Diseño De Hormigones

DISEÑO DE HORMIGONES

El objetivo de un diseño de hormigones es el de obtener una mezcla que posea un mínimo de determinadas propiedades tanto en estado fresco como endurecido, al menor costo de producción posible.

El costo de elaboración del concreto depende del costo de los materiales, del equipo y de la mano de obra. Dentro de los materiales, es la cantidad de cemento la que normalmente define el costo final, aunque el uso de aditivos especiales puede tener una incidencia importante.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES

CEMENTO: El cemento es el material ligante de los diferentes componentes del hormigón. El cemento para hormigones estructurales debe ser Portland.

Existen varios tipos de cemento Portland; entre los más importantes se pueden mencionar:

 Tipo I: De fraguado normal

 Tipo II: De propiedades modificadas

 Tipo III: De fraguado rápido

 Tipo IV: De fraguado lento

 Tipo V: Resistente a los sulfatos

En nuestro medio se dispone permanentemente de cemento Portland tipo I y ocasionalmente (cuando se ejecutan proyectos de uso masivo de hormigón como presas) de tipo IV. Otros tipos de cemento siempre requieren de importación.

El cemento utilizado en la fabricación de hormigón debe estar totalmente seco y suelto, y no debe presentar grumos de fraguado anticipado.

Para asegurar buenas condiciones en el cemento, debe ser almacenado en un sitio cubierto, seco, con ventilación apropiada que se puede conseguir mediante vigas de madera colocadas sobre el piso y un entablado superior que evite el contacto con el piso de los sacos de cemento colocados encima.

AGREGADOS: Más del 75% del volumen del concreto está ocupado por los agregados, por lo que las propiedades de los mismos tienen influencia definitiva sobre el comportamiento del hormigón.

De acuerdo al tamaño de las partículas, los agregados se clasifican en agregados gruesos (tamaño mayor a 5 mm) y agregados finos (tamaño entre 0.07 mm y 5 mm).

Una buena graduación de los agregados da lugar a hormigones de mejores características y más económicos. Para conseguir una granulometría apropiada se mezclan en proporciones adecuadas al menos dos tipos de agregados.

Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural o pueden provenir de un proceso de trituración. El agregado grueso triturado presenta mejores características de adherencia que el agregado natural, por lo que sus hormigones pueden alcanzar mayor resistencia.

Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas que puedan afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan porosidades indeseables.

AGUA: El agua utilizada en el hormigón debe ser potable en lo posible o al menos debe estar libre de impurezas. Nunca debe usarse agua de mar.

ADITIVOS: Son compuestos químicos que, añadidos en pequeñas cantidades, modifican las propiedades del hormigón. Entre los más conocidos existen los acelerantes, retardantes, plastificantes, impermeabilizantes. Los aditivos siempre deben ser probados previamente a su utilización en obra, por la gran variabilidad de la calidad del cemento que disponemos en el país.

2.3.- ESPECIFICACIONES DEL HORMIGON

Las especificaciones técnicas son el punto de partida para el diseño de los hormigones. Entre las propiedades más importantes que deben considerarse se tiene:

 Resistencia a la compresión

 Trabajabilidad del hormigón fresco

 Velocidad de Fraguado

 Peso Específico

RESISTENCIA DEL HORMIGON

La resistencia a la compresión del hormigón normalmente se la cuantifica a los 28 días de fundido el concreto, aunque en estructuras especiales como túneles y presas, o cuando se emplean cementos especiales, pueden especificarse tiempos menores o mayores a esos 28 días. En túneles es bastante frecuente utilizar la resistencia a los 7 días o menos, mientras en presas se suele utilizar como referencia la resistencia a los 56 días o más.

La resistencia del hormigón se determina en muestras cilíndricas estandarizadas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, llevadas hasta la rotura mediante cargas incrementales relativamente rápidas.

TRABAJABILIDAD DEL HORMIGON FRESCO:

Trabajabilidad es la facilidad que presenta el hormigón fresco para ser colocado y vibrado en cualquier molde. Los hormigones con baja trabajabilidad presentan problemas de mezclado y problemas de compactación dentro de los moldes, lo que puede redundar en una disminución de la resistencia.

La trabajabilidad del hormigón se suele categorizar en función del asentamiento del cono de Abrams o de la medición de la dispersión diametral en la mesa de flujo.

Para mejorar la Trabajabilidad de un hormigón, se puede añadir agua con la consiguiente disminución de resistencia, o se pueden incluir aditivos plastificantes que no disminuirán su resistencia final.

