Universidad Nacional de Cajamarca

Diseo de Mezclas Mtodo DIN-1045

DISEO DE MEZCLASMETODO DIN-1045

I. INTRODUCCIN

El concreto es un material heterogneo constituido principalmente de la combinacin de cemento, agua y agregados fino, grueso. El concreto contiene un pequeo volumen de aire atrapado, y puede contener tambin aire intencionalmente incorporado mediante el empleo de un aditivo.

El mtodo DIN 1045 es una aplicacin singularizada del mtodo del Mdulo de Finura de la Combinacin de Agregados.

Este mtodo parte de la hiptesis que el mdulo de finura del agregado integral oscila entre 5.2 y 5.3. El mtodo DIN 1045 propone 02 Husos Granulomtricos estandarizados, el Grading A32y el Grading B32(Gradacin A32Y Gradacin B32).

A veces puede presentarse en la elaboracin del concreto con este mtodo una mezcla sobre-arenosa, a la cual hay que necesariamente corregirla, disminuyndole el 10% de agregado fino agregndole el 10% de agregado grueso. Si la mezcla se presenta sobre-gravosa se har lo contrario.

Este informe slo pretende ser un aporte ms al conocimiento del concreto y, especficamente est orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la eleccin de las proporciones de la unidad cbica de concreto por el Mtodo DIN - 1045.

II. RESUMEN

En el presente informe se ha realizado el diseo de mezclas por el mtodo DIN - 1045 por el que hemos tomado las proporciones en la dosificacin para los criterios dados como la resistencia de un fc = 300 kg/cm2y con un slump plstico.

Una vez completado el diseo y determinadas las cantidades en peso de cada uno de los constitutivos del concreto se procedi con su preparacin, para luego determinar su SLUMP y peso unitario (concreto fresco); posteriormente se efectu el vaciado en los moldes metlicos previamente engrasados.

El concreto repos en el molde metlico por espacio de 24 horas, al cabo de las mismas las probetas fueron desmoldadas y sumergidas completamente en agua.

A los 07 das de vida, las probetas, fueron sometidas al Ensayo de Resistencia a la Compresin, previa determinacin de sus dimensiones y peso seco, considerando que a esta edad alcanza el 68.571% de la resistencia especificada a los 28 das.

III. OBJETIVOS

Determinar el diseo de la mezcla de concreto por el mtodo de diseo DIN-1045 Determinar la cantidad de cemento, agua, agregado fino, agregado grueso y aire para disear la mezcla. Determinar las propiedades del Concreto en estado fresco y en estado endurecido. Determinar la resistencia a la compresin del concreto obtenido en el laboratorio. Obtener un concreto de resistencia adecuada segn la resistencia de diseo especificada.

IV. PASOS GENERALES PARA EL DISEO

Todos los mtodos aplican una secuencia de diseo, asumiendo que se conocen las condiciones particulares de la obra a ejecutar y las caractersticas siguientes de los materiales:

Anlisis granulomtrico de los agregados. Peso unitario compactado de los agregados (fino y grueso) Peso especfico de los agregados (fino y grueso) Contenido de humedad y porcentaje de absorcin de los agregados (fino y grueso) Perfil y textura de los agregados. Tipo y marca del cemento. Peso especfico del cemento. Relaciones entre resistencia y la relacin agua/cemento, para combinaciones posibles de cemento y agregados.

SECUENCIA DE DISEO

Los siguientes pasos se consideran fundamentales en el proceso de seleccin de las proporciones de la mezcla para alcanzar las propiedades deseadas en el concreto.

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 diseo especificada por el proyectista, en esta etapa se deber tener en cuenta la desviacin estndar y el coeficiente de variacin de la compaa constructora, as como el grado del control que se ha de ejercer en obra

3. Seleccionar, en funcin de las caractersticas del elemento estructural y del sistema de locacin del concreto, el tamao mximo nominal del agregado grueso.

4. Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en funcin del asentamiento de la misma. Se tendr en consideracin, entre otros factores la trabajabilidad deseada, las caractersticas de los elementos estructurales y las facilidades de colocacin y compactacin del concreto.

5. Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del concreto, considerando el tamao mximo nominal del agregado grueso, la consistencia deseada y la presencia de aire, incorporado o atrapado 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 relacin agua-cemento requerida para obtener la resistencia deseada en el elemento estructural. Se tendr en consideracin la resistencia promedio seleccionada y la presencia o ausencia de aire incorporado.

8. Seleccionar la relacin agua-cemento requerida por condicin de durabilidad. Se tendr en consideracin los diferentes agentes externos e internos que podran 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 obtendr en la estructura la resistencia en comprensin necesaria y la durabilidad requerida.

10. Determinar el factor cemento por unidad cbica de concreto, en funcin del volumen unitario de agua y de la relacin agua-cemento seleccionada.

11. Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La seleccin de la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cbica de concreto est condicionada al procedimiento de diseo seleccionado.

12. Determinar, empleando el mtodo de diseo seleccionado, las proporciones de la mezcla, considerando que el agregado est en estado seco y que el volumen unitario de agua no ha sido corregido por humedad del agregado.

