Diseño Walker

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

UNC

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERAEscuela Acadmico Profesional de Ingeniera CivilASIGNATURA:TECNOLOGIA DEL CONCRETOTEMA: DISEO DE CONCRETO CON Y SIN ADITIVOUSANDO EL METODO WALKERDOCENTE:MGS Ing. Hctor Prez LoayzaALUMNO: CUSQUISIBAN ASENCIO MOISESGRUPO: B2Cajamarca, Mayo del 2015.

I. INTRODUCCIN:

En el amplio campo de la Ingeniera civil el diseo de mezclas, es sin lugar a dudas, una de las principales bases para elaborar todo tipo de estructuras de Ingeniera, ya que la durabilidad y el desenvolvimiento efectivo de dicha obra se debe casi en su totalidad al concreto con el cual se trabaja. Es as que la labor del ingeniero es el de disear el concreto ms econmico, trabajable y resistente que fuese posible, partiendo, desde luego, de las caractersticas fsicos de los agregados, el cemento y el agua.

Es por ello que en la presente prctica se pretende elaborar un concreto que rena las caractersticas necesarias para ser utilizado en distintas obras de Ingeniera.

Cabe sealar que para disear una mezcla de concreto existen diferentes mtodos, de los cuales en esta prctica se especifica el mtodo de diseo y los resultados obtenidos al utilizar el METODO WALKER.

II. OBJETIVOS:

GENERAL:

Disear y determinar la resistencia del concreto utilizando el mtodo de WALKER.

ESPECIFICO:

Realizar el diseo de mezcla sin ningn tipo de aditivo con los materiales estudiados en la primera prctica de laboratorio, utilizando sus caractersticas fsicas y mecnicas obtenidas en ese momento.

Realizar el diseo de mezcla utilizando un aditivo plastificante con los materiales estudiados en la primera prctica de laboratorio, utilizando sus caractersticas fsicas y mecnicas obtenidas en ese momento.

Elaborar probetas para corroborar las propiedades del concreto fresco y endurecido, tambin para comprobar las caractersticas dadas para dicho diseo.

Lograr un diseo econmico y favorable partiendo de las propiedades de los agregados estudiados y utilizados.

III. MARCO TEORICO:

PROPIEDADES DE LA MEZCLA.

Las caractersticas que se desea en una mezcla de concreto estn en funcin de la utilidad que prestar en obra. As si se quiere utilizar en una estructura, se tendr una resistencia acorde a las solicitaciones y adems resistente al intemperismo, es decir que sea estable.

En carreteras o en losas de concreto, adems de su resistencia al intemperismo y al flexo-traccin, debe comportarse adecuadamente frente a la abrasin producida por el rozamiento que va a haber entre la loza y los neumticos de los vehculos.

En depsitos estancados ya sean elevados, en superficie o enterrados, deber ser impermeable.

Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de dosificacin y en algunos casos el uso de aditivos.

Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad especfica. Estas propiedades se pueden dividir en dos grupos: cuando el concreto est en estado fresco y endurecido.

1. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO.

a) Consistencia o fluidez: Es la resistencia que opone el concreto a experimentar deformaciones. Esta propiedad depende de la forma, gradacin y tamao mximo del agregado en la mezcla, as como tambin de cantidad de agua de mezclado.

La consistencia se mide mediante el ensayo de slump con el Cono de Abrams (ASTM C-143), para concretos hechos con agregado grueso cuyo tamao mximo es menor de 2.

En la actualidad se acepta una correlacin entre la norma alemana y los criterios norteamericanos; considerndose que:

A las consistencias secas corresponde asentamiento de 0 a 2 (0 mm a 50 mm).

A las consistencias plsticas corresponde asentamiento de 3 a 4 (75 mm a 100 mm).

A las consistencias fluidicas corresponde asentamientos de ms de 5( 125 mm)

b) Trabajabilidad: Se entiende por Trabajabilidad a aquella propiedad del concreto en estado fresco que determina su capacidad para ser manipulado, transportado, colocado y consolidado adecuadamente con un mnimo de trabajo y un mximo de homogeneidad; as como para ser acabado sin que se presente segregacin.

Esta definicin involucra conceptos tales como capacidad de moldeo, cohesividad y capacidad de compactacin. Igualmente, la Trabajabilidad involucra el concepto de fluidez, con nfasis en la plasticidad y uniformidad dado que ambas tienen marcada influencia en el comportamiento y apariencia final de la estructura.

c) Homogeneidad: Se refiere a que los componentes del concreto se encuentren en la misma proporcin en cualquier parte de la masa. Considerando que el concreto es una mezcla cuyos componentes tienen diferente peso especfico, estos tendern a segregarse. La homogeneidad depende del tipo y tiempo de mezclado, del transporte, de la compactacin, etc.

d) 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.

e) Exudacin: 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 ha endurecido lo suficientemente, como para poner fin al proceso de sedimentacin.

2. PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO.

a) Elasticidad. El concreto no es un material completamente elstico y la relacin esfuerzo deformacin para una carga en constante incremento, adopta generalmente la forma de una curva. Generalmente se conoce como mdulo de elasticidad a la relacin del esfuerzo a la deformacin medida en el punto donde la lnea se aparta de la recta y comienza a ser curva.

