Tecnología del Concreto II

May 31, 2018 | Author: Anonymous | Category: Documents
Share Embed


Short Description

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓNINFORME FINAL ...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

INFORME FINAL DE TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II OBJETIVO El Objetivo principal de este informe es conocer y verificar el comportamiento de una mezcla mezcla de concret concretoo cuyo f’c f’c fue de 245 Kg/cm Kg/cm 2 con el uso de un aditivo plastificante reductor de agua “Chemaplast” el cual se añadió en tres proporciones diferentes (bajo, medio y alto) a una mezcla patrón que modificará sus características iniciales, y así buscar  la mejor producción del concreto con mayores resistencias llevando el seguimiento de este al cabo de los 7, 14, y 28 días respectivamente y valores más precisos para el concreto desarrollando curvas para los materiales específicos y para las proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo. 1. FUNDAMENTO TEÓRICO 1.1 COMP COMPONENT ONENTES ES DEL CONCRETO CONCRETO 1.1.1 EL CE CEMENTO Definición El Cemento Pórtland es un cemento hidráulico producido mediante la pulverización del Clínke Clínkerr compue compuesto sto esenci esencial almen mente te por silic silicato atoss de calci calcioo hid hidráu ráuli licos cos y que conti contiene ene generalmente una o más de las formas sulfato de calcio como adición durante la molienda, Es decir:

Cement Pórtland = Clínker Pórtland + Yeso

El Clínker Pórtland es un producto semiacabado de forma de piedras negruzcas de tamaños de ¾” aproximadamente, obtenido de la calcinación de una mezcla de materiales calcáreos y arci arcill llos osos os en prop propor orci cion ones es conv conven enie ient ntes es,, hast hastaa ll lleg egar ar a una una fusi fusión ón inci incipi pien ente te (Clink (Clinkeri erizac zació ión) n) a 1450 1450 ºC. Está Está compue compuesto sto quí quími micam cament entee por Sil Silic icato atoss de calc calcio, io, aluminatos de calcio, ferro aluminatos de calcio y otros en pequeñas cantidades, los cuales se forman por la combinación del Óxido de Calcio (CaO) con los otros óxidos: dióxido de silicio (SiO 2), óxido de aluminio (Al 2O3) y óxido férrico (Fe 2O3). El Cemento Pórtland es un polvo muy fino de color verdoso. Al mezclarlo con agua forma una masa (pasta) muy plástica plástica y moldeable que luego de fraguar y endurecer, adquiere gran resistencia y durabilidad.

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Materia primas del Cemento Pórtland Las principales materias primas necesarias para la fabricación de un cemento Pórtland son: a) Materi Material ales es calcá calcáreo reos: s: Deben Deben tene tenerr un adecu adecuado ado conteni contenido do de carbo carbona nato to de calci calcioo (CO3Ca) que será entre 60% a 80%, y no deberá tener más de 1.5% de magnesia. Aquí tenemos a las margas, cretas y calizas, en general estos materiales suministran el óxido de calcio o cal.  b) Materi Material ales es arcil arcillo losos sos:: Deben Deben contene contenerr sílic sílicee en cantida cantidadd entre entre 60% a 70%. 70%. Estos Estos materiales proveen el dióxido de silicio o sílice y también el óxido de aluminio o alúmina, aquí tenemos a las pizarras, esquistos y arcillas en general. c) Minerales de fierro: fierro: Suministran Suministran el óxido férrico férrico en pequeñas cantidades. cantidades. En algunos casos éstos vienen con la arcilla. d) Yeso: Aporta Aporta el sulfato sulfato de calcio. calcio. El yeso se añade añade al Clínker Clínker para controlar controlar (retardar  (retardar  y regular) la fragua. Sin el yeso, el cemento fraguaría muy rápidamente debido a la hidratación violenta del aluminato tricálcico y el ferro aluminato tetracálcico. Usos y Aplicaciones de los Cementos Pórtland -Cementos Pórtland estándar (Sin adición) Tipo I:Para I: Para construcciones de concreto y mortero en general donde no se requieran propiedades específicas. Tipo II:

En obras donde se requiera resistencia moderada a la acción de los sulfatos y/o y/o mo mode dera rado do calo calorr de hi hidr drat atac ació iónn y redu reducc cció iónn de agrietamientos (consecuencia de la hidratación del cemento). Se recomienda en general a todas aquellas obras que soportan la acción de suelos ácidos y/o aguas subterráneas.

Tipo III:

Para obras que requieran alta resistencia inicial (adelanto de la puesta en servicio) y también en obras realizadas en zonas frías.

