manual de prácticas de concreto hidráulico

8/20/2019 Manual de Prácticas de Concreto Hidráulico

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Manual de prácticas de concreto hidráulico.

Vidal Elías Guzmán Díaz FIC-Xalapa, UV 1

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

REGIÓN XALAPA

“Manual de prácticas de concretohidráulico”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

VIDAL ELÍAS GUZMÁN DÍAZ

DIRECTORES

DR. MIGUEL ÁNGEL BALTAZAR ZAMORA

DR. DEMETRIO NIEVES MENDOZA

Xalapa, Ver., México MARZO 2009





AGRADECIMIENTOS

A mis padres:Gelacio Guzmán Barradas.Faustina Díaz López.A mi s herm anos y famil ia .A mi s am igos .Y a Dios.

Un especial agradecimiento:

Dr. Miguel Ángel Baltazar Zamora,Dr. Demetrio Nieves Mendoza y al

Ing. Arturo Ortiz Cedano.Con respeto y gratitud.





ÍNDICE.

Introducción. 5

CAPITULO 1. Conceptos básicos de concreto hidráulico. 61.1 Definición de concreto. 61.2 Componentes básicos del concreto hidráulico. 61.3 Usos y ventajas del concreto simple. 9

CAPITULO 2. Pruebas al Cemento Pórtland. 10

2.1 Determinación de la consistencia normal del cemento Pórtland. 102.2 Determinación del tiempo de fraguado del cemento Pórtland. 122.3 Determinación de la resistencia a la compresión del cemento Pórtland. 142.4 Determinación del peso específico del cemento Pórtland. 18

CAPITULO 3. Pruebas al agua de concreto hidráulico. 21

3.1 Determinación de muestras de agua para concreto. 213.2 Análisis de agua para concreto. 23

CAPITULO 4. Pruebas físicas de los agregados finos ygruesos.

31

4.1 Determinación de las muestras de agregados para concreto. 32

4.2 Preparación de las muestras de agregados para concreto. 374.3 Determinación del porcentaje de humedad en los agregados fino ygrueso para concreto.

38

4.4 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de laarena para concreto.

41

4.5 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de lagrava para concreto.

47

4.6 Determinación del peso volumétrico seco suelto y seco compactado delos agregados finos.

51

4.7 Determinación del peso volumétrico seco suelto y seco compactado delos agregados gruesos.

55

4.8 Análisis granulométrico de agregados gruesos y finos 574.9 Determinación del Módulo de finura de los agregados f inos. 61

CAPITULO 5. Métodos de dosificación de concreto y pruebasal concreto en estado fresco y endurecido.

63

5.1 Fabricación de mezclas de concreto. 685.2 Determinación del revenimiento en la mezcla de concreto. 705.3 Determinación del contenido de aire en el concreto. 72





5.4 Determinación del sangrado en el concreto. 755.5 Determinación del peso volumétrico del concreto fresco. 775.6 Elaboración de Probetas para evaluar la resistencia a la compresión delconcreto hidráulico.

78

5.7 Método de curado del concreto hidráulico 80

5.8 Ensaye de probetas de concreto para determinar la resistencia a lacompresión.

81

CONCLUSIONES. 85

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 86





Introducción.

El concreto podría considerarse como el material más utilizado en la industria de la

construcción. Por tanto su fabricación debe tener un especial cuidado para cualquier

fin al que se le destine.

Este manual tiene como objetivo describir de forma sencilla y ordenada las pruebas

físicas indispensables que se deben realizar a los componentes del concreto

hidráulico, cemento, agua y agregados, para diseñar mezclas de concreto que

cumplan los requerimientos solicitados para cada obra tanto mecánicos como de

durabilidad.

Este trabajo tiene la intención de que cualquier persona interesada en el área de la

tecnología del concreto y el diseño de mezclas lo pueda consultar y pueda llevar a

cabo cada una de las pruebas en él enunciadas.

En el primer capitulo se describe los componentes del concreto hidráulico, así como

los usos y ventajas que ofrece en la industria de la construcción.

El segundo capítulo contempla las pruebas más frecuentes que se deben realizar al

Cemento Pórtland, describiéndose ampliamente el procedimiento de cada una de

estas pruebas.

En el tercer capítulo, se define las propiedades, características y pruebas necesarias

en el agua para que pueda ser utilizada en la fabricación del concreto hidráulica.

En el cuarto capítulo se describe las pruebas que se deben de realizar a los agregados

gruesos y finos para determinar sus características físicas.

En el quinto capitulo se expone el diseño de mezclas de concreto hidráulico de

acuerdo al método del ACI 211.1, así como las algunas de las principales pruebas al

concreto en estado fresco y endurecido.





Figura 1. Variación entre las proporciones en volumen absoluto de los agregados usados en el

concreto.

Estos deben tener en las características de la composición de sus partículas una

resistencia adecuada así como resistencia a condiciones de exposición a la intemperie

pues si llegaran a contener impurezas podrían causar deterioro del concreto. Para

tener un uso eficiente del aglutinante (cemento y agua, aire), se requiere contar con

una granulometría continua en tamaños de partículas. La calidad del concreto

depende en gran parte del aglutinante. [2]

En un concreto elaborado debidamente, cada partícula de agregado está cubierta coneste en toda su dimensión, al igual que todos los espacios entre partículas de

agregado.

Para cualquier conjunto especifico de materiales y condiciones de curado (mantener

la humedad en el concreto debido a las reacciones de hidratación del cemento), la

cantidad de concreto endurecido esta determinada por la cantidad de agua utilizada

con relación a la cantidad de cemento. En este punto se debe tener la precaución de

que, aunque no hay un límite mínimo especificado de agua en las mezclas, hay que

proporcionar la suficiente a estas para que sean manejables y cubran todas las

partículas de los agregados cuidando en todo momento que la cantidad no llegue a ser

tan pobre que eche a perder la pasta. A continuación se presenta algunas ventajas que

se obtienen al reducir el contenido de agua en el concreto:





• Aumenta la resistencia a la compresión y a la flexión.

• Es menos permeable, y como consecuencia tiene mayor hermeticidad y menor

absorción.

• Se incrementa la resistencia al intemperismo.

• Logra una unión más efectiva entre capas sucesivas y entre el concreto y el refuerzo.

• Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción.

Entre menos agua se utilice se tendrá una mejor calidad de concreto, siempre y

cuando se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de

mezclado resultan en mezclas más rígidas y difíciles de manipular; pero con

vibración, aún estas mezclas pueden ser fácilmente manipulables. Para una calidad

dada de concreto, las mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, laconsolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad de este

mismo y en la economía. [3]

Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico), se pueden modificar

agregando aditivos, generalmente se añaden en forma liquida durante su mezcla. Los

aditivos se usan comúnmente para:

1) Acelerar o retardar el tiempo de fraguado o endurecimiento.

2) Reducir la demanda de agua.

3) Aumentar la trabajabilidad.

4) Incluir intencionalmente aire y

5) Ajustar otras propiedades del concreto.

Después de un proporcionamiento (que su realización se explicara posteriormente en

el capitulo cinco) adecuado así como, mezclado, colocación, consolidación, acabado y

curado, el concreto endurecido se transforma en un material de construcción

resistente, tanto a las fuerzas a las que este expuesto como a la intemperie, no

combustible, durable, con resistencia al desgaste y prácticamente impermeable que

requiere poco o nulo mantenimiento. El concreto es un excelente material de





construcción porque puede moldearse de diversas formas y obtener los acabados

requeridos, entre otras aplicaciones.

1.3 Usos y ventajas del concreto simple.

El concreto simple, como material para la construcción, tiene diversos usos como lo

son: construir muros y otros tipos de estructuras, tales como autopistas, calles,

puentes, túneles, presas, edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y

canalización, rompeolas, embarcaderos, muelles, silos o bodegas e incluso barcos por

mencionar algunos. En la albañilería, el concreto también es utilizado en forma de

ladrillos o bloques.

Entre las ventajas que tiene el concreto simple en la industria de la construcción

podemos mencionar las siguientes:Presenta resistencia a la compresión elevada, tiene un bajo costo, se tiene una larga

duración en condiciones normales, puede moldearse de muchas formas y presenta

amplia variedad de texturas y colores. [4]





CAPITULO 2.

Pruebas al Cemento Pórtland.

Definición de cemento Pórtland.

El Cemento Pórtland es para muchos el material de construcción más importante en

esta industria, el cual es mezclado con agua, ya sea sólo o en combinación con arena,

piedra u otros materiales similares, para formar una piedra artificial. Cuando el

cemento se mezcla con agua y agregados finos (arena), se obtiene mortero. Cuando

son agregados finos con gruesos, se conoce como concreto hidráulico. El Cemento

Pórtland tiene la propiedad de que al combinarse lentamente con el agua, va

fraguando, hasta formar una pasta endurecida. Debido a su interacción con el agua

este tipo de material cementante también es conocido como cemento hidráulico.

Figura 2. Cemento Pórtland

2.1 Determinación de la consistencia normal del cemento Pórtland.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de la consistencia normal de las

pastas de cementantes hidráulicos, midiéndola con el aparato Vicat, este método de

prueba es aplicable a cualquier tipo de Cemento Pórtland que se ocupe para la

elaboración de concreto. [5]





Objetivo:

Determinar la consistencia del cemento Pórtland que será utilizado para la

elaboración de concreto.

Equipo y material:

• Balanza.

• Probetas.- Deberán ser de vidrio.

• Cemento.

• Agua.

• Aparato Vicat.

• Guantes de hule.

• Molde troncocónico.• Cuchara de albañil.- deberá ser de hoja de 100 mm. a 150 mm. de largo con

extremos rectos.

Condiciones de trabajo:

La temperatura ambiente del laboratorio, así como de los materiales y equipo

requeridos en la prueba deberán estar entre 20 °C y 27 °C. La temperatura del agua

de mezclado y del lugar de curado de los especimenes deberá conservarse a 23 °C ± 2

°C.

Figura 3. Aparato Vicat [6]





Procedimiento:

1) Prepare una pasta de cemento de 650 grs. (cemento con una pequeña cantidad de

agua, previamente medida).

2) Colocándose los guantes de hule, amase la pasta en forma de bola, lanzándola de

una mano a otra unas seis veces, manteniendo las manos separadas 15 cm. e

introdúzcala en el molde troncocónico, enrase con la cuchara sin presionar la

pasta y llévelo al aparato Vicat, procurando que quede alineado con este ultimo.

3) Deslice la barra hasta la superficie de la pasta, haga una lectura inicial y suelte la

barra.

4) La consistencia normal se encontrará cuando al dejar caer la barra esta penetre

10mm desde la superficie de la pasta en un intervalo de 30seg.

Cálculos matemáticos:

Sustituya los datos en la fórmula siguiente y se obtiene la consistencia normal:

100 cementode650g

aguademilímetrosCN ×=

[f.1]

Donde:

CN = Consistencia normal, con la cantidad de agua para cada muestra de

pasta.

Haga la misma operación con distintos porcentajes de agua hasta que se obtenga una

consistencia constante, esta será la consistencia normal del cemento.

2.2 Determinación del tiempo de fraguado del Cemento Pórtland.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del tiempo de fraguado de laspastas de cementantes hidráulicos, midiendo su resistencia con el aparato Vicat, este

método de prueba es aplicable a cualquier tipo de Cemento Pórtland que se ocupe

para la elaboración de concreto. [7]





Objetivo:

Determinar el tiempo de fraguado del cemento Pórtland para la elaboración de

concreto hidráulico.

