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DISEO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL METODO DEL MODULO DEFINURA DE LA COMBINACIN DE LOS AGREGADOS

(Para Agregado de la cantera de Chonta con un f'c = 320 Kg. /cm)

I. INTRODUCCIONLa preparacin del concreto es fundamentalmente, un proceso de fabricacin de un

nuevo producto es por ello que los procesos derivados de la obtencin de materiales

adecuados; de seleccin de las proporciones ms convenientes de los mismos; de

fabricacin y puesta en obra de la mezcla; de control de su calidad y de economa

de produccin son en cierta forma, similares a aquellos que puedan presentarse en

cualquier otro problema de fabricacin.

Adicionalmente debe tenerse en consideracin que, debido a que el proceso de

fabricar y obtener un concreto de calidad determinada no termina hasta que laestructura es puesta en servicio, cada obra presenta problemas particulares,

especialmente aquellos referidos a la seleccin de las proporciones, proceso de

colocacin y curado del concreto.

II. ALCANCES SOBRE EL MTODO

Secuencia de diseo del mtodo del mdulo de finura de la combinacin de

agregados.

1. Determinar la resistencia promedio (f'cr) en funcin a la resistencia especificada

(f'c) y la desviacin estndar de la compaa constructora y del laboratorio de

ensayos (S).

2. Seleccin del tamao mximo nominal del agregado grueso en funcin de la

granulometra y las dimensiones del elemento estructural a colar, as como

espaciamiento mnimo entre los elementos de refuerzo.

3. Seleccionar la consistencia de la mezcla a obtener en funcin de condiciones de

obra (consistencia: plstica, seca o fluida).

4. Determinar el Volumen unitario de agua de diseo, en funcin del Tamao

Mximo Nominal, Slump, tipo de concreto (con o sin aire incorporado).

5. Determinacin de la cantidad de aire (volumen) en funcin del Tamao Mximo

Nominal y si es aire atrapado o incluido, condiciones de servicio (problemas de

congelamiento y deshielo, ataque de sales diversas o in sulfato).

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6. Seleccin de la relacin Agua-Cemento: por resistencia = f(f'cr) y por durabilidad

= f(exposicin del elemento).

7. Determinacin del factor cemento (F.C.) en funcin del agua de mezclado y la

relacin agua-cemento.

8. Determinacin de la suma de Volmenes Absolutos de cemento agua y aire

(Pasta).

9. Determinacin del Volumen absoluto del Agregado Integral o Total.

10. Clculo del mdulo de finura del agregado global o combinacin de

agregados.

m rf mf rg mg = +* * ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..( )1

rfmg m

mg mf =

* ..................................................( )100 2

Donde:

m : Mdulo de finura de a combinacin de agregados.

rf: Porcentaje de incidencia del agregado fino.

mf: Mdulo de finura del agregado fino

rg: Porcentaje de incidencia del agregado grueso.

mg: Mdulo de finura del agregado grueso.

11. Clculo del valor de "rf"mediante la ecuacin (2)

12. Se calcula por diferencia:

r = 100 - rf

13. Clculo del Volumen absoluto del agregado total.

14. Clculo del Volumen absoluto del agregado fino.

15. Clculo del Volumen absoluto del agregado grueso.

16. Determinacin de los pesos secos de los agregados fino y grueso.

17. Correccin por humedad de los agregados.

18. Proporcionamiento tanto en diseo como en obra.

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III.

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IV. OBJETIVOS

- Determinar el diseo de la mezcla de concreto por el Mtodo de Finura de la

Combinacin de los agregados.

- Determinar la calidad de los agregados de la cantera de Agocucho (utilizado

en el presente informe), a partir de sus caractersticas fsicas determinadas en

el primer informe.

- Hacer una comparacin entre los resultados obtenidos en el informe anterior

(usando el mtodo A.C.I. 98 Comit 211), con el Mtodo de Diseo planteado

por Walker y el Mtodo de Finura de la Combinacin de los agregados y

verificar en una forma cercana el nivel de confiabilidad que presentan estos

mtodos en base a los resultados obtenidos.

- Determinar la resistencia a compresin (f'c) alcanzado mediante ste mtodo

y el mdulo de elasticidad del concreto fabricado en el laboratorio.

- Verificar el tipo de rotura obtenida en el ensayo de compresin de las

probetas, as como la distribucin granulomtrica que se ha obtenido con el

uso de este mtodo y las condiciones de mezclado usadas.

- Verificar la hiptesis de que el Mtodo de Mtodo de Finura de la

Combinacin de los agregados da como resultados de diseo mezclas

sobrearenosas.

- Conocer mejor la tecnologa del concreto desde el punto de vista prctico.

- Verificar las caractersticas del concreto fresco como son: la trabajabilidad y la

consistencia; as como del concreto endurecido tal como la resistencia a la

compresin (no siendo posible verificar la durabilidad), mdulo de rigidez.

