TECNOLOGA DEL CONCRETO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA3

FACULTAD DE INGENIERAE.A.P DE INGENIERA CIVILI. INTRODUCCIN:

En el amplio campo de la Ingeniera civil el diseo de mezclas, es sin lugar a dudas, una de las principales bases para elaborar todo tipo de estructuras de Ingeniera, ya que la durabilidad y el desenvolvimiento efectivo de dicha obra se debe casi en su totalidad al concreto con el cual se trabaja. Es as que la labor del ingeniero es el de disear el concreto ms econmico, trabajable y resistente que fuese posible, partiendo, desde luego, de las caractersticas fsicos de los agregados, el cemento y el agua. Es por ello que en la presente prctica se pretende elaborar un concreto que rena las caractersticas necesarias para ser utilizado en distintas obras de Ingeniera. Cabe sealar que para disear un mezcla de concreto existen diferentes mtodos, en esta prctica el mtodo a usar es el DIN-1045.

II. OBJETIVOS:

GENERAL

Disear y determinar la resistencia del concreto utilizando el mtodo DIN-1045.

ESPECIFICOS

Realizar el diseo de mezcla de concreto con los materiales estudiados en la primera prctica de laboratorio, utilizando sus caractersticas de estos.

Elaborar probetas para corroborar las propiedades del concreto fresco y endurecido, tambin para comprobar las caractersticas dadas para dicho diseo.

Lograr un diseo econmico y favorable partiendo de las propiedades de los agregados estudiados y utilizados.

III. ALCANCES

El presente trabajo pretende servir como un material de consulta referido a la aplicacin del mtodo DIN 1045 para el diseo de mezclas de concreto; a todos los alumnos y personas en general interesados por el tema.

IV. METODOLOGIA

El mtodo empleado fue la prctica directa en laboratorio, en la cual el primer paso fue seleccionar los materiales a utilizar, determinar sus caractersticas, luego realizar el diseo de la mezcla de concreto, posteriormente prepararlo, determinar sus propiedades y evaluar e interpretar los resultados.

A. INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEO DE MEZCLAS: 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. PROPIEDADAGREGADO FINOAGREGADO GRUESO

Peso especfico de masa.

2.59 gr/cm32.51gr/cm3

GRANULOMETRIAMdulo de finura2.377.44

Tamao mximo Nominal.1

PESO UNITARIOPeso unitario suelto 1493.04 kg/m3 1382.19 kg/m3

Peso unitario compactado1717.31 kg/m31485.32 kg/m3

CONTENIDO DE HUMEDAD6%1.08%

Porcentaje de Absorcin1.32%0.85%

Perfil agregadoAngular

CEMENTO PORTLAND(PEM)3120kg/m3

B. - Cemento: Portland Tipo I (ASTM C 1157) Peso Especfico 3.15 gr/cm3.C.- Agua: Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60DISEO POR EL METODO MODULO DE FINURA DE LA COMBINACION DE LOS AGREGADOS:1)

2) * * (Resistencia de diseo)3) TMN = 3/4

4) SLUMP = plstico (5 9).

5) V aire atrapado y el V de agua de mezcla (se verifica en la tabla con el slump y el TMN del agregado grueso).AsentamientoAgua en kg/m3 de concreto para los tamaos nominal mximo del agregado grueso y consistencia indicados

3/811 236

Concreto sin aire incorporado

1 a 2207199190179166154130113

3 a 4228216205193181169145124

6 a 7243228216202190178160--

Airea atrapado32.521.510.50.30.2

Concreto con aire incorporado

1 a 2181175168160150142122107

3 a 4202193184175165157133119

6 a 7216205197184174166154--

Aire total87654.543.53

Se obtiene: V de agua de mezcla = 216 lts/m^3. V aire atrapado = 2%

6) Determinamos la relacin agua cemento a/c.

Para un fcr de 630 kg/cm2, hallamos su relacin a/c de:

7) Determinamos el FC:

8) Hallamos el volumen absoluto de la pasta:

Agua Cemento Aire Vabs de la pasta = 0.467 m3.