Equipo y material:

• Agua destilada.

• Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. y capacidad de por lo menos

1kg.

• Probeta.- Deberá ser una probeta con una capacidad de no menos de 500ml.

• Aparato Vicat.

• Cemento Pórtland (cualquier tipo).

• Tela impermeable.• Cuchara de albañil.

• Mezclador.





°C.

Procedimiento:

1) Con ayuda de la cuchara y el mezclador, prepare una pasta de cemento de 650 grs.

(cemento y agua con proporción 1:3).

2) Introduzca la pasta de cemento en la probeta.

3) Una vez terminada la probeta, envuélvala con una tela impermeable para que no

pierda su humedad, y déjela reposar durante 30 minutos.

4) Coloque la probeta en el Vicat y determine la penetración con la aguja del aparato

(dejando caer la aguja en un intervalo de 30 segundos a partir de la colocación de

la muestra) cada 15 minutos hasta que se logre una penetración de 25mm.

5) Registre todas las penetraciones y por interpolación determine el tiempo

correspondiente a la penetración de 25mm; este es el tiempo de fraguado inicial.





El tiempo de fraguado final es aquel en el que la misma aguja no penetra

visiblemente en la pasta.

Figura 4. Penetración de la aguja en la pasta de cemento [8]

2.3 Determinación de la resistencia a la compresión del cemento Pórtland.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de la resistencia a la compresión

del cemento Pórtland. Este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de

cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [9]

Objetivo:

Determinar la resistencia a la compresión del cemento Pórtland que se ocupe para la

elaboración de concreto.

Equipo y material:

• Cuchara de albañil.- Deberá ser de hoja de acero, de 10 cm a 15 cm de longitud.

• Máquina para prueba de resistencia a la compresión.

• Cemento.

• Moldes.- deberán ser cúbicos, de metal, sin fugas ni deformidades y de una longitud

de 50mm de lado.





• Arena.- Deberá ser arena que se utilice para hacer los especimenes y clasificada de a

cuerdo a la siguiente tabla:

MALLA NO. POR CIENTO RETENIDO.100 98 ± 2

50 75± 5

40 30 ± 5

30 2 ± 2

16 Ninguno.

Tabla 1. Granulometría de la arena. [9]

• Pisón.

• Tela impermeable.

• Cal.

Figura 5. Mesa de fluidez [10]





°C.





Procedimiento:

1) Elabore la mezcla de mortero, para esto tome una cantidad considerable de

cemento y pésela; la cantidad de arena será el 2.75 de lo que se haya pesado de

cemento y la cantidad de agua será en una relación 1:2; las cantidades necesarias

de materiales secos que deben mezclarse al mismo tiempo, para elaborar 6 o 9

especimenes de mortero se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 2. Cantidades de materiales secos para mezcla de mortero. [9]

2) Inmediatamente de hacer la pasta, determine la fluidez, al llenar el molde

troncocónico con el mortero en el centro de la mesa de fluidez, con una primera

capa de aproximadamente 25 mm. de espesor compactada 20 veces con el pisón y

después llenándolo completamente y compactando de la misma forma que para la

primer capa. al transcurrir un minuto de haber terminado el mezclado, se levanta

el molde y se deja caer el platillo durante 25 veces en 15 segundos de una altura

de 12.7mm. la fluidez será el incremento del diámetro de la base de la masa del

mortero expresado en porcentaje con respecto al diámetro de la base original.

3) Después de terminar la prueba de fluidez, incorpore la muestra al mortero y

vuelva a mezclar durante 15 segundos a una velocidad media. la preparación de

los especimenes deberá empezar en un tiempo no mayor de 2 minutos con 30

segundos a partir de haber terminado el mezclado.4) Introduzca una capa de mortero en los moldes, aproximadamente de 25 mm. de

espesor y compáctela 32 veces en 10 segundos en 4 vueltas de 90° con respecto a

al anterior. las vueltas se deben completar en un especimen para continuar con el

siguiente.

MATERIALES. CASO 1. CASO 2.numero de especimenes 6 5

Gramos de arena graduada. 1375 2035Gramos de cemento. 500 740

Mililitros de agua paraCemento Pórtland.

242 359

Mililitros de agua paraotros tipos de cementoPórtland.

la necesaria para dar unafluidez de 110 ± 5

la necesaria para dar unafluidez de 110± 5





5) Después de haber compactado, llene completamente cada molde con el resto de la

mezcla y compacte como lo hizo anteriormente. durante el compactado de la

segunda capa todo el material que sobresalga del molde deberá ser regresado a

este mismo.

6) por último enrase y con la cuchara de albañil déle un acabado uniforme a la

superficie de la mezcla. cuando sea necesario elaborar de inmediato un mayor

número de especimenes, proceda como se menciono anteriormente pero

eliminando la prueba de fluidez.

7) Tape los especimenes con una tela impermeable para evitar pérdida de humedad

y desmóldelos con cuidado después de 20 o 24 hrs.

8) Sumerja los especimenes en los depósitos de agua, y agregue cal.

9) Haga pruebas a la compresión con la máquina a 1, 3,7 y 28 días y registre la carga(carga máxima) hasta el punto de falla de los especimenes. Cuando se vaya a

efectuar la prueba, la tolerancia entre esta y el retiro de los especimenes del

deposito de agua deberá ser de acuerdo a la siguiente tabla:

EDAD DE PRUEBA. TOLERANCIA.

24 horas. ± 30 minutos

3 días. ± 1 hora

7 días. ± 3 horas

28 días. ± 12 horas.

Tabla 3. Tolerancias. [9]

Las tolerancias se toman en cuenta a partir del momento en que se retiran los

especimenes; si se retira más de un especimen para hacer la prueba estos deberán de

envolverse con un trapo mojado hasta el momento de la prueba.

Para obtener resultados confiables las caras de los especimenes deben ser de

superficie plana y quitar todos los granos sueltos y las incrustaciones que puedan

tener. la carga se debe aplicar sobre las caras de los especimenes que estuvieron en

contacto con las paredes verticales de los moldes. Al calcular la resistencia los

especimenes que sean visiblemente defectuosos o que su resistencia difiera de 10%

del valor medio dado por los demás especimenes serán descartados.






Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la resistencia a

la compresión:

S

Pmax R =

[f.2]

Donde:

Pmax = Carga máxima en kg/cm2.

S = Área de la sección transversal de los especimenes.

R = Resistencia a la compresión.

Figura 6. Prueba de resistencia a la compresión.

2.4 Determinación del peso específico del cemento Pórtland.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del peso específico de las pastas

de cementantes hidráulicos, este método de prueba es aplicable a cualquier tipo de

cemento Pórtland que se ocupe para la elaboración de concreto. [11]

Objetivo:

Determinar el peso específico del cemento Pórtland elegido para la elaboración del

concreto.





Equipo y material:

• Matraz de Lechatelier.

• Keroseno.- Deberá estar libre de agua o Nafta.

• Cemento.

Figura 7. Matraz Le Chatelier [12]




de mezclado deberá conservarse a 23 °C ± 2 °C.

Procedimiento:

1) Llene el matraz con el Keroseno a un nivel entre cero y un milímetro.

2) Se toma la primera lectura después de haber sumergido el matraz dentro de un

baño de agua a la temperatura ambiente.

3) Introduzca 60grs de cemento, después de permanecer un tiempo razonable a que

tome la temperatura ambiente, en pequeñas proporciones dentro del matraz,

procurando desalojar el aire atrapado; esto se logra tomando el frasco con las dosmanos y girándolo en posición inclinada sobre una superficie lisa.

4) Tome una segunda lectura, ahora del líquido más el cementante, dentro de un

baño de agua a temperatura ambiente.






Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la Gravedad

específica:

100×=

V

M GE

[f.3]

Donde:

V =Volumen de líquido desplazado, en ml.

M = masa del cementante.

GE = Gravedad específica del cemento.

La prueba se deberá de hacer por duplicado y los resultados no deberán de diferir

más de 0.01.





CAPITULO 3.

Pruebas al agua de concreto hidráulico.

Definición de agua.

Cuerpo líquido, cuya masa está compuesta por un átomo de oxígeno y dos de

hidrógeno.

Para la producción de concreto se debe utilizar cualquier agua natural siempre y

cuando, esta, sea potable. Sin embargo, algunas aguas no potables pueden ser

adecuadas para la elaboración de concreto. Las impurezas excesivas en el agua no

sólo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del concreto, sino también

pueden ser causa de eflorescencia, manchado, corrosión del refuerzo, inestabilidad

volumétrica y una menor durabilidad. El agua que contiene menos de 2,000 partes

por millón (ppm) de sólidos disueltos totales puede ser utilizada de manera

satisfactoria para elaborar concreto. [3]

3.1 Determinación de las muestras de agua para concreto.

El muestreo del agua se utiliza en los casos en que nuestro abastecimiento de ésta no

haya pasado por un proceso de potabilización y que por ciertas razones se requiera

de su uso para la elaboración de los especimenes de concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de una muestra representativa

de agua que no sea considerada como potable. Este método es aplicable a cualquier

fuente de abastecimiento de agua que no haya pasado por un proceso de

potabilización. [13]

Objetivo:

El fin del muestreo es que se pueda tener una muestra representativa de agua de

alguna fuente de abastecimiento.





Equipo y material:

• Recipiente de muestreo.- deberá ser de vidrio o polietileno, de 2 dm3 de capacidad y

que se pueda abrir y cerrar herméticamente.

• Bomba de succión, manual, rotativa o de embolo.

• Recipientes.- deberán ser recipientes de 5 dm3 de capacidad, con tapa de vidrio o

plástico, herméticos y que sean de fácil transportación.

Procedimiento:

1) Enjuague todos los materiales entes de efectuar la prueba con el agua que se va

analizar por lo menos unas dos veces.

2) Cuando la muestra es tomada de fuentes de abastecimiento en la que circule el

agua como lo son los ríos y manantiales, la muestra estará integrada por tresporciones tomadas con el recipiente, en un lapso de tres días consecutivos en el

sitio y la profundidad en donde se encuentre la toma del equipo de bombeo.

3) Si la muestra es tomada de fuentes de abastecimiento en las que no circula el agua,

como lo son lagos y pozos, la muestra deberá estar constituida de dos porciones

iguales extraídas con el frasco a diferentes profundidades en donde se encuentre

el quipo de bombeo.

4) Si la muestra es tomada de un vehiculo de transporte se deberá introducir el

recipiente por la escotilla de carga hasta aproximadamente la mitad de la

profundidad de l agua las veces que sea necesario para llenar el recipiente.

5) Si el agua esta almacenada en tambores, por cada lote que contenga un total de 50

m3, la muestra será la total de tres porciones de tres tambores elegidos al azar y

cuyo número debe ser igual a la raíz cúbica del número de tambores.

6) Si el agua esta almacenada en depósitos con paredes revestidas, la muestra estará

integrada de dos porciones tomadas a diferentes profundidades con el recipiente

o con la bomba de succión.

7) Si el agua es conducida por tuberías, se debe abrir la descarga en un tiempo

conveniente para eliminar el agua estancada en la tubería y luego se llena el

recipiente con cinco o más porciones iguales en un tiempo de hora y media.





8) Después de obtener su muestra de agua, envásela sin dejar una cámara de aire

apreciable y cierre herméticamente y agregue parafina y brea; etiquete con un

número las muestras y ponga los datos generales.