Tipo IV:

Para obras donde se requiera bajo Calor de Hidratación, Hidratación, caso de represas, centrales hidroeléctricas y obras de grandes masas de concreto.

Tipo V:

Es recomendado para obras donde se requiera elevada resistencia a los sulfatos.

-Cementos Pórtland Adicionados.  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Contienen además de Clínker Pórtland y yeso, 2 o más constituyentes inorgánicos que contribuyen a mejorar las propiedades del cemento. (Ejem: puzolanas, escorias granuladas de altos hornos, componentes calizos, sulfato de calcio, incorporadores de aire) Tipo IP e IPM: En general, para uso similar al del Tipo I, especialmente en obras masivas y en donde se recibe ataques de aguas agresivas. Tipo MS:

Más resistente a la agresión química, se puede utilizar en estructuras en ambientes y suelos húmedos-salitrosos, para estructuras en cimientos y pisos.

Tipo ICo:

Corresponde al cemento tipo I mejorado con mayor plasticidad, se puede utilizar en obras de concreto y de concreto armado en general.

1.1.2 AGUA PARA EL CONCRETO Conceptos generales El agua presente en la mezcla de concreto reacciona químicamente con el material cementante para lograr: a.

La formación de gel.

 b.

Permitir que el conjunto de la masa adquiera las propiedades que: En estado no endurecido faciliten una adecuada manipulación y colocación de la misma; y En estado endurecido la conviertan en un producto de las propiedades y características deseadas. •



Se podrá emplear como aguas de mezclado aquellas que se consideren potables, o las que  por experiencia se conozca que pueden ser utilizadas para la preparación del concreto. Debemos recordar que no todas las aguas inadecuadas para beber son inconvenientes para  preparar concreto. En general, dentro de las limitaciones, el agua empleada debe estar libre de sustancias que puedan producir efectos negativos sobre el fraguado, la resistencia, durabilidad, apariencia del concreto, o sobre los elementos metálicos embebidos en éste. Requisitos de calidad El agua a ser empleada en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de la NTP 339.088 y ser, de preferencia potable, y en caso de no serlo, sus propiedades y contenido de sustancias disueltas deberán estar comprendidos dentro de los siguientes límites: DESCRIPCIÓN  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

LÍMITE PERMISIBLE 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Sólidos en suspensión (residuo insoluble)

5000

ppm

Máximo

3

ppm

Máximo

Alcalinidad (NaCHCO3)

1000

ppm

Máximo

Sulfatos (ión SO 4)

600

ppm

Máximo

Cloruros (ión Cl-)

1000

ppm

Máximo

Materia Orgánica

pH

5a8 Utilización de aguas no potables Cuando el agua a ser utilizada no cumpla con los requisitos indicados en la tabla, se deberá realizar ensayos comparativos empleando el agua en estudio y agua destilada o potable, manteniendo similitud de materiales y procedimientos. Los morteros preparados con el agua en estudio y ensayados de acuerdo a la Norma ASTM C 109 deben dar a los 7 y 28 días resistencias a la compresión no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua potable. Es recomendable continuar con los estudios a edades posteriores para certificar que no se presentan reducciones de la resistencia. Cuando la concentración de sales, especialmente cloruros, exceda los límites en estas recomendaciones, se efectuarán ensayos de resistencia a la compresión a edades de 180 y 365 días. 1.1.3 AGREGADOS PARA EL CONCRETO Los agregados no intervienen directamente en las reacciones químicas del concreto. Sin embargo la Tecnología Moderna establece que siendo este material el que mayor porcentaje de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto (75% aprox.) sus  propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto. La influencia de este material tiene efecto no solo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.

Definiciones  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

4

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Agregado: Conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011. Los agregados están embebidos en la pasta y ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cúbica de concreto. Tamaño máximo:

Corresponde al tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado.

Tamaño nominal máximo: Corresponde al menor tamiz en el cual se produce el primer  retenido. Módulo de Fineza: Criterio establecido por Duff Abrams en 1925, a partir de las granulometrías del material se puede intuir una fineza promedio del material utilizando la siguiente expresión: MF = Σ %Acumulados retenidos (1 ½”, ¾”, 3/8”, Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50 y Nº100) 100 Clasificación de los Agregados Pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados se pueden clasificar en: agregado grueso, agregado fino y hormigón (agregado global). a. Agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8” y queda retenido en la malla Nº200, el más usual es la arena producto de la desintegración de las rocas. b. Agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz Nº4 y proviene de la desintegración de las rocas, puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava. c. El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava, este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae de la cantera. Funciones del Agregado El agregado dentro del concreto cumple las siguientes funciones: a. Como esqueleto o relleno adecuado para la pasta (cemento y agua), reduciendo el contenido de pasta en el metro cúbico.  b. Proporciona una masa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas de desgaste o de intemperismo, que puedan actuar sobre el concreto. c. Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento, de humedecimiento y secado o de calentamiento de la pasta.