Para el diseo estructural se supone un mdulo de elasticidad constante en funcin de la resistencia a la compresin del concreto. En la prctica, el mdulo de elasticidad del concreto es una magnitud variable cuyo valor promedio es mayor que aquel obtenido a partir de una frmula.

En el diseo de mezclas se debe tener en cuenta que el mdulo de elasticidad del concreto depende, entre otros de los siguientes factores:

La resistencia a la compresin del concreto y, por lo tanto de todos aquellos factores que lo afectan.

A igualdad de resistencia, de la naturaleza petrogrfica de los agregados.

De la tensin del trabajo

De la forma y tiempo de curado del concreto

Del grado de humedad del concreto.

El mdulo de elasticidad del concreto aumenta al incrementarse la resistencia en compresin y, para un mismo concreto, disminuye al aumentar la tensin de trabajo.

b) Resistencia: La resistencia a la compresin simple del concreto es su propiedad ms caracterstica y la que define su calidad. En 1919, Duff Abrams estableci experimentalmente que la resistencia a la compresin es funcin de la relacin agua/cemento (a/c) en forma ms significativa que otras variables como la calidad de los agregados, la compacidad, etc. La resistencia aumenta con el tiempo y depende del estado de humedad durante este tiempo y del estado de humedad durante el tiempo de depsito.

c) 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.

d) 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.

IV.DATOS Y REQUISITOS DE DISEO

Para iniciar el diseo, es preciso tener primero los datos ms importantes y son: las caractersticas fsicas y mecnicas de los agregados que utilizarn, cabe sealar que las caractersticas de los agregados son del primer informe que pertenecen a la cantera del rio Chonta. Tambin se mostrarn todas las caractersticas de los componentes del concreto para as poder proceder con el diseo.

A.-Agregado Fino y Grueso:

PROPIEDADES

A. FINO

A. GRUESO

TAMAO MXIMO

-

1 1/2

TAMAO MXIMO NOMINAL

-

1

PESO ESPECFICO DE MASA (gr/cm3)

2.59

2.54

PESO ESPECFICO SSS (gr/cm3)

1.77

2.49

PESO ESPECIFICO APARENTE (gr/cm3)

1.82

2.58

ABSORCIN (%)

12.69

1.71

CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

8.69

3.99

MDULO DE FINURA

3.15

7.519

PESO UNITARIO SUELTO SECO (Kg/m3 )

1483.70

1454.17

PESO U. S. COMPACTADO (Kg/m3 )

1890.60

1575.50

B.- Cemento:

Portland Tipo I (ASTM C 1157)

Peso Especfico 3.12 gr/cm3.

C.- Agua:

Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60

Nota: Nos piden disear una mezcla de concreto normal teniendo como base los valores de las propiedades fsicas mecnicas de los agregados estudiados, con las siguientes caractersticas:

(Resistencia especificada a los 28 das)

Consistencia: Plstica

IV.- DISEO DE MEZCLA DE CONCRETO SIN ADITIVO METODO WALKER:

1 Clculo de la Resistencia Promedio (Resistencia media requerida):

Para el clculo de la resistencia promedio tomamos como base la resistencia especificada dada y la siguiente tabla. (Cabe sealar que para la eleccin de la resistencia promedio hay varias opciones, nosotros hemos elegido el que a continuacin se presenta)

Resistencia a la compresin requerida

Menos de 210

+ 70

210 a 350

+ 84

Sobre los 350

+ 98

2 Eleccin del asentamiento:

Segn el requerimiento de obra dado se requiere una consistencia Plstica entonces se tiene que:

Slump: 3 a 4

3 TMN Ag

Segn los datos proporcionados del estudio previo del agregado, se tiene TMN = 1

4 Estimacin de la cantidad de agua por m3 y el porcentaje de aire atrapado:

Utilizamos la tabla 10.2.2 (estos valores de la tabla corresponden a concretos sin aire incorporado).

Tamao mximo nominal de agregado grueso

Volumen unitario de agua, expresado en lt/m3, para los asentamientos y perfiles de agregado grueso indicados.

1a 2

3 a 4

6 a 7

Agregado redondeado

Agregado angular

Agregado redondeado

Agregado angular

Agregado redondeado

Agregado angular

3/8"

185

212

201

227

230

250

1/2"

182

201

197

216

219

238

3/4"

170

189

185

204

208

227

1"

163

182

178

197

197

216

1 1/2"

155

170

170

185

185

204

2"

148

163

163

178

178

197

3"

136

151

151

167

163

182

De la tabla obtenemos:

Agua: 197 lts/m3

4 Clculo de aire atrapado:

Tamao mximo nominal

Aire atrapado

3/8"

3,0%

1/2"

2,5%

3/4"

2,0%

1"

1,5%

1 1/2"

1,0%

2"

0,5%

3"

0,3%

6"

0,2%

% Aire atrapado: 1.5 %

5 Clculo de la relacin agua/cemento.

Como en el requerimiento de obra nos dice que es para un concreto normal entonces la eleccin de la relacin agua/cemento para el diseo lo haremos por resistencia.