9) Determinamos el Vabs del agregado global:1m3 - 0.467 m3 = 0.533 m3

10) Calculo del mdulo de fineza de los agregados. Calculo del porcentaje de incidencia del agregado fino (rf) para un mc fijo de 5.20 mc = 5.20 mf = 2.37 mg = 7.44Hacienda interacciones del porcentaje de incidencia de agregado fino y grueso Segn la frmula:

mf=2.37mg=7.44

rfrgrf*mfrg*mgmc

0.50.51.1853.724.905

0.490.511.16133.79444.9557

0.480.521.13763.86885.0064

0.470.531.11393.94325.0571

0.460.541.09024.01765.1078

0.450.551.06654.0925.1585

0.440.561.04284.16645.2092

De la grfica:rf = 44 %rg = 56 %Por tanto el grado de incidencia del agregado fino y del agregado grueso es: Agregado fino es = 44 % Agregado grueso es = 56 %.11) Volmenes absolutos de los agregados:AGREGADO FINO = 44% X 0.533m3 = 0.235 m3AGREGADO GRUESO =56% X 0.533m3 = 0.299 m3

12) Clculos de los pesos secos de los agregados:

Peso seco del agregado fino =0.235 m3 X 2590 = 607.67 kg Peso seco del agregado grueso = 0.299 m3 X 2510 = 749.51kg

Peso seco del agregado fino = 607.67 kg Peso seco del agregado grueso = 749.51 kg

13) Valores de diseo en el laboratorio: Volumen de agua de mezcla = 216 lts/m^3. Cemento = 540 kg/m^3. Agregado fino seco = 607.67 kg/m^3. Agregado grueso seco = 749.51 kg/m^3.

14) Correccin por humedad de los agregados:Peso hmedo del agregado fino = 607.67 kg X (1 + 6%) = 644.3 kg/m^3Peso hmedo del agregado grueso = 749.51 kg X (1 + 0.85%) = 757.6 kg/m^3

15) Aporte de agua por humedad de los agregados:Para el agregado fino = 607.67 kg X (6% - 1.32%) = +28.44 ltsPara el agregado fino = 749.51 kg X (1.08% - 0.85%) = +1.723 lts Aporte = +30.16 lts

16) Clculo del agua efectiva.Agua efectiva = 216 lt/m3 - (30.16 lt/m3) = 185.84 lt/m317) Materiales al pie de obra:Agregado fino hmedo = 644.3 kg.Agregado grueso hmedo = 757.6 kg.Cemento = 720 kg/m^3.Agua de mezcla = 185.84 lts/m^3. 18) Proporcionamiento:

19) Tanda usada en el laboratorio:Agregado fino hmedo = 4.29 kg.Agregado grueso hmedo = 5.05 kg.Cemento = 4.8 kg.Agua de mezcla = 1.24 lts.Calculamos el volumen de mezcla para tres probetas cilndricas de 15 cm de dimetro por 30 cm de alto:

- Considerando alguna prdida de la mezcla en proceso de mezclado, consideramos en volumen: 0.02 m3

Agregado fino hmedo = 4.29 kg.Agregado grueso hmedo = 5.05 kg.Cemento = 4.8 kg.Agua de mezcla = 1.24 lts.

PROCEDIMIENTO DE LA ELABORACION DE LA PROBETA1. Con la balanza pesamos cada uno de los componentes, en las cantidad obtenidos en el diseo de mezcla. Agregado fino Agregado grueso cemento

2. Aadimos cada uno de los componentes del concreto en la mezcladora y dejamos que se cree una mezcla homognea.Aadiendo componentes Mezclando componentes3. Aadimos es volumen de agua calculado, y dejamos mezclar durante un aproximado de 3 minutos y vertemos la mezcla en un depsito. Mezclando por 3 minutos Vertemos la mezcla4. En la mezcla encontramos una apariencia normal la cual no tenemos que mejorar esa propiedad.

