• Author / Uploaded
• Dennis Quispe Jurado

Citation preview

“Año de la lucha contra la corrupción e impunidad”

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO MÉTODO WALKER

CURSO:

TECNOLOGIA DEL CONCRETO

DOCENTE: Ing. AURELIO TICLLA, Jorge SECCION:

CBI 5909

GRUPO: 1.2

INTEGRANTES:        

BARZOLA SOTO, Frank CUEVA VILLAVERDE, Jhon GILBONIO SANDOVAL, Heriber HUMANCAJA ACUÑA, Angela MEZA SORIA, Katia MOLINA ROJAS, David MUÑOZ LINARES, Neilh SALAS VEGA, Julissa

71477338 72198664 48365148 71594379 46051394 70425363 76832979 73940473

HUANCAYO - 2019 1

ÍNDICE

RESUMEN............................................................................................................3 INTRODUCCIÓN..................................................................................................4 I.

OBJETIVOS...................................................................................................5

II.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS.......................................................................5

a. Datos necesarios...........................................................................................8 b. Secuencia cuando se emplea el método de WALKER:..............................10 III.

HOJA DE CÁLCULO................................................................................11

a. Especificaciones de la resistencia especifica..............................................11 b. Características de los materiales.................................................................11 c. Cálculos........................................................................................................12 d. Propiedades del concreto............................................................................16 IV.

CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL METODO ACI, FULLER,

WALKER Y MODULO DE FINEZA....................................................................16 V.

CONCLUSIONES.....................................................................................20

VI.

RECOMENDACIONES.............................................................................22

VII.

BIBLIOGRAFIA.........................................................................................23

2

RESUMEN La finalidad del presente es realizar el diseño de mezclas de concreto utilizando el método de WALKER. 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 como requisito primordial, el PERFIL (agregado grueso).



Tipo, fábrica y peso específico del cemento.



Calidad del 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 11 días, luego de ello se secaron al ambiente por 1 día. A los 12 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 77.143% de la resistencia especificada a los 28 días. Cabe hacer notar que la preparación del concreto se realizó manualmente, utilizando para ello una carretilla y una palana.

3

INTRODUCCIÓN El concreto es un material heterogéneo constituido principalmente de la combinación de cemento, agua y agregados fino y grueso. El concreto contiene un pequeño volumen de aire atrapado, y puede contener también aire intencionalmente incorporado mediante el empleo de un aditivo. El denominado Método de WALKER se desarrolla debido a la preocupación del profesor norteamericano Stanton Walker en relación con el hecho de que, sea cual fuera la resistencia de diseño del concreto y por tanto su relación agua/cemento, contenido de cemento y características del agregado fino, la cantidad de agregado grueso era la misma. Considerando que la relación fino-grueso debería variar en función del contenido de la pasta en la mezcla, así como del perfil y del TMN del agregado grueso, y que otro factor que debería ser considerado era la mayor o menor fineza del agregado fino, el profesor Walker desarrolló una serie de tablas en donde consideró esto último, clasificando al agregado fino como fino, mediano y grueso. Igualmente se considera si el agregado grueso es de perfil redondeado o angular y, para cada uno de los dos casos, se considera cuatro alternativas de factor cemento. Todo ello permite encontrar un porcentaje de agregado fino que se considera como el más conveniente en relación al volumen absoluto total de agregado.

4

I.

OBJETIVOS 

Evaluar la eficiencia de del método de diseño Walker según su requerimiento.



Observar que el método se somete a las normas y está dentro de las especificaciones.



Realizar el diseño de una mezcla de concreto usando el método del WALKER, basándonos en una resistencia especificada f’c =…… Kg/cm2 (resistencia requerida).



Conocer las aplicaciones del método Walker en edificios, infraestructura vial, su dosificación y tipos de concreto que se utiliza.

II.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS Propiedades del concreto

Trabajabilidad La trabajabilidad de las mezclas de concreto se define en función de las facilidades que

ofrecen para

ser utilizadas sin perder

homogeneidad, lo cual involucra todos los aspectos relacionados con la fabricación y uso del concreto, desde que se le dosifica y mezcla hasta que finalmente se encuentra colocado y compactado, formando parte de la estructura.

5

Así mismo se puede presentar por tres principales características: Estabilidad, resistencia que el concreto opone para ser segregado y exudar. Compactibilidad, facilidad con que las mezclas de concreto permiten la remoción del aire atrapado durante el moldeo, a fin de lograr un alto grado de compacidad en el concreto endurecido. Y Movilidad, tiene que ver con la capacidad de la mezcla para fluir, cuya característica depende de la cohesión, viscosidad y ángulo de fricción interna del concreto fresco.