- Conocer y aprender a manejar mejor las caractersticas del concreto en obra

mediante el mezclado, colado y transporte del concreto.

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IV. III.- MARCO TEORICO

CEMENTO

Se usar cemento portland, tipo l normal, de acuerdo a la calificacin usada enU.S.A.; salvo en donde se especifique la adopcin de otro tipo debido a

consideracin especial.

AGUA

El agua empleada ser fresca y potable, libre de sustancias perjudiciales como

aceite, cidos, lcalis, sales, materiales orgnicos y otras sustancias que puedan

perjudicar o alterar el comportamiento eficiente del concreto, acero y otros,

tampoco deber tener partculas de carbn, humus, ni fibras vegetales.

AGREGADOS (Cantera Agocucho )

Los agregados a usarse son : fino (arena), y grueso (grava). Ambos debern

considerarse como ingredientes separados del cemento.

Deben estar de acuerdo con las especificaciones para agregados segn Norma

A.S.T.M. C-33, se podr usar otros agregados siempre y cuando se haya

demostrado por medio de la practica o ensayos especiales, que produzcan

concreto con resistencia y durabilidad adecuada.

CONCRETOEl concreto, material artificial utilizado en ingeniera que se obtiene mezclando

cemento Portland, agua, algunos materiales bastos como la grava y otros

refinados, y una pequea cantidad de aire.

El concreto es casi el nico material de construccin que llega en bruto a la obra.

Esta caracterstica hace que sea muy til en construccin, ya que puede

moldearse de muchas formas. Presenta una amplia variedad de texturas y colores

y se utiliza para construir muchos tipos de estructuras, como autopistas, calles,

puentes, tneles, presas, grandes edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego

y canalizacin, rompeolas, embarcaderos y muelles, aceras, silos o bodegas,

factoras, casas e incluso barcos.

Otras caractersticas favorables del concreto son su resistencia, su bajo costo y

su larga duracin. Si se mezcla con los materiales adecuados, el hormign puede

soportar fuerzas de compresin elevadas. Su resistencia longitudinal es baja,

pero reforzndolo con acero y a travs de un diseo adecuado se puede hacer

que la estructura sea tan resistente a las fuerzas longitudinales como a la

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compresin. Su larga duracin se evidencia en la conservacin de columnas

construidas por los egipcios hace ms de 3.600 aos.

COMPOSICIN

Los componentes principales del hormign son pasta de cemento Portland, aguay aire, que puede entrar de forma natural y dejar unas pequeas cavidades o se

puede introducir artificialmente en forma de burbujas. Los materiales inertes

pueden dividirse en dos grupos: materiales finos, como puede ser la arena, y

materiales bastos, como grava, piedras o escoria. En general, se llaman

materiales finos si sus partculas son menores que 6,4 mm y bastos si son

mayores, pero segn el grosor de la estructura que se va a construir el tamao de

los materiales bastos vara mucho. En la construccin de elementos de pequeo

grosor se utilizan materiales con partculas pequeas, de 6,4 mm. En la

construccin de presas se utilizan piedras de 15 cm de dimetro o ms. El tamao

de los materiales bastos no debe exceder la quinta parte de la dimensin mspequea de la pieza de hormign que se vaya a construir.

Al mezclar el cemento Portland con agua, los compuestos del cemento reaccionan

y forman una pasta aglutinadora. Si la mezcla est bien hecha, cada partcula de

arena y cada trozo de grava queda envuelta por la pasta y todos los huecos que

existan entre ellas quedarn rellenos. Cuando la pasta se seca y se endurece,

todos estos materiales quedan ligados formando una masa slida.

En condiciones normales el concreto se fortalece con el paso del tiempo. La

reaccin qumica entre el cemento y el agua que produce el endurecimiento de la

pasta y la compactacin de los materiales que se introducen en ella requiere

tiempo. Esta reaccin es rpida al principio pero despus es mucho ms lenta. Si

hay humedad, el hormign sigue endurecindose durante aos. Por ejemplo, la

resistencia del hormign vertido es de 70.307 g/cm2 al da siguiente, 316.382

g/cm2 una semana despus, 421.842 g/cm2 al mes siguiente y 597.610 g/cm2

pasados cinco aos.

Las mezclas de hormign se especifican en forma de relacin entre los

volmenes de cemento, arena y piedra utilizados. Por ejemplo, una mezcla 1:2:3

consiste en una parte por volumen de cemento, dos partes de arena y tres partes

de agregados slidos. Segn su aplicacin, se alteran estas proporciones para

conseguir cambios especficos en sus propiedades, sobre todo en cuanto a

resistencia y duracin. Estas relaciones varan de 1:2:3 a 1:2:4 y 1:3:5. La

cantidad de agua que se aade a estas mezclas es de 1 a 1,5 veces el volumen

de cemento. Para obtener hormign de alta resistencia el contenido de agua debe

ser bajo, slo el suficiente para humedecer toda la mezcla. En general, cuanta

ms agua se aada a la mezcla, ms fcil ser trabajarla, pero ms dbil ser el

concreto cuando se endurezca.