5. Comprobamos la consistencia el Slump este en el rango de 3 a 4 pulgadas, para consistencia plstica que se dise; con el badilejo llenamos el cono de Abrams y cada un tercio aplicamos 25 golpes con la varilla compactador, retiramos el cono y lo colocamos al lado de la mezcla en forma invertida y medimos el Slump.Llenando el cono y compacatando. SlumpComo se puede apreciar el Slump obtenido es 8.5cm.6. Llenamos la probeta, engrasada previamente, con la mezcla; pesando los moldes y calculando su volumen con el fin de calcular el peso volumtrico fresco del concreto.Llenando el molde de la probeta estndar

Calculamos el peso volumtrico del concreto frescoPESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO

Fresco

PROBETApeso del recipiente (kg)peso del recipiente + concreto (kg)peso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto fresco (kg/cm3)

SIN ADITIVO8.6521.512.855408.170.00237603

CON ADITIVO21.0521.912.945770.770.00230668

SIN ADITIVO: 0.00237603 kg/cm3 = 2376.03 kg/m3CON ADITIVO: 0.00230668 kg/cm3 = 2306.68 kg/m3

7. Una vez llenado el molde, lo cubrimos para evitar la evaporacin de agua, y lo dejamos fraguar durante 24 horas, pasado ese tiempo desmoldamos y sumergimos en agua para curarlos durante 7 das, luego de esto sacamos y dejamos secar al aire libre por un da.DESENCOFRANDO Probetas sacadas del estanque de curado, listas para secar y luego su ensayo a la comprensin.

DATOS OBTENIDOS.1. Calculamos el dimetro promedio y la altura promedio de la probeta.

2. Pesamos la probeta para calcular su peso volumtrico seco.

SIN ADITIVO: 2318.82 kg/m3. CON ADITIVO: 2249.77 kg/m3.

3. Llevamos la probeta a la prensa hidrulica, y calculamos el esfuerzo y la deformacin unitaria para cada probeta:

PROBETA SIN ADITIVOProbeta ensaya a los 14 das

ESFUERZO DE ROTURA A LOS 14 DIAS: 193.93kg/cm^2 ESFUERZO DE ROTURA A LOS 28 DIAS: 242.42 kg/cm^2

Graficamos la curva esfuerzo vs deformacin unitaria, hallamos el esfuerzo mximo, esfuerzo en el lmite proporcional elstico, el esfuerzo de rotura y el esfuerzo de diseo adems del mdulo de elasticidad.

=193.93 kg/= 193.93 kg/ Calculo estimado de la resistencia a la compresin a los 28 das

193.93 kg/cm2 --------------------80% X -------------------- 100%

28 das = 242.42 kg/cm2

Calculo del mdulo de Young

Frmula dada en el ACI 318M-02, para un peso volumtrico seco entre 15000 y 2500 kg/m3, referida a la resistencia a los 28 das.

Formula dada en clase.

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE UN DISEO DE MEZCLA CON ADITIVO ACELERANTE DE FRAGUA (METODO MODULO DE FINURA DE LA COMBINACION DE LOS AGREGADOS)

DISEO DE MEZCLAS. A.- CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE SIKAMENT 290N.Primer paso: Estudio de la resistencia.Para nuestro caso, realizaremos un concreto proyectado para una resistencia a la comprensin de 525 kg/cm2, con fines de estudio, dicho concreto es normal; Kg/ cm^2 Siendo los datos del agregado grueso y fino:AfAg

Mdulo de finura2.377.44

% de humedad2.991.08

% de absorcin1.320.85

Peso unitario compac.1717.31kg/m31485.32kg/m3

Pe (masa)2.592.51

Segundo paso: Calculo de la resistencia media.Teniendo en cuenta el grado de control de calidad.Para la realizacin de nuestro diseo de mezclas y tomando que es un diseo bueno entonces para el clculo del tenemos .

Entonces: fCR = 630 kg/cm2

Tercer paso: Determinacin del tamao mximo nominal:Tamao Mximo Nominal (agregado grueso) = 3/4"Cuarto paso: Eleccin del tipo de consistencia.Elegimos una consistencia fluidica, por ello el Slump debe estar en el rango de: 5" 9".Quinto paso: Contenido de aire atrapado.Segn tablas del ACI para un TMN de 1" (Tabla 02), y para un concreto normal, el contenido de aire atrapado es:

El contenido de Aire atrapado es 2 %

Sexto paso: Calcul del volumen del agua de mezcla.Calculamos en las tablas de ACI, para una consistencia plstica y un TMN de 3/4", para un concreto normal. (Tabla N 1)

Agua de mezcla = 216 lt/m3Debido a que el aditivo reduce el 25% de la cantidad de agua de mezcla entonces el agua de diseo ser: 216-0.25*216 = 162 lts/m^3Sptimo paso: Calcul de la relacin agua/cemento.Relacin A/C = 0.30Octavo paso: Determinacin del factor cemento.