Figura 8. Muestreo del agua [14]

3.2 Análisis de agua para concreto.

Para obtener un análisis confiable de la fuente de abastecimiento de agua, se deben

utilizar las muestras tal y como se reciben, asegurándose que sean homogéneas. Esteanálisis nos arrojará la cantidad de aceites, grasa, sólidos en suspensión, carbonatos,

bicarbonatos, sulfatos y cloruros presentes en el agua, que sobrepasando ciertos

límites se consideran dañinos para la elaboración de concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de aceites, grasas, sólidos en

suspensión, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros de una muestra

representativa de agua de una fuente de abastecimiento. Este método es aplicable acualquier fuente de abastecimiento de agua que se haya elegido previamente. [15]

Objetivo:

Que se pueda tener un análisis confiable para saber si nuestra fuente de

abastecimiento de agua es apta para la elaboración de concreto.





a) cantidad de aceite y grasa presentes en el agua.

Equipo y material:

• Tricloroetileno.

• Agua destilada.

• Vaso depresipitado.- deberá ser de vidrio con una capacidad de por lo menos 200

ml.

• Embudos.- Deberán ser de vidrio y cola larga.

• Matraces aforados.- Deberán ser de vidrio de una capacidad de 100 a 500 ml.

• Balanza.

• Desecador de vidrio.

• Horno.• Filtros.

Procedimiento:

1) introduzca en el horno tres papeles filtros doblados y caliéntelos por media hora,

y después páselos al desecador y se dejan enfriar por un cuarto de hora.

2) Determine la masa de cada uno y vuelva a repetir el procedimiento anterior una

vez más; si la masa de los filtros es menor de un gramo la masa menor se toma

como la masa real del filtro (P ). en caso contrario se repite el procedimiento una y

otra vez hasta llegar a este estado.

3) deposite 3 muestras de agua, en los matraces aforados, con ayuda de los filtros

previamente pesados. Terminada la filtración, deje escurrir totalmente la muestra.

4) seque cada uno de los papeles filtro con el retenido de la muestra y vuelva a

determinar su masa como se menciono anteriormente. anote la masa como la del

papel filtro más los aceites, grasas y sólidos en suspensión (P1).

5) cada uno de los papeles filtro con su respectivo retenido, se ponen en el embudo y

se trata cada uno con 50 ml. de cloroetileno, adicionado e pequeñas porciones.

6) terminado este tratamiento se vuelven a secar los papeles y se determina su masa

(P2).






Sustituya los valores obtenidos en la fórmula y se obtiene la cantidad de aceite y

grasa:

mV P2 -P1 p.p.mengrasay aceite =

Donde:

P1= papel filtro+ aceites+ grasas+ sólidos en suspensión.

P2= masa de los papeles filtro tratados con cloroetileno.

b) cantidad de carbonatos y bicarbonatos presentes en el agua.

Equipo y material:

• Filtros.

• Solución décimo normal de ácido clorhídrico.

• Solución indicadora de anaranjado de metilo, al 1% en agua.

• Ácido clorhídrico concentrado.

• Agua.- tres Muestras de agua tomada como se menciono anteriormente.

• Agua destilada.

• Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos100 ml. de capacidad y tres de 500 ml.

• Vasos de precipitado.- Deberán ser tres vasos de precipitado de por lo menos 400

ml.

• Balanza.- Balanza calibrada con aproximación al 0.1 gr. Y capacidad de por lo menos

1kg.

• Gotero.

• Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro.

Procedimiento:

1) Tome una muestra de agua y fíltrela a los matraces utilizando los filtros.

2) Agregue 5 gotas de solución indicadora de anaranjado de metilo y se agrega la

solución décimo normal ácido clorhídrico (anotando la cantidad de solución que se le

agrego) hasta que se logre una coloración canela permanente.






Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la cantidad de

carbonatos y bicarbonatos alcalinos expresados como CO3 en p.p.m:

6.0 V CO3

××= [f.4]

Donde:

V = volumen de la solución de ácido clorhídrico ocupado en la mezcla.

N = normalidad de ácido clorhídrico exacta hasta cuatro decimales.

CO3 = Cantidad de carbonatos y bicarbonatos alcalinos.

Cuando el cálculo sobrepase 1,000 ppm, es posible que se tengan problemas en eltiempo de fraguado del concreto.

c) cantidad de sulfatos presentes en el agua.

Equipo y material:

• Ácido clorhídrico concentrado.

• Ácido fluorhídrico, concentrado al 50%.

• Solución de cloruro de bario, al 10%.

• Sulfato de Bario.


• Agua destilada.

• Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos

100 ml. de capacidad y tres de 500 ml.


ml.


1kg.

• Gotero.

• Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro.





Donde:

masa BaSO4 = La masa de sulfato de Bario, en mgs.

V = el volumen de la muestra que se evapora, en ltrs.

d) cantidad de cloruro de sodio presentes en el agua.

Equipo y material:

• Ácido nítrico concentrado.

• Solución 0.1 N de nitrato de plata.


• Agua destilada.

• Matraz.- Deberá ser seis matraces de cristal, de forma cónica, tres de por lo menos100 ml. de capacidad y tres de 500 ml.


ml.


1kg.

• Gotero.

• Cápsula.- deberá ser una cápsula de platino de 5 cm de diámetro

• Solucion indicadora de cromato de potasio.

• Carbonato de calcio.

Procedimiento:

1) De la tercera muestra, tome 100 ml. y agréguele 2 o 3 gotas de ácido nítrico y

agítela.

2) Después de agitar agregue gotas de nitrato de plata hasta que la muestra tome una

ligera opalescencia, o bien un precipitado voluminoso; si la muestra reacciono de

la primera forma, se recomienda que lo que sigue del proceso se elabore con

evaporación, con baño Maria, en el segundo caso se debe tomar la muestra tal y

como se recibe.

3) Si sucedió el primer caso solo tome una muestra de agua de 2ltrs. Y si sucedió la

segunda puede tomar 100 ml.





4) Si se calentó la muestra en baño Maria, agregue al residuo que quedo en la

cápsula, 100 ml. de agua caliente, en pequeñas proporciones y pase la solución a

un matraz de 300ml; en caso de que se tome la muestra tal y como se recibe solo

agregue el agua al matraz, en ambos casos pese el matraz con el líquido incluido.

5) Para ambos casos, agregue al líquido contenido en el matraz, 1ml. de la solución

indicadora de cromato de potasio y un gramo de carbonato de calcio precipitado;

agite.

6) Después de agitar bien, se le agrega la solución de 0.1 N de nitrato de plata hasta

que el carbonato de calcio tome un color rosa permanente.


Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la cantidad decloruro de sodio expresado como NaCl en p.p.m:

Vm

35.0 V C1

××=

[f.6]

Donde:

V = Volumen en ml de solución de 0.1 N de nitrato de plata que se utilizo en la

solución.N = Normalidad exacta de la solución de nitrato de plata, hasta cuatro cifras

decimales.

Vm = Volumen de la muestra que se tomo para hacer la determinación, ya

sea 2ltrs. ó 100ml.

El límite del producto químico sulfato, como SO4, no deberá sobrepasar de 3,000

ppm, ya que si lo sobrepasa podría causar reacciones expansivas y deterioro del

concreto por ataque de sulfatos.





Figura 8. Muestra de agua para análisis





CAPITULO 4.

Pruebas físicas de los agregados finos y gruesos.

Definición de Agregado fino y Agregado grueso.

Los agregados son un componente primordial en la elaboración del concreto, por

tanto su selección así como sus características son de suma importancia. Estos

agregados se dividen en dos: agregados finos (constituidos por arena) y agregados

gruesos (constituidos por grava).

Agregado fino.- Se considera agregado fino o arena como el material que resulta de

la desintegración de las rocas.

Figura 9. Agregado Fino

Agregado grueso.- Se considera agregado grueso o gravas los como fragmentos de

roca, tanto artificiales como las que se encuentran en la naturaleza. Para obtener

grandes cantidades de grava hay que extraer rocas de un yacimiento y trocearla

mediante máquinas trituradoras.





Bancos.- Son depósitos de materiales fragmentados que posteriormente fueron

descubiertos por otros.

Las muestras para la investigación preliminar deben ser obtenidas por el responsable

de la explotación.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de una muestra representativa

de agregados en un banco de materiales. Este método es aplicable a cualquier banco

de materiales que se haya elegido previamente. [16]

Objetivo:El fin del muestreo es que se pueda tener una muestra representativa del material

existente en un yacimiento o banco. Recuerda que el número de muestras debe ser

suficiente para lograr la ejecución de las pruebas.

Equipo y material:

• Pala.

• Lonas.- Deberán ser de una capacidad suficiente para depositar y transportar el

material.

Procedimiento:

1) Localice la fuente de abastecimiento de acuerdo a las necesidades del proyecto.

2) Si el muestreo es en tajos de cielo abierto, tome la muestra haciendo canales

verticales en espesor útil, los cuales deben localizarse equidistantes, dependiendo

de su separación y homogeneidad del yacimiento. Evite el material de despalme y

aquel que haya escurrido por el frente. Deberá tomar las muestras en cantidades

aproximadamente iguales, desde la parte superior hasta la parte inferior de los

estratos y mezclado las muestras simples para formar la muestra compuesta;

repita la operación las veces que sea necesario.





Figura 11. Tajos de cielo abierto.

3) Si el muestreo es por medio de pozos, realice el levantamiento topográfico del

yacimento y localice los pozos de prueba y conozca el volumen de agregados que

se pueden aprovechar.

4) Si el muestreo es por pozos a cielo abierto, se tomara el material por capas, para lo

cual deberá excavar prismas rectangulares concéntricos, de profundidad 400mm

x 1000 mm, dejando un escalón mínimo de 400 mm, en todo el perímetro; se

pueden ademar las paredes a medida que se vaya profundizando. En la etapa final

el prisma debe tener por lo menos una base de 600 mm, y deberá obtener una

muestra compuesta de esta.

Figura 12. Pozos a cielo abierto.





11)Cuando el muestreo es de tolvas o bandas, se toma un método aleatorio,

considerando tres muestras iguales. Tome el material a medida que se vaya

descargando en un recipiente, sin que este se derrame; no incluya el material de

descarga inicial. Cuando se tome de una de una banda transportadora, coloque

dos laminas transversalmente para la tome de material en tres zonas diferentes.

12)Si el muestreo es en unidades de transporte, se debe evitar el muestreo de la

mezcla de agregado fino y grueso y tome un número de muestras representativas.

Por ultimo tenga las siguientes consideraciones para preparar la muestra:

1. cuando el tamaño de las partículas sea un 10% mayor que el tamaño máximo del

agregado, cribelo y proceda a cuartear.

2. cuando se necesite un volumen considerable o se requiera hacer concreto de alta

resistencia, haga una trituración de material y deduzca por cuarteo.3. cuando el componente de la muestra sean fragmentos de roca mayores de 75 mm.

Reduzca por cuarteo.

4. cuando no exista arena en mal estado, el material puede molerse parcial o

totalmente y reducirse por cuarteos.

Figura 15. Toma de muestras





4.2 Preparación de las muestras de agregados para concreto.

La masa mínima de la muestra debe ser de acuerdo a la siguiente tabla:

MATERIALTAMAÑO MÁXIMONOMIAL (EN MM)

PASAR POR LAMALLA

(CRIBA NO.)