13. Corregir dichas proporciones en funcin del porcentaje de absorcin 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 los resultados de los ensayos realizados bajo condiciones de obra.

V. DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO (MTODO DIN-1045)

5.1 ESPECIFICACIONES TCNICAS

fc=300 Kg/cm3 Condiciones de control de obra: regular. Condiciones ambientales: positivas. Consistencia: plstica

5.2 MATERIALES

Cemento:El cemento empleado en la preparacin del concreto cumple con los siguientes requisitos: Portland Extraforte Pacasmayo.

Bolsa de cemento con un peso de 42.5 Kg. De peso especfico de 3.15 gr/cm3

Agua:Agua de la red pblica de la U.N.C.

Agregados:El agregado de la presente prctica pertenece a la cantera del Ro Chonta. De acuerdo al anlisis de laboratorio realizado, presenta las siguientes caractersticas:

PROPIEDADESAGREGADO GRUESOAGREGADO FINO

Peso especfico de masa2.39 gr/cm32.49 gr/cm3

Absorcin %0.8 %1.9%

W%1.71 %2.7%

Mdulo de finura7.112.67

PerfilAngular-

T.M.N3/4"-

Peso seco compactado1520.7 kg/m3-

5.3 DISEO EN LABORATORIO

1. Resistencia especificada a los 28 dasfc = 300 kg/cm2

2. Clculo de la resistencia promediofcr = 300+1.34(20)= 326.8fcr = 300+2.33(20)-35= 311.6

Por lo tanto, consideramos: fcr = 326.8 kg/cm2

3. Tamao mximo del agregado gruesoT.M.N = 3/4" (granulometra)

4. Asentamiento

De la tabla, tenemos:Consistencia plstica: Slump 3 4

5. Volumen Unitario de Agua.

Considerando: Consistencia plstica TMN (AG) = 3/4" Perfil angular del agregado grueso

Obtenemos:Agua estimada de mezclado: 204 lt/m36. Volumen de aireTabla 11.2.1. Contenido de aire atrapadoTMNAire atrapado

3/81/2"3/4"11.1/22363.0 %2.5 %2.0 %1.5 %1.0 %0.5 %0.3 %0.2 %

Para:TMN (AG) = 3/4" Aire atrapado: 2.0 % (para c normal)

7. Relacin de agua/ cemento (por resistencia)

Interpolando: 0.48 --- 350x --- 326.80.55 --- 300

x = 0.5125A/C = 0.51

8. Factor cemento

9. Volumen absoluto de pastaCemento: 400/(3.15*1000)= 0.127 m3Agua:204/1000= 0.204 m3Aire:2.0%= 0.020 m3Vol. Pasta= 0.351 m3

10. Volumen absoluto del agregado globalVol. Abs. Agr. Global= 1 0.351 Vol. Abs. Agr. Global = 0.649 m3

11. Clculo del valor de mPara rg=58% y rf=42%, tenemos:

Cumple la condicin

% incidencia AF = 42%% incidencia AG = 58%

12. Clculo de AF y AG

Vol. Abs. AF= 0.42(0.649) = 0.2726Vol. Abs. AG= 0.58(0.649) = 0.3764

Peso AF = 0.2726 * 2490 = 678.74 kg/m3Peso AG = 0.3764 * 2390 = 899.67 kg/m3

VALORES DE DISEO EN LABORATORIO Cemento = 400 kg/m3 Agua = 204 Lt/m3 Agr. Fino = 679 kg/m3 Agr. grueso = 900 kg/m3

13. Correccin por humedad de los agregados

Determinacin del peso hmedo de los agregados AF = 679 * ( 1.027) = 697.07 Kg/m3 AG = 900 * ( 1.017) = 915.05 Kg/m3

Volumen de agua efectivaHumedad superficial de los agregados AF = 2.7-1.9 = 0.8% AG = 1.71-0.8 = 0.91%

Aporte de Agua por humedad superficial de los agregadosAF = 679 * 0.0080 = 5.43 Lt/m3AG = 900 * 0.0091 = 8.19 Lt/m3 Aporte= + 13.62 Lt/m3

Agua efectiva Vol. Agua efectiva= Vol. Agua de mezcla Aporte por humedadVol. Agua efectiva= 204 13.62 Vol. Agua efectiva= 190 Lt/m3

VALORES AL PIE DE OBRA (corregidos por humedad)

Cemento = 400 kg/m3 Agua efectiva = 190 Lt/m3 Agr. fino hm. = 697 Kg/m3 Agr. grueso hm.= 915 Kg/m3

Proporcionamiento en peso

1: 1.74 : 2.29 / 20.23 Lts/saco

Valores para ensayo de 2 probetas de concreto (0.0106 m3)

Cemento = 4.24 kg. Agua ef. = 2.02 Lts. AFh = 7.39 kg. AGh = 9.70 kg.

Valores finales en condiciones de obra

Cemento = 4.24 kg. Agua ef. = 2.42 Lts. AFh = 7.39 kg. AGh = 9.70 kg.

