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ENSAYO PARA DETERMINAR EL ACENTAMIENTO DEL CONCRETO

JHON ALEXANDER LANCACHO CARLOS HUMBERTO PINZON CUTA LENNYS ALFONSO FLOREZ PARRA CHRISTIAN BUSTOS

DISEÑO DE MEZCLAS

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENERIAS Y ARQUITECTURA INGENERIA CIVIL PAMPLONA -NORTE DE SANTANDER 2019

Una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral

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Tabla de contenido 1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 4 2. OBJETIVOS ............................................................................................................. 5 3. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ............................................................................. 6 5. TABLAS Y ANALISIS DE RESULTADO ........................................................... 12 6. CONCLUSIONES .................................................................................................. 15 7. REFERENCIAS ...................................................................................................... 16

Tabla de figuras Figura 2. Flexómetro empleado para medir las dimensiones del recipiente y el asentamiento en el laboratorio. ....................................................................................................................... 6 Figura 3. Balanza empleada para medir la masa de los agregados en el laboratorio. ............... 6 Figura 4. Palustre usado para extraer cantidades de muestra y mezclar el concreto ................. 7 Figura 5. Dispositivo empleado como molde y volumen de control para el ensayo de asentamiento plástico ................................................................................................................ 7 Figura 6. Cálculos aritméticos de las cantidades de materas primas empleadas en la mezcla .. 9 Figura 7. Determinación de la masa de las materias primas, para posteriormente mezclarlas . 9 Figura 8. Mezclado de agregados, cemento y agua................................................................. 10 Figura 9. Cono sobre superficie poco permeable. ................................................................... 10 Figura 10. Llenado del cono de Abrams con el concreto por capaz, compactando con 25 golpes. ..................................................................................................................................... 10 Figura 11. Desmolde del concreto. ......................................................................................... 11 Figura 12. Medición del asentamiento en la parte central del espécimen. .............................. 11

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Tablas Tabla 1. Dosificaciones empleadas para 1m3 de concreto en diferentes resistencias a la compresión ................................................................................................................................ 8 Tabla 2. Datos necesarios para realizar cálculos de las cantidades de los agregados ............. 12 Tabla 3. Cantidades extraídas de la tabla 1 para una dosificación 1:3:3 ................................. 12 Tabla 4. Resultados de los cálculos de las cantidades empleadas en la mezcla. ..................... 13

Ecuaciones. Ecuación 1. Regla de tres simple para el cálculo de cantidades................................................ 8 Ecuación 2. densidad............................................................................................................... 12 Ecuación 3. Calculo de la masa a partir de la ecuación de densidad. ..................................... 13 Ecuación 4. Calculo del valor medio en las mediciones de asentamiento .............................. 13

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1. INTRODUCCIÓN

El concreto es solo plástico durante el breve período de tiempo desde el lanzamiento hasta aproximadamente el tiempo de fraguado final. Durante este período plástico, el concreto es una mezcla fluida o semifluida de partículas sólidas de cemento y agregados con agua y con frecuencia aditivos, y no posee ninguna resistencia o rigidez significativas, especialmente cuando se compara con el concreto endurecido. Este período plástico solo dura unas pocas horas, dependiendo del tipo de aglutinante, las proporciones de la mezcla y el entorno, y es insignificantemente corto en comparación con la vida útil prevista de cualquier estructura de hormigón. El asentamiento plástico es una reducción de volumen vertical causada por el asentamiento gravitacional de partículas sólidas en la mezcla de hormigón fresco. El concreto recién mezclado es una mezcla de partículas sólidas y agua, así como posiblemente aditivos. Para el hormigón convencional, las partículas sólidas varían en tamaños de micrómetros en forma de partículas de cemento y de relleno hasta tamaños en milímetros en forma de partículas de arena y piedra. Estas partículas sólidas son más densas que el agua y tienden a asentarse desplazando el agua verticalmente a la superficie, lo que se conoce como agua de sangrado. El agua sangrante se elimina, normalmente por evaporación, dejando un cuerpo de hormigón con dimensión vertical reducida, llamado asentamiento [1]. El asentamiento, es una medida de la consistencia del concreto, que se refiere a la fluidez de la mezcla, esto indica que tan seca o que tan fluida esta cuando está en estado plástico. Este ensayo se hizo bajo los criterios establecidos por la norma NTC 396 y en el presente informe se presentan el procedimiento seguido, los resultados obtenidos y conclusiones propias extraídas de los resultados [2].

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2. OBJETIVOS

Objetivo General Determinar el asentamiento del concreto por medio del ensayo de laboratorio regido por la norma NTC 396.

