DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO DE 3000 PSI

LEIDY JOHANA BARRETO COD: 2014031137

LAURA TATIANA FAJARDO COD: 2014032068

JUNIOR LAUREANO OCHICA COD: 2014031041

JOHAN HERNAN SOSA BUITRAGO COD: 2014031122

FUNDACION UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TROPICO AMERICANOUNITRIOPICO - INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE MATERIALESYOPAL - CASANARE

2015

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DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO DE 3000 PSI

LEIDI JOHANA BARRETO META 2014031137LAURA TATIANA FAJARDO 2014032068

JUNIOR LAUREANO OCHICA 2014031041JOHAN HERNAN SOSA BUITRAGO 2014031122

INGENIERIA CIVIL

ING. LEONARDO PACHECO

FUNDACION UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TROPICO AMERICANO

MECANICA DE MATERIALESI

YOPAL – CASANARE

2015

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TABLA DE CONTENIDO

Pág.

1. INTRODUCCION…………………………………………………………..4

2. OBJETIVOS………………………………………………………………..52.1. Objetivo general……………………………………………………52.2. Objetivos específicos……………………………………………...5

3. MARCO TEORICO………………………………………………………..64. EQUIPOS Y MATERIALES………………………………………………95. LABORATORIOS…………………………………………………………106. PASO A PASO…………………………………………………………….187. CONCLUSIONES………………………………………………………….218. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………….229. ANEXOS……………………………………………………………………23

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INTRODUCCION

El diseño de mezcla es un proceso que consiste en calcular las proporciones y propiedades de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados posibles. Llegan a existen diferentes métodos de diseños de mezcla; algunos pueden ser muy complejos dependiendo el uso requerido para dicha obra, donde su resistencia es parte fundamental, tanto en sus diámetros como en su estética, pero aun así se desconoce el método que nos ofrezca resultados perfectos, sin embargo se puede llegar a calcular su resistencia según sea la ocasión requería, en algunas oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de los componentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales, lo que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que permiten contar con un diseño de mezcla apropiado para estos casos.

En este proyecto realizaremos un diseño de mezclas que nos permita tener como finalidad un concreto de 3000 psi, para esto se realizaron diferentes cálculos de los materiales a utilizar ( arena, gravilla) con el objetivo de conocer cuánto material requiere para su elaboración.

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OBJETIVOS

GENERAL:

Realizar el diseño de una mezcla de concreto a partir de unos agregados previamente analizados y escogidos.

ESPECIFICOS:

Realizar los laboratorios de la gravilla y la arena pertinentes para el desarrollo del diseño de mezcla

Hacer los cálculos de los datos obtenidos en los laboratorios.

Elaborar el paso a paso con los resultados de los cálculos para tener asi un diseño de mezcla eficaz.

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MARCO TEORICO

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO.

Métodos de proporciona miento de mezclas. Proporcionar o diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar las cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla para obtener un concreto adecuado para un uso determinado.

EL PROPORCIONA MIENTO PUEDE SER:

Puramente empírico (proporciones arbitrarias) basado en observación y cierta experiencia (no es adecuado). Puede estar basado en consideraciones puramente teóricas (método de proporciona miento basado en relaciones vacíos- cemento o vacíos morteros) (no es adecuado). Método empírico directo respaldado por principios y consideraciones técnicas (método de tanteos recomendado en la actualidad).

Este último método, consiste en proporcionar y hacer masada de prueba, basadas en un control de la relación agua-cemento y tomando en cuenta los factores que afectan al concreto resultante (cemento, graduación y propiedades del agregado, etc.). Las propiedades del concreto se comprueban prácticamente y pueden hacerse después de los ajustes necesarios para obtener las mezclas de proporciones adecuadas que de la calidad deseada.

Fig. 1 procedimiento para fundir

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La resistencia y durabilidad (calidad) del concreto esta principalmente relacionada con la relación agua-cemento de la pasta y con la granulometría y tipo de partículas del agregado. Pero además del requisito de trabajabilidad de un concreto afecta la relación agua-cemento y la proporción relativa de agregados gruesos y finos a usarse. Una vez determinada la resistencia y trabajabilidad requeridas, los datos de relación agua-cemento (grado concentración) y la cantidad aproximada de agua para alcanzar la trabajabilidad requerida, se toman de la tabla, dependiendo del tipo y tamaño del agregado. Luego se calcula el cemento, los agregados (el % de arena s toma de la tabla de acuerdo con su módulo de Finura y tamaño máximo del agregado) Se calculan entonces por volumen absoluto o volumen de sólidos, las cantidades de material necesarios.

