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Universidad Nacional de Cajamarca FACULTAD DE INGENIERIA Escuela A.P. de Ingeniera Civil Universidad Nacional de Cajamarca FACULTAD DE INGENIERIA Escuela A.P. de Ingeniera Civil

DISEO DE MEZCLA DE CONCRETO

I.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 una mezcla de concreto existen diferentes mtodos, en esta prctica se utiliz el mtodo heurstico o emprico.

II.OBJETIVOS:

2.1 OBJETIVO GENERAL:

Disear y determinar la resistencia del concreto utilizando el mtodo emprico

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Realizar el diseo de mezcla de concreto con los materiales estudiados de la cantera el Guitarrero, 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.MARCO TEORICO:

PROPIEDADES DE LA MEZCLA.

Las caractersticas que se desea en una mezcla de concreto estn en funcin de la utilidad que prestar en obra. As si se quiere utilizar en una estructura, se tendr una resistencia acorde a las solicitaciones y adems resistente al intemperismo, es decir que sea estable.Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad especfica. Estas propiedades se pueden dividir en dos grupos: cuando el concreto est en estado fresco y endurecido.

PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO.

Consistencia o fluidez.

Es la resistencia que opone el concreto a experimentar deformaciones. Depende de la forma, gradacin y tamao mximo del agregado en la mezcla en la mezcla, cantidad de agua de mezclado.

La consistencia se mide mediante el ensayo de slump con el Cono de Abrams (ASTM C-143), para concretos hechos con agregado grueso cuyo tamao mximo es menor de 2. En la actualidad se acepta una correlacin entre la norma alemana y los criterios norteamericanos; considerndose que:

A las consistencias secas corresponde asentamiento de 0 a 2 (0 mm a 50 mm).

A las consistencias plsticas corresponde asentamiento de 3 a 4 (75 mm a 100 mm).

A las consistencias fluidicas corresponde asentamientos de ms de 5( 125 mm)

Trabajabilidad.

Se entiende por Trabajabilidad a aquella propiedad del concreto en estado fresco la cual determina su capacidad para ser manipulado, transportado, colocado y consolidado adecuadamente con un mnimo de trabajo y un mximo de homogeneidad; as como para ser acabado sin que se presente segregacin.Esta definicin involucra conceptos tales como capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad de compactacin. Igualmente, la Trabajabilidad involucra el concepto de fluidez, con nfasis en la plasticidad y uniformidad dado que ambas tienen marcada influencia en el comportamiento y apariencia final de la estructura.

Homogeneidad:Se refiere a que los componentes del concreto se encuentren en la misma proporcin en cualquier parte de la masa. Considerando que el concreto es una mezcla cuyos componentes tienen diferente peso especfico, estos tendern a segregarse. La homogeneidad depende del tipo y tiempo de mezclado, del transporte, de la compactacin, etc.

Segregacin:La segregacin se puede definir como la descomposicin mecnica del concreto en sus partes constituyentes, de modo que su distribucin deje de ser uniforme. Se puede presentar dos formas de segregacin: en la primera, las partculas gruesas tienden a separarse del mortero porque suelen desplazarse a lo largo de una pendiente o se asientan ms que las partculas finas; en la segunda forma de segregacin la lechada se separa de la mezcla y se produce exclusivamente en aquellas que estn hmedas.

Exudacin:La exudacin o sangrado es una forma de segregacin en la cual una parte del agua de la mezcla tiende a elevarse a la superficie de un concreto recin colado. Este fenmeno se debe a que los constituyentes slidos no pueden retener toda el agua cuando se sedimentan.

En el proceso de la exudacin se presentan dos factores importantes, los mismos que no necesariamente estn relacionados, pero que es preciso distinguirlos:

- La velocidad de exudacin, que viene a ser la rapidez con la que el agua se acumula en la superficie del concreto.

- La capacidad de exudacin, que est definida por el volumen total de agua que aparece en la superficie del concreto.