6 Clculo del factor cemento:

Interpolando se tiene:

Se sabe que la cantidad de agua es: 197 kg/m3

Factor cemento: 394

Al resultado obtenido se le divide entre 42.5 para as calcular el factor cemento:

Factor Cemento: 9.27 bolsas / m3

7 Balance de pesos y volmenes absolutos de lo ya calculado (cemento, agua, aire, y calcular por diferencia de 1.00m3 el volumen por completar con agregados)

Elemento

Peso en kg/m3

Volumen en m3

Agua

197

0.1970

Cemento

394

0.1263

Aire

1.5 %

0.0150

Balance de volmenes

0.3383

Volumen absoluto del agregado total.

1.00 m3 0.3383m3 = 0.6617 m3

8 Determinamos el porcentaje de incidencia de agregado fino en relacin al volumen absoluto del agregado total.

De la tabla 16.3.7 obtenemos:

Entrando en la tabla con el MF.Af (3.15), luego el TMN.Ag (1), seguidamente con el perfil del agregado grueso (redondeado) y finalmente con el factor cemento expresado en nmero de bolsas (9.27 bolsas).

N de bolsas % agregado fino

749

8 46

9.27X

X = 42.19 %

Lugo l % de incidencia del agregado fino es de 42.19 %

9 Determinacin del porcentaje de incidencia del agregado grueso:

100 42.19 = 57.81 %

Elemento

Peso en kg/m3

Volumen en m3

Agua

197

0.1970

Cemento

394

0.1263

Aire

15 %

0.0150

Volumen absoluto de la pasta

0.3383

Volumen absoluto del agregado total

1.00 m3 0.3383 m3 =0.6617 m3

% de incidencia del agregado fino

42.19%(0.6617) = 0.2792

% de incidencia del agregado grueso

57.81%(0.6617)= 0.3825

1.000

10 peso seco del agregado fino y grueso.

Peso seco Af = 0.2792 (2590) = 723.128 kg/m3

Peso seco Ag = 0.3825 (2540) = 971.55 kg/m3

11 valores de diseo:

Pesos secos por metro cbico.

Agua = 197 Litros

Cemento = 394 Kg.

A Fino = 723.128 Kg.

A Grueso = 971.550 Kg.

12 Correccin por humedad:

Para hacer esta correccin necesitamos los siguientes datos:

PROPIEDADES

A. FINO

A. GRUESO

ABSORCIN (%)

12.69

1.71


8.69

3.99

Los pesos hmedos de los agregados fino y grueso sern igual al respectivo peso seco multiplicado por la unidad ms el contenido de humedad expresado en forma decimal.

Peso hmedo del agregado:

Fino.723.128 x 1.0869 = 785.97 kg/m3

Grueso.971.550 x 1.0399 = 1010.31 kg/m3

El agua de absorcin no es parte del agua de mesclado, por lo que deber ser excluida de las correcciones por humedad del agregado, para ello se debe calcular la humedad superficial.

Humedad superficial del agregado:

Fino..8.69 -12.69 = - 4.00%

Grueso.3.99 -1.710 = + 2.28%

Conocida la humedad superficial se puede determinar el aporte de cada uno de los agregados al agua de mezcla. Para ello se multiplicara el peso seco del agregado por la humedad superficial del mismo expresada en fraccin decimal.

Aporte de humedad del agregado:

Fino.785.97 x - 0.040 = -31.4388 lt/m3

Grueso.1010.31 x 0.023 = +23.2371 lt/m3

Total. 8.2 lt/m3

Como el agregado quita agua del diseo de mezcla, dicha cantidad deber ser aumentada al agua de diseo para as poder determinar el agua efectiva para el diseo, sea aquella que debe ser incorporada a mescladora para no modificar la relacin agua /cemento.

*agua efectiva.197 + 8.2 = 205.2 lt/m3

*Y los pesos de los materiales por metro cubico de concreto, ya corregidos por humedad del agregado, a ser empleados en las mezclas de prueba, sern:

Cemento= 394 Kg.

A Fino = 785.97 kg.

A Grueso = 1010.31 kg.

Agua Efectiva = 205.2 lt.

*Proporcin en Peso para un metro cubico:

394 785.97 1010.31 205.2

---------- : ----------- : ----------- / --------

394 394 394 9.27

1 : 1.99 : 2.56 / 22.14 lts/bolsa

*Pesos hmedos para una probeta:

*Volumen del espcimen 0.01 m3

Cemento = 3.94 Kg. A Fino = 7.85 Kg. A Grueso = 10.10 Kg. Agua Efectiva = 2.05 lt.

V.- ENSAYOS EN LABORATORIO:

Paso 1: Elaboracin de la Mezcla de Concreto Fresco:

1) Procedimiento:

Teniendo lo pesos hmedos que vamos a utilizar para las tres tandas proseguimos a realizar los pasos necesarios de manera progresiva:

Agregado grueso:

Se tamiza el agregado grueso para separarlo del agregado fino en el tamiz 3/8 y para asegurarse del TMN del agregado grueso se tamizo por la malla 1 . Todo el pasante de 1 y el retenido en la malla 3/8 se pesa la cantidad obtenida: 10.10 kg.