FC = kg/m3FC = 12.7 bolsas/m3Noveno paso: Dosificacin del aditivo:(ACELERANTE DE FRAGUA)

Aditivo= 4.86kg/m^3Peso especfico del aditivo =1200 kg/m^3

Decimo paso: Hallamos el volumen absoluto de la pasta:

Agua

Cemento

Aire

Aditivo

Vabs de la pasta = 0.359127 m3.

Onceavo paso: Determinamos el Vabs del agregado global:1m3 - 0.359127 m3 = 0.6408 m3

Doceavo paso: Calculo del mdulo de fineza de los agregados. Calculo del porcentaje de incidencia del agregado fino (rf), para un mc fijo de 5.20 m = 5.20 mf = 2.37 mg = 7.44Segn la frmula:

mf=2.37mg=7.44

rfrgrf*mfrg*mgmc

0.50.51.1853.724.905

0.490.511.16133.79444.9557

0.480.521.13763.86885.0064

0.470.531.11393.94325.0571

0.460.541.09024.01765.1078

0.450.551.06654.0925.1585

0.440.561.04284.16645.2092

De la tabla:rf = 44 %rg = 56 %Por tanto el grado de incidencia del agregado fino y del agregado grueso es: Agregado fino es = 44 % Agregado grueso es = 56 %.Treceavo paso: Volmenes absolutos de los agregados:AGREGADO FINO = 44% X 0.6408m3 = 0.2819 m3AGREGADO GRUESO = 56% X 0.6408 m3 = 0.3588 m3Catorceavo paso: Clculos de los pesos secos de los agregados:Peso seco del agregado fino = 0.281984 m3 X 2590 = 730.339 kg Peso seco del agregado grueso = 0.35889 m3 X 2510 = 900.81 kg

Quinceavo paso: Valores de diseo en el laboratorio: Volumen de agua de mezcla = 162 lts/m^3. Cemento = 540 kg/m^3. Agregado fino seco = 730.339 kg/m^3. Agregado grueso seco = 900.81 kg/m^3. Aire = 2% Aditivo = 4.86 kg/m^3Dieciseisavo paso: Correccin por la humedad de los agregados.

Humedad de los agregados:

AF = 681.87*(1+6/100) = 773.8 kgAG = 1078.65*(1+1.08/100) = 910.54 kg

Humedad superficial:Af=w% - % absorcin = 6% 1.32% = +4.68%Ag=w% - % absorcin = 1.08% 0.85%= +0.23%

Aportes agua de mezcla por la humedad de los agregados:Af = peso seco*humedad = 730.339*(4.68%) = +34.179 ltAg = peso seco*humedad = 1078.65*(+0.23%)= +2.071 ltAporte de agua: = +36.25 lt

Agua efectiva = 162 lt/m3 - (36.25 lt/m3) = 125.748 lt/m3

Pesos de los materiales corregidos por humedad de los agregados a ser empleados en la mezclas de prueba.Cemento:540 kg/m3Agua Efectiva:125.75 lt/m3Agregado fino hmedo:773.8 kg/m3Agregado grueso hmedo:910.54 kg/m3Aditivo: 4.86 kg/m3

Diecisieteavo paso: Proporciona miento en peso de diseo:

Dieciochoavo paso: Peso de los componentes del concreto para una mezcla de prueba.

- Calculamos el volumen de mezcla para tres probetas cilndricas de 15 cm de dimetro por 30 cm de alto:

- Considerando alguna prdida de la mezcla en proceso de mezclado, consideramos en volumen: 0.02 m3- Peso de los ingredientes para la mezcla de prueba de 1 probeta.

