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Ing. Rafael Cachay Huamán [email protected] 1
EXPOSITOR :
Ing. Rafael Cachay Huamán
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES
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CONCRETO
Cemento
+
Agua
+
Piedra
+
Arena
+
Aditivos*
+
Aire
Elementos Activos
“Elemento Pasivo”
Capitulo I
* ¿ Opcional ?
• Aditivos en la Mezcla.
• Adiciones.
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Proporciones típicas en
Volumen absoluto de los
Componentes del Concreto
AGREGADOS
60% – 75%
AGUA
15% – 22%
CEMENTO 7% – 15%
AIRE 1% – 3%
ADITIVO 0.1% – 0.2%
4
5
CAPITULO II
6
2.- CARACTERISTICAS DEL CONCRETO
MATERIAL IDEAL PARA LA CONSTRUCCION
En Estado FRESCO
PlásticaMoldeableTrabajable
etc.
En EstadoENDURECIDO
AislanteResistente
Durableetc.
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La Trabajabilidad esta referida al Transporte –
Colocación – Curado y Acabado
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Tiempo de Fragua (penetrometro)
Fragua Inicial: 500
Libras/pulg.2
Fragua Final:4000
Libras/pulg.2
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Resistencia a la Compresión
Compresión =
Fuerza / Área
CAPITULO III
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RESISTENCIA DE DISEÑO REQUERIDA : f ’ cr
RESISTENCIA DE DISEÑO : f ’ c(plano)
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SI NO
3.1. CRITERIOS EN LA ELECCION DE LA
RESISTENCIA REQUERIDA. f ‘cr
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f ’c Especificado (Plano) f ’cr (Kgcm²)
< 210 f’ c + 70
210 – 350 f’ c + 84
> 350 f ’ c + 98 ( * )
1.10 f’ c + 50
1. Si nuestro N° de muestras es < 15 ó no se cuenten con
registros sobre la desviación estándar del concreto:
a) El comité del ACI ( a nivel mundial) considera que el
cálculo del f ´cr será según la siguiente tabla :
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f ’cr = 210 + 84 Kg/cm2
= 294
f ’cr = 300 Kg/cm2
f ’cr = 105 + 70= 175
f ’cr = 175 Kg/cm2
f ’cr = 420 + 98 = 518 ó= 1.10 * 420 + 50 = 512
f ’cr = 512 Kg/cm2
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Entre los Métodos para el Diseño de Mezclas de
Concreto el mas utilizados son:
1. Método Comité 211 ACI.
El más conocido es el ACI 211, es un método tabulado, “
se utilizan tablas estandarizadas ”.
2. Método de Combinación de Agregados.
3. Otros Métodos de Diseño.
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Proporciones típicas de los
Componentes del Concreto
arena
piedra
cemento
aire
agua
La gráfica es una
representación del concreto
para fines de explicación y
de manejo técnico.
Cemento Agua Arena Piedra
Peso Especifico 3130 1000 2660 2740
PUS 1756 1600
PUC 1885 1709
CH 1.42 0.45
AB 0.60 0.67
Dnm 1"
MF 3.00 7.37 21
Entre los Métodos para el Diseño de Mezclas de
Concreto el mas utilizados son:
CEMENTO PORTLAND TIPO I.
f’c = 210 kg/cm2 – Asentamiento de 3” a 4”.
Asentamiento Tamaño Máximo del Agregado Grueso
3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 1/2” 2” 3” 6”
Concreto sin are incorporado
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 --
Si el TMN = 1” y Asentamiento 3” a 4” Entonces Agua = 193 Kg/m3
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Tabla confeccionada por el comité ACI 211
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Consistencia.
De la tabla anterior:
Mayor asentamiento más agua.
Menor asentamiento menos
agua.