El concreto puede hacerse absolutamente hermtico y utilizarse para contener

agua y para resistir la entrada de la misma. Por otra parte, para construir bases

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filtrantes, se puede hacer poroso y muy permeable. Tambin puede presentar una

superficie lisa y pulida tan suave como el cristal. Si se utilizan agregados

pesados, como trozos de acero, se obtienen mezclas densas de 4.000 kg/m3.

Tambin se puede fabricar concreto de slo 481 kg/m3 utilizando agregados

ligeros especiales y espumas. Estos concreto s ligeros flotan en el agua, sepueden serrar en trozos o clavar en otras superficies.

Para pequeos trabajos o reparaciones, puede mezclarse a mano, pero slo las

mquinas mezcladoras garantizan una mezcla uniforme.

Cuando la superficie del concreto se ha endurecido requiere un tratamiento

especial, ya sea salpicndola o cubrindola con agua o con materiales que

retengan la humedad, capas impermeables, capas plsticas, arpillera hmeda o

arena. Tambin hay pulverizadores especiales. Cuanto ms tiempo se mantenga

hmedo el concreto, ser ms fuerte y durar ms. En poca de calor debe

mantenerse hmedo por lo menos tres das, y en poca de fro no se debe dejar

congelar durante la fase inicial de endurecimiento. Para ello se cubre con unalona alquitranada o con otros productos que ayudan a mantener el calor generado

por las reacciones qumicas que se producen en su interior y provocan su

endurecimiento.

PROPIEDADES:El concreto no es un material linealmente elstico; la relacin esfuerzo

deformacin para cargas crecientes en forma continua se traza como lnea curva.

Trabajabilidad:Es la propiedad del concreto recin mezclado, que determina la facilidad con que

esta puede ser mezclado, transportado, colocado, compactado y acabado con el

menor esfuerzo y sin la presencia de segregacin y exudacin durante estas

operaciones.

Sin embargo se puede manifestar que la trabajabilidad es un fenmeno relativo;

puesto que dicha propiedad es funcin de factores tales como las caractersticas

del elemento estructural y el equipo de compactacin empleado.

Consistencia:Es el comportamiento de la masa en diferentes condiciones de humedad y est

relacionada con la habilidad relativa que tiene el concreto fresco para fluir. De

acuerdo al mayor o menor contenido de agua, se dice que la mezcla |iene

consistencia hmeda cuando es muy fluida, se trata de una consistencia plstica

cuando es de fluidez media, y tiene consistencia seca cuando la mezcla es poco

fluida.

Para medir su consistencia existen tres pruebas, nosotros usaremos la ms

conocida (Prueba del revenimiento o slump test).

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Slump Test:Esta prueba es de carcter prctico, y se usa frecuentemente tanto en el

laboratorio como en el campo debido a su simplicidad. Su empleo es aceptado

para caracterizar el comportamiento del concreto fresco y consistencia enconsolidar una muestra representativa del mismo en un molde metlico

troncocnico de 12 de alto, con 8 de dimetro en la base y 4 en la parte

superior.

Procedimiento: El molde se coloca sobre una superficie plana, suave, no

absorbente, asegurndose de que la superficie interna del mismo se encuentra

completamente limpia, mantenindolo inmvil pisando las aletas que lleva en su

parte inferior.

En seguida se vierte una capa de concreto hasta un tercio del volumen y seapisona con una varilla de 5/8, 60 cm de largo, redondeado en su parte inferior,

aplicando 25 golpes, uniformemente distribuidos.

El llenado del molde se completa con dos capas sucesivas similares a la primera,

enrasando la parte superior, tenindose cuidado de que al apisonar la barra no

penetre la capa inmediata inferior.

Lleno y enrasado el molde, este debe mantenerse sujeto con los pies hasta que el

concreto excesivo alrededor de la base se haya limpiado.

Luego el molde se levanta lenta y cuidadosa en direccin vertical, permitiendo as

que el concreto resbale para medir su altura, cuando ha cesado el asentamiento.

Se recomienda que desde el inicio de la operacin hasta el trmino no deben

transcurrir ms de dos minutos.

La consistencia se registra en trminos de centmetros de cada del espcimen.

Segregacin:La segregacin se puede definir como la descomposicin mecnica del concreto

en sus partes constituyentes, de modo que su distribucin deje de ser uniforme.