La exudacin del concreto no cesa hasta que la pasta de cemento se ha endurecido lo suficientemente.

PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO.

Elasticidad.El concreto no es un material completamente elstico y la relacin esfuerzo deformacin para una carga en constante incremento, adopta generalmente la forma de una curva. Generalmente se conoce como mdulo de elasticidad a la relacin del esfuerzo a la deformacin medida en el punto donde la lnea se aparta de la recta y comienza a ser curva.

Para el diseo estructural se supone un mdulo de elasticidad constante en funcin de la resistencia a la compresin del concreto. En la prctica, el mdulo de elasticidad del concreto es una magnitud variable cuyo valor promedio es mayor que aquel obtenido a partir de una frmula.

En el diseo de mezclas se debe tener en cuenta que el mdulo de elasticidad del concreto depende, entre otros de los siguientes factores:

La resistencia a la compresin del concreto y, por lo tanto de todos aquellos factores que lo afectan. De la forma y tiempo de curado del concreto Del grado de humedad del concreto.

Resistencia:

La resistencia a la compresin simple del concreto es su propiedad ms caracterstica y la que define su calidad. En 1919, Duff Abrams estableci experimentalmente que la resistencia a la compresin es funcin de la relacin agua/cemento (a/c) en forma ms significativa que otras variables como la calidad de los agregados, la compacidad, etc. La resistencia aumenta con el tiempo y depende del estado de humedad durante este tiempo y del estado de humedad durante el tiempo de depsito.

Durabilidad:

Es aquella propiedad que se define como la capacidad que el concreto tiene para resistir a condiciones para las cuales se ha proyectado, sin deteriorarse con el tiempo.

Resistencia a la compresin:Se considera generalmente que la resistencia del concreto constituye la propiedad ms valiosa, aunque sta no debe ser el nico criterio de diseo, ya que en algunos casos pueden resultar ms importantes caractersticas como la durabilidad, impermeabilidad, etc. Sin embargo la resistencia nos da una idea general de la calidad del concreto.

IV.CARACTERSTICAS FSICO - MECNICAS: Ac mostraremos las caractersticas de los agregados utilizados para los diseos de mezclas, cabe sealar que las caractersticas de los agregados son de la cantera el Guitarrero. Tambin se mostrarn todas las caractersticas de los componentes del concreto para as poder proceder con el diseo.

A.-Agregado Fino y Grueso:

PROPIEDADESA. FINOA. GRUESO

TAMAO MXIMO-1

TAMAO MXIMO NOMINAL-1

PESO ESPECFICO DE MASA (gr/cm3)2.592.51

PESO ESPECFICO SSS (gr/cm3)2.622.53

PESO ESPECIFICO APARENTE (gr/cm3)2.682.56

ABSORCIN (%)1.320.85

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)61.08

MDULO DE FINURA2.377.44

PESO UNITARIO SUELTO SECO (Kg/m3 )1493.041382.19

PESO U. S. COMPACTADO (Kg/m3 )1717.311485.32

1.1.1. PROCESO DE ELABORACION DEL CONCRETO

A)Diseo de mezclas:

El propsito de los diseos de mezclas es establecer las proporciones de los materiales constituyentes de las mezclas de concreto, de modo que el concreto, producto de estas mezclas, satisfaga los requisitos propuestos para cada obra en particular. Estos requisitos estn referidos, a las propiedades como la consistencia en estado fresco; resistencia una vez en servicio; y durabilidad, en relacin con las caractersticas de exposicin y condiciones de servicio.

Para este mtodo se utiliza las siguientes proporciones

MATERIALESCEMENTOAGREGADO FINOGREGADO GRUESO

PROPORCION124

PARA NUESTRO DISEO DE DOS PROBETAS SE UTILIZO LAS SIGUIENTES CANTIDADESMATERIALESCEMENTOAGREGADO FINOGREGADO GRUESO

PROPORCION3.5 kg7 kg14kg

La cantidad se agua se le agrego observando la consistencia que se quera lograr al momento de mezclarlo

B)Mezclado: La finalidad del mezclado es lograr que la pasta, formada por el cemento y el agua, se extienda y cubra totalmente las superficies de los agregados; adems producir una mezcla homognea en cualquier porcin de su masa. Generalmente el mezclado se realiza en mezcladoras de diversos tipos y tamaos.