MASA MINIMA DE LAMUESTRA DE CAMPO

(EN KG)

Arena Hasta 5 4.75 mm (no.4) 100Grava Hasta 75 75 mm (3”) 150Grava Mayor de 75 - 200Grava cualquiera - 300

Tabla 4. Masas mínimas de las muestras. [16]

Alcance:

Este método de prueba se refiere a reducir el volumen de las muestras de agregados a

otro menor que sea representativo. Este método es aplicable a cualquier muestra

tomada en algún banco de materiales. [17]

Objetivo:

Obtener las muestras de agregados finales para su estudio previo.

Equipo y material:

• Pala.

• Lonas.- Deberán ser de una capacidad suficiente para depositar el material.

• Regla.- deberá ser una regla de madera y de al menos un metro de longitud.

• Charolas.- Las charolas deberán ser metálicas y de una capacidad suficiente para

depositar el material elegido.

• Muestras parciales de agregado fino y grueso.

Procedimiento:

1) En el laboratorio elija una superficie plana y limpia en donde se pueda depositar

la muestra compuesta.

2) Deposite la muestra y con ayuda de la pala traspalee varias veces para mezclar

perfectamente todas las partículas del agregado, procediendo a hacerse un





montículo y posteriormente aplánelo con la pala del centro del montículo hacia la

periferia.

3) Dividida el material en cuatro partes iguales con una regla que se coloca en dos

posiciones opuestas.

4) Seleccione dos muestras diametralmente opuestas y sepárelas del resto del

material para después volver a repetir el procedimiento con ellas, hasta tener la

muestra apropiada para cada una de las pruebas.

5) Deposite el material eliminado en sus lonas correspondientes y el material elegido

en las charolas.

Figura 16. Cuarteo de muestra.

4.3 Determinación del porcentaje de humedad en los agregados fino y grueso

para concreto.

Como se puede observar nuestros agregados se encuentran expuestos a la

intemperie, a las acciones del aire y del agua, por este motivo contienen cierta

cantidad de agua en sus partículas, considerando esto último como humedad en los

agregados. Debido a que el procedimiento para calcular el contenido de humedad enla arena es el mismo para el de la grava, solo se explicará el procedimiento una vez.

Alcance:

El método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de humedad de los

agregados en condiciones naturales. Este método es aplicable a los agregados que





cumplan con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilicen para la


Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que posee una

muestra de arena o grava, con respecto al peso seco de la muestra. Esta prueba se

lleva a cabo antes de hacer una mezcla de concreto, con el fin de hacer los ajustes en

la cantidad de agua de mezclado.

Equipo y material:

• Charola.- La charola deberá ser metálica y con una capacidad de por lo menos

1000gr.• Horno o estufa.

• Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con un

espesor de 3mm.

• Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en

los métodos de prueba de toma y preparación de muestras.

• Grava.- Muestra de grava de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en

los métodos de prueba de toma y preparación de muestras.


1kg.

Procedimiento:

Existen dos tipos de procedimientos para la determinación del porcentaje de

humedad: método rápido y método estándar.

Se determinara el porcentaje de humedad por medio del método rápido por tener los

resultados lo más pronto posible.

Método rápido:

1) Pese la charola y anótela como tara (T).

2) Vacíe la muestra de arena húmeda a la charola y pésela, anotándola como tara +

arena húmeda (T + Sh).





3) Ponga a secar la arena en la estufa, moviéndola algunas veces para que sea mas

rápido el secado, coloque encima de la superficie el cristal de reloj, si este no se

empaña se habrá logra do el estado de arena seca (Ss).

4) Deje enfriar (charola y arena) y proceda a pesar la arena, lo que sería charola +

arena seca (T + S s).

5) Para determinar el contenido de humedad en la grava siga el procedimiento

anterior y cambie las literales T +Sh por T + Gh , por y T + S por T

+ G en la fórmula que se enuncia a continuación.


Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene el porcentaje

de humedad:

100100)'

×=×+

++=

Ws

Ww

T -s)S' (T

(T -Sh)(T Humedad %

S

sS

[f.7]

100100 ×=×+

++=

Ws

Ww

T -s)G' (T

s)G' (T -Gh)(T Humedad %

G

[f.8]

Figura 17. Prueba de Humedad.





4.4 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la arena

para concreto.

a) Densidad relativa.

Se define como densidad relativa (también llamada gravedad específica) de un

agregado, la relación de su peso respecto al peso de un volumen absoluto igual de

agua (agua desplazada por inmersión). Se usa en ciertos cálculos para

proporcionamientos de mezclas y control, por ejemplo en la determinación del

volumen absoluto ocupado por el agregado. Generalmente no se le emplea como

índice de calidad del agregado, aunque ciertos agregados porosos que exhiben

deterioro acelerado a la congelación-deshielo tengan pesos específicos bajos. La

mayoría de los agregados naturales tienen densidades relativas entre 2.4 y 2.9.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de la relación entre el peso de la

arena con respecto de un volumen igual de agua. Este método es aplicable a la arena

que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la


Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la densidad relativa de la arena para

elaborar concreto.

Equipo y material:

• Matraz.- Matraz aforado de fondo plano con una capacidad de 500ml. y su

correspondiente curva de calibración.


1kg.

• Molde troncocónico.- Molde troncocónico metálico, suficientemente rígido y con una

base igualmente metálica para depositar el material sobre una superficie lisa y limpia.

• Pisón.- pisón metálico con la parte superior redonda que tiene un diámetro inferior

a la parte superior del molde troncocónico y que sirve para compactar el material.





• Termómetro.- Termómetro que servirá para medir la temperatura en grados

centígrados.

• Embudo.- el embudo podrá ser de plástico o metálico con un diámetro de por lo

menos 20cm y un tamaño tal que pueda ser insertado en el cuello de la sección

superior del matraz.

• Probeta.- Deberá ser una probeta graduada con una capacidad de no menos de

500ml.

• Gotero.- El gotero podrá ser de cualquier capacidad y/o material.

• Horno o estufa.


1000gr.

• Cristal de reloj. Este deberá estar limpio y podrá ser de cualquier tamaño y con unespesor de 3mm.

• Agua.- El agua deberá estar libre de impurezas y ser potable.

• Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionó en

el tema de características generales y muestreo.

Procedimiento:

1) Coloque la muestra de arena en la charola y satúrela de agua.

2) Deje reposar la arena en estado saturado por lo menos 24hrs. y retire el agua para

proceder a obtener el estado de saturado interiormente de agua y

superficialmente seco.

3) Tienda la arena en una superficie limpia y seca exponiéndola a la intemperie,

moviéndola de un lado a otro, para que por efecto del sol y el viento, se logre el

estado superficialmente seco; para verificar que el agregado fino se encuentre en

este estado, se toma una porción de él y se deposita en el molde troncocónico, el

cual se llena con la arena en 2 capas, la primera hasta la mitad del molde, dándole

15 golpes para compactarla y 10 golpes a la segunda capa; se enrasa y se retira el

cono, hacia arriba, sin hacer movimientos laterales. Si al retirarse el molde el

material mantiene la forma de este, nos dice que la arena tiene exceso de

humedad, por lo cual se continúa secando y se vuelve a repetir la operación antes

descrita, hasta que, cuando se retire el cono, arena se desmorone libre y





lentamente; cuando suceda esta condición habremos obtenido el estado deseado,

sin embargo, si el escurrimiento del material después de haber quitado el molde

es rápido, su secado habrá sido excesivo y tendremos que humedecer el material

agregando agua con el gotero.

4) Pese 2 muestras de 200 grs. cada una de arena (Wsss) y vacíe una de las muestras

en el matraz utilizando el embudo, para cuidar que no se pegue a las paredes del

matraz y evitar que se caiga material fuera del frasco.

5) Llene la probeta de agua y tome su temperatura y vacíe el agua al matraz hasta la

mitad de la capacidad de este último.

6) Seque totalmente la otra muestra de material en el horno o estufa, para obtener el

peso seco de arena (Ws), pase el cristal de reloj sobre el material y si no se

empaña habrá logrado este estado.7) Extraiga el aire atrapado en las partículas de arena que esta en el matraz

inclinándolo un poco y girándolo suavemente hasta que ya no suban burbujas a la

superficie.

8) una vez que haya eliminado el aire atrapado complete la capacidad del matraz con

agua hasta la marca de aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco

coincida con la marca de 500ml.

9) utilice la balanza para pesar el matraz con agua y arena (Wmws).

10)Tome la temperatura de la suspensión y con esta entre a la curva de calibración

del matraz y obtenga el peso del matraz más agua hasta la marca de aforo ( Wmw ).


Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene la densidad:

Wmws-Wmw Ws

WsDr

+

=

[f.9]

Donde:

Ws = Peso seco de la arena.

Wmw = Peso del matraz + agua.

Wmws = Peso de matraz + agua + arena.

Dr = Densidad relativa o Gravedad específica.





La prueba se debe realizar como mínimo dos veces y el resultado final será el

promedio de ambos resultados.

Figura 18.Masa específica del agregado fino.

b) Porcentaje de absorción.Los agregados generalmente se encuentran en la intemperie y se encuentran

expuestos a cambios atmosféricos, por lo que al presentarse una lluvia tienen la

capacidad de absorber el agua hasta quedar todas las partículas que los componen

totalmente sobresaturadas.

Alcance.

Este método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de agua que

puede absorber la arena para tomar este dato en cuenta a la hora de estimar la

cantidad de agua en la mezcla del concreto. Este método es aplicable a la arena que

cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la


Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que absorbe la arena

para concreto, expresando esta en porcentaje con respecto al peso seco de la arena.

Equipo y material:


1kg.





• Molde troncocónico.- Molde troncocónico metálico, suficientemente rígido y con una

base igualmente metálica para depositar el material sobre una superficie lisa y limpia.

• Pisón.- pisón metálico con la parte superior redonda que tiene un diámetro inferior

a la parte superior del molde troncocónico y que sirve para compactar el material.

• Gotero.- El gotero podrá ser de cualquier capacidad y/o material.

• Horno o estufa.


1000gr.


espesor de 3mm.


• Arena.- Muestra de arena de 500gr. deberá haber sido tomada como se mencionóanteriormente.

Procedimiento:

1) Tome una porción de la muestra de arena tal que al secarla en el horno o la estufa,

tenga un peso constante de 500gr. Verifique que el material este seco pasando el

cristal de reloj por la superficie hasta que este no se empañe. Este peso es el que

se considerará como el peso seco de la arena (Ws).

2) Coloque la muestra de arena en la charola y satúrela de agua.

3) Deje reposar la arena en estado saturado por lo menos 24hrs. y retire el agua para

proceder a obtener el estado de saturado interiormente de agua y

superficialmente seco.

4) Tienda la arena en una superficie limpia y seca exponiéndola a la intemperie,

moviéndola de un lado a otro, para que por efecto del sol y el viento, se logre el

estado superficialmente seco; para verificar que el agregado fino se encuentre en

este estado, se toma una porción de él y se deposita en el molde troncocónico, el

cual se llena con la arena en 2 capas, la primera hasta la mitad del molde, dándole

15 golpes para compactarla y 10 golpes a la segunda capa; se enrasa y se retira el

cono, hacia arriba, sin hacer movimientos laterales. Si al retirarse el molde el

material mantiene la forma de este, nos dice que la arena tiene exceso de

humedad, por lo cual se continúa secando y se vuelve a repetir la operación antes





descrita, hasta que, cuando se retire el cono, arena se desmorone libre y

lentamente; cuando suceda esta condición habremos obtenido el estado deseado,

sin embargo, si el escurrimiento del material después de haber quitado el molde

es rápido, su secado habrá sido excesivo y tendremos que humedecer el material

agregando agua con el gotero.

