• Author / Uploaded
• DavidYosimarGonzalesNuñez

Citation preview

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO MÉTODO DEL MODULO DE FINURA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS I. INTRODUCCIÓN El concreto es un material heterogéneo constituido principalmente de la combinación de cemento, agua y agregados fino, grueso. El concreto contiene un pequeño volumen de aire atrapado, y puede contener también aire intencionalmente incorporado mediante el empleo de un aditivo. En el Método de Módulo de Finura de la combinación de agregados, los contenidos de agregado fino y grueso varían para las diferentes resistencias, está en función principalmente de la relación agua/cemento y el contenido total de agua, expresados a través del contenido de cemento de la mezcla. Este método tiene como consideración fundamental, además de lo ya expresado, la premisa de que el módulo de finura del agregado, fino o grueso, es un índice de su superficie específica y que en la medida que ésta aumenta se incrementa la demanda de la pasta, así como si se mantiene constante la pasta y se incrementa la finura del agregado disminuye la resistencia por adherencia. Como consecuencia de las investigaciones realizadas se ha podido establecer una ecuación que relaciona el módulo de finura de los agregados fino y grueso, así como su participación porcentual en el volumen absoluto total del agregado. Aplicando dicha ecuación es posible determinar el agregado fino y grueso, así como su participación porcentual en el volumen absoluto total del agregado. Aplicando dicha ecuación es posible determinar el valor del módulo de finura de la combinación de agregados más conveniente para condiciones dadas de la mezcla. II. OBJETIVOS -

Realizar el diseño de una mezcla de concreto usando el método MÓDULO FINURA DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS, basándose en una resistencia especificada f´c = 250 Kg/cm2 (resistencia requerida).

-

Determinar las propiedades tanto del concreto fresco (slump, peso unitario, segregación, exudación), como del concreto endurecido (esfuerzo de rotura, módulo de elasticidad).

-

Evaluar la resistencia alcanzada por el concreto endurecido.

III. RESUMEN La finalidad del presente es realizar el diseño de mezclas de concreto utilizando el método de MÓDULO DE FINURA DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS.

Este método requiere de una serie de operaciones previas, tales como determinar las propiedades físicas de los materiales a usar: -

Peso específico de masa, grado de absorción, contenido de humedad, módulo de finura (agregado fino y agregado grueso). Tamaño Máximo Nominal, peso seco compactado y el perfil (agregado grueso). Tipo, fábrica y peso específico del cemento. Calidad de agua.

Una vez completado el diseño y determinadas las cantidades en peso de cada uno de los constitutivos del concreto se procedió con su preparación, para luego determinar su SLUMP y peso unitario (concreto fresco); posteriormente se efectuó el vaciado en los moldes metálicos previamente engrasados. El concreto reposó en el molde metálico por espacio de 24 horas, al cabo de las mismas las probetas fueron desmoldadas y sumergidas completamente en agua por 7 días. A los 08 días de vida, las probetas, fueron sometidas al Ensayo de Resistencia a la Compresión, previa determinación de sus dimensiones y peso seco, considerando que a esta edad alcanza el 70% de la resistencia especificada a los 28 días. Cabe resaltar que la preparación del concreto se realizó manualmente, utilizando para ello una carretilla y una palana. IV. ALCANCES El presente trabajo pretende servir como un material de consulta referido a la aplicación del método Módulo de Finura de la Combinación de Agregados para el diseño de mezclas de concreto; a todos los alumnos y personas en general interesados por el tema. V. METOLOGÍA El método empleado fue la práctica directa en laboratorio, en la cual el primer paso fue seleccionar los materiales a utilizar, determinar sus características, luego realizar el diseño de la mezcla de concreto, posteriormente prepararlo, determinar sus propiedades y evaluar e interpretar los resultados. VI. ESPECIFICACIONES DE SERVICIO Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES 1. ESPECIFICACIONES DE SERVICIO a. RESISTENCIA ESPECIFICADA. F´c = 210 Kg/cm2

b. El control de calidad en la elaboración del concreto está considerado entre Bueno y Regular; por lo tanto el factor de corrección será 1.35. c. Concreto normal NO expuesto a condiciones severas. 2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES a. CEMENTO -

Pórtland tipo I “Pacasmayo”.

