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diseño de mezclas aplicado para la ingenieria

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  • 1. Universidad Nacional del Altiplano Facultad de Ingeniera Civil Diseo de Mezclas de Concreto Samuel Laura Huanca samuel_ingcivil@hotmail.com Puno Per Marzo 2006
  • 2. UNA/FICA/EPIC DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO 1 Samuel LAURA HUANCA PROLOGO Este resumen solamente pretende ser un aporte ms al conocimiento del concreto y, especficamente, est orientado a los procedimientos a seguir para proporcionar mezclas de concreto de peso normal. Este es un resumen recopilado de las diversas referencias bibliogrficas existentes en nuestro medio. Esta obra est dirigida a los estudiantes universitarios que desean ampliar y afinar sus conocimientos para realizar un buen diseo y/o proporcionamiento de mezclas de concreto, por los diferentes mtodos aqu expuestos. Esta contribucin va dedicada a los estudiantes y compaeros de la Escuela de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional del Altiplano, con quienes comparto da a da las aulas y el patio de nuestra querida casa de estudios, y a quienes espero seguir contribuyendo en su formacin profesional. FilosofFilosofFilosofFilosofa del Constructora del Constructora del Constructora del Constructor Interpretada por: RuskinRuskinRuskinRuskin Toda accin humana resulta honrada, agraciada y verdaderamente magnfica cuando se hace considerando las cosas que estn por venir En consecuencia, cuando construyamos, hagmoslo pensando en que ser para siempre. No edifiquemos para el provecho y el uso actual solamente. Hagamos tales obras que nuestros descendientes nos lo agradezcan y consideremos, a medida que ponemos piedra sobre piedra, que llegar el da en que esas piedras sern sagradas porque nuestras manos las tocaron, y que la posteridad pueda decir con orgullo, al ver nuestra labor y esencia que en ella forjamos, Mirad aqu el legado de quienes nos precedieron. Samuel Laura Huanca Puno, Marzo del 2006.
  • 3. UNA/FICA/EPIC DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO 2 Samuel LAURA HUANCA PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO DE PESO NORMAL El proporcionamiento de mezclas de concreto, mas comnmente llamado diseo de mezclas es un proceso que consiste de pasos dependientes entre si: a) Seleccin de los ingredientes convenientes (cemento, agregados, agua y aditivos). b) Determinacin de sus cantidades relativas proporcionamiento para producir un, tan econmico como sea posible, un concreto de trabajabilidad, resistencia a compresin y durabilidad apropiada. Estas proporciones dependern de cada ingrediente en particular los cuales a su vez dependern de la aplicacin particular del concreto. Tambin podran ser considerados otros criterios, tales como minimizar la contraccin y el asentamiento o ambientes qumicos especiales. Aunque se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos tericos del diseo de mezclas, en buena parte permanece como un procedimiento emprico. Y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseo, estn basados principalmente en lograr una resistencia a compresin para una edad especificada as como una trabajabilidad apropiada. Adems es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del concreto tambin sern satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque qumico). Sin embargo antes de pasar a ver los mtodos de diseo en uso comn en este momento, ser de mucha utilidad revisar, en ms detalle, las consideraciones bsicas de diseo. CONSIDERACIONES BASICAS Economa El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de la mano de obra empleada y el equipamiento. Sin embargo excepto para algunos concretos especiales, el costo de la mano de obra y el equipamiento son muy independientes del tipo y calidad del concreto producido. Por lo tanto los costos de los materiales son los ms importantes y los que se deben tomar en cuenta para comparar mezclas diferentes. Debido a que el cemento es ms costoso que los agregados, es claro que minimizar el contenido del cemento en el concreto es el factor ms importante para reducir el costo del concreto. En general, esto puede ser echo del siguiente modo: - Utilizando el menor slump que permita una adecuada colocacin. - Utilizando el mayor tamao mximo del agregado (respetando las limitaciones indicadas en el captulo anterior). - Utilizando una relacin ptima del agregado grueso al agregado fino. - Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.