TMN Agregado Grueso Aire Atrapado
3/8” 3.0 %
½” 2.5 %
¾” 2.0 %
1” 1.5 %
1 ½” 1.0 %
2” 0.5 %
3” 0.3 %
4” 0.2 %
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Tabla confeccionada por el comité ACI 211
MAS PEQUEÑO
EL AGREGADO MÁS AIRE ATRAPA
F ’cr
(Kg/cm²)
Relación agua / cemento en peso
Concreto sin aire incorporado
Concreto con aire incorporado
150 0.80 0.71
200 0.70 0.61
250 0.62 0.53
300 0.55 0.46
350 0.48 0.40
400 0.43
450 0.38 LEY DE ABRAM’S
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Tabla confeccionada por el comité ACI 211
TMN
A.G.
Módulo de finura del Agregado Fino
2.40 2.60 2.80 3.00
3/8” 0.50 0.48 0.46 0.44
1/2” 0.59 0.57 0.55 0.53
3/4” 0.66 0.64 0.62 0.60
1” 0.71 0.69 0.67 0.65
1 ½” 0.76 0.74 0.72 0.70
2” 0.78 0.76 0.74 0.72
3” 0.81 0.79 0.77 0.75
6” 0.87 0.85 0.83 0.81
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Tabla confeccionada por el comité ACI 211
AGUA 193
AIRE ATRAPADO 1.5 %
RELACION A/C = 0.55
CEMENTO = AGUA / (a/c)
CEMENTO = 193 / 0.55
CEMENTO = 351PIEDRA = b/b0 * PUC Pd.
PIEDRA = 0.65 * 1709
PIEDRA = 1111
/42.5 = 8.3 bol.
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TNM de la Piedra
Sin Aire incluido
3/8” 2280
1/2” 2310
3/4” 2345
1” 2380
1 ½” 2410
2” 2445
3” 2490
6” 2530
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Tabla confeccionada por el comité ACI 211
LA ARENA LA HALLAMOS POR DIFERENCIA DEL PESO TOTAL DEL CONCRETO MENOS LOS MATERIALES YA HALLADOS.
ARENA = 2380 – (AGUA + CEMENTO + PIEDRA)
ARENA = 2380 – (193 + 351 + 1111)
ARENA = 725 KILOS
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Corrección por Humedad de los Agregados.
A.F. = Peso Seco (1 + % C.H. AF./100)
A.G. = Peso seco (1 + % C.H. AG./100)
Humedad Superficial.
A.F. = % C.H. - % Abs +
A.G. = % C.H. - % Abs
Aporte de humedad
Agua Efectiva = Agua Diseño – Aporte Humedad.
Cantidad de Material por m³ corregida por Humedad (PESO
DE OBRA).
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4.5. PODEMOS DISEÑAR CON OTROS PROCEDIMIENTOS
DE ACUERDO A LAS DIFERENTES EXPERIENCIAS
YMEJORAR LAS PROPIEDADES
DEL CONCRETO.
TMN
A. G.
Bolsas de Cemento por m³
6 7 8 9
3/8” 3.96 4.04 4.11 4.19
½” 4.46 4.54 4.61 4.69
¾” 4.96 5.04 5.11 5.19
1” 5.26 5.34 5.41 5.49
1 ½” 5.56 5.64 5.71 5.79
2” 5.86 5.94 6.01 6.09
3” 6.16 6.24 6.31 6.39
Para 8.3 bol. De cemento tenemos m = 5.43
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1000.30.7
43.50.7xrf
%39fr
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Este método considera el Módulo de Finura “ m “ de la mejor
combinación. Para esto establece la ecuación.
100xmm
mmr
fg
g
f
Donde:
m = Módulo de Finura de la combinación.
mf = Módulo de Finura del Agregado Fino.
mg = Módulo de Finura del Agregado Grueso.
Tamiz(Pulg)
Huso 1 ½” Huso ¾” Huso 3/8”
L.I. L.S. L.I. L.S. L.I. L.S.
