Determinación del peso unitario del concreto fresco

Resumen:

 

La prueba del peso unitario es una herramienta importante utilizada para controlar la calidad del concreto recién mezclado. Después de que se ha establecido un proporcionamiento para la mezcla de concreto, un cambio en la peso unitario indicará un cambio en uno o más de los otros requisitos del desempeño del concreto. Un peso unitario más baja puede indicar, 1) que los materiales han cambiado, 2) un mayor contenido de aire, 3) un mayor contenido de agua, 4) un cambio en las proporciones de los ingredientes y/o, 5) un menor contenido de cemento.

Inversamente, el peso unitario más alto indicará lo contrario de las características del concreto antes mencionadas. Una peso unitario más bajo que las proporciones de la mezcla de concreto establecidas, en general indicará un “sobrerendimiento”; esto significa que el contenido de cemento requerido para un metro cúbico disminuye para producir un mayor volumen de concreto. Por lo tanto, son de esperarse resistencias más bajas así como una reducción de las otras cualidades deseables del concreto. Si la reducción de la masa unitaria del concreto se debe a un incremento en el contenido de aire, posiblemente el concreto será más durable en su resistencia a ciclos de congelación y deshielo, pero las cualidades de resistencia a la compresión, a la abrasión, al ataque de químicos, a la contracción y al agrietamiento del concreto, se verán adversamente afectadas.

La prueba de peso unitario se debe usar para controlar concretos ligeros y pesados. Un cambio en la masa unitaria podría afectar inversamente la bombeabilidad, colocación, acabado y resistencia de todos los tipos de concreto. Ya que la prueba de el peso unitario es tan importante para regular la calidad del concreto, es fundamental que la prueba se realice de acuerdo con los procedimientos estándar especificados. Se debe conocer el volumen exacto del contenedor; después de que la muestra de concreto se enrase al nivel del recipiente, todo el concreto adherido a la parte exterior del recipiente debe remo-verse antes de pesar la muestra. En el laboratorio la prueba de peso unitario se puede usar también para determinar el contenido de aire(porcentaje de vacíos) del concreto, puesto que se conoce el peso teórico del concreto calculado sobre la base delibre de aire (kg/m3).

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo el peso por unidad de volumen de nuestro concreto en estado fresco.

Fundamento Teórico:

Peso Unitario (N.T.P. 339.046)

El peso unitario es un control muy útil para verificar la uniformidad del concreto y comprobar el rendimiento de la mezcla al comparar el peso unitario del diseño con la real de obra. La norma aplicable para este ensayo es el ASTM C 138.

Es común determinar la densidad del concreto fresco compactado al medir la manejabilidad. El peso unitario se obtiene fácilmente al pesar el concreto fresco compactado en un recipiente estandarizado, de volumen y masa conocidos; en la norma N.T.P. 339.046 se describen los procedimientos, que consisten en llenar un recipiente de volumen y de peso conocido, con concreto en estado fresco en 3 capas, consolidando cada capa con 25 golpes mediante una barra compactadora uniformemente distribuidos, luego el peso unitario, expresado en kg/m3 se hallará multiplicando el peso neto del concreto por el factor de calibración del recipiente.

La variación del peso unitario de una mezcla, generalmente son debidas al tipo de agregado clasificándose así:

Concretos normales (2 300 – 2 400 kg/m³)

Concretos pesados (2 700 – 4 500 kg/m³)

Concretos livianos (600 – 1 800 kg/m³)

Peso Unitario (Densidad del Concreto).

El concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios y otras estructuras, tiene un peso específico (densidad, peso volumétrico, masa unitaria) que varía de 2200 hasta 2400 kg/m3 (137 hasta 150 libras/piés3). La densidad del concreto varía dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad de aire atrapado (ocluido) o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y cemento. Por otro lado, el tamaño máximo del agregado influye en las cantidades de agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta (aumentándose la cantidad de agregado), se aumenta la densidad. Algunos valores de densidad para el concreto fresco se presentan en la Tabla 1-1. En el diseño del concreto armado (reforzado), el peso unitario de la combinación del concreto con la armadura normalmente se considera 2400 kg/m3 (150 libras/piés3). 