Fig 2. Técnicas para mezclar

PRUEBA TECNICA PARA MEDIR LA CONSISTENCIA DEL CONCRETO.

Cono de asentamiento o Slump (cono de Abrams). Es una prueba sencilla, fácil de hacer y relativamente de bajo costo. Si se realiza siguiendo el procedimiento que se señala a continuación, constituye un medio adecuado para controlar la uniformidad de las mezclas. Para diferentes estructuras y condiciones de colocación del concreto hay diferentes asentamientos apropiados: Para losa y pavimentos compactados manualmente con varilla el asentamiento debe ser del orden de 50- 100 mm. (2″- 4″). Para secciones muy reforzadas y donde la colocación del concreto sea difícil, un asentamiento de 100- 150 mm. (4″- 6″) es el adecuado. Para la mayoría de mezclas de concreto en obras medianas y pequeñas una consistencia plástica corresponde a un asentamiento entre 50- 100mm. (2″- 4″). Para el ensayo de asentamiento se requiere del siguiente equipo: Un molde cónico de 203 mm +-3 mm de diámetro en la base mayor, 102 mm +-3 mm. En la base menor y 305mm +- 3mm de alto Una varilla compactadota o apisonadora de acero, cilíndrica y lisa de 16 mm de diámetro, una longitud aproximada de 600 mm y la punta redondeada.

EL ENSAYO DE ASENTAMIENTO SE HACE DE LA SIGUIENTE MANERA

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Se humedece el interior del molde y la base sobre la cual se hará el ensayo, la que debe ser firme, plana, nivelada y no absorbente. Se sujeta el molde firmemente con los pies y se llena 1/3 del volumen del cono que corresponde a una altura de 64 cm. sobre la base. Se apisona 25 veces con la varilla compactadora evitando que la misma toque la base en que se apoya el cono. Se coloca una segunda capa de un tercio del volumen que corresponde a una altura de 15 cm. Sobre la base. Y se puya 25 veces cuidando que la varilla penetre ligeramente la capa anterior. Se llena el molde colocando un poco más del concreto necesario y se golpea 25 veces penetrando ligeramente la capa anterior. Se aparta el concreto que haya caído ligeramente alrededor del molde. Se levanta el molde verticalmente en 5 a 10 segundos, sin impactarle movimiento lateral o de torsión. Se coloca el molde al lado del concreto ensayado y se mide la distancia entre la varilla colocada sobre el molde y la cara superior del concreto, a esta distancia en cm., mm, o pulgadas se le llama ASENTAMIENTO.

Si ocurre un derrumbamiento pronunciado o resquebrajamiento del concreto, hacia un lado, el ensayo debe repetirse desechando el concreto del ensayo anterior. La pastosidad o plasticidad del concreto influida también por los finos puede observarse golpeando el concreto de lado con la varilla. Un resquebrajamiento brusco indica que le falta arena y un aplazamiento progresivo indica que tiene suficientes finos(contenidos mezcla concreto)

DATOS DE LOS MATERIALES

De las propiedades de los materiales que se van a utilizar se debe conocer:

Granulometría Módulo de finura de la arena Tamaño máximo de la grava Densidad aparente de la grava y de la arena Absorción del agrava y de la arena Masa unitaria compacta de la grava Humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas  Densidad

PROCESO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

1. Estudio de las especificaciones de la obra2. Definición de la resistencia Compresión/flexión3. Elección del asentamiento4. Determinar TM – TMN

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5. Estimación cantidad de aire6. Estimación contenido de agua7. Definir relación agua/material cementante8. Contenido de material cementante9. Verificar las granulometrías de los agregados10. Estimación de agregado grueso11. Estimación de agregado fino12. Ajuste por humedad13. Ajuste del diseño de mezcla

Tabla 1: Como sacar el módulo de finura

EQUIPOS Y MATERIALES

Arena de triturado

Triturado de 1/2

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Estufa

Peso

Horno

Picnómetros

Molde – serie de tamizes

TABLA 2: materiales y equipos

LABORATORIOS

GRANOMETRIA

Granometria de la arena Peso: 916 gr

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Imagen 1,2,3: lavado, secado, pesado y tamizado de la arena.