Propiedades del Agregado  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Propiedades físicas a.

Densidad Depende de la gravedad específica de sus constituyentes como de la porosidad del material mismo. La densidad es importante para los casos en que se busca diseñar  concretos de bajo o alto peso unitario. Las bajas densidades indican también que el material es poroso, débil y de alta absorción.

b.

Porosidad La palabra porosidad viene de poro que significa espacio no ocupado por materia sólida; en la partícula de agregado es una de las más importantes propiedades por su influencia en las otras propiedades de éste, puede influir en la estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad.

c.

Peso Unitario Es el resultado de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Es un valor útil sobretodo para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes y viceversa.

d.

Humedad Es la cantidad de agua retenida por la partícula, su influencia está en la mayor o menor  cantidad de agua necesaria en la mezcla, se expresa de la siguiente manera:

%humedad = WH - WS × 100% WS WH WS

: :

Peso del agregado húmedo. Peso del agregado seco.

Propiedades resistentes a.

Resistencia La textura, estructura y composición de las partículas del agregado influyen sobre la resistencia. Si los granos de los agregados no están bien cementados unos a otros consecuentemente serán débiles.

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

b.

Tenacidad Esta característica está asociada con la resistencia al impacto del material, se relaciona con la flexión, angularidad y textura del material.

c.

Dureza Es la resistencia a la erosión, abrasión o en general al desgaste. Entre las rocas a emplear en concretos éstas deben ser resistentes a procesos de erosión y abrasión como  por ejemplo, la cuarcita, el cuarzo, las rocas densas de origen volcánico y las rocas silicosas.

d.

Módulo de Elasticidad Definido como el cambio de esfuerzos con respecto a la deformación elástica, considerándosele como una medida de la resistencia del material a las deformaciones, es inusual su determinación en los agregados. Tipo de agregado Granitos Areniscas Calizas Diabasas Gabro

Módulo Elástico 610 000 Kg/cm 2 310 000 Kg/cm 2 280 000 Kg/cm 2 860 000 Kg/cm 2 860 000 Kg/cm 2

Propiedades químicas a.

Reacción Álcali – Sílice Los álcalis en el cemento están constituidos por el Óxido de sodio y de potasio quienes en condiciones de temperatura y humedad pueden reaccionar con ciertos minerales,  produciendo un gel expansivo. Normalmente para que se produzca esta reacción es necesario contenidos de álcalis del orden del 0.6%, temperaturas ambiente de 30ºC y humedades relativas de 80% y un tiempo de 5 años para que se evidencie la reacción.

b.

Reacción Álcali – Carbonatos Se produce por reacción de los carbonatos presentes en los agregados generando sustancias expansivas, en el Perú no existen evidencias de este tipo de reacción.

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Normas y requisitos de los Agregados para el Concreto Granulometría Los agregados fino y grueso según la norma ASTM C-33 y NTP 400.037 deberán cumplir  con las gradaciones establecidas en la NTP 400.012, respectivamente. Requisitos granulométricos para el agregado grueso % Pasa por los tamices normalizados

Tamaño nominal

4”

3 ½” a 1 ½”

100

2 ½” a 1 ½”

--

--

100

2” a 1”

--

--

--

100

2” a Nº4

--

--

--

100

1 ½” a ¾”

--

--

--

--

100

1 ½” a Nº4

--

--

--

--

100

1” a ½”

--

--

--

--

--

100

1” a 3/8”

--

--

--

--

--

100

1” a Nº4

--

--

--

--

--

100

¾” a 3/8”

--

--

--

--

--

--

100

¾” a Nº4

--

--

--

--

--

--

100

½” a Nº4

--

--

--

--

--

--

--

100

3/8” a Nº8

--

--

--

--

--

--

--

--

3½” 90 100

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

3”

2½”

2”

1½”

1”

¾”

½”

3/8”