Agregado fino:

Todo el pasante de la malla 3/8 se define como agregado fino entonces de este se pesa la cantidad: 7.85 kg.

Cemento:

El tipo de cemento utilizado: TIPO I PACASMAYO del cual se pesa 3.94 kg.

Agua:

El agua utilizada es agua potable la ms recomendable para el diseo de mezclas y se pesa 2.05 litros

Despus de pesar los ingredientes para el diseo de mezclas se proceden a colocarlos en el elemento donde se hace la pasta, en el orden siguiente:

Primero una pequea cantidad de agua para mojar la superficie.

Luego se coloca el agregado grueso y el agregado fino, se mezcla durante un tiempo. Seguidamente se vaccea el cemento se mezcla estos elementos y finalmente el agua. Luego se procede colocar el agua batiendo con cuidado para no perder agua, y que la mezcla se haga conforme al diseo.

Una vez obtenida la mezcla se determina el SLUMP luego, despus de pesados, aceitados (para evitar la adherencia de la mezcla al molde), y nombrados los moldes se coloca dentro de esta la mezcla en tres capas cada una de estas compactada con golpes realizados con el empleo de una varilla compactadora.

PROPIEDADES EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO.

A.- SLUMP:

1) Material y Equipo:

Cono de Abrams.

Varilla 5/8 de pulgada x 60 cm.

Balanza de precisin.

Bandeja.

Palana

Badilejo

Wincha (5m)

2) Procedimiento:

Obtenida la mezcla de concreto y estando en estando en estado fresco, se procedi a colocar 3 capas de concreto fresco en el Cono de Abrams; la primera capa se coloc a una tercera parte del volumen del cono apisonndolo por medio de una varilla de acero con 25 golpes, la segunda hasta las dos terceras partes y por ltimo se apisona y enrasa, durante dicho proceso el cono debe permanecer lo ms quieto posible, ya que el ensayo puede fallar al mnimo movimiento. Luego se procede a retirar cono y determinar el valor del asentamiento.

Llenar el cono de Abrams con la mezcla en tres capas, en cada una de ella compactar con 25 golpes, para posteriormente medir su slump.

3) Resultados de Ensayo:

SLUMP

OBERVACION

PROBETA

cm

Pulg.

consistencia

N 01

8.95

3.5

C. plstica

La consistencia esperada fue una consistencia plstica y se obtuvo exactamente lo deseado.

B.- APARIENCIA:

La apariencia es equilibrada como podemos observar es mejor que el mtodo del ACI.

Luego de evaluar tanto la apariencia como el asentamiento se procedi a llenar cada probeta con la pasta de concreto

Colocamos la mezcla en los moldes.

Compactamos con 25 golpes en 3 etapas la mezcla y luego se enraza.

C.- Peso Unitario de Concreto Fresco:


Concreto fresco

Balanza de precisin

Badilejo

Moldes cilndricos de 6 de dimetro por 12 de altura.

2) Procedimiento:

Ahora al tener compactadas las dos probetas se procede analizar el peso unitario del concreto fresco del concreto fresco siguiendo los pasos:

Primeramente se registra el peso del molde al vaco. Luego se procede a colocar la mezcla de concreto en los 3 moldes metlicos para finalmente registrar su peso en conjunto.

El volumen del molde se obtuvo a partir de sus dimensiones, ya que si colocbamos agua en este, escurra por toda la base.

Pesamos la muestra en estado fresco, y la dejamos que se seque durante 24 horas.


PROPIEDAD

PROBETA

W molde ( kg)

8.610

W molde + C (kg)

21.54

P.U.de C (kg)

12.93

PROPIEDADES MECANICAS EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

Resistencia a la Compresin:


Mquina de Compresin Simple

Concreto fresco



rea resistente A = 182.41 cm2 ; altura h = 304 mm

Carga

E

E u *1000=Eu/h

f = Carga/ A

(kg)

(mm)

(mm)

kg/ cm2

1000

0.49

1.61

5.48

2000

0.93

3.06

10.96

3000

1.27

4.18

16.92

4000

1.49

4.90

21.93

5000

1.7

5.59

27.41

6000

1.88

6.18

32.89

7000

2.06

6.78

38.38

8000

2.19

7.20

43.86

9000

2.33

7.66

49.34

10000

2.45

8.06

54.82

11000

2.55

8.39

60.30

12000

2.66

8.75

65.79

13000

2.73

8.98

71.27

14000

2.82

9.28

76.75

15000

2.9

9.54

82.23

16000

3.05

10.03

87.71

17000

3.2

10.53

93.20

18000

3.26

10.72

98.68

19000

3.35

11.02

104.16

20000

3.54

11.64

109.64

21000

3.58

11.78

115.13

22000

3.65

12.01

120.61

23000

3.72

12.24

126.09

24000

3.78

12.43

131.57

25000

3.88

12.76

137.05

25500

3.95

12.99

139.79

uLPE =0.94 mm

LPE=83 Kg/cm 2

CALCULOS Y RESULTADOS:

