DOSIFICACIÓN

1.-GENERALIDADES Y OBJETIVOS.-

El objetivo primordial de la presente práctica es de aprender a realizar la dosificación de las mezclas, así mismo familiarizarnos en la secuencia de cálculo y el uso de las distintas tablas.

2.-FUNDAMENTO TEORICO.-

DOSIFICACIÓN DE LAS MEZCLAS:

La dosificación de las mezclas de hormigón es la determinación de la combinación más económica y práctica de los agregados disponibles, cemento y agua, que producirá una mezcla trabajable con un endurecimiento adecuado.

El procedimiento más práctico es determinar la mezcla y hacer correcciones necesarias en obra.

La dosificación de la mezcla de prueba puede complementarse efectivamente con ensayo de laboratorio de los materiales relacionados con el hormigón. Cuando la obra es de magnitud, es más necesario y exigente los ensayos de laboratorio.

Las determinaciones mínimas de laboratorio que permitirán el proporcionamiento eficiente de las mezclas de prueba son granulometría, peso específico, absorción y humedad de los agregados.

2.1.-Composición del hormigón.- El hormigón es un material heterogéneo constituido esencialmente de un medio ligante que es la pasta de cemento dentro de la cual se hallan introducidas partículas o fragmentos de material inerte.

Esta constituido por la mezcla de cemento y agua y el material inerte de relleno llamado agregado, generalmente graduado en tamaño desde partículas finas o fragmentos de piedra que en algunos hormigones pueden llegar a variar pulgadas de diámetro.

En las mezclas de hormigón las proporciones de estos componentes principales están controlados por los siguientes requisitos:

Cuando la mezcla esta fresca, la masa debe ser colocable y trabajable. Cuando la masa esta endurecida, debe poseer consistencia y durabilidad. El costo del producto final para una cierta calidad debe ser el mínimo posible.

El agregado ocupa aproximadamente un 75% del volumen total del Hormigón y el espacio restante, no ocupado por el agregado, es ocupado con cemento y huecos de aire.

Después que el Hormigón ha sido colocado, aun cuando es compactado con sumo cuidado, dentro su masa siempre permanece algo de aire atrapado. En un Hormigón fresco y compactado este volumen de agua ilimitable es relativamente pequeño (no más del 2 al 3 %).

Sin embargo, para ciertos propósitos, se puede incorporar aire dentro de la mezcla de Hormigón aumentando así el contenido de aire. Este puede llegar hasta un 8 % como máximo . La porción sólida del Hormigón endurecido esta compuesta de agregado y pasta de cemento endurecida, la que puede incluir algo de cemento original y el producto resultante es la composición de cemento restante y agua. La otra parte del agua después de cierto tiempo se pierde.

2.2 .-Funciones de la Pasta de Cemento y Agregados.-

La pasta de cemento es el componente activo del Hormigón y tiene dos funciones principales:

1) Llenar los huecos entre las partículas del agregado proporcionando lubricación a la masa fresca e impermeabilidad del producto endurecido.

2) Dar resistencia al Hormigón en su estado endurecido.

Sus propiedades dependen de:

1) Las características del cemento.2) De las proporciones relativas de cemento y agua.3) De la completa hidratación del cemento. Esta hidratación requiere de tiempo, de

ausencia de humedad y de temperaturas favorables.

El periodo durante el cual el Hormigón ésta sujeto a condiciones húmedas y temperatura favorable, se conoce como el tiempo de curado. Este varia de 3 a 14 días en las obras de construcción y 28 días en laboratorio . El curado adecuado es esencial para la producción de un Hormigón de buena calidad.

El agregado tiene 3 funciones principales:

1) Proveer un relleno relativamente económico para el material ligante.2) Proveer una masa de partículas para resistir la acción de cargas aplicadas, el

desgaste y la acción del clima.3) Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y

rendimiento, además de los cambios de humedad de la pasta de cemento.