Nº4

Nº8

Nº16

--

25 60

--

0 15

--

0 5

--

--

--

--

--

35 70

0 15

--

0 5

--

--

--

--

--

35 70

0 15

--

0 5

--

--

--

--

--

35 70

--

10 30

--

0 5

--

--

20 55

0 15

--

0 5

--

--

--

--

35 70

--

10 30

0 5

--

--

20 55

0 10

0 5

--

--

--

40 85

10 40

0 15

0 5

--

--

--

25 65

--

0 10

0 5

--

20 55

0 15

0 5

--

--

--

20 55

0 10

0 5

--

40 70

0 15

0 5

--

10 30

0 10

0 5

90 100

90 100 95 100

90 100 95 100

90 100 90 100 95 100

90 100 90 100

90 100 100

85 100

8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Requisitos granulométricos para el agregado fino Tamiz

Límites totales

3/8” Nº4 Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº100

100 89 – 100 65 – 100 45 – 100 25 – 100 5 – 70 0 – 12

% Pasa por los tamices normalizados

C 100 95 – 100 80 – 100 50 – 85 25 – 60 10 – 30 2 – 10

M 100 85 – 100 65 – 100 45 – 100 25 – 80 5 – 48 0 – 12

F 100 89 – 100 80 – 100 70 – 100 55 – 100 5 – 70 0 – 12

NOTA: se permite el uso de agregados que no cumplan con las gradaciones especificadas, siempre y cuando existan estudios calificados a satisfacción de las partes, que aseguren que el material producirá concretos con la calidad requerida. 2. DISEÑO DE MEZCLAS Previamente a la realización de nuestro diseño de mezclas, el Ing. Cachay repartió el trabajo de propiedades físicas de los agregados entre los diferentes grupos que se formaron en el aula (EC 613 - H) con el fin de que todos los grupos trabajemos con el mismo agregado y  por tanto con las mismas propiedades. Como integrantes del grupo Nº 03 nos correspondió hacer el ensayo de Contenido de Humedad de la piedra y arena. Al realizar este ensayo obtuvimos los siguientes resultados: Ensayo: Contenido de Humedad (%W) %W = WH - WS × 100% WS WH WS

: :

Peso del agregado húmedo. Peso del agregado seco.

Contenido de humedad de la arena Peso tara + arena húmeda Peso tara Peso arena húmeda (W H) Peso tara + arena seca Peso arena seca (W S)

= 1015.5g = 116.5g = 899.0g = 1010.0g = 893.5g

%W = 899.0-893.5 × 100% = 0.62% 893.5

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

9

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Contenido de humedad de la piedra Peso tara + piedra húmeda Peso tara Peso piedra húmeda (W H)

= 961.5g = 134.5g = 827.0g

Peso tara + piedra seca Peso piedra seca (W S)

= 959.5g = 825.0g

%W = 827.0-825.0 × 100% = 0.24% 825.5 Luego de la realización de los ensayos, todos los grupos de la clase intercambiamos los datos obtenidos y así se completo la siguiente tabla, necesaria para hacer los diseños: Propiedades físicas de los agregados ARENA

PIEDRA

P.e. (gr/cm3)

2.56

2.61

P.U.S.(kg/m3)

1769

1451

P.U.C.(kg/m3)

2006

1563

% Abs

1.01

0.61

%W

0.62

0.24

M.F.

3.5

7.41

T NOM MAX --P.e. (cemento): 3150 kg/m 3

3/4”

DISEÑO DE MEZCLAS a. Resistencia requerida f’c = 245 Kg/cm 2 Como no se cuenta con ningún dato estadístico al f’c le sumaremos 84 Kg/cm 2 como lo sugiere el ACI. f’cr= 245 + 84 = 329 Kg/cm 2 b. Contenido de aire total De acuerdo con la Tabla Nº 04 para un T  NOM MAX de 3/4” la cantidad de aire atrapado es de 2.00%. c. Cantidad de agua  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

10

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

De la tabla Nº 01 para un T  NOM MAX de 3/4” y un slump de 3” - 4” la cantidad de agua para 1 m3 de concreto es de 200 lts. e. Relación agua / cemento: a/c 300 --- 0.55 329 --- X 350 --- 0.48

X = 0.51 a/c = 0.51 ; c = 392 kg.

Para el diseño se utilizará el Método del Agregado Global con una relación arena/piedra = 0.49 / 0.51.

DISEÑO Nº 01 (Agua 200 lts.)  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

11

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Materiales

W.S.

P.e.

Vol. abs.

W.U.S.

W.O.