5) pese con la balanza la muestra de arena en este estado (Wsss).


Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el porcentaje de

absorción:

100 Ws

Ws-Wsss Absorción% ×=

[f.10]

Donde:

Wsss = Peso saturado superficialmente seco del arena.

Ws = Peso seco del arena.

Figura 19. Prueba de Absorción.





4.5 Determinación de la densidad relativa y porcentaje de absorción de la grava

para concreto.

a) densidad relativa.

La densidad relativa (gravedad específica) de la grava se define de la misma forma

como se hizo con el agregado fino como la relación del peso del agregado grueso

respecto al peso de un volumen absoluto igual de agua (agua desplazada por

inmersión), pero su método de determinación es distinto. [20]

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación de la relación entre el peso de la

grava con respecto de un volumen igual de agua. Este método es aplicable a la grava

que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para laelaboración de concreto.

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la densidad relativa de la grava para

elaborar concreto empleando el Principio de Arquímedes.

Equipo y material:


5000gr.

• Grava.- Muestra de grava de 5kg. deberá haber sido tomada como se mencionó

anteriormente; para picnómetros de 20cm. la muestra será de 8 kg.


5kg.

• Picnómetro tipo sifón.

• Probeta graduada.


Procedimiento:

1) Coloque la muestra en la charola y satúrela de agua por 24hrs.





2) Enseguida retire el agua y seque las gravas superficialmente con una franela

ligeramente húmeda, para que estén en condición de saturadas y superficialmente

secas.

3) Posteriormente pese con la balanza una cantidad de material cercana a los 5000

grs., obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente seco de

gravas (Wssg).

4) Proceda a determinar el volumen desalojado de agua (Vdes.); para esto llene el

picnómetro tipo sifón de agua y deje que esta fluya hasta que deje de gotear.

5) ponga la probeta en la boquilla del sifón y sin que haya pérdida de material,

deposite las gravas, evitando la perdida de agua fuera del sifón.

6) Determine el volumen de agua que desalojó el sifón y que fue depositada en la

probeta.


Sustituya los valores obtenidos en las fórmulas siguientes y se obtiene la densidad

relativa de la grava:

V.des

Wssg Dr =

[f.11]

Donde:

Wssg = Peso saturado y superficialmente seco de la grava.

Vdes. = Volumen desalojado de agua, en ml.

Dr = Densidad relativa ó gravedad específica de la grava.

Figura 20. Prueba de densidad relativa





b) porcentaje de absorción.

La absorción en la grava se define de igual manera que en la arena como la capacidad

que tiene esta de absorber el agua hasta quedar todas las partículas sobresaturadas.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del porcentaje de agua que

puede absorber la grava para tomar este dato en cuenta a la hora de estimar la

cantidad de agua en la mezcla del concreto. Este método es aplicable a la arena que

cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la


Objetivo:Esta prueba tiene como objetivo determinar la cantidad de agua que absorbe la grava

para concreto, expresando esta en porcentaje con respecto al peso seco de la grava.

Material y equipo:


5000gr.

• Horno o estufa.


espesor de 3mm.

• Grava.- Muestra de grava de 5kg. deberá haber sido tomada como se mencionó

anteriormente.


5kg.

• Franela.


Procedimiento:

1) Coloque la muestra en la charola y satúrela de agua por 24hrs.





2) Enseguida retire el agua y se seque las gravas superficialmente con una franela

ligeramente húmeda, para que estén en condición de saturadas y superficialmente

secas.

3) Posteriormente pese con la balanza una cantidad de material cercana a los 500

grs., obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente seco de

gravas (Wssg).

4) Sin que haya pérdida de material, vacíe las gravas de nuevo a la charola para

secarlas totalmente ya sea en la estufa o en el horno, obteniéndose el peso de

gravas secas (Wg).


Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el por cientode absorción de la grava:

100 Wg

Wg -Wssg %Absorción ×=

[f.14]

Donde:

Wssg = Peso saturado superficialmente seco de la grava.

Wg = Peso seco de la grava.

En general, la absorción y humedad superficial de los agregados se debe determinar

de acuerdo con las normas ASTM C 70, C 127, C 128 y C 566 de manera que se pueda

controlar el contenido neto de agua en el concreto y se puedan determinar los pesos

correctos de cada mezcla. La estructura interna de una partícula de agregado, está

constituida de materia sólida y de vacíos que pueden o no contener agua.

Las condiciones de humedad de los agregados que se muestran en la siguiente figura

se designan como:

1. Secado al horno. Completamente absorbentes.





2. Secados al aire. Secos en la superficie de la partícula pero conteniendo cierta

humedad interior, siendo por lo tanto algo absorbentes.

3. Saturados y superficialmente secos (SSS). No absorben ni ceden agua a la mezcla de

concreto.

4. Húmedo. Contienen un exceso de humedad en la superficie (agua libre).

ESTADO:SECADO

AL HORNOSECADO AL

AIRE.

SATURADO,SUPERFICIALMENTE

SECO.

HÚMEDOÓ MOJADO.

VISTA DELA PARTÍCULA:

HUMEDAD

TOTAL:NINGUNA.

IGUAL A LA ABSORCIÓNPOTENCIAL.

MAYOR QUE LA

ABSORCIÓN.

MENORQUE LA

ABSORCIÓNPOTENCIAL.

Tabla 5 . Estados de humedad en las partículas. [3]

La cantidad de agua utilizada en la mezcla de concreto, se debe ajustar a las

condiciones de humedad de los agregados de manera que no exceda los

requerimientos de agua. Si el contenido de agua de la mezcla de concreto no se

mantiene constante, la resistencia a la compresión, la trabajabilidad y otras

propiedades perderán proporcionalidad de una revoltura a otra. Los contenidos deagua libre, normalmente varían desde 0.5% hasta 2% para el agregado grueso y

desde 2% hasta 6% para el agregado fino. El contenido máximo de agua de un

agregado grueso drenado, usualmente es menor que el de un agregado fino. La

mayoría de los agregados finos pueden mantener un contenido de humedad drenado

máximo, aproximadamente de 3% a 8%, mientras que los agregados gruesos sólo

pueden mantener en el rango de 1% a 6%.

4.6 Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los

agregados finos.

El peso volumétrico (también llamado peso unitario o densidad en masa) de un

agregado, es el peso del agregado que se requiere para llenar un recipiente con un

volumen unitario especificado. El volumen al que se hace referencia, es ocupado por





los agregados y los vacíos entre las partículas de agregado. El peso volumétrico

aproximado de un agregado usado en un concreto de peso normal, varía

aproximadamente de 1,200 kg/m3 a 1,760 kg/m3. El contenido de vacíos entre

partículas afecta la demanda de mortero en el diseño de la mezcla. Los contenidos de

vacíos tienen parámetros desde aproximadamente 30% a 45% para los agregados

gruesos hasta 40% a 50% para el agregado fino. Mientras más angulosos sean

nuestros agregados aumentará el contenido de vacíos; mayores tamaños de agregado

bien graduado y una granulometría mejorada hacen disminuir el contenido de vacíos.

Los métodos para determinar el peso volumétrico de los agregados y el contenido de

vacíos, se dan en la norma ASTM C 29. En el presente documento se describen dos

métodos para consolidar el agregado en el recipiente, dependiendo del tamaño

máximo del agregado: varillado y vaciado con pala.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del peso volumétrico de la arena

en condición de seca-suelta y seca-compactada. Este método es aplicable a la arena

que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la


Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo obtener la cantidad de arena en kilogramos que se

puede lograr por metro cúbico, al vaciar material a un recipiente de volumen

conocido, sin darle acomodo a las partículas y luego utilizando el mismo

procedimiento pero ahora compactando el material para darle acomodo a las

partículas.

Equipo y material:

• Recipiente.- El recipiente deberá ser metálico de volumen conocido.

• Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico de una capacidad apropiada para poder

colocar el material en el recipiente.

• Regla o solera.- La regla o solera deberá ser metálica de por lo menos 30cm.





• Balanza.- La balanza deberá ser de por lo menos 20 kg. De capacidad y 5 grs. de

aproximación.

• Arena.- Muestra de arena de 2kg. Deberá haber sido tomada como se mencionó en

las prácticas de toma y preparación de la muestra.

• Varilla punta de bala.- Varilla de acero redonda, con el extremo que apisona

redondeado y en forma de media esfera.

Procedimiento:

1) Seque la muestra de arena al sol y pésela en la balanza, anote el peso.

2) Pese el recipiente vacío y empleando el cucharón tome la muestra de material y

déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm. a partir de la superficie

del recipiente, hasta llenarlo, evitando que el material se reacomode pormovimientos indebidos; después proceda a enrasar utilizando la regla de 30cm.

3) Pese el recipiente ya con el material incluido y se registre su peso con

aproximación de 5gr.


Sustituya los valores obtenidos en la fórmula siguiente y se obtiene el peso

volumétrico del material seco y suelto de la arena:

Vr

WmP.V.S.S. =

[f.15]

Donde:

Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.)

Vr = Volumen del recipiente, m3.

P.V.S.S = Peso volumétrico seco-suelto de la arena.

4) Retire la arena del recipiente, cuidando de que no haya pérdida de material.

5) Vuelva a tomar la muestra de arena y déjela caer dentro del recipiente desde una

altura de 5cm. a partir de la superficie del recipiente, Llenando el recipiente en





tres capas, dándole 25 golpes de varilla a cada capa; después proceda a enrasar

utilizando la regla de 30cm.





volumétrico del material seco y compactado:

Vr

WmP.V.S.C. =

[f.16]

Donde:


Vr = Volumen del recipiente, m3.

P.V.S.C. = Peso volumétrico seco-compactado de la arena.

Figura 21. Masa volumétrica de agregado fino.





4.7 Determinación del peso volumétrico seco-suelto y seco-compactado de los

agregados gruesos.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del peso volumétrico de la grava

en condición de seca y suelta. Este método es aplicable a la grava que cumpla con los

requisitos mencionados anteriormente y que se utilice para la elaboración de

concreto. [21]

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo obtener la cantidad de grava en kilogramos que se

puede lograr por metro cúbico, al vaciar material a un recipiente de volumenconocido y sin darle acomodo a las partículas.

Equipo y material:

• Recipiente.- El recipiente deberá ser metálico de volumen conocido.

• Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico de una capacidad apropiada para poder

colocar el material en el recipiente.

• Regla o solera.- La regla o solera deberá ser metálica de por lo menos 30cm.


aproximación.

• Grava.- Muestra de grava de 2kg. Deberá haber sido tomada como se mencionó en

las prácticas de toma y preparación de la muestra.

• Varilla punta de bala.- Varilla de acero redonda, con el extremo que apisona

redondeado y en forma de media esfera.

Procedimiento:

1) Seque la muestra de grava al sol y pésala en la balanza, anote el peso.

2) Pese el recipiente vacío y empleando el cucharón tome la muestra de material y

déjela caer dentro del recipiente desde una altura de 5cm., hasta llenarlo, evitando

que el material se reacomode por movimientos indebidos; Después proceda a

enrasar utilizando la regla de 30cm.









volumétrico del material seco y suelto:

Vr

WmP.V.S.S. =

[f.17]

Donde:

Wm = (Peso del recip. + mat.) – (Peso del recip.)Vr = Volumen del recipiente, m3

P.V.S.S. = Peso volumétrico seco-suelto de la grava.