Durabilidad La durabilidad del concreto hacer referencia al conjunto de propiedades que debe tener el hormigón al final de su vida útil prevista con un coeficiente de seguridad aceptable. Así mismo debe ser capaz de resistir la intemperie, desgaste por vientos y agua, además de la acción de productos químicos a los que puede a estar sometido en servicio.

Impermeabilidad Esta propiedad permite que el concreto pueda estar constantemente en contacto con agua y que este no tenga alteraciones en sus propiedades mecánicas, se encuentra directamente relacionado con la durabilidad del material.

Resistencia La resistencia es la capacidad que adquiere el concreto en estado endurecido, para resistir una carga determinada sin fallar, alterarse volumétricamente o tener desprendimientos es su superficie.

Método de WALKER 6

El concreto es un material heterogéneo constituido principalmente de la combinación de cemento, agua y agregados fino y grueso. El concreto contiene un pequeño volumen de aire atrapado, y puede contener también aire intencionalmente incorporado mediante el empleo de un aditivo. El denominado Método de WALKER se desarrolla debido a la preocupación del profesor norteamericano Stanton Walker en relación con el hecho de que, sea cual fuera la resistencia de diseño del concreto y por tanto su relación agua/cemento, contenido de cemento y características del agregado fino, la cantidad de agregado grueso era la misma, ellos cuando se aplicaba el procedimiento de diseño desarrollado por el Comité 211 del ACI. Considerando que la relación fino-grueso debería variar en función del contenido de la pasta en la mezcla, así como del perfil y del TMN del agregado grueso, y que otro factor que debería ser considerado era la mayor o menor fineza del agregado fino, el profesor Walker desarrolló una serie de tablas en donde consideró esto último, clasificando al agregado fino como fino, mediano y grueso. Igualmente se considera si el agregado grueso es de perfil redondeado o angular y, para cada uno de los dos casos, se considera cuatro alternativas de factor cemento. Todo ello permite encontrar un porcentaje de agregado fino que se considera como el más conveniente en relación al volumen absoluto total de agregado. La tabla 7.3., elaborado por Walter, permite determinar el porcentaje aproximado de agregado fino en relación al volumen total de agregados, en función del módulo de fineza del agregado fino, el tamaño máximo nominal del agregado grueso, el perfil del mismo y el contenido de cemento en la unidad cúbica de concreto.

7

TABLA 7.3: porcentaje del agregado fino

a. Datos necesarios

PROPIEDADES DEL AGREGADO FINO: 8

•

Peso unitario suelto seco

•

Peso unitario compactado seco

•

Peso específico masa seca

•

Contenido de humedad

•

Porcentaje de absorción

•

Módulo de Fineza

PROPIEDADES DEL AGREGADO GRUESO: •

Peso unitario suelto seco

•

Peso unitario compactado seco

•

Peso específico masa seca

•

Contenido de humedad

•

Porcentaje de absorción

•

Tamaño máximo nominal

OTROS DATOS NECESARIOS SON LOS SIGUIENTES: •

Contenido total de aire (Valor obtenido de Tabla)

• Volumen unitario de agua de mezclado (Valor obtenido de Tabla) • Peso específico del cemento (Propiedad Física del Cemento) •

Resistencia promedio requerida (Valor Calculado)

•

Relación Agua Cemento (Valor obtenido de Tabla)

•

Factor cemento (Valor Calculado)

•

Peso de una bolsa de cemento (Ingresar Valor)

•

Porcentaje de agregado fino

9

b. Secuencia cuando se emplea el método de WALKER: 1. Determinar la resistencia promedio (f'cr) en función a la resistencia especificada (f'c) y la desviación estándar de la compañía constructora y del laboratorio de ensayos (S). 2. Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso en función de la granulometría y las dimensiones del elemento estructural a colar, así como espaciamiento mínimo entre los elementos de refuerzo. 3. Seleccionar la consistencia de la mezcla a obtener en función de condiciones de obra (consistencia: plástica, seca o fluida). 4. Determinar el Volumen unitario de agua de diseño, en función del Tamaño Máximo Nominal, Slump, tipo de concreto (con o sin aire incorporado). 5. Determinación de la cantidad de aire (volumen) en función del Tamaño Máximo Nominal y si es aire atrapado o incluido, condiciones de servicio (problemas de congelamiento y deshielo, ataque de sales diversas o ión sulfato). 6. Selección de la relación Agua-Cemento: por resistencia = f(f'cr) y por durabilidad = f(exposición del elemento). 7. Determinación del factor cemento (F.C.) en función del agua de mezclado y la relación agua-cemento. 8. Determinación de la suma de Volúmenes Absolutos de cemento agua y aire (Pasta). 9. Determinación del Volumen absoluto del Agregado Integral o Total. 10. Determinación del porcentaje de incidencia del agregado fino en el contexto de volumen absoluto del agregado global. 11. Determinación por diferencia del volumen de incidencia del agregado grueso. 12. Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso. 13. Corrección por humedad de los agregados. 14. Proporcionamiento tanto en diseño como en obra. 10

III.