W.U.O

54 Kg.

Cemento Agua Arena Piedra Aire

392 200 821.76 874.35 ---

3150 1000 2560 2610 ---

0.124 0.200 0.321 0.335 0.020 Σ=1.00

1.00 0.51 2.10 2.23 ---

392 206.44 826.85 876.45 ---

1.00 0.53 2.11 2.24 --Σ=5.88

9.18 4.87 19.37 20.56

Vol (arena + piedra) = 1 – (0.124 + 0.200 + 0.020) = 0.656 Vol arena = 0.656 * 0.49 = 0.321 Vol piedra = 0.656 * 0.51 = 0.335 As = 0.321 * 2560 = 821.76 Ps = 0.335 * 2610 = 874.35 Ah = 821.76 (1 + 0.62/100) = 826.85 Ph = 874.35 (1 + 0.24/100) = 876.45 Corrección de agua: Arena = 821.76 * (0.62 – 1.01) = -3.20 100 Piedra = 874.35 * (0.24 – 0.61) = -3.24 100 Σ= -6.44

Agua efectiva = 200 + 6.44 = 206.44 lts.

Para la tanda de 54 Kg. 54 = 9.18 5.88

DISEÑO Nº 02 (Agua 215 lts.)  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

12

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Materiales

W.S.

P.e.

Vol. abs.

W.U.S.

W.O.

W.U.O

54 Kg.

Cemento Agua Arena Piedra Aire

392 215 803.84 853.47 ---

3150 1000 2560 2610 ---

0.124 0.215 0.314 0.327 0.020 Σ=1.00

1.00 0.55 2.05 2.18 ---

392 221.29 808.82 855.52 ---

1.00 0.56 2.06 2.18 --Σ=5.80

9.31 5.21 19.18 20.30

Vol (arena + piedra) = 1 – (0.124 + 0.215 + 0.020) = 0.641 Vol arena = 0.641 * 0.49 = 0.314 Vol piedra = 0.641 * 0.51 = 0.327 As = 0.314 * 2560 = 803.84 Ps = 0.327 * 2610 = 853.47 Ah = 803.84 (1 + 0.62/100) = 808.82 Ph = 853.47 (1 + 0.24/100) = 855.52 Corrección de agua: Arena = 803.84 * (0.62 – 1.01) = -3.13 100 Piedra = 853.47 * (0.24 – 0.61) = -3.16 100 Σ= -6.29

Agua efectiva = 215 + 6.29 = 221.29 lts.

Para la tanda de 54 Kg. 54 = 9.31 5.80

DISEÑO Nº 03 (Diseño patrón)*  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

13

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

(Agua 225 lts.) Materiales

W.S.

P.e.

Vol. abs.

W.U.S.

W.O.

W.U.O

54 Kg.

Cemento Agua Arena Piedra Aire

392 225 791.04 840.42 ---

3150 1000 2560 2610 ---

0.124 0.225 0.309 0.322 0.020 Σ=1.00

1.00 0.57 2.02 2.14 ---

392 231.20 795.94 842.44 ---

1.00 0.59 2.03 2.15 --Σ=5.77

9.36 5.52 19.00 20.12

Vol (arena + piedra) = 1 – (0.124 + 0.225 + 0.020) = 0.631 Vol arena = 0.631 * 0.49 = 0.309 Vol piedra = 0.631 * 0.51 = 0.322 As = 0.309 * 2560 = 791.04 Ps = 0.322 * 2610 = 840.42 Ah = 791.04 (1 + 0.62/100) = 795.94 Ph = 840.42 (1 + 0.24/100) = 842.44 Corrección de agua: Arena = 791.04 * (0.62 – 1.01) = -3.09 100 Piedra = 840.42 * (0.24 – 0.61) = -3.11 100 Σ= -6.20

Agua efectiva = 225 + 6.20 = 231.20 lts.

Para la tanda de 54 Kg. 54 = 9.36 5.77 NOTA: Inicialmente el tercer diseño se iba a realizar con (agua = 230 lts), pero al preparar  el concreto del diseño Nº 02 obtuvimos un slump de 2.5” por lo que el Ing. Villegas nos recomendó hacer un diseño con 225 lts de agua por m 3 de concreto para lograr el slump  buscado.