CALCULO DE ESFUERZO ALCANZADO EN EL LABORATORIO:

PROBETA N 01:

Esfuerzo mximo alcanzado a los 7 das de curado: 139.79 kg/ cm2

Sabemos por datos que:

28 das...100% fc

14 das 80% fc

7 das.. 70% f c

Fc a los 7 das = 70 % f c a los 28 das en laboratorio

Kg/ cm2

CALCULO DEL MODULO DE ELASTICIDAD

kg/cm2

IV. DISEO DE MEZCLA DE CONCRETO CON ADITIVO METODO WALKER:

A.-Agregado Fino y Grueso:

PROPIEDADES

A. FINO

A. GRUESO

TAMAO MXIMO

-

1

TAMAO MXIMO NOMINAL

-

3/4

PESO ESPECFICO DE MASA (gr/cm3)

2.59

2.54

PESO ESPECFICO SSS (gr/cm3)

1.77

2.49

PESO ESPECIFICO APARENTE (gr/cm3)

1.82

2.58

ABSORCIN (%)

12.69

1.71


8.69

3.99

MDULO DE FINURA

3.15

7.519

PESO UNITARIO SUELTO SECO (Kg/m3 )

1483.70

1454.17

PESO U. S. COMPACTADO (Kg/m3 )

1890.60

1575.50

B.- Cemento:

Portland Tipo I (ASTM C 1157)

Peso Especfico 3.12 gr/cm3.

C.- Agua:

Agua Potable, cumple con la Norma NTP 339.088 o E 0-60

Nota: Nos piden disear una mezcla de concreto normal teniendo como base los valores de las propiedades fsicas mecnicas de los agregados estudiados, con las siguientes caractersticas:

(Resistencia especificada a los 28 das)

Consistencia: Plstica

D.- Aditivo:

Sikament 306

Superplastificante y reductor de agua de alto rango (ASTM C 494 Tipo F)

Reduce entre un 20% a 30% de agua.

Dosificacin = 0.9% FC.

Peso especfico: 1200 kg/ m3

1 Clculo de la Resistencia Promedio (Resistencia media requerida):

Para el clculo de la resistencia promedio tomamos como base la resistencia especificada dada y la siguiente tabla. (Cabe sealar que para la eleccin de la resistencia promedio hay varias opciones, nosotros hemos elegido el que a continuacin se presenta)

Resistencia a la compresin requerida

Menos de 210

+ 70

210 a 350

+ 84

Sobre los 350

+ 98

2 Eleccin del asentamiento:

Segn el requerimiento de obra dado se requiere una consistencia Plstica entonces se tiene que:

Slump: 3 a 4

3 TMN Ag

Segn los datos proporcionados del estudio previo del agregado, se tiene TMN = 3/4

4 Estimacin de la cantidad de agua por m3 y el porcentaje de aire atrapado:

Utilizamos la tabla 10.2.2 (estos valores de la tabla corresponden a concretos sin aire incorporado).

Tamao mximo nominal de agregado grueso

Volumen unitario de agua, expresado en lt/m3, para los asentamientos y perfiles de agregado grueso indicados.

1a 2

3 a 4

6 a 7

Agregado redondeado

Agregado angular

Agregado redondeado

Agregado angular

Agregado redondeado

Agregado angular

3/8"

185

212

201

227

230

250

1/2"

182

201

197

216

219

238

3/4"

170

189

185

204

208

227

1"

163

182

178

197

197

216

1 1/2"

155

170

170

185

185

204

2"

148

163

163

178

178

197

3"

136

151

151

167

163

182

De la tabla obtenemos:

Agua: 204 lts/m3

Considerando el 25 % de reduccin de agua por el aditivo, tenemos:

4 Clculo de aire atrapado:

Tamao mximo nominal

Aire atrapado

3/8"

3,0%

1/2"

2,5%

3/4"

2,0%

1"

1,5%

1 1/2"

1,0%

2"

0,5%

3"

0,3%

6"

0,2%

% Aire atrapado: 2.0 %

5 Clculo de la relacin agua/cemento.

Fcr

(28 das)

Relacin agua-cemento de diseo en peso

CONCRETO SIN AIRE

INCORPORADO

CONCRETO CON AIRE

INCORPORADO

150

200

250

300

364

350

400

450

0.80

0.70

0.62

0.55

0.48

X

0.43

0.38

0.71

0.61

0.53

0.46

0.40

0.35

0.31

Como en el requerimiento de obra nos dice que es para un concreto normal entonces la eleccin de la relacin agua/cemento para el diseo lo haremos por resistencia.

6 Clculo del factor cemento:

Interpolando se tiene:

Se sabe que la cantidad de agua es: 153 kg/m3

Factor cemento: 328.3

Al resultado obtenido se le divide entre 42.5 para as calcular el factor cemento:

Factor Cemento: 7.725 bolsas / m3

7 Balance de pesos y volmenes absolutos de lo ya calculado (cemento, agua, aire, y calcular por diferencia de 1.00m3 el volumen por completar con agregados)

Elemento

Peso en kg/m3

Volumen en m3

Agua

153

0.153

Cemento

328.3

0.1052

Aire

2.0 %

0.020

Aditivo

2.95

0.00246

Balance de volmenes

0.46066

Volumen absoluto del agregado total.

