes, pilotes, vigas de puentes, etc.)


Arena: 1.5 cajas = 3 baldes de17.5 litros

Grava: 2 cajas = 4 baldes de17.5 litros



1 : 3.5





H30: Hormigón para pavimento rígido





H30: Hormigón para pavimento rígido

recomendación uso de aditivos


Arena: 1 cajas = 2 baldes

Grava: 2 cajas = 4 baldes


1 : 3





H35: Hormigón para puentes (Vigas postensadas, cajones postensados, pavimentos de alta calidad)





H35: Hormigón para puentes (Vigas postensadas, cajones postensados, pavimentos de alta calidad, etc.) necesaria utilización de superplastificantes


Arena: 1 cajas = 2 baldes de17.5 litros

Grava: 1.5 cajas = 3 baldes de17.5 litros



1 : 2.5



CONTROLES PREVIOS

Aditivos:o Selección del aditivo apropiado para la obrao Verificación de certificados de calidad y ficha técnicao Ensayos de laboratorio

Provisión de materias primas - ADITIVOS

ANÁLISIS TÉCNICO ECONÓMICO PARA LA SELECCIÓN


10 cm

30 cm

20 cm

• Representa la consistencia del hormigón (trababjabilidad). Se mide el asentamiento o caída del cono de hormigón al levantarse el molde que lo sostiene.

Verificación de la dosificación

ENSAYO DEL CONO DE ABRAMS

Es un indicador de la calidad del concreto de muy fácil aplicación


Se debe llenar el cono con hormigón en tres etapas, cada una hasta completar un tercio de la altura del cono

En cada etapa se aplican 25 penetraciones de la varilla que va compactando (acomodando) el hormigón

Con la tercera capa se debe llenar el cono y rebasar ligeramente el borde superior, se compacta con 25 golpes penetrando en la anterior capa aproximadamente 2 cm.




Se mide el asentamiento en el Cono de Abrams en centímetros (cm):

Consistencia seca: 0 a 2 cm Consistencia plástica: 3 a 5 cm Consistencia blanda: 6 a 9 cm Consistencia fluida: 10 a 15 cm

Al terminar enrasar y levantar el cono cuidadosamente.

Realizar la medición




Definir Trabajabilidad: Fundamental en la dosificación de hormigones



Deben tomarse probetas en todos los vaciados y en lo posible, dependiendo de los volúmenes a vaciarse, un par de probetas cada 18 m3.

30cm

15 cm

TOMA DE MUESTRAS CILÍNDRICAS



• Debe tomarse probetas cuando se realicen vaciados de elementos estructurales como : losas, columnas, vigas, zapatas, etc.

• Se las fabrica en un molde cilíndrico, llenándolo en 3 capas, compactadas con 25 golpes cada una.




Retirar el excedente de hormigón y enrasar la muestra.

Codificarla para su posterior identificación en laboratorio.

Mantenerlas en un lugar cubierto y tapadas para evitar la evaporación del agua por lo menos durante las primeras 24 Hrs.




PREPARACIÓN EN LABORATORIO Y ROTURA A COMPRESIÓN

Extraer las muestras de sus respectivos moldes con mucho cuidado 24 horas después de elaboradas.

Si las muestras permanecen en obra sumergirlas en agua, según indica la norma, para su respectivo curado hasta el día en el cual se planifica su ensayo a compresión en Laboratorio.



CONTROL ESTADÍSTICO

Variación normal de la resistencia:

Las variaciones en la resistencia del hormigón pueden originarse por las siguientes causas:

Variaciones de las proporciones de los materiales

Variaciones en las propiedades de los materiales

Variaciones en la calidad del cemento

Condiciones climáticas

Muestreo del hormigón y preparación de probetas

Curado

Procedimientos de ensayo de las probetas


Análisis de las resistencias obtenidas con hormigones dosificados en obra:

Se analizaron las bases de datos de las regionales de SOBOCE en Oruro, Cochabamba, La Paz, Santa Cruz y Tarija.

Los datos corresponden a resistencias de probetas cilíndricas elaboradas por los clientes de cemento en obra, curadas en obra y ensayadas a compresión en laboratorios de SOBOCE S.A.

La gran mayoría de las probetas corresponden a hormigones dosificados en volumen con mezcladoras y equipo manual.

VARIABILIDAD DEL HORMIGÓN DE OBRA


Análisis de las resistencias obtenidas con hormigones dosificados en obra:

Los resultados reflejan las distribuciones globales de resistencias de las probetas por tipo de hormigón, considerando los hormigones más comunes (H18, H21, H25, H35).

Los hormigones analizados fueron elaborados por los clientes de cemento con sus dosificaciones, provenientes de la forma de trabajo habitual de los contratistas y constructores en todos los departamentos.

Muchas de estas dosificaciones corresponden a las típicas relaciones en volumen 1 : 2 : 3 o 3 : 4 : 5



RESUMEN NACIONAL


Se comparan los tipos de hormigones más comunes dosificados en obra Cochabamba Oruro La Paz Santa Cruz Tarija

R.media (Kg/cm2) 261 256 218 268 230

R.caract.real (Kg/cm2) 157 156 106 175 104

Coef.variación 24% 24% 31% 21% 33%

% cumplim.R. exigida 75% 74% 51% 83% 50%

R.media (Kg/cm2) 295 302 284 331 312

R.caract.real (Kg/cm2) 192 232 199 216 241

Coef.variación 21% 14% 18% 21% 14%

% cumplim.R. exigida 77% 93% 80% 86% 96%

H21 (210

Kg/cm2)

H25 (250

Kg/cm2)


ALGUNOS DETALLES DE LAS PRÁCTICAS LOCALES MÁS COMUNES:

Volúmenes excedentes

Humedad variable en

acopios

Puesta en obra y cuidados en la dosificación



Granulometría no controlada

Volumen faltante




Volumen de cemento

menor al de agregados




Control de agua por tanteoCantidad no controlada




Variabilidad en el volumen




Granulometría no controlada (contaminada) Cantidades no

controladas




Agregados con alto contenido de finos




Probetas de obra no son elaboradas con los cuidados

necesarios



GRACIAS POR SU ATENCIÓN

curso dosificación de hormigones estudiantes (el alto abril 2012)

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