HOJA DE CÁLCULO a. Especificaciones de la resistencia especifica 

Resistencia Especificada: f’c = 210 Kg./cm2.



Usando el criterio Cuando se tiene registros de resistencias de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores, puesto que ya hemos realizado trabajos anteriores; podremos utilizar este criterio. f’c Menos de 210 210 – 350 >350



f’cr f’c+70 f’c+84 f’c+98

Concreto Normal NO expuesto a condiciones severas.

b. Características de los materiales 



Cemento -

Portland Tipo I “ANDINO”

-

Peso específico = 3.110 gr./cm3.

Agua -

Potable

11



Agregados:

PROPIEDADES TAMAÑO MÁXIMO

A. FINO

A. GRUESO

1/2”

1”

-

3/4”

2456.67

2153.8

4.48%

0.4646%

2.529%

1.744%

3.078

7.2

1609.68

1784.88

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL 3

PESO ESPECÍFICO DE MASA (Kg/m ) ABSORCIÓN

(%)

CONTENIDO DE HUMEDAD

(%)

MÓDULO DE FINURA PESO U. S. COMPACTADO

3

(Kg/m )

c. Cálculos

1. Cálculo de f'cr. Tomando en cuenta el criterio 2 sabemos que:

f ´ cr = f ´ c+84

f ´ cr = 210+84=294 Kg/Cm2 2. Determinación del TMN del Agregado Grueso. Por lo tanto:

TMN = 3/4”

3. Determinación del Slump. Consistencia PLASTICA FLUIDA Slump: 4.5” 4. Determinación la cantidad de agua de mezclado. Agregado angular. Masa (kg) = 196.84 5. Determinación del contenido de aire. 12

Volumen de aire atrapado = 1. 5%

6. Determinación de la relación a/c. Por Resistencia Interpolando: 250----------------- 0.61 295----------------- X 300----------------- 0.54

300−250 0 . 61−0 . 54 = 294−300 x−0 .54 X=0.548 ∴ a/c = 0.55

NOTA: Por ser un concreto NO expuesto a condiciones severas, sólo se determinará la relación agua/cemento por Resistencia, mas no por Durabilidad. 7. Cálculo del factor cemento (FC).

FC =

Agua¿ 196.84 = =357.89 Kg/m3 a 0.55 c

∴ FC = 357.89 Kg./m3 = 8.42 Bls/m3

8. Cálculo de Volúmenes Absolutos (cemento, agua, aire). 13

-

Cemento

=

357.58 3110

= 0.115 m3

-

Agua de mezcla

=

196.67 999.19

= 0.197 m3

-

Aire

=

1.5 %

= 0.015 m3 ---------------

Σ absolutos = 0.327 m3

9. Cálculo de Volumen Absoluto del Agregado Global.  A. Global = 1 – 0.327 = 0.673 ∴ A. Global = 0.673 m3 10. Determinación del Grado de Incidencia del A. Fino en el A. Global. (Tabla Walker) Interpolando: Bolsas 7 8

% A° F°

----------------- 43 ---------------- 40

8.42 ----------------- X ∴ % A.F. = 38.74 %

  A.F. = 0.673 * 0.3874 = 0.261 m3 ∴ A.F. = 0.261 m3

11. Determinación del Grado de Incidencia del A. Grueso en el Agregado Global. 14

% A.G. = 100 – 38.74 = 61.26 % ∴ % A.G. =61.26 %   A.G. = 0.673 * 0.6126= 0.412 m3 ∴  A.G. = 0.412 m3 12. Cálculo del Peso Seco de los Agregados. - Agregado fino