2.3.-Propiedades Generales de los Componentes de Hormigón.-

En el Hormigón fresco el agregado esta suspendido en la parte de cemento, por lo tanto la cantidad de pasta debe ser suficiente para cubrir los agregados y llenar los huecos existentes entre ellos.

En el Hormigón endurecido, las propiedades tales como la resistencia son funciones de la densidad de la pasta, la cual generalmente se expresa por la relación agua – cemento de la mezcla original.

2.4.- Influencia de la Cantidad de Pasta sobre las Propiedades del Hormigón.-

Para un cemento de composición química conocida la resistencia y porosidad de la estructura de la pasta depende casi exclusivamente de la relación agua- cemento. Cuanto más baja es la relación, más grande será la resistencia y la impermeabilidad.2.5.- Propiedades del Hormigón Fresco.-

El hormigón fresco en un material esencialmente heterogéneo, puesto que en el coexisten tres fases : La sólida ( áridos y cemento) , la líquida (agua) y la gaseosa ( aire ocluido). A su vez, la fase sólida es heterogénea entre si , ya que sus granos son de naturaleza y dimensión variables.

2.5.2.- Consistencia del Hormigón .-

La consistencia es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse, varía por diversos factores entre ellos la cantidad de agua, tamaño máximo del agregado, granulometría y forma de los agregados. Existen varios procedimientos para su determinación entre los cuales tenemos: El Cono de Abrams, la mesa de sacudidas, el consistómetro , etc.

De acuerdo a su consistencia se clasifican en secas, plásticas, blandas, fluidas y líquidas

La consistencia es el factor más importante de la trabajabilidad y se utiliza para estimar ésta. Una consistencia ideal sería la plástica, cuando la humedad es la suficiente como para escurrir lentamente.

Consistencia Asiento del Cono de Abrams

Seca 0 – 2 cmPlástica 3 – 5 cmBlanda 6 – 9 cmFluida 10 – 15 cm.Líquida > 16 cm.

2.5.2.1.- Medida de la Consistencia.- La más usual es el ensayo de asentamiento.

2.5.2.1.1.- Método del Asentamiento.- Conocido también como el método del Cono de Abrams. Es el ensayo de consistencia usado en obra o en laboratorio empleando para el efecto un molde troncocónico , un pizón metálico de 5/8” y una regla.

El ensayo se efectúa introduciendo el Hormigón en tres capas de aproximadamente 1/3 del volumen y cada una de ellas es golpeada 25 veces con el pizón , se enraza la superficie y se levanta el molde troncocónico en forma vertical quedando el Hormigón asentado de acuerdo a su consistencia.

2.5.4.- Homogeneidad.-

Es la cualidad por la cual todos los componentes del hormigón aparecen regularmente distribuidos en toda la masa, de manera tal que dos muestras tomadas de distintos lugares de la misma, resulten prácticamente iguales. La homogeneidad puede perderse por segregación.

2.6.- Fraguado del Hormigón .-

El hormigón fresco al dejarlo en reposo, gradualmente adquiere rigidez hasta que tenga al lugar el fraguado.

FRAGUADO = PASO DEL ESTADO PLASTICO AL ESTADO DURO

Para permitir el mezclado, el transporte, la colocación y consolidación del hormigón, este debe permanecer en estado plástico un cierto tiempo ( 1.5 horas) . Sino se encuentra en este estado durante este tiempo el hormigón puede sufrir diversos efectos.

El Hormigón debe endurecer dentro de un tiempo razonable. El tiempo de fraguado del hormigón nos permite regular el tiempo máximo de mezclado y transporte y también nos permite dar la protección necesaria al hormigón cuando este esta sometido a condiciones climáticas adversas. Se ha encontrado que el tiempo de fraguado del

cemento no tiene correspondencia con el tiempo de fraguado del hormigón, pero el tiempo de fraguado del mortero correlaciona estrechamente bien con el del hormigón.