Cemento:540 kg/m3 (0.02 m3)/3= 3.6 kgAgua:125.75 lt/m3 (0.02 m3)/3 = 0.84 ltAgregado fino:773.8 kg/m3 (0.02 m3)/3= 4.82 kgAgregado grueso:910.54 kg/m3 (0.02 m3)/3= 6.07 kgAditivo:4.86 kg/m^3*(0.02m^3)/3 = 32.4 mlPara poder llenar la caja L (que sirvio para encontrar el slump)

Utilizamos las siguientes cantidades de elementos constituyentes del concreto:Cemento:= 8.10 kgAgua:= 1.886 ltAgregado fino:= 11.60 kgAgregado grueso:= 13.658 kgAditivo: = 68 ml

PROCEDIMIENTO DE LA ELABORACION DE LA PROBETA8. Con la balanza pesamos cada uno de los componentes, en las cantidad obtenidos en el diseo de mezcla. Agregado fino Agregado grueso cemento

9. Aadimos cada uno de los componentes del concreto en la mezcladora y dejamos que se cree una mezcla homognea.

Aadiendo componentes Mezclando componentes

10. Aadimos es volumen de agua calculado, y dejamos mezclar durante un aproximado de 3 minutos y vertemos la mezcla en un depsito. Mezclando por 3 minutos Vertemos la mezcla

11. En la mezcla encontramos una apariencia normal la cual no tenemos que mejorar esa propiedad.

12. Comprobamos la consistencia el Slump este en el rango de 5 a 9 pulgadas, pero debido a la fluidez de la mezcla no se puede medir el slump mediante el cono de abrans, por lo que se debera utilizar la caja L, o la caja U.

13. Llenamos la probeta, engrasada previamente, con la mezcla; pesando los moldes y calculando su volumen con el fin de calcular el peso volumtrico fresco del concreto.

Llenando el molde de la probeta estndar

Calculamos el peso volumtrico del concreto fresco

PESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO

Fresco

PROBETApeso del recipiente (kg)peso del recipiente + concreto (kg)peso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto fresco (kg/cm3)

A9.02524.8915.8655727.9700.00276974

Promedio: 0.002751975 kg/cm3 = 2751.975 kg/m3

14. Una vez llenado el molde, lo cubrimos para evitar la evaporacin de agua, y lo dejamos fraguar durante 24 horas, pasado ese tiempo desmoldamos y sumergimos en agua para curarlos durante 7 das, luego de esto sacamos y dejamos secar al aire libre por un da.

DESENCOFRANDO

Probetas sacadas del estanque de curado, listas para secar y luego su ensayo a la comprensin.

DATOS OBTENIDOS.4. Calculamos el dimetro promedio y la altura promedio de la probeta.Probeta 1

Dimetro 15.43

Altura 30.05

5. Pesamos la probeta para calcular su peso volumtrico seco.

PESO UNITARIO VOLUMETRICO DEL CONCRETO SECO

PROBETApeso del concreto (kg)volumen de recipiente (cm3)peso volumtrico del concreto seco (kg/cm3)

13.215727.9700.00224769

De donde Equivalente a: 2247.69 kg/m3.

6. Llevamos la probeta a la prensa hidrulica, y calculamos el esfuerzo y la deformacin unitaria para cada probeta:

PROBETA CON ADITIVO

7. Graficamos la curva esfuerzo vs deformacin unitaria, hallamos el esfuerzo mximo, esfuerzo en el lmite proporcional elstico, el esfuerzo de rotura y el esfuerzo de diseo adems del mdulo de elasticidad.

Del grfico obtenemos:

14 das = 410.35 Kg/cm2

28 das =512.938 Kg/cm2

Calculo del mdulo de Young

Frmula dada en el ACI 318M-02, para un peso volumtrico seco entre 15000 y 2500 kg/m3, referida a la resistencia a los 28 das.

Formula dada en clase.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VI. BIBLIOGRAFIA http://www.alaobragente.com/2012/10/proceso-de-elaboracion-del-concreto/ 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_1351.pdf http://composicionarqdatos.files.wordpress.com/2008/09/concretos-y-morteros_folleto.pdf http://civilgeeks.com/2011/12/11/propiedades-principales-del-concreto/

Tecnologa del concreto3