Se puede presentar dos formas de segregacin: en la primera las partculas

gruesas tienden a separarse del mortero porque suelen desplazarse a lo largo de

una pendiente o se asientan ms que las partculas finas; en la segunda forma de

segregacin la lechada se separa de la mezcla y se produce exclusivamente en

aquellas que estn hmedas.

Exudacin:

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La exudacin o sangrado es una forma de segregacin en la cual una parte del

agua de la mezcla tiende a elevarse a la superficie de un concreto recin

colocado. Este fenmeno se debe a que los constituyentes slidos no pueden

retener toda el agua cuando se sedimentan.

En el proceso de la exudacin se presentan dos factores importantes, los mismos

que no necesariamente estn relacionados, pero que es preciso distinguirlos:

- La velocidad de exudacin, que viene a ser la rapidez con la que el agua se

acumula en la superficie del concreto.

- La capacidad de exudacin, que est definida por el volumen total de agua que

aparece en la superficie del concreto.

La exudacin del concreto no cesa hasta que la pasta de cemento se haendurecido lo suficientemente, como para poner fin al proceso de sedimentacin.

Durabilidad:Es aquella propiedad que se define como la capacidad que el concreto tiene para

resistir las condiciones, para las cuales se ha proyectado, sin deteriorarse con el

tiempo.

Resistencia a la compresin:Se considera generalmente que la resistencia del concreto, constituye la

propiedad ms valiosa, aunque sta no debe ser el nico criterio de diseo, ya

que en algunos casos pueden resultar ms importantes caractersticas como la

durabilidad, impermeabilidad, etc. Sin embargo la resistencia nos da una idea

general de la calidad del concreto.

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V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- La mezcla obtenida en laboratorio por el mtodo del Mdulo de finura de lacombinacin de los agregados da como resultado una mezcla sobrearenosa.

- La mezcla obtenida por ser sobrearenosa no trae como consecuencia

segregacin en el concreto fresco.

- La carga media de rotura de los testigos, calculada en laboratorio, fue de 43 Tn

a los 9 das de curado del concreto; siendo este aproximadamente el 75% de la

carga de rotura a los 28 das.

- Existen ciertas restricciones en el desarrollo de la prctica en cuanto a lasmediciones un tanto imprecisas porque el equipo utilizado no es el apropiado.

- Las probetas elaboradas en esta practica tuvieron los siguientes resultados:

Resistencia promedio = 227.27 kg/cm2 (9 das)

Resistencia promedio = 284.09 kg/cm2 (28 das)

- Estos resultados son satisfactorios, pues nuestra resistencia equivale al 118 %

de la resistencia de diseo (240Kg/cm).

- Por la gran cantidad de grupos de prctica, que emplean el laboratorio y la poca

disponibilidad de equipo, el horario de atencin del laboratorio debera ampliarse.

- De acuerdo a los resultados obtenidos tenemos las dosificaciones siguientes en

los tres mtodos usados:

Resistencia a la compresin especificada:

f'c = 240 kg/cm (28 das)

Diseo A.C.I. 98 comit 211

Dosificacin corregida: 1 : 3.74 :4.07 / 223.56 lt/bolsa

Resistencia a la compresin:

f'c = 150.57 kg/cm (10 das)

f'c = 195.74 kg/cm (28 das)

Diseo Walker

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Dosificacin corregida: 1 : 3.73 : 3.64 / 25.01 lt/bolsa

Resistencia a la compresin:

f'c = 256.39 kg/cm (12 das)

f'c = 320.49 kg/cm (28 das)

Diseo del Mdulo de Finura de la Combinacin de los Agregados

Dosificacin corregida: 1 : 4.39 : 7.8 / 25.016lt/bolsa

Resistencia a la compresin:

f'c = 227.27 kg/cm (9 das)

f'c = 284.09 kg/cm (28 das)

Lo que nos da como conclusin que el Diseo del Mdulo de Finura de la

Combinacin de los Agregados da como resultados menos favorables que

mtodo propuesto por Walker, din embargo son ms adecuadas para el diseo de

concreto normal con respecto al mtodo A.C.I. en cuanto a su resistencia.

- De acuerdo al tipo de rotura que se ha presentado podemos determinar que se

ha presentado una rotura tpica formando la falla un ngulo respecto a la

horizontal.

- Se ha podido determinar mediante observacin directa de las probetas

ensayadas y partidas que el grado de acomodo de las particulas ha sido el

ptimo, o sea que el mezclado y compactado han sido los correctos.

- Con respecto a la calidad del agregado grueso de la cantera estudiada

(Agocucho) se puede afirmar que en cuanto a la grava esta es resistente pues no

ha fallado en la rotura del concreto con excepcin de algunos granos

meteorizados.

- El agregado fino presenta mucha impureza y finos por lo que sera necesario

lavarlos o regular de alguna otra forma esta deficiencia.