5.4 ENSAYO A LA COMPRESIN

Para nuestro ensayo hemos utilizado una probeta con las siguientes caractersticas:

PROBETAALTURA (cm.)DIMETRO (cm.)REA (cm2)VOLUMEN(cm2)

13015176.725301.45

Se dise y elabor una probeta de ensayo de consistencia plstica (slump = 3), tal como se haba determinado en el Diseo, aunque fue necesario agregar 400 ml de agua adicional. Se obtuvo una mezcla de apariencia equilibrada, tanto el agregado como el agregado fino estaban en una relacin equitativa. Peso de probeta fresca = 13.16 kgPeso del concreto hmedo= 2,482 gr/cm3 Peso de probeta seca= 13.05 kgPeso del concreto seco= 2,462 gr/cm3

La mezcla se realiz el da jueves 02 de agosto con un curado de agua por 7das calendarios pretendiendo romper las probetas el da jueves 09 de agosto con la presencia del encargado del laboratorio.

Se realiz el ensayo a compresin obtenindose los siguientes resultados:

CARGADEFORMACINREAf'c (kg/cm2)f'c (kg/cm2)

(kg.)(mm)(cm2)7 DAS28 DAS(mm)

00176.720.000.000.0000

10000.01176.725.668.080.0000

20000.2176.7211.3216.170.0007

30000.4176.7216.9824.250.0013

40000.55176.7222.6432.340.0018

50000.69176.7228.2940.420.0023

60000.79176.7233.9548.500.0026

70000.87176.7239.6156.590.0029

80000.96176.7245.2764.670.0032

90001.04176.7250.9372.760.0035

100001.1176.7256.5980.840.0037

110001.17176.7262.2588.920.0039

120001.24176.7267.9197.010.0041

130001.3176.7273.56105.090.0043

140001.35176.7279.22113.180.0045

150001.38176.7284.88121.260.0046

160001.44176.7290.54129.340.0048

170001.46176.7296.20137.430.0049

180001.5176.72101.86145.510.0050

190001.54176.72107.52153.600.0051

200001.59176.72113.18161.680.0053

210001.63176.72118.84169.760.0054

220001.68176.72124.49177.850.0056

230001.71176.72130.15185.930.0057

240001.75176.72135.81194.020.0058

250001.8176.72141.47202.100.0060

260001.84176.72147.13210.190.0061

270001.89176.72152.79218.270.0063

280001.93176.72158.45226.350.0064

290001.96176.72164.11234.440.0065

300002.01176.72169.76242.520.0067

310002.07176.72175.42250.610.0069

320002.13176.72181.08258.690.0071

330002.2176.72186.74266.770.0073

340002.33176.72192.40274.860.0078

350002.42176.72198.06282.940.0081

CURVA ESFUERZO-DEFORMACIN (consistencia plstica)

Carga de rotura = 35 TN. fc (28 das)= 282.94 kg/cm2 Mdulo de elasticidad = 253995 kg/cm2 Tiempo de ensayo= 5 min, 10 seg Primera falla= 35 Tn

De los resultados del ensayo a compresin podemos deducir:

La probeta fall por la pasta y no por la calidad de los agregados, resultado ideal ya que comprueba la buena calidad de los agregados. Tambin se confirma la calidad de los agregados al observarse que stos no se encontraban oxidados. Resistencia alcanzada, debido a las mejores condiciones de elaboracin y curado de la probeta de ensayo.

TIPO DE FALLA EN LA PROBETA:

Fig. N 02. Fallas en la probeta. (Consistencia plstica)Podemos observar en la parte inferior de la probeta una falla en un ngulo aproximado de 45.

RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIOProbeta de ensayo

Carga de rotura 35 TN.

Esfuerzo 282.94 kg/cm2

Mdulo de elasticidad 253995 kg/cm2.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Determinamos el diseo de la mezcla de concreto por el mtodo de diseo DIN-1045 Determinamos la cantidad de cemento, agua, agregado fino, agregado grueso y aire para disear la mezcla. Determinamos la resistencia a la compresin del concreto obtenido en el laboratorio. Obtuvimos un concreto de resistencia similar respecto a la del diseo.

RECOMENDACIONES

Durante la elaboracin de las probetas de ensayo, controlar las correctas proporciones de los elementos constitutivos del concreto obtenidos del diseo realizado. Verificar cualquier detalle adicional durante la elaboracin de los especmenes de concreto, tales como: consistencia, trabajabilidad, apariencia, entre otros; para poder realizar un adecuado AJUSTE DE MEZCLAS.

VII. BIBLIOGRAFA

Enrique Riva Lpez Diseo de Mezclas Apuntes de Clases http://es.wikipedia.org/wiki/Terminolog%C3%ADa_utilizada_en_hormigones

VIII. ANEXOS:

Concreto en estado fresco (apariencia equilibrada)

Concreto en estado fresco (consistencia plstica)

Ensayo a compresin de probeta de concreto

Falla de pasta de cemento en probeta ensayada.

Tecnologa del Concreto15