4) Retire la grava del recipiente, cuidando de que no haya pérdida de material.

5) Vuelva a tomar la muestra de material y déjela caer dentro del recipiente desde

una altura de 5cm. a partir de la superficie del recipiente, Llenando el recipiente

en tres capas, dándole 25 golpes de varilla a cada capa; después proceda a enrasar

utilizando la regla de 30cm.





volumétrico del material seco y compactado:

Vr

WmP.V.S.C. =

[f.18]

Donde:






La granulometría del agregado fino dentro de los límites de la norma ASTM C 33,

generalmente es satisfactoria para la mayoría de los concretos.

Los límites de la norma ASTM C 33 con respecto al tamaño de las cribas se indican a

continuación:

TAMAÑO DE LA MALLA PORCENTAJE QUE PASA EN PESO

9.52mm (3/8”) 100

4.75mm (no.4) 95 a 100

2.36mm (no.8) 80 a 100

1.18mm (no.16) 50 a 85

0.60mm (no.30) 25 a 60

0.30mm (no.50) 10 a 30

0.15 (no.100) 2 a 10

Tabla 6. Porcentajes ideales de granulometría del agregado fino. [22]

Estas especificaciones permiten que los porcentajes mínimos (peso que pasa por cada

criba) del agregado que pasa las mallas de 0.30mm (No.50) y de 0.15mm (No.100)

disminuyan a 5% y 0%, respectivamente, siempre y cuando:

1.- El agregado se utilice en un concreto con aire incluido que contenga más de 237kgde cemento por metro cúbico y tenga un contenido de aire superior al 3%.

2.- El agregado se emplee en un concreto que contenga más de 296kg de cemento por

metro cúbico cuando el concreto tenga inclusión de aire.

3.- Se use un aditivo mineral aprobado para compensar la deficiencia del material que

pase estas dos mallas.

Otros requisitos de la norma ASTM son:

1. Que el agregado fino no tenga más del 45% retenido entre dos mallas consecutivas.

2. Que el módulo de finura no sea inferior a 2.3 ni superior a 3.1, ni que varíe en más

de 0.2 del valor típico del banco abastecedor del agregado.

En el caso de que sobrepase este valor, el agregado fino se deberá desaprobar a

menos que se hagan los ajustes adecuados en las proporciones del agregado fino y

grueso.





Las cantidades de agregado fino que pasan las mallas de 0.30 mm (No.50) y de 0.15

mm (No.100), afectan la trabajabilidad, la textura superficial y el sangrado del

concreto. La mayoría de las especificaciones permiten que del 10% al 30% pase por la

malla de 0.30 mm (No. 50).

El límite inferior puede ser suficiente en condiciones de colado fáciles o cuando el

concreto tiene un acabado mecánico, como ocurre en el caso de los pavimentos. Sin

embargo, en los pisos de concreto acabados a mano o donde se requiera una textura

superficial tersa, se deberá usar un agregado fino que contenga al menos un 15% que

pase la malla de 0.30 mm (No.50) y al menos un 3% que pase la malla de 0.15 mm

(No.100). [1]

Tamañonominal,

mm(Pulg)

1004"

903 ½ "

753"

632 ½’’

502"

37.51 ½ "

251"

193/4"

12,5½ "

9,53/8 "

No 44,75

No 82,36

No 161,18

90,0 a 37,5(3 ½ " a 1 ½

")100 90 a 100 25 a 60 - 0 a 15 0 a 5 -- -- -

63,0 a 37,5(2 ½ " a 1 ½

")100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 0 a 5

50,0 a 25,0(2" a 1")

- 100 90 a 100 35 a 70 0 a 15 0a 5

50,0 a 4,75(2" a No. 4)

100 95 a 100 35 a 70 10 a 30 - 0 a 5

37,5 a 19,0(1 ½ "a ¾ ")

100 90a100 20 a 55 0 a 15 0a5

37,5 a 4,75(1 ½ " a No.

4)- 100 95 a 100 35 a 70 ----

_10 a 30

0 a 5

25,0 a 12,5(1"a ½ ")

100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5

25,0 a 9,5(1 " a 3/8 ")

- 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5

25,0 a 4,75(1 " a No. 4)

- 100 95 a 100 25 a 60 0 a l0 0 a 5 -

19,0 a 9,5(3/4 " a 3/8 ")

---- ----- 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 0 a 5

19,0 a 4,75(3/4 " a No. 4)

100 90 a 100 -- 20a55 0a10 0 a 5

12,5 a 4,75(1/2 " a No. 4)

100 90 a 100 40 a 70 0 a 15 0 a 5





Figura 23. Granulometrías de agregado fino y grueso.

4.9 Módulo de finura.

El módulo de finura (MF) es un indicador que nos describe de una forma rápida y

breve la porción de partículas finas contenidas en los agregados. [3]

El módulo de finura (MF) del agregado grueso o del agregado fino se obtiene,

conforme a la norma ASTM C 125, sumando los porcentajes acumulados en peso de

los agregados retenidos en una serie especificada de mallas y dividiendo la suma

entre 100. [2]

Las mallas que se emplean para determinar el módulo de finura son la de 0.15 mm

(No.100), 0.30 mm (No.50), 0.60 mm (No.30), 1.18 mm (No.16), 2.36 mm (No.8), 4.75

mm (No.4), 9.52 mm (3/8”), 19.05 mm (3/4”), 38.10 mm (1½”), 76.20 mm (3”), y

152.40 mm (6”). El módulo de finura es un indicador del grado de partículas finas del

agregado, entre mayor sea el módulo de finura, más grueso será el agregado.

Diferentes granulometrías de agregados pueden tener igual módulo de finura. El

módulo de finura del agregado fino es útil para estimar las proporciones de los

agregados finos y gruesos en las dosificaciones de concreto. A continuación se

presenta un ejemplo de la determinación del módulo de finura de un agregado fino

con un análisis de mallas supuesto:





TAMAÑO DE LAMALLA

% DE LA FRACCIÓNINDIVIDUAL RETENIDA

EN PESO

% ACUMULADOQUE PASAEN PESO

% ACUMULADORETENIDO

EN PESO9.52mm 0 100 04.75mm 2 98 2

2.36mm 13 85 151.18mm 20 65 350.60mm 20 45 55

0.30 24 21 790.15 18 3 97

Charola 3 0 -Total 100 283

Tabla 8. Módulo de finura del agregado fino. [3]

Módulo de finura= 283/100 = 2.83

Una vez que se tenga una granulometría adecuada (debido a que se recomienda que

en lo posible los agregados tengan distintos tamaños de partículas para una buena

interacción con la pasta de cemento Pórtland) y el modulo de finura, se puede

proceder a hacer las distintas pruebas a los agregados.





CAPITULO 5.

Métodos de dosificación de concreto hidráulico.

Existe una gran cantidad de métodos empíricos de diseño de mezclas para obtener

concretos con características específicas, sin embargo todos estos métodos deben ser

tomados solamente como referenciales pues siempre requieren de pruebas de

laboratorio para su afinamiento.

A continuación se presenta el método propuesto por el ACI, en la norma 211.1-70 [4],

el mismo que se ilustra con un ejemplo:

Se requiere determinar el peso de una mezcla de concreto para una cimentación de

una estructura que se construirá bajo condiciones normales. Las condiciones

estructurales exigen que la f’c = 280 kg/cm2.

Se empleará cemento Pórtland ordinario (tipo I).

El tamaño máximo del agregado grueso es 40 mm y su peso varillado seco-

compactado es 1600 kg/m3. El agregado fino tiene un módulo de finura de 2.60 (suma

de porcentajes totales retenidos en cada tamiz desde 0.141 mm hasta el diámetro

máximo del agregado fino, dividido entre cien).

Procedimiento: Primero determine el revenimiento, cuando no se tiene una especificación del

revenimiento a ocupar puede recurrir a la siguiente tabla:

REVENIMIENTOS RECOMENDADOS PARA DIVERSOSTIPOS DE CONSTRUCCIÓN.

REVENIMIENTO, cmTIPOS DE CONSTRUCCIÓN.

Máximo MínimoMuros de cimentación y zapatas. 7.5 2.5

Zapatas, cajones de cimentación yMuros de sub-estructura sencillos. 7.5 2.5

Vigas y muros reforzados. 10 2.5Columnas para edificios. 10 2.5

Pavimentos y losas. 7.5 2.5Concreto masivo. 7.5 2.5

Tabla 9. Revenimiento en diversos tipos de construcción. [4]





Para muros de cimentación el revenimiento será el máximo e igual a 7.5.

Luego, calcule la cantidad de agua que se requiere para la mezcla de acuerdo a la

siguiente tabla:

REVENIMIENTOCANTIDAD DE AGUA

(KG/M3 DE CONCRETO PARA AGREGADOS DE TAMAÑOMÁXIMO)

(mm)10

(mm)12.5

(mm)20

(mm)25

(mm)40

(mm)50

(mm)70

(mm)150

(mm)2.5 a 5.0 207 199 190 179 168 154 130 1137.5 a 10 228 216 205 193 181 169 145 124

15.0 a 17.5 243 228 216 202 190 178 160 -Contenido de aire

atrapado

(porcentaje)3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 0.2

Tabla 10. Cantidad de agua de acuerdo al revenimiento. [4]

La cantidad de agua por metro cúbico de concreto para un revenimiento de 7.5 a 10

mm será de 181 Kg/m3 y su porcentaje de volumen de aire atrapado será del 1%.

Enseguida estime la relación agua / cemento de la mezcla (medida al peso) con la

siguiente tabla:

Tabla 11. Relación agua / cemento. [4]

Para una resistencia de 280 kg/cm2, la relación agua cemento (Rel. (a/c)) Será de

0.57.

Con estos datos el peso de cemento se calculará de la siguiente forma:

(a/c)Rel.

)(kg/maguadePesocementodePeso

3

=[f.19]

RELACIÓN AGUA/CEMENTO POR PESORESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN A LOS 28DÍAS KG/CM2 Concreto sin aireIncluido. Concreto con aireIncluido.420 0.41 -350 0.48 0.40280 0.57 0.48210 0.68 0.59140 0.82 0.74





3

3

kg/m317.5440.57

kg/m181cementodePeso ==

Calcule el volumen aparente de agregado grueso mediante la siguiente tabla, en

función del módulo de finura del agregado fino (2.60) y el tamaño máximo del

agregado grueso (40 mm).

TAMAÑOMÁXIMO

DEL AGREGADO

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO COMPACTADO CONVARILLA, POR VOLUMEN DE CONCRETO PARA MÓDULO DE

FINURA DE LA ARENA.(mm) 2.40 2.60 2.80 3.00

10 0.50 0.48 0.46 0.4412.5 0.59 0.57 0.55 0.53

20 0.66 0.64 0.62 0.6025 0.71 0.69 0.67 0.6540 0.75 0.73 0.71 0.6950 0.78 0.76 0.74 0.7270 0.82 0.80 0.78 0.76

150 0.87 0.85 0.83 0.81

Tabla 12. Volumen de agregado grueso, con respecto del tamaño máximo del agregado. [4]

Volumen aparente del agregado grueso = 0.73 m3.

El peso del agregado grueso se obtiene multiplicando su volumen aparente por su

peso específico aparente.