2.7.- Propiedades del Hormigón Endurecido.-

2.7.1.- Peso especifico.-

El peso especifico del hormigón endurecido depende de muchos factores, principalmente de la naturaleza de los áridos , de su granulometría y del método de compactación empleado.

El peso especifico del hormigón será tanto mayor cuanto mayor sea el de los áridos utilizados y mayor cantidad de árido grueso contenga, bien clasificado ; y tanto mayor cuanto mejor compactado este.

De todas formas, las variaciones del peso especifico del hormigón son pequeñas, pudiendo tomarse en los cálculos el valor 2.3 tn / m3 para los hormigones en masa y 2.5 tn/ m3 para los armados.

Los valores indicados corresponden a hormigones normales. Los hormigones pesados fabricados con áridos de barita o metálicos, tienen densidades de 3 a 3.5 tn/m 3 y aún mayores, empleándose en protecciones contra radiaciones. Los hormigones ligeros, fabricados con piedras pómez u otros áridos de pequeño peso especifico, tien densidades del orden del 1.3 tn/m3 e incluso inferiores a la unidad.

2.7.2.- Compacidad.-

La compacidad íntimamente ligada al peso especifico, depende de los mismos factores que esta, sobre todo del método de consolidación empleado. Estos métodos de consolidación tienen por objeto introducir , en un volumen determinado la mayor cantidad posible de áridos y , al mismo tiempo, que los huecos dejados por esta se rellenen con la pasta de cemento eliminando por completo las burbujas de aire.

Es evidente pues , la relación directa que existe entre la compacidad de un hormigón y sus resistencias mecánicas, por cuanto dicha compacidad aumenta con el volumen de materias sólidas que componen el hormigón, en relación con los volúmenes ocupados por el aire y el agua.

Una buena compacidad no solo proporciona una mayor resistencia mecánica (frente a esfuerzos, impactos, desgaste, vibraciones, etc), sino también una mayor resistencia física ( efecto de la helada) y química frente a las acciones agresivas, ya que , al contener una cantidad mínima de huecos o porosidades , las vías de penetración de los agentes exteriores son también mínimas.

2.7.3.-Permeabilidad.-

Existen dos formas en que el agua puede penetrar en el hormigón : por presión y por capilaridad . Los factores que influyen en la permeabilidad son los mismos que hacen variar su red capilar.

El más influyente es , sin duda , la relación agua / cemento . Al disminuir esta , disminuye la permeabilidad : mientras que para una relación agua / cemento igual a 0.5 el factor de permeabilidad es aproximadamente 15 para ser 0.8 es alrededor de 450, o sea treinta veces mayor .

Medir la permeabilidad de un hormigón es un problema difícil , que no se encuentra resuelto satisfactoriamente . Existen diversos métodos , unos dedicados a la permeabilidad bajo presión y otros a la permeabilidad por succión ( absorción ). Las medidas se efectúan por diferencia de pesada , o por el tiempo requerido para que el agua atraviese de una cara a otra , o por medición de superficie de mancha en una sección obtenida por corte , etc. Pero ningún método proporciona garantía completa , siendo incierta la concordancia entre medidas realizadas según distintos métodos sobre un mismo hormigón.

Por otra parte , los ensayos solo pueden efectuarse sobre probetas obtenidas in situ del hormigón endurecido no sirviendo de nada utilizar probetas enmoldadas que nunca son representativas desde el punto de vista de la permeabilidad.

Existen diferentes procedimientos para aumentar la impermeabilidad de un hormigón, en todos ellos es imprescindible partir de un hormigón muy compacto. Aparte del empleo de impermeabilizantes de masa o de superficie, cabe aplicar recubrimientos a base de chapas metálicas , fieltro asfaltado, etc, o simplemente enlucir la superficie con un buen mortero de cemento, de diez a veinte milímetros de espesor.

Todo lo dicho, que se refiere a la permeabilidad al agua , puede aplicarse igualmente a la permeabilidad al aire , característica que interesa en hormigones para protección contra radiaciones nucleares.