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

14

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

* Utilizando el diseño N°03 cuya cantidad de agua es 225 lts, pudimos conseguir un slump de 3.5”, que está dentro del rango buscado (Slump de 3” – 4”), por lo que este diseño será nuestro diseño patrón. 3. ENSAYOS REALIZADOS PARA CALCULAR LA MEZCLA PATRÓN Para calcular la mezcla patrón, uno de los requerimientos principales era que el slump esté entre 3” a 4”. Para ello se realizó el ensayo de Asentamiento de Cono de Abrams que comentamos a continuación: Ensayo de Asentamiento (Cono de Abrams) Este ensayo fue ideado por el investigador norteamericano Abrams. Consiste básicamente en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla – pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón, en la forma señalada. De esta manera, la medida del asentamiento permite determinar principalmente la fluidez y la forma de derrumbamiento para apreciar la consistencia del concreto. Dada su simplicidad de ejecución, el ensayo de asentamiento se ha generalizado como medición de la trabajabilidad del concreto.

Cono de Abrams  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

15

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

a. Procedimiento La cantidad de concreto necesaria para efectuar este ensayo no será inferior a 8 litros. •



Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos sólo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa. El operador se para sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado. Se llena el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen y se apisona cada capa con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidas uniformemente. •

La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm. de altura y la capa media hasta aproximadamente 16 cm. de altura. Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla-pisón ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla-pisón penetre la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de hormigón sobre el borde superior  del molde.

Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el concreto derramado en la zona adyacente al molde. Inmediatamente después de terminado el llenado, se enrasa y se carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres, y se levanta en dirección vertical sin perturbar el concreto en un tiempo de 5 a 12 segundos. Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de 3 minutos. •





b. Medición del asentamiento Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de altura del concreto moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original. NOTA: Si el concreto moldeado se inclina decididamente hacia un lado o sufre disgregaciones o corte se repetirá el ensayo. Si por segunda vez se presenta este fenómeno  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

16

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

se considerará que el concreto ensayado no es apto para efectuar el ensayo de asentamiento del cono de Abrams por carecer de plasticidad y cohesión necesarias. En nuestro diseño, se midió un slump de 3.5”, que esta dentro del rango estipulado para nuestro respectivo diseño. Resistencia a la Compresión La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos  por centímetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 días se le designa con el símbolo f’c. Para de terminar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas de mortero o de concreto; en los Estados Unidos, a menos que se especifique de otra manera, los ensayos a compresión de mortero se realizan sobre cubos de 5 cm. en tanto que los ensayos a compresión del concreto se efectúan sobre cilindros que miden 15 cm. de diámetro y 30 cm. de altura. La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de puentes, de edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm 2. Un concreto de alta resistencia tiene una resistencia a la compresión de cuando menos 420 kg/cm 2. Resistencias de 1400 kg/cm 2 se han llegado a utilizar en aplicaciones de construcción. Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación agua/cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero. Las relaciones Edad – Resistencia a compresión. Cuando se requiera de valores más  precisos para el concreto, se deberán desarrollar curvas para los materiales específicos y  para las proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo. Para una trabajabilidad y una cantidad de cemento dados, el concreto con aire incluido necesita menos agua de mezclado que el concreto sin aire incluido. La menor relación agua/cemento que es posible lograr en un concreto con aire incluido tiende a compensar las resistencias mínimas inferiores del concreto con aire incluido, particularmente en mezclas con contenidos de cemento pobres e intermedios. Del análisis seguido, se determino mediante la maquina de compresión de probetas, las siguientes resistencias al cabo de los días correspondientes y para cada uno de los diseños realizados:

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

17

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Resistencia (kg/cm2) 7 días

14 días

28 días

Diseño Patrón

299.9

260.6

306.6

Con aditivo (bajo)

257.9

324.7

329.6

Con aditivo (medio)

313.8

369.8

381.0

Con aditivo (alto)

314.6

321.1

378.8

4. DISEÑO DE MEZCLAS CON EL USO DE ADITIVOS 4.1 LOS ADITIVOS 4.1.1 Conceptos Generales Los aditivos son aquellos productos que introducidos en el concreto permiten modificar sus  propiedades en una forma susceptible de ser prevista y controlada. Productos que, agregados en pequeña proporción en pastas, morteros y concretos en el momento de su fabricación, mejoran o modifican una o varias de sus propiedades. Aún cuando los aditivos son un componente eventual del concreto, existen ciertas condiciones o tipos de obras que los hacen indispensables. De esta manera su uso estará condicionado por: a) Que se obtenga el resultado deseado sin tener que variar sustancialmente la dosificación  básica.  b) Que el producto no tenga efectos negativos en otras propiedades del concreto. c) Que un análisis de costo justifique su empleo. 4.1.2 Clasificación de los aditivos según normativas y organismos Clasificación de los aditivos según la norma ASTM 494 TIPO A: Reductor de agua TIPO B: Retardador de fraguado TIPO C: Acelerador de fraguado TIPO D: Reductor de agua y retardador  TIPO E: Reductor de agua y acelerador  TIPO F: Reductor de agua de alto efecto TIPO G: Reductor de agua de alto efecto y retardador   TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