El peso del concreto seco es igual al peso de los ingredientes del concreto fresco menos el peso del agua de mezclado evaporable. Parte del agua de la mezcla combina químicamente con el cemento durante el proceso de hidratación, transformando el cemento en un gel de cemento.

Además, parte del agua permanece fuertemente retenida en los poros y en los capilares y no se evapora bajo las condiciones normales. La cantidad del agua de mezclado que se evaporará del concreto expuesto en un medio ambiente con humedad relativa del 50% es cerca del 1⁄2% al 3% del peso del concreto; la cantidad real depende del contenido inicial de agua, de las características de absorción de los agregados y del tamaño y forma de los miembros del concreto.

Peso Unitario según su uso

Para el diseño de estructuras de concreto, comúnmente se supone que la combinación del concreto convencional y de las barras de refuerzo pesa 2400 kg/m3. Aparte del concreto convencional, hay una gran cantidad de concretos especiales para atender a las más variadas necesidades, los cuales varían de concretos aislantes ligeros (livianos) con densidad de 240 kg/m3 (15 libras por yardas cúbicas) hasta los concretos pesados con pesos unitarios de 6000 kg/m3 (375 libras por yardas cúbicas), usados como contrapesos o blindajes contra radiación.

 

Importancia de conocer el Peso Unitario

Valga recalcar que para realizar el cálculo del peso unitario deberá realizarse sobre concreto fresco y no sobre concreto endurecido. El peso unitario del concreto se emplea principalmente para:

Determinar o comprobar el rendimiento del concreto. Determinar el contenido de materiales ( cemento , agua y agregado) por metro

cubico así como el contenido de aire del concreto. Formarnos una idea de la calidad del concreto y de su grado de compactación.

Equipo y material:

Mezcla de concreto. Balanza. Placa de enrasado. Mazo de goma. Varilla o vibrador. Moldes.- deberán ser de 150 x 300 mm con todos sus aditamentos.

Procedimiento:

1) Pese los moldes vacíos y registre sus pesos.

2) Coloque el concreto en el recipiente en tres capas de aproximadamente igual volumen.

3) Varille la capa 25 veces en todo su espesor, pero sin golpear con fuerza el fondo del recipiente. Distribuya el varillado uniformemente en toda la sección transversal del recipiente.

4) Golpee ligeramente la parte exterior del recipiente de 10 a 15 veces con el martillo de hule para cerrar los huecos dejados por la varilla de compactación.

5) Enrasar la superficie del concreto y dar un acabado suave con la placa de enrasado

6) Limpiar completamente el exterior del recipiente. Luego pese cada uno de los moldes ya con la mezcla incluida.

7) Reste al peso de los moldes con la mezcla el peso de los moldes vacíos y registre los valores.

Cálculos matemáticos:

Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso unitario de concreto fresco:

Haga un promedio entre los tres moldes y obtendrá el peso específico.

Figura 30. Peso unitario del concreto fresco.

Resultados

Tabla 1 Peso Unitario del Concreto variando el agua

Ra/c variando el agua

Probeta

Peso del molde(kg)

Peso del molde +

concreto(kg)

Peso concreto(kg)

Volumen del concreto en

el molde(m3)

Peso unitario del concreto(kg

/m3)P1 0.275 13.435 13.16 0.005849463 2249.78 2155

0.4 P2 0.315 12.365 12.05 0.005849463 2060.02P1 0.287 13.335 13.048 0

0.55 P2 0.28 13.32 13.04P1 0.355 13.34 12.985 0.006834054 1900.04 1893

0.6 P2 0.31 13.195 12.885 0.006834054 1885.41P1 0.375 12.885 12.51 0.00590607 2118.16 2169

0.65 P2 0.285 13.15 12.865 0.005792856 2220.84P1 0.295 13.215 12.92 0.005849463 2208.75 2189

0.7 P2 0.385 13.075 12.69 0.005849463 2169.43P1 0.275 12.66 12.385 0

0.8 P2 0.275 11.7 11.425P1 0.395 12.35 11.955 0.00566247 2111.27 2076

0.9 P2 0.31 12.015 11.705 0.005736976 2040.27P1 0.285 11.97 11.685 0.00662858 1762.82 1722

1 P2 0.385 12.02 11.635 0.006922908 1680.65

0.4 0.55 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 10

500

1000

1500

2000

2500

Peso Unitario del Concreto vs Relacion agua-cemento

Relacion agua -cemento

Peso

Uni

tario

(kg/

m3)