-

Peso específico 3.11 gr/cm3.

b. AGUA -

Potable

c. AGREGADO

- Pe masa - Ab % - W% - MF - TMN - Perfil - Peso seco compactado

VII. DESARROLLO DEL MÉTODO COMBINACIÓN DE AGREGADOS

FINO

GRUESO

2.59 gr/cm3 1.68 % 5.67 % 3.14 ----------

2.71 gr/cm3 1.49% 1.35 % 6.92 1” Angular 1527 Kg/m3

MÓDULO

DE

FINURA

1. CÁLCULO DE f´cr. f´cr = ( f ) * f´c Donde: ( f ) = 1.35  (Factor de corrección)  f´cr = 1.35 * 250 = 337.5 Kg/cm2

 f´cr = 337.5 kg/cm2  338 kg/cm2 2. DETERMINACIÓN DEL T M N DEL AGREGADO GRUESO. TMN = 1”

DE

LA

3. DETERMINACIÓN DEL SLUMP. Slump: 3” – 4” 4. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA DE MEZCLADO Agua de mezcla = 193 lts/m3

5. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE. Aire = 1.5 %

6. DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN a/c. a. Por resistencia Interpolando: 350 ------------------------------------ 0.48 338 ------------------------------------ X 300 ------------------------------------ 0.55 X = 0.4968 a/c = 0.50 NOTA: Por ser un concreto NO expuesto a condiciones severas, sólo se determinará la relación a/c por resistencia, mas no por durabilidad. 7. CÁLCULO DEL FACTOR CEMENTO (FC) FC =

Agua de mezcla 193 = ac 0.50

FC = 386 Kg/m3 = 9.08 Bls/m3

8. CÁLCULOS DE VOLUMENES ABSOLUTOS (Cemento, agua, aire). —

Cemento

—

Agua de mezcla

—

Aire

386 3120 193 = 1000

=

= 0.124 m3 = 0.193 m3

= 1.5 % ------------

= 0.015 m3

 V absolutos = 0.332 m3

9. CÁLCULOS DEL VOLUMEN ABSOLUTO DEL AGREGADO GLOBAL. V A. Global = 1 – 0.332 = 0.668 V A. Global = 0.668 m3 10.

CÁLCULO DEL MÓDULO DE FINURA DE LA COMBINACIÓN DE LOS AGREGADOS (m) Interpolando: 8 ------------------------------------- 5.41 9-------------------------------------- 5.49 9.08 ---------------------------------- m m =5.4964

11.

DETERMINACIÓN DEL GRADO DE INCIDENCIA DEL AGREGADO FINO EN EL AGREGADO GLOBAL (rf). mg  m

rf = mg  mf =

7.22  5.4964 7.22  3.37

= 0.4476

rf = 0.4476 = 44.76 %

12.

DETREMINACIÓN DEL GRADO DE INCIDENCIA DEL AGREGADO GRUESO EN EL AGREGADO GLOBAL rg = 100% - 44.76% = 55.24% rg = 0.5524 = 55.24 %

13.

CÁLCULO DEL VOLUMEN ABSOLUTO DEL AGREGADO FINO Y AGREGADO GRUESO -

14.

Agregado fino = (0.668) * (0.4476) = 0.299m3 Agregado Grueso = (0.668) * (0.5524) = 0.369m3 CALCULO DEL PESO SECO DE LOS AGRAGADOS:

-

Agregado fino

= (0.299) * (2490) = 744.51 Kg/m3

-

15.

Agregado Grueso = (0.359) * (2500) = 897.50 Kg/m3

DETERMINACION DE LOS VALORES DE DISEÑO EN EL LABORATORIO: — — — —

16.

Cemento = 386 Kg/m3 Agua de mezcla = 193 lts/m3 Agregado fino = 744.51 Kg/m3 Agregado grueso = 897.50 Kg/m3

CORRECCIÓN DEL DISEÑO POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS. a. Determinación del peso húmedo de los agregados. Peso húmedo = Peso Seco * (1 + w %) — —

Agregado fino = 744.51 * (1 + 0.0273) = 764.835 Kg/m3 Agregado grueso = 897.50 * (1 + 0.0108) = 907.193 Kg/m3

b. Determinación de la humedad superficial de los agregados. Humedad superficial = w % - Abs % — —

Agregado fino = 2.73 % - 3.63 % = -0.90 % Agregado grueso = 1.08 % - 2.56 % = -1.48 %

c. Cálculo del aporte de agua por humedad superficial de los agregados. Aporte de agua = Peso seco * Humedad superficial — —

Agregado fino = 764.835 * (-0.0090) = -06.884 lts/m3 Agregado Grueso = 907.193 * (-0.0148) = -13.426 lts/m3 -------------- Aporte de agua   20.31 lts / m 3

 Agua efectiva  193  (20.31)  213.31 lts / m 3

Agua efectiva = 213.31 lts/m3

17.