= (0.261) * (2456.67) = 641.191 Kg./m3

- Agregado grueso = (0.412) * (2153.8) = 887.366 Kg./m3

14. Corrección del Diseño por humedad y absorción de los agregados.

COMPONENT E PIEDRA ARENA

PESO

%H

641.191 COMPONENT E 887.366 AGUA PIEDRA ARENA

COMPONENT PESO E AGUA 196.84

%ABS

1.744% PESO 2.529% 196.84 641.191 887.366

VOLUMEN 0.197

%H

11.1824 0.4646% PESOS CORREGIDOS 22.4415 4.48%

%ABS 2.9790 39.7540

205.9491 652.3734 909.8075

PESOS CORREGIDOS 205.9491

VOLUMEN CORREGIDO 0.2061 15

CEMENTO AIRE PIEDRA ARENA

357.89 641.191 887.366

0.115 0.015 0.412 0.261

357.8900

0.1151

652.3734 909.8075

0.3029 0.3703

d. Propiedades del concreto

CONCRETO FRESCO a)

Slump En teoría el Slump alcanzado deberá estar entre 4” y 6” El Slump determinado con la prueba del Cono de Abrams es 41/2”.

b) PROBETA

1 2 Promedio c)

Peso Unitario W (molde)

W (molde + concreto fresco) (gr) 24580 24470

(gr) 11174 11270

W (concreto fresco) (C) 13406 13200

Volumen del molde

Pe (concreto fresco)

(cm3) 5301.438 5301.438

(gr/cm3) 2.53 2.49 2.51

  Segregación

El concreto elaborado tiene una segregación LEVE, casi NULA. d)

Exudación La exudación, en el concreto elaborado no se produjo.

CONCRETO ENDURECIDO 16

a) Peso del concreto endurecido

b) Módulo de Elasticidad PROBETA 1 2 Promedio

W (concreto

Volumen del molde (cm3)

Pe (concreto

endurecido) (gr.)

12835 13085

5301.438 5301.438

2.42 2.47 2.45

endurecido) (gr/cm3)

Para determinar estas características presentamos a continuación los datos obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresión de cada una de las probetas.

MODULO DE ELASTICIDAD 

E=

METODO PRÁCTICO

σ max ξmax −0 . 002

E=

203.7236 =41298.1147 kg /c m 2 0.006933−0.002

CUADRO RESUMEN:

17

PROPIEDAD

VALORES

Valores Corregidos

-

Cemento

= 357.89 Kg./m3

de Diseño

-

Agua Efectiva

= 192.575 lts./m3

-

Agregado fino

= 834.603 6

Kg./m3 Agregado grueso = 730.840

Kg./m

Dosificación

3

1: 1.54: 2.17 / 22.73 lts./bls

Slump

4.5 pulg.

Peso Unitario

2510 Kg./m3

Concreto Fresco Peso del Concreto

2450 Kg./m3

Endurecido

f’c Promedio (28 días)

271.43 Kg./cm2

A los 13 días

192.850 Kg./cm2

ElasticidadMódulo de

f’c Promedio (12 días)

De la Gráfica Según RNC

41298.1147 kg /c m 2

47085.96 kg/c m2

44192.0396 kg/cm2. 208305.665 kg /c m2

208305.665 kg /c m2

208305.665 kg /c m2

18

IV.

CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL METODO ACI, FULLER, WALKER Y MODULO DE FINEZA

19

METODO ACI

METODO FULLER

METODO WALKER

Selección de la resistencia Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso Selección del volumen de agua de diseño

Selección de la resistencia Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso

Selección de la resistencia Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso

METODO MODULO DE FINEZA Selección de la resistencia Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso

Determinación del contenido de agua

Selección del volumen de agua de diseño

Selección del volumen de agua de diseño

Selección del contenido de aire Selección de la relación agua cemento

Elección de contenido de aire Selección de la relación agua cemento

Selección del Selección del contenido de aire contenido de aire

Determinación del factor cemento Determinación de contenido de agregado grueso

Cálculo de contenido cemento Elección de contenido de agregados

Determinación de la suma de volúmenes absolutos de cemento, agua de diseño, aire y agregado grueso Determinación del volumen absoluto del agregado fino

Cálculo de contenido de agregado fino

Determinación de los valores de diseño del cemento, agua, aire y agregado grueso. Corrección de los valores de diseño por humedad del agregado Determinación

Cálculo de contenido de agregado grueso

Selección de la relación agua cemento por resistencia y por durabilidad Determinación del factor cemento Determinación de la suma de volúmenes absolutos cemento, agua y aire. Determinación del volumen de agregado total

Relación agua cemento

Determinación del porcentaje de agregado fino en relación al volumen absoluto total del agregado Determinación del volumen absoluto de agregado grueso

Proporciones relativas de agregado fino y grueso

Corrección de los valores de diseño por humedad de agregado Determinación

Corregir proporciones en20 función de humedad y absorción

Factor cemento Volúmenes absolutos del cemento agua y contenido De aire. Volumen total de agregados

Las proporciones de diseño en seco

V.