1.00 m3 0.46066 m3 = 0.53934 m3

8 Determinamos el porcentaje de incidencia de agregado fino en relacin al volumen absoluto del agregado total.

De la tabla 16.3.7 obtenemos:

Entrando en la tabla con el MF. Af (3.15), luego el TMN.Ag (3/4), seguidamente con el perfil del agregado grueso (redondeado) y finalmente con el factor cemento expresado en nmero de bolsas (7.725 bolsas).

Tamao mximo nominal del agregado grueso

Agregado Redondeado

Agregado Angular

Factor cemento expresado en sacos por metro cbico

Factor cemento expresado en sacos por metro cubico

5

6

7

8

5

6

7

8

Agregado Fino - Mdulo de Fineza de 2,3 a 2,4

3/8"

60

57

54

51

69

65

61

58

1/2"

49

46

43

40

57

54

51

48

3/4"

41

38

35

33

48

45

43

41

1"

40

37

34

32

47

44

42

40

1 1/2"

37

34

32

30

44

41

39

37

2"

36

33

31

29

43

40

38

36


3/8"

66

62

59

56

75

71

67

64

1/2"

53

50

47

44

61

58

55

53

3/4"

44

41

38

36

51

48

46

44

1"

42

39

37

35

49

46

44

42

1 1/2"

40

37

35

33

47

44

42

40

2"

37

35

33

32

45

42

40

38


3/8"

74

70

66

62

84

80

76

73

1/2"

59

56

53

50

70

66

62

59

3/4"

49

46

43

40

57

54

51

48

1"

47

44

41

38

55

52

49

46

1 1/2"

44

41

38

36

52

49

46

44

2"

42

38

36

34

49

46

44

42

N de bolsas % agregado fino

751

7.725 X

848

X = 48.825 %

Lugo l % de incidencia del agregado fino es de 48.825 %

9 Determinacin del porcentaje de incidencia del agregado grueso:

100 48.825 = 51.175 %

Elemento

Peso en kg/m3

Volumen en m3

Agua

153

0.153

Cemento

328.3

0.1052

Aire

2.0 %

0.020

Aditivo

2.95

0.00246

Balance de volmenes

0.46066

Volumen absoluto del agregado total

1.00 m3 0.46066 m3 = 0.53934 m3

% de incidencia del agregado fino

48.825%(0.53934 ) = 0.26322

% de incidencia del agregado grueso

51.175%(0.53934 )= 0.27612

1.000

10 peso seco del agregado fino y grueso.

Peso seco Af = 0.26322 (2590) = 681.74 kg/m3

Peso seco Ag = 0.27612 (2540) = 701.34 kg/m3

11 valores de diseo:

Pesos secos por metro cbico.

Agua = 153 Litros

Cemento = 328.3 Kg.

Aire = 2%

Aditivo = 2.95 kg

A Fino = 681.74 Kg.

A Grueso = 701.34 Kg.

12 Correccin por humedad:

Para hacer esta correccin necesitamos los siguientes datos:

PROPIEDADES

A. FINO

A. GRUESO

ABSORCIN (%)

12.69

1.71


8.69

3.99

Los pesos hmedos de los agregados fino y grueso sern igual al respectivo peso seco multiplicado por la unidad ms el contenido de humedad expresado en forma decimal.

Peso hmedo del agregado:

Fino.681.74 x (1 + 0.0869) = 740.98 kg/m3

Grueso.701.34 x (1 + 0.0399) = 729.32 kg/m3

El agua de absorcin no es parte del agua de mesclado, por lo que deber ser excluida de las correcciones por humedad del agregado, para ello se debe calcular la humedad superficial.

Humedad superficial del agregado:

Fino..8.69 -12.69 = - 4.00%

Grueso.3.99 -1.710 = + 2.28%

Conocida la humedad superficial se puede determinar el aporte de cada uno de los agregados al agua de mezcla. Para ello se multiplicara el peso seco del agregado por la humedad superficial del mismo expresada en fraccin decimal.

Aporte de humedad del agregado:

Fino. 740.98 x (-0.040) = -29.64 lt/m3

Grueso. 729.32 x (0.023) = +16.77 lt/m3

Total... 12.87 lt/m3

Como el agregado quita agua del diseo de mezcla, dicha cantidad deber ser aumentada al agua de diseo para as poder determinar el agua efectiva para el diseo, sea aquella que debe ser incorporada a mescladora para no modificar la relacin agua /cemento.

*agua efectiva.153 + 12.87 = 165.87 lt/m3

*Y los pesos de los materiales por metro cubico de concreto, ya corregidos por humedad del agregado, a ser empleados en las mezclas de prueba, sern:

Cemento= 328.5 Kg.

A Fino = 740.98 kg.

A Grueso = 729.98 kg.

Agua Efectiva = 165.87 lt.