DETERMINACIÓN DE LOS VALORES CORREGIDOS DE LOS CONSTITUTIVOS DEL CONCRETO. — — — —

Cemento Agua efectiva Agregado fino Agregado Grueso

= 386 Kg/m3 = 213.31 lts/m3 = 764.835 Kg/m3 = 907.193 Kg/m3

18.

DOSIFICACIÓN EN OBRA. 386 764.835 907.193 213.31   / lts / bls 386 386 386 9.08

1 : 1.98 : 2.35 / 23.49 lts/bls

19.

DETERMINACIÓN DE VALORES CORREGIDOS DE LOS CONSTITUTIVOS DEL CONCRETO PARA 03 PROBETAS (V = 0.018 m3) — — — —

Cemento = 6.948 Kg. Agua efectiva = 3.840 lts. Agregado fino = 13.767 Kg. Agregado grueso = 16.329 Kg.

VIII. DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO Y EL CONCRETO ENDURECIDO 1. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO a. Slump En teoría el slump alcanzado deberá estar entre 3” y 4”. El slump determinado con la prueba del cono de Abrams es 3.5”. b. Peso Unitario Teóricamente el peso unitario del concreto fresco deberá fluctuar entre 2300 Kg/m3 y 2400 Kg/m3. Según el diseño un m3 de concreto deberá pesar 2292.9 Kg/m3. El peso unitario del concreto elaborado es como sigue: PESO UNITARIO POR PROBETA 12.865 Kg 12.805 Kg 12.880 Kg. PROMEDIO

PROBETA 1 2 3

PESO UNITARIO POR m3 2313.8 Kg 2303.1 Kg 2316.5 Kg 2311.1 Kg

c. Segregación El concreto elaborado tiene una segregación LEVE, casi NULA. d. Cuadro Resumen:

PROPIEDAD

VALORES Cemento = 386 Kg/m3 Agua Efectiva = 213.31 lts/m3 Agregado Fino = 764.835 Kg/m3 Agregado Grueso = 907.193 Kg/m3 1 : 1.98 : 2.35 / 23.49 lts/bls 3.5 pulg. 2311.1 Kg/m3 209.40 240.63 230.78 2 226.94 Kg/cm 272.324 Kg/cm2 25935.99 Kg/cm2 28119.00 Kg/cm2 27027.50 Kg/cm2 223515.10 Kg/cm2 219338.78 Kg/cm2 221426.94 Kg/cm2 242573.70 Kg/cm2 -

Valores Corregidos de Diseño

Módulo de Elasticidad

Dosificación Slump Peso Unitario del Concreto Fresco f´c (Kg/cm2) f´c PROMEDIO (7 días) f´c PROMEDIO (28 días) De la Gráfica A los 13 días Según RNC A los 28 días

Según RNC

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES: -

Utilizando el método de Modulo de Finura, se ha podido realizar el diseño de una mezcla de concreto para una resistencia especificada f´c = 250 Kg/cm 2, habiéndose alcanzado una resistencia estimada a los 28 días de 272.324 Kg/cm2

-

El valor de la resistencia alcanzada por el concreto esta por encima del valor de la resistencia especificada (requerida), habiéndose alcanzado un 102.3% de la misma.

-

El valor de la resistencia alcanzada por el concreto se debe principalmente a la buena utilización del método del modulo de finura.

-

La determinación de las propiedades del concreto fresco como del concreto endurecido se muestran, en forma sucinta, en el cuadro resumen mostrado en la página anterior.

-

La falla que se presento durante el ensayo de resistencia a la compresión es de tipo súbita.

-

Preparar concreto por el modulo de finura de la combinación de agregados es mas costoso que hacerlo por el método del ACI o el método WALKER. RECOMENDACIONES:

-

En relación con los métodos antes estudiados, se recomienda utilizar el método de MODULO DE FINURA de la combinación de agregados, debido a que éste se presenta como un método más exacto al momento de determinar la resistencia alcanzada.

-

Proporcionar el equipo adecuado para este tipo de ensayo, como son: guantes, guardapolvos o mamelucos, filtros de aire (mascarilla),

X. BIBLIOGRAFÍA USADA: a. Rivva Lopez, Enrique 2000 “NATURALEZA Y MATERIALES DEL CONCRETO”. Edit. ACI. Perú. b. Rivva Lopez, Enrique 1990 “DISEÑO DE MEZCLAS”. Perú. c. Asociación de productores de cemento “BOLETINES TÉCNICOS”. Perú. d. Copias del curso.