.kg/m1168 kg/m1600 0.73gruesoagregadodePeso 33 =×=

Después, calcule la primera estimación de peso de concreto fresco de acuerdo a la

siguiente tabla:

PRIMERA ESTIMACIÓN DEL PESODEL CONCRETO FRESCO.

PRIMERA ESTIMACIÓNDEL PESO DEL CONCRETO FRESCO

KG/M3Tamaño máximo nominal

Del agregado, mm. Concreto sin Aire incluido

Concreto con Aire incluido.

9.5 (3/8’’). 2280 220012.5 (1/2’’). 2310 223019 (3/4’’). 2345 2275

25 (1’’). 2380 229037.5 (1-1/2’’). 2410 2350

50 (2’’). 2445 234575 (3’’). 2490 2405





150 (6’’). 2530 2435

Tabla 13. Primera estimación de peso de concreto. [4]

El peso estimativo de concreto fresco, de acuerdo al tamaño de nuestro agregado será

de 2410 kg/m3.Recopilando los datos, tenemos los pesos por metro cúbico:

Agua= 181 kg/m3.

Cemento = 317.54kg/m3.

Agregado grueso = 1168 kg/m3.

Sume estos tres pesos y obtendrá 1666.54 kg/m3 de mezcla sin agregado fino.

Ahora calcule el peso de agregado fino de acuerdo a nuestro peso estimativo de la

siguiente forma:

.333 kg/m743.46 kg/m1666.542410kg/mfinoagregadodePeso =−=

Esta será la cantidad de agregado fino de acuerdo a nuestra primera estimación.

Proceda a obtener una segunda estimación de la misma mezcla por volumen o

volúmenes absolutos:

Se calculan los volúmenes efectivos de cemento, agua, agregado grueso y aire

atrapado en un metro cúbico:

.33 m0.1008

kg/m3150 kg.317.54cementodeVolumen ==

.3

3m0.181

kg/m1000

kg.181aguadeVolumen ==

.3

3m0.442

kg/m2640

kg 1168 gruesoagregadodeVolumen ==

.33 m0.011m0.01atrapadoairedeVolumen =×=

Procedemos a calcular el volumen de agregado fino:333333 m0.2662 m0.01-m0.442 -m0.181-m0.1008 m1finoagregadodeVolumen =−=

Calcule el peso de agregado fino:





.kg 686.80 kg/m2580 m0.2662 finoagregadodePeso 33 =×=

MATERIAL. VOLUMEN NETO. PESO.

Cemento. 0.1008m3 317.54kg

Agregado fino 0.2662m3 686.80kg

Agregado grueso 0.442m3 1168kg

Agua 0.181m3 181kg

Aire atrapado 0.010m3 0kg

Tabla 14 Cantidad de materiales a ocupar para la elaboración de concreto. [4]

A continuación haga la corrección por humedad:

.kg 1191.36 kg 1168 1.02 humedad)degrueso(2% Agregado =×=.kg 728.01kg 686.80 1.06 humedad)defino(6% Agregado =×=

Como el agua absorbida no forma parte del agua de mezclado, deberá quedar excluida

del ajuste:

1.05%absorciónde0.5%-2% =

5.53%absorciónde0.7%-6% =

Reste el ajuste al peso de agua estimado:

kg.127.08 0.053)kg (686.80 -0.015)kg (1168 -kg 181 =××

La siguiente tabla muestra los pesos ya con la corrección por humedad.

MATERIAL. PESO.

Cemento. 317.54kg

Agregado fino 728.01kg

Agregado grueso 1191.66kg

Agua 127.08kg

Aire atrapado 0kg

Tabla 15. Cantidad de materiales a ocupar para la elaboración de concreto ya con la corrección

por humedad. [4]





Este diseño sirve de base para iniciar pruebas de comprobación en laboratorio que

permitirán su ajuste. Algunos criterios básicos para corrección del diseño, en

laboratorio, pueden ser los siguientes:

Si la mezcla resulta demasiado seca, debería incorporarse un aditivo plastificante.

Si la mezcla presenta oquedades internas, debería incrementarse proporcionalmente

la cantidad de arena, cemento y agua.

Si la mezcla presenta segregación, debería disminuirse proporcionalmente la

cantidad de arena, cemento y agua. Para poder definir una dosificación al volumen,

que a pesar de no ser técnicamente apropiada es la más empleada en nuestro medio,

sería necesario determinar adicionalmente, en laboratorio, la densidad aparente del

agregado grueso y del cemento.

5.1 Fabricación de mezclas de concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la fabricación de mezclas de concreto. Este

método es aplicable a cualquier tipo de mezcla de concreto que se desee hacer. [23]

Objetivo:

Elaborar una mezcla de concreto que cumpla con las especificaciones y con la calidad

adecuada para proceder a ensayarla en otras pruebas.

Equipo y material:


aproximación.

• Palas.

• Materia prima.- Arena, grava, cemento y agua.

• Revolvedora.

• Moldes.- deberán ser moldes de metal, de forma cilíndrica, con todos sus

aditamentos y estar totalmente limpios por dentro y por fuera.

• Estopa.





• Aceite.- deberá ser aceite para automóvil que servirá para engrasar los moldes por

dentro.

• Bolsa de polietileno.

Procedimiento:

Para la fabricación de muestras, se lleva a cabo un procedimiento que especifica la

NMX-C-403-ONNCCE-1999 “Concreto hidráulico para uso estructural”. Este se

enuncia a continuación:

1) Tome la cantidad de material de los almacenes de materia prima; el necesario

para las prueba.

2) Prepare el equipo a utilizar para la elaboración de las pruebas.

3) Determine la humedad de los materiales.4) Calcule el diseño de mezcla a ensayar y se efectúa la corrección por humedad.

5) Pese las cantidades de material a utilizar.

6) Humedezca la revolvedora y se dosifican los materiales en el siguiente orden:

agregado grueso, la mitad de agua, agregado fino y el restante de agua.

7) Mezcle los materiales por 3 minutos.

8) Deje reposar la mezcla por 2 minutos, tapando la boca de la misma con una jerga

húmeda, para evitar evaporación de agua.

9) Después, reinicie el remezclado por 3 minutos mas, se vacía el concreto en la

carretilla.

10)Homogenice la muestra y determine el revenimiento.

11)Elabore los especimenes de concreto, colocando las muestras en los moldes

(previamente engrasados y armados).

12)Cubra los especimenes para el curado, con una bolsa de polietileno para evitar

evaporación.

13)Después de 24 hrs. se desmoldan y se identifican con un número de control, para

guardarlos en el cuarto de curado.





Figura 24. Fabricación de mezclas de concreto

5.2 Determinación del revenimiento en la mezcla de concreto.

Se le conoce como revenimiento a la fluidez que presenta la mezcla de concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del revenimiento en el concreto.

Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como

se menciono anteriormente. [24]

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la fluidez del concreto fresco por elmétodo del asentamiento del cono de Abrams.

Equipo y material:

• Molde.- El molde deberá ser metálico, troncocónico, abierto por ambos extremos,

con un diámetro superior de 10cms. e inferior de 20cms, además de pisaderas y asas

(Fig. siguiente).

• Varilla punta de bala.- la varilla deberá ser lisa, de un diámetro de 1.6cms. y largo

60cms.

• Placa.- La placa de apoyo deberá ser, rígida, no absorbente y por lo menos de 40 x

60cms.

• Cucharón.- El cucharón deberá ser metálico y con una capacidad suficiente para

detener la mezcla.

• Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 8lt.





Figura 25. Cono de Abrams. [25]

Procedimiento:

1) Coloque el molde sobre una superficie de apoyo horizontal, ambos limpios y

humedecidos con agua, (no se debe humedecer con aceites ni grasa).

2) El operador se para sobre las pisaderas del molde, evitando el movimiento de éstedurante el llenado.

3) Después llene el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen

procurando depositar cada una de estas capas a una distancia mínima de la base

del cono.

4) Apisone cada capa con 25 golpes de la varilla pisón, distribuidos uniformemente.

La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7cm de altura y la capa media

hasta aproximadamente 16 cm. de altura. Al apisonar la capa inferior se darán los

primeros golpes con la varilla pisón, ligeramente inclinada, alrededor del

perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que

la varilla pisón penetre 2.5 cms. de la capa subyacente.

5) Durante el apisonado de la última deberá mantener permanentemente un exceso

de concreto sobre el borde superior del molde.

6) Enrase la superficie de la capa superior con la varilla pisón y limpie el concreto

derramado en la zona adyacente al molde.

7) Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza, cargue el

molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres,

levante en dirección vertical sin perturbar el concreto en un tiempo de 5 a 12

segundos. Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe

demorar más de tres minutos.





8) Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del

concreto moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace

en el eje central del molde en su posición original.

Figura 26. Proceso de revenimiento. [25]

5.3 Determinación del contenido de aire en el concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del contenido de aire en el

concreto. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y

obtenidas como se menciono anteriormente. [26]

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar el contenido de aire incluido. El método

que se describe para determinar el contenido de aire del concreto fresco, se basa en la

medición del cambio de volumen del concreto sometido a un cambio de presión. El

equipo que se especifica para este ensayo es un aparato tipo Washington, el cual

cuenta con un manómetro que registra directamente el contenido de aire, en

porcentaje, con respecto al volumen de concreto.

Equipo y material:

• Equipo de medición de aire.- Deberá ser un recipiente con tapa de acero cuya

capacidad mínima es de 6 litros. Cuenta con una tapa hermética, una par de llaves de

agua, cámara de presión con dial, bomba manual, válvulas y accesorios.





• Varilla punta de bala.- la varilla deberá ser lisa, de un diámetro de 1.6cms. y largo

60cms.

• Regla.- Regla deberá ser metálica, se utilizará para enrasar.

• Mazo.

• Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 30 lts.

Figura 27. Equipo de medición de aire.

Procedimiento:

1) Llene el recipiente con la muestra de concreto según el asentamiento del cono.

2) Si el revenimiento obtenido es mayor a 5 cm se procederá a apisonarlo.

3) Coloque el concreto en tres capas de igual volumen.4) Apisone cada capa con 25 golpes de pisón distribuidos en toda el área. La capa

inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y las capas superiores se

apisonarán de modo que el pisón penetre aproximadamente 3 cm en la capa

subyacente.

5) Después de apisonar, golpee los costados del recipiente 10 a 15 veces con un

mazo. Se vibrará si tiene un revenimiento máximo de 10 cms.

6) Cuando aplique el vibrado, primero llene el recipiente en dos capas de igual

volumen, vibrando cada capa con una o dos inserciones del vibrador, sin tocar conéste las paredes ni el fondo del recipiente. La vibración se aplicará hasta que la

superficie del concreto tenga una apariencia suave y brillante, retirando

lentamente el vibrador.

7) Una vez compactada la muestra, enrase y alise la superficie.





8) Limpie los bordes y en especial la goma de sello y coloque y ajuste la tapa

herméticamente con las llaves de apriete.

9) Cierre las válvulas para aire y abra las llaves para agua. Mediante una jeringa de

goma introduzca el agua por una de las llaves de agua hasta que fluya por la otra

llave.

10)Golpee lateralmente con el mazo para expulsar burbujas de aire atrapadas en el

agua introducida.

11)Bombee el aire a la cámara de presión hasta que la aguja del dial llegue a la marca

de presión inicial. Deje reposar por algunos segundos para enfriar el aire

comprimido, después se estabilizará la aguja mediante bombeo, en la marca de

presión inicial.

12)Cierre las dos llaves de agua y abra la válvula de entrada de aire comprimido de lacámara de aire al recipiente.