Aditivo = 2.95 kg

*Proporcin en Peso para un metro cubico:

328.5 740.98 729.98 165.87

---------- : ----------- : ----------- / --------

328.5 328.5 328.5 7.725

1 : 2.26 : 2.22 / 21.47 lts/bolsa

*Pesos hmedos para una probeta:

*Volumen del espcimen 0.01 m3


Aditivo = 2.45 cm3

V.- ENSAYOS EN LABORATORIO:

Paso 1: Elaboracin de la Mezcla de Concreto Fresco:

2) Procedimiento:

Teniendo lo pesos hmedos que vamos a utilizar para las tres tandas proseguimos a realizar los pasos necesarios de manera progresiva:

Agregado grueso:

Se tamiza el agregado grueso para separarlo del agregado fino en el tamiz 3/8 y para asegurarse del TMN del agregado grueso se tamizo por la malla 1 . Todo el pasante de 1 y el retenido en la malla 3/8 se pesa la cantidad obtenida: 7.22 kg.

Agregado fino:

Todo el pasante de la malla 3/8 se define como agregado fino entonces de este se pesa la cantidad: 7.410 kg.

Cemento:

El tipo de cemento utilizado: TIPO I PACASMAYO del cual se pesa 3.285 kg.

Agua:

El agua utilizada es agua potable la ms recomendable para el diseo de mezclas y se pesa 1.659 litros

Despus de pesar los ingredientes para el diseo de mezclas se proceden a colocarlos en el elemento donde se hace la pasta, en el orden siguiente:

Primero una pequea cantidad de agua para mojar la superficie.

Luego se coloca el agregado grueso y el agregado fino, se mezcla durante un tiempo. Seguidamente se vaccea el cemento se mezcla estos elementos y finalmente el agua. Luego se procede colocar el agua batiendo con cuidado para no perder agua, y que la mezcla se haga conforme al diseo.

Una vez obtenida la mezcla se determina el SLUMP luego, despus de pesados, aceitados (para evitar la adherencia de la mezcla al molde), y nombrados los moldes se coloca dentro de esta la mezcla en tres capas cada una de estas compactada con golpes realizados con el empleo de una varilla compactadora.

PROPIEDADES EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO.

A.- SLUMP:


Cono de Abrams.

Varilla 5/8 de pulgada x 60 cm.

Balanza de precisin.

Bandeja.

Palana

Badilejo

Wincha (5m)

5) Procedimiento:

Obtenida la mezcla de concreto y estando en estando en estado fresco, se procedi a colocar 3 capas de concreto fresco en el Cono de Abrams; la primera capa se coloc a una tercera parte del volumen del cono apisonndolo por medio de una varilla de acero con 25 golpes, la segunda hasta las dos terceras partes y por ltimo se apisona y enrasa, durante dicho proceso el cono debe permanecer lo ms quieto posible, ya que el ensayo puede fallar al mnimo movimiento. Luego se procede a retirar cono y determinar el valor del asentamiento.

Llenar el cono de Abrams con la mezcla en tres capas, en cada una de ella compactar con 25 golpes, para posteriormente medir su slump.


SLUMP

OBERVACION

PROBETA

cm

Pulg.

consistencia

N 01

8.65

3.4

C. plstica

La consistencia esperada fue una consistencia plstica y se obtuvo exactamente lo deseado.

B.- APARIENCIA:

La apariencia es equilibrada como podemos observar es mejor que el mtodo del ACI.

Luego de evaluar tanto la apariencia como el asentamiento se procedi a llenar cada probeta con la pasta de concreto

Colocamos la mezcla en los moldes.

Compactamos con 25 golpes en 3 etapas la mezcla y luego se enraza.

C.- Peso Unitario de Concreto Fresco:


Concreto fresco

Balanza de precisin

Badilejo


5) Procedimiento:

Ahora al tener compactadas las dos probetas se procede analizar el peso unitario del concreto fresco del concreto fresco siguiendo los pasos:

Primeramente se registra el peso del molde al vaco. Luego se procede a colocar la mezcla de concreto en los 3 moldes metlicos para finalmente registrar su peso en conjunto.

El volumen del molde se obtuvo a partir de sus dimensiones, ya que si colocbamos agua en este, escurra por toda la base.

Pesamos la muestra en estado fresco, y la dejamos que se seque durante 24 horas.


PROPIEDAD

PROBETA

W molde ( kg)

8.640

W molde + C (kg)

21.410

P.U.de C (kg)

12.77

PROPIEDADES MECANICAS EVALUADAS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO

Resistencia a la Compresin:


Mquina de Compresin Simple

Concreto fresco



rea resistente A = 182.41 cm2 ; altura h = 304 mm

PROBETA CON ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE

Carga

E

E u *1000=Eu/h

esf= Carga/ A

(kg)

(mm)