Tabla 2 Peso Unitario del concreto fresco variando el cemento

Ra/c variando

el cemento

ProbetaPeso del molde(kg

)

Peso del molde +

concreto(kg)

Peso concreto(kg)

Volumen del concreto en

el molde(m3)

Peso unitario del concreto(kg/m3)

P1 0.28 11.435 11.155 0.005849463 1907.01 20870.4 P2 0.28 13.545 13.265 0.005849463 2267.73

P1 0.285 13.335 13.050.55 P2 0.28 13.32 13.04

P1 0.3 13.45 13.15 0.006834054 1924.19 19330.6 P2 0.315 13.59 13.275 0.006834054 1942.48

P1 0.275 12.885 12.61 0.005699483 2212.48 22500.65 P2 0.28 13.15 12.87 0.005625223 2287.91

P1 0.3 12.745 12.445 0.005849463 2127.55 21390.7 P2 0.31 12.89 12.58 0.005849463 2150.62

P1 0.31 13.125 12.815 0.00530145 2417.26 24180.8 P2 0.28 13.105 12.825 0.00530145 2419.15

P1 0.39 12.35 11.96 0.005717378 2091.87 20650.9 P2 0.32 12.015 11.695 0.005736976 2038.53

P1 0.275 11.97 11.695 0.005717378 2045.52 20701 P2 0.39 12.02 11.63 0.005550711 2095.23

0.4 0.55 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 10

500

1000

1500

2000

2500

3000

Peso Unitario del Concreto vs Relacion agua-cemento

Relacion agua -cemento

Peso

Uni

tario

(kg/

m3)

Tabla 3 Peso Unitario a una relación de 0.5 usando el 1% de aditivo plastificante

Ra/c 0.5

Probeta

Peso del molde(kg)

Peso del molde +

concreto(kg)

Peso concreto(kg)

Volumen del concreto en

el molde(m3)

Peso unitario del concreto(kg/m3)

P1 0.28 12.92 12.64 0.005849463 2160.88 2184Grupo1 P2 7.47 20.375 12.905 0.005849463 2206.19

P1 0.325 13.565 0 0.006834054 1937.36 1937Grupo2 P2 0.335 13.565 0 0.006834054 1935.89

P1 0.32 13.39 13.07 0.005849463 2234.39 2231Grupo3 P2 0.305 13.33 13.025 0.005849463 2226.70

P1 0.4 11.58 11.18 0.00530145 2108.86 2266Grupo4 P2 0.395 13.245 12.85 0.00530145 2423.87

P1 0.275 13.195 12.92 0.005736976 2252.06 2277Grupo5 P2 0.275 13.48 13.205 0.005736976 2301.74

P1 0.285 13.455 13.17 0.005886956 2237.15 2310Grupo6 P2 0.275 13.415 13.14 0.005515635 2382.32

P1 0 0Grupo7 P2 0

P1 0.28 13.075 12.795 0.005792856 2208.76 2234Grupo8 P2 0.28 13.07 12.79 0.005661515 2259.11

1 2 3 4 5 6 7 81700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

Peso unitario del concreto ra/c 0.5 con aditivo

# de grupo

Peso

Uni

tario

(kg/

m3)

Bibliografía

http://es.scribd.com/doc/26177777/CONCRETO-FRESCO

file:///C:/Users/HOME/Downloads/100600_Control_de_Calidad_de_Concreto.pdf

http://www.slideshare.net/deyvis120/propiedades-del-estado-fresco

http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/peso-unitario-densidad-del-concreto.html