  • 4. UNA/FICA/EPIC DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO 3 Samuel LAURA HUANCA Es necesario adems sealar que en adicin al costo, hay otros beneficios relacionados con un bajo contenido de cemento. En general, las contracciones sern reducidas y habr menor calor de hidratacin. Por otra parte un muy bajo contenido de cemento, disminuir la resistencia temprana del concreto y la uniformidad del concreto ser una consideracin crtica. La economa de un diseo de mezcla en particular tambin debera tener en cuenta el grado de control de calidad que se espera en obra. Como discutiremos en captulos posteriores, debido a la variabilidad inherente del concreto, la resistencia promedio del concreto producido debe ser ms alta que la resistencia a compresin mnima especificada. Al menos en pequeas obras, podra ser ms barato sobredisear el concreto que implementar el extenso control de calidad que requerira un concreto con una mejor relacin costo eficiencia. Trabajabilidad Claramente un concreto apropiadamente diseado debe permitir ser colocado y compactado apropiadamente con el equipamiento disponible. El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la segregacin y sangrado deben ser minimizados. Como regla general el concreto debe ser suministrado con la trabajabilidad mnima que permita una adecuada colocacin. La cantidad de agua requerida por trabajabilidad depender principalmente de las caractersticas de los agregados en lugar de las caractersticas del cemento. Cuando la trabajabilidad debe ser mejorada, el rediseo de la mezcla debe consistir en incrementar la cantidad de mortero en lugar de incrementar simplemente el agua y los finos (cemento). Debido a esto es esencial una cooperacin entre el diseador y el constructor para asegurar una buena mezcla de concreto. En algunos casos una menos mezcla econmica podra ser la mejor solucin. Y se deben prestar odos sordos al frecuente pedido, en obra, de ms agua. Resistencia y durabilidad En general las especificaciones del concreto requerirn una resistencia mnima a compresin. Estas especificaciones tambin podran imponer limitaciones en la mxima relacin agua/cemento (a/c) y el contenido mnimo de cemento. Es importante asegurar que estos requisitos no sean mutuamente incompatibles. Como veremos en otros captulos, no necesariamente la resistencia a compresin a 28 das ser la ms importante, debido a esto la resistencia a otras edades podra controlar el diseo. Las especificaciones tambin podran requerir que el concreto cumpla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia al congelamiento y deshielo ataque qumico. Estas consideraciones podran establecer limitaciones adicionales en la relacin agua cemento (a/c), el contenido de cemento y en adicin podra requerir el uso de aditivos. Entonces, el proceso de diseo de mezcla, envuelve cumplir con todos los requisitos antes vistos. Asimismo debido a que no todos los requerimientos
  • 5. UNA/FICA/EPIC DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO 4 Samuel LAURA HUANCA pueden ser optimizados simultneamente, es necesario compensar unos con otros; (por ejemplo puede ser mejor emplear una dosificacin que para determinada cantidad de cemento no tiene la mayor resistencia a compresin pero que tiene una mayor trabajabilidad). Finalmente debe ser recordado que incluso la mezcla perfecta no producir un concreto apropiado si no se lleva a cabo procedimientos apropiados de colocacin, acabado y curado. INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEO DE MEZCLAS - Anlisis granulomtrico de los agregados - Peso unitario compactado de lo 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. PASOS PARA EL PROPORCIONAMIENTO Podemos resumir la secuencia del diseo de mezclas de la siguiente manera: 1. Estudio detallado de los planos y especificaciones tcnicas de obra. 2. Eleccin de la resistencia promedio ( ' )cr f . 3. Eleccin del Asentamiento (Slump) 4. Seleccin del tamao mximo del agregado grueso. 5. Estimacin del agua de mezclado y contenido de aire. 6. Seleccin de la relacin agua/cemento (a/c). 7. Clculo del contenido de cemento. 8. Estimacin del contenido de agregado grueso y agregado fino. 9. Ajustes por humedad y absorcin. 10.Clculo de proporciones en peso. 11.Clculo de proporciones en volumen. 12.Clculo de cantidades por tanda. 1. Especificaciones tcnicas Antes de disear una mezcla de concreto debemos tener en mente, primero, el revisar los planos y las especificaciones tcnicas de obra, donde podremos encontrar todos los requisitos que fij el ingeniero proyectista para que la obra pueda cumplir ciertos requisitos durante su vida til.
  • 6. UNA/FICA/EPIC DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO 5 Samuel LAURA HUANCA 2. Eleccin de la resistencia promedio ( ' )cr f 2.1. Clculo de la desviacin estndar Mtodo 1 Si se posee un registro de resultados d