2.7.4.- Resistencia al Desgaste.-

En ciertos casos, como sucede en los pavimentos de carretera o interiores de construcciones industriales interesa que el hormigón presente una gran resistencia al desgaste. Para conseguirlo, la primera condición es emplear un hormigón seco, ya que la lechada superficial es un elemento débil , fácilmente desgastable y productor de polvo .Es también imprescindible emplear arena silícea y no caliza, al menos en una proporción no inferior al 30 % de la arena total .

Mayores garantías se obtienen aplicando un revestimiento delgado de alta resistencia al desgaste, que puede ser un mortero de cemento con árido fino especial ( carborundo, corindón , sílice molida, granalla de hierro inoxidable, etc.) o un mortero especial de materias plásticas, resina epoxi , etc.

Pueden aplicarse también tratamientos superficiales endurecedores como impregnación por fluosilicatos , silicatación, ocratación o carbonatación.

2.8.- Agua en el Hormigón.-

El agua de amasado juega un doble papel en el hormigón. Por un lado participa en las reacciones de hidratación del cemento y por otro lado confiere al hormigón la trabajabilidad necesaria para una correcta puesta en obra.

La cantidad de agua influye en la cantidad de cemento en la mezcla, se dice que : “ Cada litro de amasado añadido demás a un hormigón equivale a una disminución de dos kilogramos de cemento” .

El agua de curado durante el proceso de fraguado y, primer endurecimiento tiene por objeto evitar la desecación mejorar la hidratación del cemento e impedir una retracción prematura.

Tanto el agua de amasado como el agua de curado deben reunir ciertas condiciones para desempeñar eficazmente su función. En general se debe ser más estricto en la aptitud de una agua para curado , que en una agua de amasado.

Mucho más peligroso es el agua que recibe el hormigón cuando este endureciendo porque las reacciones que puede originar ya no actúan sobre una masa en estado plástico. Además la aportación de substancias perjudiciales en el agua de amasado es limitada en cantidad y se produce de una sola vez, sin renovación mientras que la aportación del agua de curado es mucho más amplia y de actuación más duradera.

Un índice útil de carácter general sobre la actitud del agua, en la técnica del hormigón es su potabilidad, algunas aguas manifiestamente insalubres pueden ser utilizadas siempre que se compruebe el no perjuicio a la calidad del hormigón, aguas bombeadas de minas, algunos de residuos industriales, aguas pantanosas, aguas depuradas con cloro también pueden ser utilizadas.

No conviene la utilización de aguas cuyo PH sea < a 5 , ni las que contengan aceites, grasas o hidratos de carbono.

Un criterio práctico mediante el cual puede justificarse que un agua de amasado no altera perjudicialmente, las propiedades exigibles al hormigón puede ser el ensayo

comparativo de resistencia 28 días de los hormigones amasados con el agua en estudio y con un agua potable de buena calidad.

Respecto al agua de mar no existen reglas generales sobre su utilización o no en el amasado de hormigones debido principalmente a su alto contenido de sulfatos y sales que provocan la presencia de manchas debido a su cristalización de sales , lo que provoca generalmente una perdida de resistencia del 15 % .

La cantidad de sales del agua de mar entra en muchos casos dentro del límite admisible del hormigón en masa y abiertamente fuera para el hormigón armado. La presencia de algas no debe admitirse ya que impiden la adherencia árido – pasta provocando posteriormente multitud de poros en el hormigón.

El amasado con agua de mar suele ser especialmente perjudicial cuando el hormigón va a estar en contacto con el agua de mar . Según normas solamente se obligará a un análisis del agua solamente cuando se posean antecedentes de su utilización en caso de duda.

2.9 .- Aditivos en el Hormigón.-

Se llaman aditivos aquellos productos que se incorporan al hormigón con objeto de mejorar algunas de sus características. Los aditivos más utilizados actualmente son:

Aceleradores Retardadores Plastificantes Aireantes Impermeabilizantes

2.10.- Métodos de Dosificación .-

Se ha puesto en evidencia la enorme influencia que sobre el conocimiento de las propiedades del hormigón ha tenido la regla de la relación agua – cemento. Es por eso que en la actualidad no se concibe un estudio de dosificación sin que se tome en cuenta dicha regla .