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 componentes

3. 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.

Slump

Como se puede apreciar el Slump obtenido es 7.5cm.

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)

A9.02523.89014.8655727.970.00259516

B8.97423.62914.6555709.860.002566613

Promedio: 0.00258088 kg/cm3 = 2580.886 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.

Probeta A

Dimetro 15.43

Altura 30.05

Probeta B

Dimetro 15.38

Altura 30.07

2. 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)

A13.215727.9700.00224769

B13.205709.8600.00231179

De donde Equivalente a: 2279.740 kg/m3.

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

PROBETA A

Probeta ensaya a los 7 das

PUNTOSCARGA (tn) (mm)CARGA (Kg)u*10^(-2) (kg/cm2)

100.0000.0000

220.4420000.14511.318

341.0040000.33322.635

461.4060000.46533.953

581.8980000.63045.271

6102.33100000.77756.588

7122.55120000.85067.906

8142.79140000.93079.224

9163.00160001.00090.541

10183.38180001.127101.859

11203.66200001.220113.177

1221.74.15217001.383122.797

ESFUERZO DE ROTURA A LOS 7 DIAS: 122.797 kg/cm^2 ESFUERZO DE ROTURA A LOS 28 DIAS: 175.424 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.

Calculo estimado de la resistencia a la compresin a los 28 das

122.79 kg/cm2 --------------------70% X -------------------- 100%

28 das = 175.424 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.

PROBETA BProbeta ensaya a los 7 das

PUNTOSCARGA (tn) (mm)CARGA (Kg)u*10^(-2) (kg/cm2)

100.0000.0000

220.4620000.15311.318

340.9540000.31722.635

461.3760000.45733.953

581.8980000.63045.271

6102.33100000.77756.588

7122.55120000.85067.906

8142.84140000.94779.224

9162.96160000.98790.541

10183.20180001.067101.859

1119.93.90199001.300112.611

ESFUERZO DE ROTURA A LOS 7 DIAS: 112.611 kg/cm^2 ESFUERZO DE ROTURA A LOS 28 DIAS: 160.873 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.

Calculo estimado de la resistencia a la compresin a los 28 das

112.611 kg/cm2 --------------------70% X -------------------- 100%

28 das = 160.873 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.

PROMEDIO FINALES:

ESFUERZO:28 das = 168.148 kg/cm2

MODULO DE ELASTICIDAD

FORMULA DEL ACI

FORMULA DE CLASE

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Al estimar la resistencia a los 28 das, considerando esta fecha como el alcance mximo de su resistencia y del 70 % de la misma a los 7 das, obtenemos un resultado de 168.48 kg/cm2, por lo que se aprecia que no se logr llegar a la resistencia requerida de 210 kg/cm^2.

El peso especfico del concreto seco encontrado es de 2279.740 kg/m3 por lo q est dentro de los parmetros establecidos que debe estar entre 2200 kg/m3 y 2400 kg/m3

La consistencia obtenida, es una consistencia plstica, que coincide con la consistencia es de 3 a 4 pulgadas de Slump, se obtuvo 8.55 cm.

La mezcla obtenida no es la ms adecuada sali con una apariencia sobregrabosa.

No es recomendable utilizar este mtodo ya que todos los agregados tienen diferentes propiedades fsicas como mecnicas por lo tanto si usamos las mismas proporciones en diferentes agregados obtenemos esfuerzos diferentes y que algunos no cumplen con el requerido.

Una vez terminado de mezclar el concreto, es de suma importancia lavar la mezcladora e instrumentos usados, de lo contrario se adherir una capa de concreto que luego ser difcil de quitar.

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 concreto1

Tecnologa del concreto8