TAMIZ PESO RETENIDO

% RETENIDO % RETENIDO ACUMULADO

% PASA

3/8 0 0% 0% 100%N4 60 gr 6.550218341

%6.550218341

%93.44978166%

N8 190 gr 20.74235808%

27.29257642 %

72.70742358 %

N16 148 gr 16.15720524 %

43.44978166 %

56.55021834 %

N30 102 gr 11.13537118 %

54.58515284 %

45.41484716 %

N50 132 gr 14.41048035 %

68.99563319 %

31.00436681 %

N100 114 gr 12.44541485 %

81.44104804 %

18.55895197 %

N200 170 gr 18.55895197 %

100% 0%

∑ 916 gr 100%Tabla 3. Cálculos de la Granometria de arena

Granometria del triturado

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Imagen 4,5,6: lavado, secado, pesado del triturado

Peso: 4094 gr

TAMIZ PESO RETENIDO

% RETENIDO % RETENIDO ACUMULADO

% PASA

3/4 0 0% 0% 100%1/2 2088 gr 51.00146556

%51.00146556

%48.9985344%

3/8 230 gr 5.617977528%

56.61944309% 43.38055691 %

N 4 1160gr 28.33414753%

84.95359062% 15.04640938 %

N 8 106gr 2.589154861%

87.54274548% 12.45725452 %

N50 510 gr 12.45725452%

100% 0 %

∑4094 100%

Tabla 4. Cálculos de la Granometria de triturado

PESO UNITARIO – DENSIDAD

DATOS:

W: peso

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W molde: 7282 gr

Medida del molde

28,5 altura

20.9 diámetro

Tabla 5. Datos del molde

ARENA

TOMA W ARENA +MOLDE

W ARENA

1 21092 gr 13810 gr

2 20746 gr 13464 gr

3 20884 gr 13602 gr

Tabla 6: datos para calcular el peso unitario, densidad dela arena

W promedio = (13810 gr + 13464 gr + 13602 gr) /3 = 13625.339 gr

V molde:

A=π r2 A=π (10,45)2 =343,069 cm2

V: A*h = (343,069 cm2 )*(28.5) = 9777.466 cm3

D=WV

=Densidad de laarena= W promediovolumendelmolde

D= 13625.339gr9777.466 cm3

=1,393grcm3

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TRITURADO

TOMA W TRITURADO +MOLDE

W TRITURADO

1 21172 gr 12890 gr

2 20268 gr 12986 gr

3 20216gr 12934 gr

Tabla 7. Datos para calcular el peso unitario, densidad del triturado

W promedio = (12890 gr +12986 gr +12934 gr) /3 = 12936.666 gr

D=WV

=Densidad del triturado= W promediovolumendelmolde

D= 12936.666gr9777.466 cm3

=1,323grcm3

PESO ESPECÍFICO

Gravilla

W SSS W. sumergido W después de secado

Platón de 58 gr

472 gr 286 gr 461 gr

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Platón de 53 gr

385 gr 232 gr 378 gr

Tabla 8. Datos para calcular el peso específico de triturado

Wsss: peso semi saturado seco

%Deabsorción=w sss−wsecow seco

∗100 %

Platón de 58 gr:%Deabsorción 1=472gr−461 gr461gr

∗100=2,38 %

Platón de 53 gr:%Deabsorción 2=385gr−378gr378 gr

∗100=1,85%

% absorcióntotal=% Deabsorción1+%Deabsorción 22

% absorcióntotal=2,38 %+1,85 %2

=2,11%

W ESPECÍFICO

Platón de 58 gr:W especifico1= 461 gr461cm3−286cm3

=2.63grcm3

Platón de 53 gr:W especifico2= 378gr378cm 3−232cm 3

=2.589grcm3

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w especifico total=W especifico1+W especifico12

w especifico total=2,63+2,5892

=2.609grcm3

ARENA

W SSS W. seca

Platón de 53.4 gr 166.6 gr 162.6 grTabla 9. Datos para calcular el peso específico del arena

%Deabsorción=w sss−wsecow seco

∗100 %

Platón de 53.4 gr:%Deabsorción=166,6 gr−162,6 gr

162,6gr∗100=2,46 %

Esto quiere decir que fue mucho porcentaje debido al tipo de arena que se tomó que fue de triturado.

Imagen 7,8,9: proceso para calcular peso específico de la arena.