Podemos separar los métodos utilizados por instituciones y empresas en tres grandes grupos , el primero podría denominarse empírico, el segundo semiempírico y el tercero racional.

3.-MATERIALES Y EQUIPO.-

Fuentes para los agregados Moldes y una varilla Cono de Abrahán Badilejo Hormigonera Martillo de goma Probeta de 1000 ml

4.- PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA.

1.- Elección del revenimiento.2.- Elección del TM (Tamaño máximo del agregado grueso).3.- Estimación del agua de mezclado (Tabla 5. 3. 3.) con aire incluido.4.- Eleccion de la relación agua cemento Con la resistencia fCM = 300 Kg. / cm2. 5.- Calculo del contenido de cemento.6.- Determinacion del contenido de agregado grueso.7.- Determinacion del contenido del agregado fino.8.- Ajuste por cont. de humedad delagregado grueso y fino.9.- Ajuste de la mezcla de prueba.

10.- Calculo de las proporciones de mezcla de prueba.

5.- CALCULO PARA DOSIFICACÍON DE HORMIGON

Hormigón fCK = 210 Kg. / cm2. usado como concreto masivo (zapata simple).

Características de los agregados:

  Grava ArenaTM 20mm  -----MF  ----- 2.8%PESO ESP. 2,4 gr./cm3 2,5 gr./cm3

Abs. 1,73% 2,88%

TM = Tamaño máximo.MF = Modulo de finura.PESO ESP. = Peso especifico en condiciones saturado y superficie seca.Abs. = Absorción.

PESO ESP. CEMENTO (PUENTE)= 3.15 gr./cm3

Solución.- Se aumenta el 15% a la resistencia para dosificación.

fCM = fCK /0,85 = 250 / 0,85 = 294,12 Kg. / cm2. 300 Kg. / cm2.

PASO 1.- Elección del revenimiento.

Según la tabla 5. 3. 1. (zapata simple).Revenimiento: 2 – 8 cm.Asumimos el revenimiento = 3-5cm

PASO 2.- Elección del TM (Tamaño máximo del agregado grueso).

El tamaño máximo del agregado debe ser tan grande como sea posible, pero no debe excederse de 2/3 de la mínima distancia libre entre armaduras. El cuadro 8 proporciona los límites recomendables para varios tipos de construcción.

DIMENSION MINIMA DE LA SECCION

TAMAÑO MAXIMO DE AGREGADO(Pulgadas)

cm. Pulg. Muros, vigas y columnas reforzadas

Muros sin refuerzo

Losas con mucho

refuerzo

Losas con poco o sin refuerzo

6,35-12,70

15,24-27,94

30,48-73,66

76,20 o más

2 ½ - 5

6 – 11

12 – 29

30 o más

½ - ¾

¾ - 1 ½

1 ½ - 3

1 ½ - 3

¾

1 ½

3

6

¾ - 1

1 ½

1 ½ - 3

1 ½ - 3

¾ -1 ½

1 ½ - 3

3

3 - 6

TM = 3/4pulgadas =20 mm. Para una dimensión de 15 cm.

PASO 3.- Estimación del agua de mezclado (Tabla 5. 3. 3.) con aire incluido.

De la tabla con un revenimiento de 3 – 5 cm. y para un tamaño de agregado de3/4 pulgadas.

Cantidad de agua = 185lt. / m3. (Para un revenimiento de 4 cm.)

PASO 4.- Eleccion de la relación agua cemento Con la resistencia fCM = 300 Kg. / cm2.

fCK = 210 A/C = 0,62fCM = 300 A/C = 0,55

PASO 5.- Calculo del contenido de cemento.

Con la resistencia f CM =300 Kg./ cm2

Cantidad de cemento a utilizar.