2" 100 100
1 1/2" 95 100 100 100
1" 60 90 98 100
3/4" 45 80 95 100
1/2" 35 68 70 80 100 100
3/8" 30 58 50 65 95 100
N°4 25 50 35 55 30 65
N°8 20 45 25 48 20 50
N°16 14 38 18 42 15 40
N°30 8 30 10 35 10 30
N°50 3 20 5 20 5 15
N°100 0 8 0 8 0 833
Este método considera el porcentaje incidencia de cada agregado en el
diseño de mezcla, los porcentajes se controlan de tal forma que la
combinación esté
dentro de algunos
de estos Husos.
NTP.400.037
Tenemos otros
Husos:DIN 1045
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USAR MATERIALES,HERRAMIENTAS YEQUIPOSNECESARIOS
Mezclado de los materiales
proporcionados en peso.
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Si nuestro N° de muestras es > 30
El valor del f ’cr de diseño será el MAYOR valor
obtenido de ambas fórmulas.
I.- f ’cr = f ’c + 1.34 Ds
II.- f ’cr = f ’c + 2.33 Ds – 35
III.- f ’cr = f ’c + 1.34 Ds ó
f ’cr = 0.90 f ’c + 2.33 Ds el Mayor.
f ’c <= 350 Kg/cm2
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f ’c
(Kg/cm²)
Ds (Kg/cm²)
10 15 20 25 30 35 40 45 50
140 155 160 170 175 180 185 200 210 220
175 190 195 205 210 215 220 236 245 255
210 225 230 240 245 250 255 270 280 290
245 260 265 275 280 285 290 305 315 325
280 295 300 310 315 320 325 340 350 360
350 365 370 380 385 390 395 410 420 430
Tabla 1:
Obtención del f ’cr en función de la desviación estándar
Anteriormente f ’cr = 210 + 84 = 294 Kg/cm2
Nuevo f ’cr = 243.5 = 245 Kg/cm2
AGUA 193
AIRE ATRAPADO 1.5 %
RELACION A/C = 0.55
CEMENTO = AGUA / (a/c)
CEMENTO = 193 / 0.63
CEMENTO = 306
Aditivo Reductor 10%
AGUA 193 - 19.3 = 174
Cemento = 174/.63 =276
/42.5 = 7.2 bol.
/42.5 = 6.5 bol.
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F ’cr
(Kg/cm²)
Relación agua / cemento en peso
Concreto sin aire incorporado
Concreto con aire incorporado
150 0.80 0.71
200 0.70 0.61
f’ cr =245 ( 0.63)
250 0.62 0.53
300 0.55 0.46
350 0.48 0.40
400 0.43
450 0.38 LEY DE ABRAM’S
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Método de Diseño:
Rotura
Promedio ≥ f ´c y
Individualmente > f ´c – 35 Kg/cm²
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1. Debemos tener todos los datos técnicos de la Obra
que vamos a realizar.
2. Saber las características de los materiales que
vamos a utilizar.
3. El Diseño de Mezcla NO es un Procedimiento
automático.
4. Los datos de la tabla y criterios de selección deben
ser utilizados como una guía ( 1° estimación).
5. La experiencia del diseñador y el conocimiento
profundo de las mezclas, deben normar el Diseño.
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Mezclas preparadas en el Laboratorio:
6.-Podemos proporcionar los materiales, utilizando la
experiencia y los métodos indicados.
7.-Podemos analizar el potencial técnico que tiene el concreto.
Mezclas preparadas en Obra.
8.-Nos permite verificar la influencia de los procedimientos que
utilizamos.
9.-Podemos sacar una ventaja tecnológica al tener y conocer
varias alternativas de diseño.
10.-Podemos sacar una ventaja económica, al mejorar la calidad
del concreto.
11.- y se incrementa al utilizar el avance tecnológico de los
Aditivos. (Reducción del agua hasta 30 % - 40 %).
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LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES