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11-12-2014
DISEÑO DE LA MEZCLA DE
CONCRETO –METODO ACI 211
CURSO:
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
DOCENTE:
ING. JUAN CARLOS AVILA
ALUMNOS:
ALCANTARA CHAVEZ.PIERRE
CAYOTOPA CABANILLAS KEVIN
INFANTE CALDERON LUIS ENRIQUE
LOBATO CHAVEZ NEISER
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INGENIERIA CIVIL
I. ANTECEDENTES.
Este trabajo de laboratorio se llevó a cabo debido a la exploración a la
cantera “DON LUCHO” a comienzos del presente ciclo, continuando con
los ensayos de laboratorio realizados a los agregados de la cantera ya
mencionada, para ahora proceder a hacer un diseño de mezcla de
concreto usando el método ACI 211. Este trabajo representa un inicio en
una rama de nuestra carrera que es la construcción, ya que un buen
diseño de mezclas del concreto es fundamental. No debemos olvidarnos
de la calidad de los agregados, del agua y del tipo de entorno a realizar la
obra para poder elegir el adecuado cemento y, si es necesario, el uso de
aditivos.
II. OBJETIVO.Diseñar mezclas de concreto a partir de las características o
propiedades físicas básicas de los componentes, de manera
óptima, para obtener resultados óptimos en cuanto a:
- Manejabilidad del concreto recién mezclado.
- Propiedades requeridas en el concreto endurecido.
- Economía.
Verificar mediante ensayos de laboratorio el asentamiento.
III. MARCO TEORICO. Siempre que sea posible, la dosificación de concreto deberá
basarse en datos obtenidos de experiencias en laboratorio, en las cuales han sido utilizados los materiales a ser empleados en obra, si esta información es limitada o en el peor de los casos no se dispone de esta información. Las estimaciones dadas en estas recomendaciones pueden ser empleadas.
Será útil la siguiente información de materiales disponibles:
➢ Análisis Granulométrico del agregado fino y grueso.➢ Peso unitario del agregado grueso.➢ Peso específico de masa, porcentajes de absorción y humedad de los agregados a utilizarse.➢ Tipo y marca del cemento Portland escogido.➢ Peso específico del cemento Portland.
IV. PROCEDIMIENTOINSTALACIONES ELECTRICAS
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INGENIERIA CIVIL
La obtención de los pesos de las mezclas de concreto
especificado, se hace siguiendo una secuencia de pasos
lógicos y directos, los cuales acomodan las características de
los materiales disponibles en una mezcla adecuada para el
trabajo.
Las especificaciones con las que un diseñador cuenta pueden
ser algunas o todas las siguientes
➢ Máxima relación Agua – Cemento.
➢ Mínimo contenido de cemento.
➢ Contenido de aire.
➢ Asentamiento (Slump).
➢ Tamaño máximo de agregado.
➢ Resistencia.
➢ Otros requerimientos tales como: Resistencia de sobre
diseño, aditivos y tipos especiales de concreto o agregados.
CARACTERÍSTICAS FÍSICO – MECÁNICAS DE LOS
AGREGADOS
CANTERA DON LUCHO
(salida a la costa)
1. AGREGADO FINO
➢ Peso Específico de Masa → 2660 kg/m3
➢ Contenido de Humedad → 3.690%
➢ Absorción → 1.26%
➢ Módulo de Finura → 2.73
2. AGREGADO GRUESO
➢ Peso Específico de Masa: → 2620 kg/m3
➢ Peso Específico compactado. → 1533.96 kg/m3
➢ Contenido de Humedad → 1.033 %
➢ Absorción → 1.4553 %
3. Cemento Pacasmayo Tipo V
➢ Peso Específico → 3130 kg/m3
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INGENIERIA CIVIL
4. Agua Potable
5. Elemento Estructural
➢ Pilar de puentes.
6. Resistencia a la Compresión
➢ f’c = 210 kg/cm2 (28 días)
7. Desviación estándar.
➢ 23.
8. Consistencia.
➢ Plástica.
9. Tamaño máximo nominal.
➢ 1.5.
10. Peso específico del cemento.
➢ 1.13.
SECUENCIA DEL DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
Prescindiendo de si las características del concreto son dadas
en las especificaciones o son dejadas a criterio de quien diseña
las mezclas, obtenemos los pesos de las muestras por metro
cúbico de concreto de la siguiente manera:
MÉTODO ACI
Concreto sin aire incorporado: f’c = 210 kg/cm2
1) Calculo de la resistencia de diseño.