Objetivos Específicos  

 

Medir la densidad de los agregados y el cemento. Calcular la cantidad de materiales (agregados, agua, cemento) necesarios para elaborar el concreto con la relación 1:3:3 más el porcentaje de perdidas empleado en la práctica. Realizar la mezcla de los materiales para obtener la mezcla. Medir el asentamiento del concreto.

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3. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

FLEXOMETRO Un flexómetro es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y que se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También con ella se pueden medir líneas y superficies curvas [3].

Figura 1. Flexómetro empleado para medir las dimensiones del recipiente y el asentamiento en el laboratorio. Fuente: [4]. BALANZA Las balanzas empleadas en los ensayos sobre agregados gruesos y finos deben tener una precisión 0,1 g, con una legibilidad de 0,1 g para agregados finos; para agregados gruesos lectura y aproximación de 0,5 g.

Figura 2. Balanza empleada para medir la masa de los agregados en el laboratorio.

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PALUSTRE Instrumento manual compuesto por una lámina de acero que se emplea para aplicar, extender o suavizar materiales plásticos como el hormigón, mortero, o enlucido. También llamado llana, paleta [5].

Figura 3. Palustre usado para extraer cantidades de muestra y mezclar el concreto Fuente: [6]. CONO DE ABRAMS es un instrumento metálico que se utiliza en el ensayo que se le realiza al hormigón en su estado fresco para medir su consistencia ("fluidez" o "plasticidad" del hormigón fresco) [7].

Figura 4. Dispositivo empleado como molde y volumen de control para el ensayo de asentamiento plástico Fuente: [8].

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4. PROCEDIMIENTO

4.1. Limpiar el cono con agua. 4.2. Se determina la cantidad de materiales necesarios para la mezcla de concreto, dosificación (1:3:3). Empleando la siguiente tabla y haciendo uso de la teoría de la regla de tres, teniendo en cuenta que las dosificaciones aportadas por el referente son de para 1 m3.

Tabla 1. Dosificaciones empleadas para 1m3 de concreto en diferentes resistencias a la compresión Fuente: [9] . 𝑋=

𝑉𝑐𝑜𝑛𝑜 𝑥 𝑌 1 𝑚3

Ecuación 1. Regla de tres simple para el cálculo de cantidades

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Donde: X: valor desconocido Vcono: volumen del cono de Abrams Y: valor de tabla

Figura 5. Cálculos aritméticos de las cantidades de materas primas empleadas en la mezcla 4.3. Se prepara la mezcla de concreto de acuerdo a los requerimientos de la obra, en este caso una dosificación (1:3:3). Teniendo los resultados del paso 5.2 se determina la masa necesaria de los agregados, cemento y agua haciendo uso de balanza.

Figura 6. Determinación de la masa de las materias primas, para posteriormente mezclarlas

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Figura 7. Mezclado de agregados, cemento y agua. 4.4. Se engrasa el cono y lo ubicamos en una superficie con poca permeabilidad.

Figura 8. Cono sobre superficie poco permeable. 4.5. Se Llena el cono con el concreto preparado, formando 3 capas y dando 25 golpes por capa.

Figura 9. Llenado del cono de Abrams con el concreto por capaz, compactando con 25 golpes. 4.6. Luego de llenado el molde con el concreto, se enrasa con la regla o barra.

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4.7.Se procede a retirar el cono y voltearlo a fin de medir el asentamiento producido.

Figura 10. Desmolde del concreto. 4.8. Se toman tres medidas de asentamiento en tres partes diferentes de la corona del cono.

Figura 11. Medición del asentamiento en la parte central del espécimen. 4.9. Se procede a determinar las características del concreto [10].

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5.

TABLAS Y ANALISIS DE RESULTADO DATOS

VOLUMEN CONO M3

0,006

m3

DENSIDAD ARENA

1302,4

Kg/m3

DENSIDAD TRITURADO 1485,12 Kg/m3 Tabla 2. Datos necesarios para realizar cálculos de las cantidades de los agregados Nota: las densidades de los agregados fueron determinadas midiendo la masa y dividendo en el volumen del recipiente llenado con los mismos. 𝑚 𝑉 Ecuación 2. densidad 𝜌=

Donde: ρ: densidad m: masa V: volumen. CANTIDADES PARA 1 m3 DE CONCRETO (1:3:3) CEMENTO

300

Kg

ARENA

0,715

m3

TRITURADO

0,715

m3

AGUA

170

Litros

Tabla 3. Cantidades extraídas de la tabla 1 para una dosificación 1:3:3

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CANTIDADES PARA ENSAYO CONO DE ABRAMS (1:3:3) desperdicio del 20% CEMENTO

2,16

Kg

ARENA

6,705

m3

TRITURADO

7,645

m3

AGUA

1,224

Litros

AGUA+30% ADICIONAL

1,591

Litros

Tabla 4. Resultados de los cálculos de las cantidades empleadas en la mezcla. 𝑚 = 𝜌𝑥𝑉 Ecuación 3. Calculo de la masa a partir de la ecuación de densidad.

Con la densidad calculada con la ecuación 2. y el volumen del cono de Abrams se determina la masa de los agregados, cemento y arena registrados en la tabla 4. Cabe resaltar que al agua se le agrego un 30% a criterio de los integrantes debido a las perdidas por el mezclado en una superficie permeable y la baja plasticidad del concreto observado durante la mezcla. Con las cantidades anteriores se obtuvo el concreto observado en la fig. 12, a este se le midió el asentamiento plástico en tres puntos diferentes y se calculó el valor medio. Con el cual se determinaron las características del concreto. ẋ=

𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 𝑛

Ecuación 4. Calculo del valor medio en las mediciones de asentamiento

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Donde: ẋ: valor medio x1, x2 y x3: mediciones en los tres puntos n: número de mediciones. ẋ=

2,4+2,6+2,7 3

= 2,56cm

Del cálculo anterior se deduce que el concreto corresponde a una mezcla seca ya que su asentamiento esta entre 2,5 y 3,5 cm.

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6. CONCLUSIONES

De la fig. 12 se puede observar que el cono formado por el concreto es simétrico y con paredes más o menos abombadas, este comportamiento corresponde al de un concreto normal. Esto indica que el ensayo está bien realizado y sobre todo que la mezcla está bien hecha, por tal motivo los resultados son válidos. Así mismo al obtenerse un asentamiento de 2,56 cm , se produce el comportamiento de un concreto seco empleado para pavimentos colocados con terminadora vibratoria, la resistencia nominal del concreto de la relación 1:3:3 es de 17 MPa, típica de concretos que se asientan entre 17,5 y 37,5 mm empleados en la construcción de pilotes y pantallas preexcavadas según construdata [2] [11]. lo que ratifica que los resultados obtenidos son veraces, aunque este concreto tenga un comportamiento seco, se hace uso de aditivos para aportar fluidez y pueda ser empleado en las aplicaciones ya mencionadas. Se empleó un 30% adicional en la cantidad de agua para la mezcla, esto porque en el proceso de mezclado no se utilizó una superficie impermeable que no permitiera la pérdida del líquido, lo que en teoría cambiaria los resultados del asentamiento. Pero, como se puede observar en los resultados el asentamiento corresponde a este tipo de concreto por lo cual se puede concluir que la cantidad de agua se puede controlar dependiendo de la fluidez que se observe en el mezclado, con el fin de aportar la proporción adecuada para no afectar otras propiedades. Durante el ensayo se pasaron por alto algunos pasos como agregar la pasta en tres capas de igual volumen y compactar en cada una de ellas, además de enrazar la superficie superior, lo que conduce a errores en los resultados. Pero, debido a una buena homogenización durante el mezclado y una buena compactación en la última capa se presume que se reduce este porcentaje, obteniendo resultados cercanos a la teoría.

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7. REFERENCIAS

[1]

L. S. W. P. B. Riaan Combrinck, «Interaction between settlement and shrinkage cracking in plastic concrete,» Construction and Building Materials, vol. 185, pp. 1-11, 2018.

[2]

G. J. Jaime, Tecnologia del concreto, Bogotá D.C.: ASOCRETO, 2010.

[3]

[En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_m%C3%A9trica .

[4]

[En línea]. Available: : https://www.google.com/search?q=flexometro&client=firefoxbd&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjst63PjfTiAhXPTd8KHdTxATMQ_AUI ECgB&biw=1252&bih=600#imgrc=KghutEfOVIRW9M.

[5]

[En línea]. Available: http://www.parro.com.ar/definicion-de-palustre.

[6]

[En línea]. Available: https://www.google.com/search?q=PALUSTRE&client=firefox-bd&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjNkYnlkPTiAhVvUN8KHQ4OC8wQ_A UIECgB&biw=1252&bih=600.

[7]

[En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Cono_de_Abrams.

[8]

[En línea]. Available: https://www.google.com/search?q=definicion+de+CONO+DE+ASENTAMIENTO+DEL+ CONCRETO&client=firefox-bd&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwimhJCBkfTiAhXLnOAKHQ7oBkAQ_A UIECgB&biw=1252&bih=600#imgrc=wvWVoQQtvjrsQM:.

[9]

CONSTRUYENDO.CO, «CONSTRUYENDO.CO,» [En línea]. Available: https://construyendo.co/concreto/index.php.

[10] N. T. Colombiana, NTC 396. Metodo de ensayo para determinar el asentamiento del concreto, Bogotá D.C , 1992. [11] [En línea]. Available: http://www.construdata.com/BancoConocimiento/c/concretos/concreto13.htm.

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