Cemento = C = A / 0,55 = 185/ 0,55 = 336 Kg. / m3.

PASO 6.- Determinacion del contenido de agregado grueso.

Volumen del agregado grueso en función del MF de la arena (Tabla 5. 3. 6.).

MF = 2.8 VAG. = 0.62 m3.

Pesó específico del agregado grueso compactado.

Peso esp.agregado grueso = 1.64 gr. / cm3. =1640 Kg. / m3.

PGrava =1640 * 0.62 = 1001,65 Kg. / m3.

PASO 7.- Determinacion del contenido del agregado fino.

Por diferencia de volumenes absolutos.V=1000-(VAGUA+ VCEMENTO +VGRAVA + VAIRE)VARENA= 1000-(185+106.67+423.75+5)VARENA=279.58 Lt.

h = 30 cm.

.

Se calcula el peso de la arena PARENA=PESO ESP.*VOLUMENPARENA=2.5*279.58Kg/m¨3

PASO 8.- Ajuste por cont. de humedad delagregado grueso y fino.

PASO 9.- Ajuste de la mezcla de prueba.

DOSIFICACIÓN EN PESO POR M3:

Agua = 185 KgCemento = 336 Kg.Grava = 1017 Kg.Arena = 699

Volumen de la Probeta:

V = * r2 * h = * 0,0752. * 0,30 = 0,530 m3. CONO CIRCULAR CILINDRO

d = 15 cm

DOSIFICACIÓN PARA DOS PROBETAS:

Agua = 2,04 lts.

Cemento = 3.70 Kg.Grava = 11.77Kg.Arena = 7.69 Kg.

RUPTURA DE PROBETAS Y OBTENCIÓN DE RESISTENCIAS

Dividiendo entre el área del cilindro y transformando a Kg. tenemos.

Area del cilindro= 176.70cm2.

230 KN. * 1000 Kg. = 132.70Kg. / cm2. = P1 176.70 cm2 * 9.81KN.

CALCULO PARA FRAGUADO ANTES DE LOS 28 DÍAS.

F = = = 0,925 = Factor de corrección

T = Tiempo de fraguado P28 = Pi / F = Presión q resistirá a los 28 días de fraguado.

P28 = P1 / F = 177,716 / 0,925 = 192,125 Kg. / cm2.

P28 = P2 / F = 210,028 / 0,925 = 227,057 Kg. / cm2.

P28 = P3 / F = 253,880 / 0,925 = 274,465 Kg. / cm2.

7.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-

La práctica nos dio una idea de cómo preparar los agregados para una buena dosificación.

Que debemos realizar las prácticas de manera seria para no tener mucho error y de ser así corregir lo más antes posible.

Se debe ser ordenado en los pasos para la dosificación. Nos permite obtener la proporción de los agregados a ser utilizados en la

práctica. También nos ayuda a determinar la resistencia de las probetas (en este caso para

vigas). No se pudo llegar a la resistencia indicada ( F c k = 350 Kg. / cm2), por que no

realizamos el lavado de los agregados influyendo de manera brusca en la absorción de agua, ya que tenia presencia de material arcilloso que debió absorber una gran cantidad de agua.

RECOMENDACIONES.-

Para realizar una mejor dosificación se debe tener en cuenta, si el material esta limpio o no, si esta con algunas impurezas se debe lavar la misma ya sea grava o arena.

Las probetas deben estar en buen estado, ya que la que utilizamos estaban en mal estado y era un poco difícil vaciar las mismas.

Tener muy en cuenta al momento de vaciar que la compactación sea uniforme para evitar que se retenga aire en la probeta.

Tener cuidado con el mezclado de los agregados de vaciar a la hormigonera de poco a poco y no de manera brusca.

Al momento de retirar el concreto de los moldes se debe elegir un buen lugar para que permanezcan seguros hasta el momento de la rotura.

Se aconseja romper las probetas a los 28 días para tener un valor mas exacto en la resistencia.