PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO PRELIMINAR DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRÁULICO

LABORATORIO DE MATERIALES FACULTAD DE INGENIERIA

PRACTICA NÚMERO 1

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO PRELIMINAR DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRÁULICO

INTRODUCCIÓN

El concreto podría considerarse como el material más utilizado en la industria de la construcción. Por lo tanto, su fabricación debe tener un especial cuidado para cualquier fin. Y para lograr los requerimientos deseados en el concreto, es fundamental el proceso de diseño, así como la elección de los materiales que serán empleados para su fabricación.

En la actualidad en nuestro país, el método más empleado para la dosificación de mezclas de concreto, es el propuesto por el ACI, aplicando en sus dos modalidades para dosificar y ajustar las mezclas de concreto de peso normal. Uno basado en un peso estimado del concreto por volumen unitario, y otro basado en el cálculo del volumen absoluto ocupado por los componentes del concreto

Los procedimientos del método del ACI toman en consideración los requisitos de colado, consistencia, resistencia, y durabilidad.

En esta práctica, se aplicará el método para diseñar mezclas de concreto hidráulico, según lo indicado en el método del ACI1 211.11-81.

Cabe mencionar que el método mencionado proporciona una aproximación preliminar de las dosificaciones, que debe verificarse mediante mezclas de prueba en el laboratorio o en el campo, y someterse a los ajustes necesarios para obtener las características deseadas.

El concreto se compone básicamente de cemento, agregados (grava y arena), el agua y el aire atrapado de forma natural al hacer la revoltura de la mezcla, o incluido de manera deliberada por medio de aditivos. La determinación de los pesos de los materiales para las mezclas por metro cúbico de concreto, se lleva a cabo de acuerdo a los siguientes datos.

Datos previos:

• Análisis granulométricos de los agregados (grava y arena).
• Peso específico de los agregados
• Humedad y absorción de los agregados.
• Peso volumétrico de los agregados.
• Peso específico del cemento.
• Tipo de estructura.
• Medio ambiente.
• Resistencia a la compresión a los 28 días (Elegir una resistencia dentro del rango de 200 a 300 kg/cm2).

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA 1

• Determinar las cantidades de los materiales para 1 m3 de concreto de peso normal y de resistencia moderada, mediante los datos de los agregados pétreos de la región.
• Determinar las cantidades de agua, cemento, grava y arena para la elaboración de una mezcla de prueba de concreto, con el cual se llevarán a cabo las pruebas en el concreto fresco (Práctica de laboratorio 2) y se llenaran 3 moldes cilíndricos (que se ensayaran en la práctica de laboratorio 3).

PROCEDIMIENTO PARA LA PRÁCTICA 1  

El procedimiento descrito a continuación es para realizar esta práctica, y se deberá sujetar a la siguiente secuencia.  

Elegir previamente una resistencia dentro del rango de 200 a 300 kg/cm2, considerando el tipo de obra donde se pueda utilizar el concreto que fabricará.

1. Elección del revenimiento.

Puede seleccionar un valor apropiado para la obra que se pretende desarrollar, y de acuerdo a la tabla del ACI.  

1. Elección del tamaño máximo del agregado.

El tamaño máximo de agregado debe ser el mayor posible económicamente y que guarde relación con las dimensiones de la estructura.  

1. Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire.

La cantidad de agua por volumen unitario de concreto requerida para producir determinado revenimiento, depende del tamaño máximo de la forma de la partícula y granulometría de los agregados, así como de la cantidad de aire incluido. La elección de la cantidad de agua por metro cubico, se determinará de acuerdo a la tabla del ACI.

1. Selección de la relación agua – cemento

La relación agua/cemento requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino también por otros factores como la durabilidad y las propiedades del acabado. Para fines de la práctica, la elección de la relación agua/cemento se puede guiar de la tabla indicada por el ACI, en el cual contienen valores aproximados y relativamente conservadores para concretos de peso normal.

1. Cálculo del contenido de cemento

El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado (tercer paso), divido entre la relación agua – cemento (cuarto paso). Sin embargo, las especificaciones del ACI y de la obra pueden incluir un límite mínimo de cemento, además de los requerimientos de resistencia y durabilidad, la mezcla debe ser determinada con el criterio que conduzca una cantidad mayor de cemento de acuerdo a lo dispuesto en el proyecto o por normativa.  

1. Estimación del contenido de agregado grueso

La cantidad de agregado grueso se realizará en base a la cantidad de volumen de agregado y del peso volumétrico seco varillado del agregado grueso. Cuando se crea conveniente usar bomba para la colocación del concreto o cuando se coloca en lugar con mucho acero de refuerzo, sería recomendable reducir 10% el contenido de agrego grueso, determinado mediante la tabla del ACI.

1. Estimación del contenido de agregado fino.

La cantidad del agregado fino, para esta práctica, se determinará mediante el método de volumen absoluto.

1. Ajuste por humedad del agregado

Las cantidades de los agregados que realmente deben pesarse para la mezcla de concreto, deberán estar consideradas las cantidades de humedad del agregado.  Generalmente los agregados están húmedos, y sus pesos secos deben incrementarse con el porcentaje de agua, tanto absorbida como el agua superficial que contiene. El agua de mezclado que se añade al lote de la mezcla debe reducirse en cantidad igual a la humedad libre proporcionada por el agregado, es decir, humedad total menos la absorción.  

1. Mezcla de prueba

Para completar el proceso de diseño de mezcla, y conocer si se cumple las características de desempeño del concreto en estado fresco y endurecido, se debe verificar las proporciones calculadas mediante una mezcla de prueba, la cual servirá para caracterizar el concreto en estado fresco, revenimiento, aspecto, peso unitario, rendimiento, sangrado y segregación, contenido de aire y cohesión.  

 La cantidad de material para la mezcla de prueba deberá será expresada en kg por cada material, y el necesario para llenar el volumen de 3 cilindros de concreto de 15 cm de diámetro por 30 cm de longitud. Considere además el incremento del 5% por peso de cada material, debido a pérdidas de material generado durante el proceso de mezclado.  

DISEÑO DE MEZCLA

• DATOS:

Grava:

• Densidad 2.6 gr/cm3
• Humedad: 0%
• Absorcion: 1%

Arena:

• Densidad 2.4 gr/cm3
• Humedad: 3%
• Absorción: 2%

• Cálculo de la resistencia media f’cr: 

Conforme a la tabla 350kg/cm^2>250kg/cm^2, f’c es admisible para el diseño de mezcla.

Posteriormente se selecciona la formula requerida y se obtiene: [pic 1]

[pic 3][pic 2]

• Relación agua/cemento a/c:

[pic 4]

[pic 5]

 Se consideran los valores con concreto sin aire incluido ya que se realizará en clima cálido semihúmedo y se interpola a partir de los intervalos de:

Interpolación:

[pic 7]

Y como resultado se obtiene   [pic 8]

• Contenido de aire.

        [pic 9]

[pic 10]

Para el tamaño máximo del agregado de 19mm el contenido de aire = 2%

• Revenimiento.

Se requiere revenimiento de 100mm para columnas. máximo permitido 100mm a mínimo de 25 mm por lo tanto el revenimiento será de 100mm.[pic 11][pic 12]

• Contenido de agua.

[pic 13]

[pic 14]

De acuerdo al revenimiento permitido se determinó que la cantidad de agua requerida sin aire incluido de 205kg.

• Contenido de cemento.

De la relación a/mc= 0.502

[pic 15]

[pic 16]

Se verifica con los valores del material cementante recomendado, como 410>320 y 410<540 se acepta el contenido de cemento.[pic 17]

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