VELOCIDAD DE FRAGUADO: Las características propias de la estructura que se desea fundir pueden dar lugar a la necesidad de acelerar o retardar el fraguado del hormigón, para lo cual pueden utilizarse cementos especiales (muy poco utilizados en nuestro país) o aditivos acelerantes y retardantes.

PESO ESPECÍFICO: La necesidad de disponer de un hormigón ligero o pesado requerirá la utilización de agregados ligeros o pesados respectivamente. Los hormigones ligeros podrían ser utilizados en losas de edificios altos, mientras que los hormigones pesados podrían emplearse en anclajes de puentes colgantes, como bunkers de cobertura de materiales radioactivos, o para almacenar materiales explosivos.

INFORME DE ENSAYO DE PESO UNITARIO

PESO UNITARIO DE AGREGADO FINO (NTP 400.017) EQUIPO Y ACCESORIOS

 Balanza sensible al 0.1% del peso de la muestra que se va ensayar.- Barra compactadora, recta de acero, lisa de 16 mm (5/8”) de diámetro aproximadamente 600 mm (24”) de largo, con un extremo redondeado conforma de punta semiesférica.-Recipiente cilíndrico de metal y 1/10 ps3 de capacidad -Pala Badilejo y regla

CALIBRACION DEL RECIPIENTE

 El recipiente se calibra determinando con exactitud el peso del agua necesaria para llenarlo a 16.7 C. Para cualquier unidad el factor (f) se obtiene dividiendo el peso unitario del agua a 16.7 C ( 1000 kg/m3) por el peso del agua a 16.7 C necesario para llenar el recipiente.

PREPARACION DE LA MUESTRA La muestra se mezcla completamente y se seca a temperatura ambiente.

PROCEDIMIENTO

DETERMINACION DEL PESO UNITARIO SUELTO

El recipiente se llena con una pala hasta rebosar, descargando el agregado desde una altura no mayor de 50 mm por encima de la parte superior del recipiente, sin ejercer presión. Se deben tomar precauciones para impedir en lo posible la segregación de las partículas. E l agregado sobrante se elimina con una regla. Se determina el peso neto del agregado en el recipiente. Luego se obtiene el peso unitario suelto multiplicando el peso neto por el factor (f)de calibración del recipiente calculado.

DETERMINACION DEL PESO UNITARIO COMPACTADO

Se llena la tercera parte del recipiente y se nivela la superficie con la mano. Se apisona la masa con la barra compactadora, mediante 25golpes distribuidos uniformemente sobre la superficie. Se llena hasta las dos terceras partes de la medida y de nuevo se compacta 25 veces con la barra compactadora, el agregado sobrante se elimina usando la barra compactadora como regla. Se determina el peso neto del agregado en el recipiente. Luego se obtiene el peso unitario suelto multiplicando el peso neto por el factor (f) de calibración del recipiente calculado.

INFORME DE ENSAYOS DE LABORATORIO

2.3.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO:

Antes de realizar el ensayo se debe de eliminar todo tipo de impurezas (material orgánico) y toda partícula fina menor a 0.075 mm. Para ello se procederá a lavar bien la muestra y secarla muy bien. (Se recomienda dejarlo secar 24 H. a temperatura ambiente o secarlo en un horno.)

 Cantidad de muestra mínima utilizada para el agregado Grueso** Cantidad de muestra mínima utilizada para el agregado Fino.

 Verificar que el juego de tamices esté completamente limpio y libre de partículas retenidas, además asegurarse que estén ordenados.

 Colocar la muestra en la tamizadora por aprox. 5 - 10 min.

 Al concluir el tamizado agitar un poco el juego de tamices para asegurarse que las partículas se acomoden o terminen de pasarlos tamices.

 Luego proceder a pesar el material retenido por cada tamiz con ayuda de la balanza eléctrica, empezando siempre por el tamiz de mayor abertura.

 No olvidar siempre limpiar bien la bandeja de pesaje y tarar la balanza tras cada medición.

 Una vez terminado el pesaje de todas las muestras de procederá a realizar el cálculo correspondiente para generar la curva granulométrica.

Realizar el mismo procedimiento para todos los agregados que se tengan, una vez obtenidas las curvas granulométricas de los diferentes agregados determinar una combinación granulométrica deseada para la preparación de mezcla asfáltica.

MÉTODO ACI

Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas de concreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a las mezclas de prueba.

1. El primer paso contempla la selección del slump, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de slump de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera.

2. Se determina

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