PESO ESPECÍFICO APARENTE- GRAVEDAD ESPEECIFICA

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PICNOMETRO 1 : 166 grPICNÓMETRO 2 : 158 gr

Imagen 10,11: proceso para calcular la gravedad especifica

W PICN +H2O W PIC+ ARENA W PIC +H20+ARENA

Picnómetro 1 166 gr 368 gr 784 grPicnómetro 2 658 gr 336 gr 760 grTabla 10. Datos para calcular la gravedad especifica de la arena

gravedad especifica= w suelo(w pic+suelo+H 2O )−(wpic+H 20)

Volumen de agua dezplazada

P icnómet ro 1 :

gravedad especifica1= 202gr784cm 3−666 cm3

=1,71grcm3

Picnómet ro 2 :

gravedad especifica2= 336 gr760cm3−658cm 3

=1,74grcm3

gravedad especifica total=gravedad especifica1+gravedad especifica22

gravedad especifica total=1,71+1,742

=1,725grcm3

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PASÓ A PASO DEL DISEÑO DE MEZCLAS

1) Se determina la variabilidad de la resistencia del concreto en base al nivel de control de calidad del proceso medido.

3000 lb

¿2∗1¿2

6,4516 cm2 ∗0,4536 kg

1 lb=210,92

kg

cm2

Tamaño máximo del agregado es de =12,5 mm

f´ c = 210,92kg

cm2 ᵟ = 0,07 fm

f´ c =Fm -1,65*(0,07 fm)

1-0,1155

210,92kg

cm2 = Fm(0,8845)

Fm=210,92

kg

cm2

0,8845=238,462

kgcm2

2) Se determina la cantidad de agua requerida por m3 de concreto, y el porcentaje de volumen que hay atrapado.

200 kg agua

2,5% de aire atrapado

3) Se determina la relación de agua/ cemento de la mezcla

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peso del aguapeso del cemento

=0,66

4) Se determina el contenido de cemento

contenido cemento=200kg0,66

=303,03kg

5) Se calcula el volumen aparente del agregado grueso mediante la siguiente tabla

0,55 m3

Fig 3 : tamaños del agregado

6) Se determina el peso de agregado grueso

0,55 m3 * 1323 kgm3

= 727,65 kg

7) Se calcula los volúmenes efectivos de cemento, agua, agregado grueso y aire atrapado.

volumendel cemento= 303kg

3100kgm3

=0,098m 3

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volumenagua= 200 kg

10 00kgm 3

=0,2m 3

volumenagregadogrueso=727,65kg

2609kgm3

=0,279m 3

volumenaireatrapado=1m3∗0,025=0 ,0 25m3

8) Se calcula el volumen del agregado fino

volumen agregado fino = 1m3 -0,098 m – 0,2 m3 – 0,279 m3– 0,025 m3 = 0,398 m3

9) Se calcula el peso del agregado fino

Volumen del agregado fino = (0,398 m3) *(1 725kgm 3

) = 686.6 kg

MATERIAL VOLUMEN NETO PESOCEMENTO 0,098m3 303 kg

AREANA 0, 398m3 686,6 kgTRITURADO 0,279m3 727,665 kg

AGUA 0,2 m3 200 kgAIRE 0,025 m3 0

Tabla 11. Datos finales requeridos para cada material

CONCLUSIONES

Para la elaboración de diseño de mezcla se requiere conocimiento que fue obtenido en los paso a pasos explicados en clases.

Para la creación de un concreto se debe tener en cuenta los procesos de elaboración, colocación, curado y protección, de los cuales depende si este es un concreto bueno o malo.

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Dicho esto, los resultados obtenidos nos indican que los materiales son apropiados para el diseño de mezcla de concreto para una resistencia de 3000 psi, se dedujo sus propiedades específicas de cada uno de los materiales a utilizar.

Antes de iniciar un diseño de mezcla, nos debemos basar en el método ACI, pero de allí se tienen que ir haciendo correcciones. Este método es muy conservador porque trabaja no con una resistencia a la compresión sino con una resistencia a la compresión promedio (ƒ'cr > ƒ'c) que incluye un factor de seguridad. Es decir el ƒ'c de diseño es el ƒ'c requerido.

BIBLIOGRAFÍA

contenidos mezcla concreto. (s.f.). Obtenido de http://www.arqhys.com/contenidos/mezcla-concreto.html

http://blog.360gradosenconcreto.com/diseno-de-mezclas-de-concreto-conceptos-basicos/

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ANEXOS

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IMAGEN 12: imagen de los materiales utilizados en el laboratorio, a la derecha se encuentra la arena de gravilla (agregado fino fina), izquierda el triturado( agregado

grueso)

IMAGEN 13: en esta imagen se puede observar que la arena se encuentra superficialmente saturada

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