(mm)

kg/ cm2

1000

0.27

0.89

5.48

2000

0.74

2.43

10.96

3000

1.04

3.42

16.45

4000

1.35

4.44

21.93

5000

1.55

5.10

27.41

6000

1.73

5.69

32.89

7000

1.92

6.32

38.38

8000

2.08

6.84

43.86

9000

2.22

7.30

49.34

10000

2.43

7.99

54.82

11000

2.54

8.36

60.30

12000

2.64

8.68

65.79

13000

2.74

9.01

71.27

14000

3.1

10.20

76.75

15000

3.18

10.46

82.23

16000

3.25

10.69

87.71

17000

3.4

11.18

93.20

18000

3.5

11.51

98.68

19000

3.6

11.84

104.16

20000

3.64

11.97

109.64

uLPE =0.86 mm

LPE=71 Kg/cm 2

CALCULOS Y RESULTADOS:

CALCULO DE ESFUERZO ALCANZADO EN EL LABORATORIO:

PROBETA N 01:

Esfuerzo mximo alcanzado a los 7 das de curado: 109.64 kg/ cm2

Sabemos por datos que:

28 das...100% fc

14 das 80% fc

7 das.. 70% f c

Fc a los 7 das = 70 % f c a los 28 das en laboratorio

Kg/ cm2

CALCULO DEL MODULO DE ELASTICIDAD

Kg/cm2

CONCLUSIN:

Las resistencias especificadas en el diseo son muchos mayores de las que obtenemos en los ensayos, deduciendo as que el ensayo de los agregados debera hacerse para cada ensayo, as se tendr mayor precisin en los clculos y el diseo ser satisfactorio y cumplir con las resistencias requeridas.

V.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

A.- Conclusiones:

Concreto sin aditivo

PROPORCION DE DISEO PARA UNA PROBETA ESTANDAR


CONSISTENCIA

SLUMP

OBERVACION

PROBETA

cm

Pulg.

consistencia

N 01

8.95

3.5

C. plstica

PESO UNITARIO VOLUMETRICO

Concreto Con aditivo

PROPORCION DE DISEO PARA UNA PROBETA ESTANDAR


Aditivo = 2.45 cm3

CONSISTENCIA

SLUMP

OBERVACION

PROBETA

cm

Pulg.

consistencia

N 01

8.65

3.4

C. plstica

PESO UNITARIO VOLUMETRICO

B.- Recomendaciones:

Se recomienda colocar los especmenes en forma correcta en la mquina de compresin para evitar errores en el momento de la lectura y ejecucin de la prctica.

En el momento de calcular el SLUMP se debe lograr una compactacin adecuada, poniendo correctamente los pies, evitando el movimiento del cono.

Los especmenes al momento de curado deben estar totalmente sumergidos en agua.

GRAFICO ESFUERZO Vs DEF. UNITARIA

esfuerzo kg/cm21.61184210526315773.05921052631578984.17763157894736814.90131578947368415.59210526315789476.18421052631578946.77631578947368417.20394736842105317.66447368421052658.05921052631578948.38815789473684258.758.98026315789473639.27631578947368329.539473684210525710.03289473684210410.52631578947368310.72368421052631511.01973684210526211.64473684210526411.77631578947368512.00657894736841912.23684210526315912.43421052631578912.76315789473684212.9934210526315795.482155583575462310.96431116715092516.44646675072638721.92862233430184927.41077791787731132.89293350145277438.37508908502823643.85724466860369849.33940025217916154.82155583575462360.30371141933008565.78586700290554771.2680225864810176.75017817005647282.23233375363193487.71448933720739793.19664492078285998.678800504358321104.16095608793378109.64311167150925115.12526725508471120.60742283866017126.08957842223562131.57173400581109137.05388958938656139.79496738117427

u (x10 mm)

kg/cm2

GRAFICO ESFUERZO Vs DEF. UNITARIA

esf

0.888157894736842152.43421052631578943.42105263157894734.44078947368421065.09868421052631595.69078947368421066.31578947368421066.84210526315789477.3026315789473697.99342105263158058.35526315789473638.68421052631578949.013157894736842510.19736842105263210.46052631578947410.69078947368421111.18421052631578911.51315789473684111.84210526315789611.9736842105263175.482155583575462310.96431116715092516.44646675072638721.92862233430184927.41077791787731132.89293350145277438.37508908502823643.85724466860369849.33940025217916154.82155583575462360.30371141933008565.78586700290554771.2680225864810176.75017817005647282.23233375363193487.71448933720739793.19664492078285998.678800504358321104.16095608793378109.64311167150925

Def Unitaria mm

kg/cm2

TECNOLOGIA DEL CONCRETO

32


FACULTAD DE INGENIERA

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil

@

ASIGNATURA:


@

TEMA:

DISEO DE CONCRETO CON Y SIN ADITIVO

USANDO EL METODO WALKER

@

DOCENTE:

MGS Ing. Hctor Prez

Loayza

@

ALUMNO:

CUSQUISIBAN ASENCIO MOISES

@

GRUPO: B

2

Cajamarca, Mayo del 2015.


FACULTAD DE INGENIERA

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil

ASIGNATURA:


TEMA:

DISEO DE CONCRETO CON Y SIN ADITIVO

USANDO EL METODO WALKER

DOCENTE:

MGS Ing. Hctor Prez Loayza

ALUMNO:

CUSQUISIBAN ASENCIO MOISES

GRUPO: B

2

Cajamarca, Mayo del 2015.

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Diseño Walker