18

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

4.1.3 Clasificación de los aditivos según el Centro Tecnológico del Hormigón Retardador de fraguado Acelerador de fraguado y endurecimiento Plastificante Plastificante – retardador  Plastificante – acelerador  Superplastificante Superplastificante retardador  Incorporador de aire Aditivos plastificantes o reductores de agua, efectos y campo de aplicación Aditivo y dosis usual Plastificantes o reductores de agua 0.1% a 0.4% del peso del cemento Propiedad que confiere al concreto Mejorar la lubricación entre partículas, obteniéndose: • • •

Mayor docilidad con agua constante. Menor cantidad de agua para docilidad constante. Mayor facilidad de colocación y compactación.

Aplicaciones recomendadas • •

Concretos bombeados y premezclado. Concretos de elementos estrechos o prefabricados. Concretos de alta resistencia. •

4.2 ADITIVO QUE USAMOS CHEMAPLAST Aditivo plastificante para obtener mayor asentamiento o trabajabilidad del concreto 4.2.1 Descripción El CHEMAPLAST si bien es básicamente un plastificante , tiene además otras propiedades. Satisface las especificaciones ASTM C-494 tipo A. es un concentrado de color marrón listo  para usarse, fabricado a base de agentes dispersantes de alta eficacia estando exento de cloruros, no siendo tóxico ni corrosivo. Hace posible diseñar mezclas de concreto de fácil colocación con un contenido hasta 10% menor de agua , trayendo a su vez el aumento correspondiente en la resistencia a la compresión y durabilidad del concreto.

4.2.2 Usos  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

19

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

• • • • • • • •



En concretos estructurales de edificaciones y en elementos esbeltos. En concreto caravista. En concretos pretensados y postensados. En concretos para elementos prefabricados: postes, buzones, cajas, tuberías, etc. En concretos para pavimentos y puentes. En concretos que deben ser desencofrados a temprana edad. En concretos de reparación en general. En construcciones frente al mar se recomienda usarlos desde los cimientos, en el mortero de asentamiento y en el tarrajeo. En esculturas de concreto.

4.2.3 Características Físico-Químicas • • • • •

Peso específico: 1.08 gr/cc Color: marrón oscuro Aspecto: líquido Solubilidad con agua Efecto fisiológico en contacto con los ojos, de darse este caso, lavarse con abundante agua.

4.2.4 Ventajas El concreto tratado con “ CHEMAPLAST” tendrá las siguientes propiedades: Mejor acabado: La plastificación permite tener un mejor acabado, por lo tanto, aumenta la durabilidad. Aumenta la trabajabilidad: y facilidad de colocación del concreto en elementos con alta densidad de armadura sin necesidad de aumentar la relación agua/cemento. Disminución de la contracción debido a la mejor retención del agua: Así como mayor  aglomeración interna del concreto en estado plástico. Aumenta la resistencia a la comprensión: y flexión, mejora la adherencia del fierro de construcción. Aumenta la hermeticidad al agua: impermeabilizándolo y produciendo mayor resistencia a la penetración del humedad y por consiguiente al ataque de sales. Aumenta la durabilidad: hasta un 100% adicional, debido a su alto grado de resistencia al salitre, sulfatos y cloruros.

Precaución:  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

20

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Añada el CHEMAPLAST al agua de la mezcla sin combinarla con otros aditivos. 4.2.5 Dosificación Para condiciones promedio, temperaturas, diseño, etc. se debe usar: Como PLASTIFICANTE 130 a 250 cc por bolsa de Cemento Pórtland en el agua de amasado. Como IMPERMEABILIZANTE 250 cc por bolsa de Cemento Pórtland en el agua de amasado. Como ACELERANTE 130 cc por bolsa de Cemento Pórtland en el agua de amasado, debiendo realizarse pruebas  previas. Envases: - 01 galón - 05 galones (lata) - 55 galones (cilindro) 4.2 DISEÑO PATRÓN CON ADITIVO A nuestro diseño patrón le añadimos el aditivo CHEMAPLAST en 3 cantidades distintas,  baja, media y alta, según las siguientes relaciones:

Relación aditivo - cemento

Cantidad de aditivo por bolsa de cemento (ml.)

Baja

150

Media

250

Alta

350

Diseño patrón  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

21

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Materiales

W.S.