CONCLUSIONES

- En el método Walker la relación de agregado fino y grueso varía en función a las tablas que desarrollo el profesor Walker, igualmente se considera si el agregado grueso es de perfil redondeado o angular. (Barzola Soto Frank – 71477338). - En el método Walker a diferencia de los otros tipos de método de diseño ACI y módulo de fineza la cantidad de agregado fino se reduce. También se puede concluir que en el método Walker a diferencia de los otros tipos de método ACI y módulo de fineza la cantidad de agregado grueso aumenta. (Cueva Villaverde Jhon – 72198664) - En el método Walker se obtiene una mezcla sobre gravosa y esto se debe como consecuencia de la Segregación en el concreto fresco ya 21

que hay diferencia el peso específico del agregado fino y el agregado grueso. (Gilbonio Sandoval Heriber – 48365148) - La tabla 7.3, elaborado por Walker, permite determinar el porcentaje aproximado de agregado fino en relación al volumen total de agregados, en función del módulo de fineza del agregado fino, el tamaño máximo nominal del agregado grueso, el perfil del mismo y el contenido

de

cemento

en

la

unidad

cúbica

de

concreto.

(Huamancaja Acuña Angela – 71594379) - El método propuesto por Walker son las más adecuadas para el diseño de concreto normal con respecto al método A.C.I. En cuanto a su resistencia Walker nos proporcionó una mezcla menos sobregravosa. (Meza Soria Katia – 46051394) - Utilizando el método WALKER, se ha diseñado una mezcla de concreto para una resistencia especificada f’c = 210 Kg. /cm2, habiéndose alcanzado una resistencia estimada a los 28 días de 231.43 Kg./cm 2. (Molina Rojas David – 70425363) - La diferencia que se puede apreciar entre todos los métodos de diseño de mezcla y el diseño de Walker se encuentra en la selección de la relación agua cemento por resistencia y por durabilidad. (Muñoz Linares Neilh – 76832979) - El método Walker nos proporcionó una mezcla menos sobregravosa que el método ACI, nos brindó una consistencia más equilibrada y lo hemos podido notar en el momento de elaborar la pasta y en el momento de ensayar las probetas. (Salas Vega Julissa – 73940473)

22

VI.

RECOMENDACIONES

- En relación cual fuera la resistencia de diseño del concreto por tanto su relación agua cemento, contenido de cemento y características del agregado fino, la cantidad del agregado grueso será la misma. (Barzola Soto Frank – 71477338). - Para realizar el método Walker se recomienda tener un poco más de cuidado al utilizar la tabla porque depende varios factores. (Cueva Villaverde Jhon – 72198664) - Existen ciertas restricciones en el desarrollo de este método el fin de este método es medir la resistencia del concreto endurecido y no prioriza el sustento económico como los otros métodos que vimos en clase y tomar en cuenta esta recomendación. (Gilbonio Sandoval Heriber – 48365148) 23

- Se recomienda seguir y diferenciar cada procedimiento de todos los métodos de diseño de mezcla para evitar resultados erróneos. (Huamancaja Acuña Angela – 71594379) - Se recomienda utilizar este método ya que tiene al momento de investigar podemos verificar mejores resultados que otros métodos. (Meza Soria Katia – 46051394) - Al investigar sobre este método se debe tener mucha consideración al realizar el diseño en el laboratorio por este método ya que proporciona una mezcla gravosa, una consistencia más equilibrada y eso se denota al momento de preparar la mezcla. (Molina Rojas David – 70425363) - Se recomienda realizar los ensayos de manera presencial para saber que nuestra investigación esta correcta. (Muñoz Linares Neilh – 76832979) - Proporcionar el equipo adecuado para este tipo de ensayo, como son: guantes, guardapolvos o mamelucos, filtros de aire (mascarilla). (Salas Vega Julissa – 73940473)

VII.

BIBLIOGRAFIA 

http://repositorio.unc.edu.pe/bitstream/handle/UNC/363/T %20693.7%20M236%202013.pdf?sequence=1&isAllowed=y



https://es.slideshare.net/jonatangerman96/comparaion-de-4metodos-diseo-de-mezclas



https://www.academia.edu/8821664/112779536-INFORME-DEDISENO-DE-MEZCLAS-DE-CONCRETO 24



https://es.scribd.com/doc/117148784/DISENO-DE-MEZCLAMETODO-WALKER



http://repositorio.unc.edu.pe/bitstream/handle/UNC/363/T %20693.7%20M236%202013.pdf?sequence=1&isAllowed=y



https://es.slideshare.net/carlosismaelcamposguerra/diseo-demezclas-20724554

25