13)Golpee suavemente los costados del recipiente, como también la tapa del dial para

estabilizar la lectura.

14)Tome la lectura a partir de la primera vez en que se detiene la aguja del

manómetro, con aproximación a 0,1% el contenido de aire registrado en el

manómetro. Antes de abrir la tapa, mantenga cerradas las válvulas de aire y

después abra las llaves de agua para liberar la presión de aire existente en el

recipiente.

Figura 28. Prueba de contenido de aire.





5.4 Determinación del sangrado en el concreto.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación del sangrado en el concreto. Este

método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se

menciono anteriormente.

Objetivo:

Este método de ensaye tiene como objetivo determinar las cantidades de agua

relativas de agua de mezclado que sangrarán de una muestra de concreto fresco bajo

las condiciones de ensaye. [27]

Equipo y material:• Moldes.- deberán ser moldes de metal, de forma cilíndrica, con todos sus

aditamentos y estar totalmente limpios por dentro y por fuera, de 150 x 300 mm.

• Báscula.- De suficiente capacidad para pesar la carga requerida con una

aproximación de 0.05%.

• Pipeta.- O un instrumento semejante, para eliminar el agua libre de la superficie del

espécimen de ensaye.

• Probeta.- Deberá estar graduada, de 100 ml de capacidad para recoger y medir la

cantidad de agua eliminada.

• Especimen de ensaye.

Procedimiento:

1) Durante el ensaye, mantenga la temperatura ambiente entre 18 y 24° C (65 y 75°

F). Inmediatamente después de alisar la superficie del espécimen, anote el tiempo

y el peso del recipiente y su contenido. Colocando el espécimen y el contenido

sobre una plataforma a nivel, o un piso libre de vibración apreciable, proteja el

contenido cubriéndolo adecuadamente.

2) Después mantenga la cubierta en su lugar durante el ensaye, excepto cuando se

trate de eliminar agua.

3) Proceda a eliminar (con una pipeta o un instrumento parecido) el agua que se ha

acumulado en la superficie en intervalos de 10 minutos durante los primeros





Figura 29. Especimenes para sangrado.

5.5 Determinación del peso volumétrico del concreto fresco.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la determinación peso volumétrico del concreto.

Este método es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como

se menciono anteriormente.

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo el peso por unidad de volumen de nuestro concreto

en estado fresco. [28]

Equipo y material:

• Mezcla de concreto.

• Moldes.- deberán ser tres moldes de metal de 150 x 300 mm con todos sus

aditamentos.

Procedimiento:

1) Pese los moldes vacíos y registre sus pesos.2) Llene cada uno de los moldes con la mezcla de concreto como anteriormente se

ha mencionado y enrase.

3) Pese cada uno de los moldes ya con la mezcla incluida y registre su peso.

4) Reste al peso de los moldes con la mezcla el peso de los moldes vacíos y registre

los valores.







volumétrico de concreto fresco:

M/V.MVF = [f.22]

Donde:

M = (Peso de molde + mezcla) – Peso del molde.

V = Volumen del molde.

MVF = Peso volumétrico del concreto fresco.

Haga un promedio entre los tres moldes y obtendrá el peso específico.

Figura 30. Masa volumétrica del concreto fresco.

5.6 Elaboración de probetas para evaluar la resistencia a la compresión del

concreto hidráulico.

Alcance:

Este método de prueba se refiere a la elaboración de probetas para ser ensayadas a

compresión y flexión. Este método es aplicable a las muestras que hayan sido

elaboradas y obtenidas como se menciono anteriormente. [29]

Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo establecer los procedimientos para el colado y curar

las probetas de concreto fresco que se destinan a ensayos de compresión, tensión por

flexión y prueba Brasileña.





Equipo y material:

• Aparatos de compactación.- Varilla punta de bala, vibrador interno y/o externo.

• Molde.- Moldes para confeccionar probetas destinadas a ensayos que serán como se

indican en la Tabla siguiente; deben ser metálicos, estancos y de superficies lisas. La

dimensión básica interior, deberá ser igual o mayor a 3 veces el tamaño máximo de la

grava. A la superficie de los moldes que entran en contacto con el concreto, se debe

aplicar una delgada capa de aceite u otro material que prevenga la adherencia y no

reaccione con los componentes del concreto.

Las probetas y moldes para ensayos son las siguientes:

PROBETA. MOLDE. ENSAYOS.DIM. BÁSICA

(MM).

Cilindro

Viga

Cilíndrico

Prismático

Compresión-tensión porPrueba brasileña.

Tensión por flexo-compresión

150

150

Tabla 16. Tipos de moldes para ensayes [29]

• Mezcla de concreto.- La mezcla de concreto no deberá ser inferior a los 30 lts.

Procedimiento:

1) Elija un lugar adecuado para el moldeado y compactado que este protegido, ya

que será el mismo para el curado inicial.

2) La compactación será por medio de apisonado o por vibrado según sea el

revenimiento (Tabla sig.):

Tabla 17. Procedimientos de compactación de acuerdo al revenimiento de la mezcla. [29]

Ocuparemos en esta prueba la compactación por apisonado.

3) Coloque el concreto en tres capas para los moldes cilíndricos, de igual espesor y

apisone con la varilla pisón cada capa, a razón de 25 golpes cada una. La capa

3. REVENIMIENTO (CM)4. PROCEDIMIENTO DE

COMPACTACIÓN.1. <52. 5-10

3. >10

4. Vibrado.5. Apisonado o vibrado.

6. Apisonado.





inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y la o las capas

superiores, se apisonan de modo que la varilla pisón penetre aproximadamente 2

cm en la capa subyacente.

4) Después de apisonar golpee suavemente los costados de los moldes para cerrar

los vacíos dejados por la varilla punta de bala.

5) Enrase el concreto superficialmente con la varilla pisón con un movimiento de

aserrado, evitando separar el mortero del árido grueso. No se permite golpear la

superficie del concreto. Finalmente se alisa.

6) Marque las probetas de modo que puedan ser perfectamente identificadas.

7) Inmediatamente después de moldeadas, cubra las probetas con algún material

impermeable, además de proteger el conjunto. Los tiempos mínimos para

desmoldar las probetas, son de 20 horas para cilindros y vigas.8) Para su curado, sumerja las probetas en agua saturada con cal o colocadas en

cámara húmeda con una humedad relativa igual o superior al 90%. Se recomienda

que las vigas sean sumergidas en agua saturada con cal 24 horas antes del ensayo.

5.7 Método de curado del concreto hidráulico.

Se almacenan los especimenes de concreto durante 24 hrs. En un depósito de agua. Se

debe evitar vibraciones, movimientos bruscos, golpes o inclinaciones. [29]

La norma NMX-C-403-ONNCCE-1999 “Concreto hidráulico para uso estructural” en su

Apéndice Informativo, establece que el curado de los especimenes debe iniciarse tan

pronto como sea posible; como regla practica establece que cuando el concreto recién

colado pierde su brillo superficial, debido al agua propia de la mezcla, debe iniciarse

el curado.

El tiempo en que se presente este efecto, depende básicamente de cuatro condiciones

que determinan la rapidez de evaporación del agua de la mezcla: temperatura y

humedad ambiente, velocidad del viento y temperatura del concreto recién mezclado.





Siempre que la temperatura ambiente sea superior a 10º C, se puede considerar que

el curado ha sido satisfactorio si se ha conservado al concreto permanentemente

húmedo por lo menos 7 días.

Los especimenes permanecerán dentro de la tina de curado hasta que llegue el

momento de ser transportados al lugar donde se van a ensayar para su

caracterización en estado endurecido. [23]

Figura 31. Especimenes dentro de tina de curado.

5.8 Ensaye de probetas de concreto para determinar la resistencia a la

compresión.

Alcance:

Este método de prueba se refiere al ensaye de probetas a la compresión. Este método

es aplicable a las muestras que hayan sido elaboradas y obtenidas como se menciono

anteriormente.Para evitar la evaporación del agua en los especimenes, se deben cubrir después de

terminados, con una tela impermeable. [30]





Objetivo:

Esta prueba tiene como objetivo determinar la resistencia a la compresión de

probetas cilíndricas de concreto.

Equipo y material:

• Prensa de ensaye.- Deberá estar calibrada y en óptimas condiciones.

• Flexómetro.

• Balanza de capacidad igual o superior a 25 kgs.

• Probeta.- probeta de concreto elaborada basándose en la prueba anterior.

Figura 32. Prensa de ensaye.

Procedimiento:

1) Retire las probetas del curado inmediatamente antes del ensayo y manténgalas

mojadas hasta el ensayo. Si las probetas son tansportadas por medio de algún

vehiculo al lugar del ensaye, se recomienda que se asienten sobre arena para

evitar fisuras o perdidas y cambio de volúmenes.

2) Mida con el flexómetro dos diámetros perpendiculares entre sí (d1, d2) a nivel

medio; Y a la altura del cilindro de concreto en dos generatrices opuestas (h1 y

h2), aproximando a 1mm.

3) Se determina el peso del cilindro con la balanza, aproximando a 50 grs., para

obtener el peso Volumétrico del concreto y limpie la superficie del cilindro.





4) Cabecee los especimenes de concreto (esto se logra poniéndoles azufre líquido y

arena de médano en la superficie que estará en contacto con la placa de carga;

déjelos reposar durante 3 horas). El mortero de azufre y arena de médano deberá

cumplir con la resistencia y espesor de acuerdo a la siguiente tabla:

Resistencia delconcreto, en MPa

(kg/cm2)

Resistencia mínima delmortero de azufre, en

(kg/cm2)

Espesor máximo decada capa de cabeceo

en cualquier punto, enmm

5 a 50 (35 a 500)35 MPa (350) o la delconcreto, cualquiera

que sea mayor.8

Mas de 50 (mas de500 )

No menor que laresistencia del concreto.

5

Tabla 18. Resistencia y espesor del mortero de azufre. [30]

5) Limpie las superficies de contacto de las placas de carga y de la probeta,

colocamos la probeta en la máquina de ensayo alineada y centrada.

6) Acerque la placa superior de la máquina de ensayo y la asiéntela sobre la probeta

de modo de obtener un apoyo lo más uniforme posible.7) Aplique una carga en forma continua y sin choques de velocidad uniforme,

cumpliendo las siguientes condiciones: alcanzar la rotura en un intervalo de

tiempo igual o superior a 100 seg. La velocidad de carga debe estar dentro del

intervalo de 137 kPa/s a 343 kPa/s (84 kg/cm2/min a 210 kg/cm2/min).

8) Registre la carga máxima (P) expresada en kgs., cuando se presente el punto de

falla del cilindro, dividiendo esta carga entre el área y será la resistencia del

espécimen en kg/cm2.





Figura 33. Procedimiento de ensaye de especimenes.





Conclusiones.

1) Tener conocimiento de actualización de las normas en área en la ingeniería y su

importancia e este mundo globalizado.

2) Tener un manual actualizado de elaboración concreto hidráulico para toda lacomunidad de esta facultad.

3) Contribuir al proceso de acreditación aportando un material didáctico y con ello

atacar una de las recomendaciones de CIEES (comités interinstitucionales para la

evaluación de la educación superior) para dichos procesos.

4) Formación de recursos humanos.





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contaminado y expuesto a cloruros. Tesis. Facultad de Ingeniería Civil – Xalapa, U.V.2007.

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manual de prácticas de concreto hidráulico

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