f’cr = 210 + 1.34 (23) = 240.82 = 241 kg / cm2
f’cr = 210 + 2.33 (23) - 35 = 228.54 = 229 kg / cm2
2) Elección del Asentamiento (Tabla I)
Asentamiento Máximo = 3”
Asentamiento Mínimo = 4”
→ SLUMP = 3” – 4”
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INGENIERIA CIVIL
3) Elección del Tamaño Máximo Nominal del
Agregado Grueso
→ T.M.N. = 1 1/2”
4) Volumen unitario de agua y contenido de aire (Tabla
II-A)
→Agua de mezcla = 181 lts/m3
→Aire Atrapado = 1 %
5) Relación: Agua (Tabla III)
Interpolando: 0.63
6) Determinación del Factor Cemento
181/0.63 = 285 kg / m3
Peso de una bolsa de cemento = 42.5 kg
→ La cantidad de cemento a utilizar será: 6.71 bolsas /
m3
7) Determinación del Agregado Grueso (Tabla IV)
Volumen Seco Compactado = Vsc = 0.687 m3
Además: Peso Unitario Seco Compactado = Pusc =
1533.9614 kg/m3
→ La cantidad de Agregado Grueso de diseño será:
1053.83 kg/m3
8) Calculo de volúmenes absolutos.
Cemento = 285 / (3.13 * 1000) = 0.091 m3
Agua = 181 / (1*1000) = 0.18 m3
Aire = 1 % = 0.01 m3
Agregado grueso = 1053.83 / (2.62*1000) = 0.4022 m3
Volumen total conocido = 0.683 m3
9) Determinación del Agregado Fino
Vol. (Ag. fino) = 1 – 0.683 = 0.316 m3
→ Vol. (Ag. fino) = 0.316 m3
→ La cantidad de Agregado Grueso de diseño será:
0.316x2660 kg = 842.62 kg / m3
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10)Materiales de diseño por m3
Cemento → 285 kg
Agua → 181 lt
Ag. Fino → 842.62 kg
Ag. Grueso → 1054 kg
Aire → 1%
11)Corrección por humedad de los agregados
Peso húmedo de:
Ag. Fino = 842.62 kg x (1 + 0.0369) = 873.71 kg /
m3
Ag. Grueso = 1054 kg x (1 + 0.01033) = 1064.89
kg / m3
Humedad superficial del agregado:
Ag. Fino = 3.690 – 1.26 = +2.42 %
Ag. Grueso = 1.033 – 1.4553 = -0.4223 %
Aporte de los agregados:
Ag. Fino = 842.62 * (+0.0242) = +20.39 lts / m3
Ag. Grueso = 1054 * (-0.004223) = -4.45 lts / m3
= +15.94 lts /
m3
Agua efectiva = 181 – 15.94 = 165.06 lts / m3
Pesos corregidos de los materiales:
Cemento → 285 kg
Agua → 165 lt
Ag. Fino → 874 kg
Ag. Grueso → 1065 kg
12)Elaboración de Especímenes
Para nuestro ensayo se va a calcular los pesos
necesarios para la elaboración de 6 probetas.
Volumen por probeta = ((π ¿0.152) / 4) * 0.3 =
0.0053 m3
Volumen total de probetas = 0.0053 * 6 = 0.0318
m3
Por lo tanto el requerimiento de materiales para la
elaboración de los ensayos:
Cemento → 0.0318 * 285 = 9.065 kg
Agua Efectiva → 0.0318 * 165 = 5.248 lts
Ag. Fino → 0.0318 * 874 = 27.801 kg
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Ag. Grueso → 0.0318 * 1065 = 33.876 kg
V. DESCRIPCION DE ENSAYOS OBSERVADOS.
Comprobación del
asentamiento:
Para la comprobación del asentamiento se ha
realizado tres pruebas de asentamiento para lo
cual se ha hecho la medición de los pesos totales
de la dosificación que no ha salido para la
realización de 6 probetas.
Luego se ha colocado todos los materiales ya
medidos a la mezcladora tipo trompo
Seguidamente se ha hecho la prueba de
asentamiento hasta en 3 ocasiones con la mezcla
resultante.
Resultados.
Primera prueba de asentamiento:
Primera prueba de asentamiento:
Primera prueba de asentamiento:
Los resultados de la primera y segunda prueba no
fueron los adecuados debido a que en la primera
prueba se ha llenado el cono con concreto que no
se ha mezclado adecuadamente o que no ha
estado el tiempo necesario en la mezcladora para
tener la consistencia requerida, y en la tercera
prueba se ha llenado el cono con concreto que
debió ser para la quinta y sexta probeta y este ha
sido un concreto que se ha quedado por así
decirlo en la mezcladora y no ha tenido la
consistencia requerida ya que gran parte de
concreto ya se había llenado en las probetas y
quedaba un concreto bastante pobre de agregado
grueso.
Llenado de las 6 probetas de concreto.
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INGENIERIA CIVIL
Para esto se ha utilizado 5 moldes
de probeta proporcionado por el laboratorista.
Se ha llenado completamente solamente 5
probetas debido a que el volumen calculado no he
sido el adecuado, esto se debe a que un
porcentaje de la mezcla se ha quedado pegado en
la mezcladora y es por eso que la sexta probeta no
se ha llenado.
VI. CONTROLES AMBIENTALES
En la ejecución de nuestro diseño se mezcla, tuvimos sumo
cuidado de no contaminar con el concreto mezclado al entorno
con el que estábamos trabajando. El cemento, como sabemos
es una mezcla que al contacto con el agua reacciona y puede
irritar diferentes partes de nuestro cuerpo, debido a esto, el
contacto directo con el cemento debe ser el mínimo posible.
La contaminación con el concreto también se puede dar con la
naturaleza a nuestro entorno, esto incluye la flora, la fauna o el
terreno en el cual estos interactúan; debido a este conocimiento,
fuimos cuidadosos de no botar el cemento en cualquier parte;
sino, en la zona de desmonte de materiales de nuestro
laboratorio; y lavamos el mixer de manera que no quede restos
de concreto en el lugar de lavado ni en el mixer.
VII. COMPARACION DE LOS ENSAYOS VERSUS LAS
NORMAS. Según nuestros cálculos, el asentamiento en el ensayo del cono de
Abrams nos debería salir 3” a 4” con un error de ± ½“, según lo
especificado en la norma, pero en la aplicación de laboratorio nos dimos
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INGENIERIA CIVIL
cuenta, intuitivamente, de que la cantidad de agua era
insuficiente, hecho que comprobamos al ver que nuestro asentamiento
era de casi de una 1” pulgadas.
Luego de investigar en nuestros datos, dedujimos que la razón de
nuestro error en la prueba de asentamiento sea probablemente una falla
en el ensayo de humedad del agregado fino, Esta diferencia enorme de
humedad nos quitaba más de 2 litros de agua para la mezcla de diseño,
según muestran los siguientes cálculos:
12) Corrección por humedad del agregado:
Por peso húmedo de:
• Agregado Fino : 945.5
0 Kg/m3
• Agregado Grueso : 943.2
7 Kg/m3
A continuación determinamos la humedad superficial del agregado:
• Agregado Fino : 1.57 %• Agregado Grueso : -1.13 %
Y los aportes de los agregados serán:
• Agregado Fino : 14.41 l/m3• Agregado Grueso : -10.51 l/m3
Aporte de humedad de los agregados =
3.8971767 l/m3
Agua efectiva =
175.102823 l/m3
• Cemento: 261.7
0 Kg/m3
• Agua: 175.1
0 Kg/m3
• Agregado fino: 945.5
0 Kg/m3
• Agregado grueso: 943.2
7 Kg/m3
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INGENIERIA CIVIL
13) Proporciones en peso:
Diseño: 1.00 : 3.51 : 3.56 / 29.07 l/bolsaEfectivo: 1.00 : 3.61 : 3.60 / 28.44 l/bolsa
14) Para el cono de Abrams:
Diseño: 1.00 : 3.51 : 3.56 : 0.68Efectivo: 1.00 : 3.61 : 3.60 : 0.67
15) Multiplicación del volumen por los pesos volumétricos de cada material
8.32 30.0830.0
0 5.57kg. kg. kg. Litros
Finalmente, con los nuevos resultados, agregamos la cantidad de agua que
faltaba a la mezcla y obtuvimos un asentamiento de 3” lo cual, como ya
dijimos anteriormente, está dentro del error permisible por la norma.
VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
➢ El diseño de mezcla realizado proporciona una primera aproximación
de las proporciones de la mezcla, con el propósito de ser comprobado,
preparando y ensayando mezclas de prueba en el laboratorio, debiendo
ser ajustado si es necesario para producir las características deseadas
del concreto.
➢ La granulometría de los agregados, determinada por el análisis de
tamices es un elemento importante en la determinación: del
requerimiento unitario de agua, las proporciones del agregado grueso y
fino, y el contenido de cemento para obtener la trabajabilidad deseada.
➢ Las características físicas y químicas del cemento, influyen en las
propiedades del concreto endurecido, pero a pesar de esto, la única
propiedad del cemento usada en el cálculo de las proporciones de la
mezcla de cemento es el peso específico debido a que no genera un
error apreciable en el diseño de mezcla.
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INGENIERIA CIVIL
➢ Para un conjunto dado de materiales y condiciones
de trabajo, la cantidad neta de agua utilizada por unidad de cemento,
determinan la resistencia del concreto. Esta cantidad neta de agua
excluye la cantidad de agua absorbida por los agregados.
IX. FORMATO FIRMADO POR EL TECNICO DE
LABORATORIO UPN.
Archivado en anexos
X. FOTOS Y VIDEOS
Fotos presentadas en anexos y video en diapositivas
XI. ANEXOS.
TABLA N 1
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TABLA N°2
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TABLA N 3
TABLA N 4
TABLA N 5
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TABLA N 6
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FOTOS: Medición del agua
Adición del agua a la mezcla.
Llenado del cono de Abrams
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Aplicación de los 25 golpes al cono.
Retirado del cono del primer llenado:
Verificación del asentamiento:
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Verificación del segundo llenado:
Verificación del asentamiento del tercer llenado:
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