P.e.

Vol. abs.

W.U.S.

W.O.

W.U.O

54 Kg.

Cemento Agua Arena Piedra Aire

392 225 791.04 840.42 ---

3150 1000 2560 2610 ---

0.124 0.225 0.309 0.322 0.020 Σ=1.00

1.00 0.57 2.02 2.14 ---

392 231.20 795.94 842.44 ---

1.00 0.59 2.03 2.15 --Σ=5.77

9.36 5.52 19.00 20.12

La cantidad de cemento que utilizamos es de 9.36 kg, lo que corresponde a 0.22 bolsas de cemento (9.36 : 42.5 = 0.22). Entonces del cuadro anterior, obtenemos los valores para las cantidades de aditivo baja, media y alta. Relación aditivo - cemento

Aditivo para 0.22 bolsas de cemento (ml.)

Agua (lts.)

Slump

Sin aditivo

--

5.52

3.5”

Baja

33

5.00

3.4”

Media

55

4.75

3.4”

Alta

77

4.50

3.5”

Ensayos de resistencia a la compresión del diseño con aditivo A los 7 días: Cantidad de aditivo Sin aditivo

Diámetro (cm)

Área (cm2)

Carga (Kg)

15.00

177

40700

Resistencia (kg/cm2) 229.9

Bajo (33 ml)

15.05

178

45900

257.9

Medio (55 ml)

15.20

181

56800

313.8

Alto (77 ml)

15.05

178

56000

314.6

A los 14 días:  TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

22

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

Cantidad de aditivo Sin aditivo

Diámetro (cm)

Área (cm2)

Carga (Kg)

15.05

178

46390

Resistencia (kg/cm2) 260.6

Bajo (33 ml)

15.05

178

57800

324.7

Medio (55 ml)

15.10

179

66200

369.8

Alto (77 ml)

15.05

178

57150

321.1

Diámetro (cm)

Área (cm2)

Carga (Kg)

15.05

178

54570

Resistencia (kg/cm2) 306.6

Bajo (33 ml)

15.10

179

59000

329.6

Medio (55 ml)

15.10

179

68200

381.0

Alto (77 ml)

15.10

179

67800

378.8

A los 28 días: Cantidad de aditivo Sin aditivo

Cuadro final de resultados Resistencia (kg/cm2) 7 días

14 días

28 días

Diseño Patrón

299.9

260.6

306.6

Con aditivo (bajo)

257.9

324.7

329.6

Con aditivo (medio)

313.8

369.8

381.0

Con aditivo (alto)

314.6

321.1

378.8

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

23

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

GRAFICA RESISTENCIA Vs. TIEMP 450 400

   )    2   m   c    /   g    k    (   a    i   c   n   e    t   s    i   s   e    R

350 300 250 200 150 100 50 0 7

14

28

D.P.

D.P. + 33 cc

D.P. + 55 cc

D.P. + 77 cc

Tiempo (días)

Cuadro de resistencias en % Tiempo

Dis. Patrón

7

93.85

105.25 128.09 128.41

100

14

106.37

132.54 150.95 131.05

100

28

125.13

134.53 155.51 154.60

100

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

Bajo

Medio

Alto

Dis. Requer.

24

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CONSTRUCCIÓN

GRAFICA %RESISTENCIA Vs. TIEMPO 180 160 140

   )    %    (   e    j   a    t   n   e   c   r   o    P

120 100 80 60 40 20 0 7

14

D.P.

D.P. +33 cc

D.P. +55 cc

D.P. +77 cc.

28

Tiempo (días)

f´c =245kg/cm2

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •











Comprobamos la variación que sufre el concreto al agregar el aditivo a la mezcla (en este caso Chemaplast), desde el momento en que los componentes están en la mezcladora, vimos que fue necesario la utilización de menor cantidad de agua para lograr el slump deseado (3” - 4”), de esta manera se notó que efectivamente el aditivo usado era también reductor de agua. Al realizar el ensayo de resistencia a la compresión y efectuar los cálculos respectivos obtuvimos que a los 7 días el concreto con aditivo desarrolló un  promedio del 80% de la resistencia final a los 28 días (en sus 3 dosificaciones diferentes). Para las dosificaciones de aditivo baja y media (33 y 55 ml respectivamente) a los 14 días el concreto desarrolló el 98% de su resistencia final, mientras que en la dosificación alta (77ml) solo lo hizo en un 85%. Según nuestros resultados, la cantidad de aditivo en la mezcla no fue necesariamente  proporcional a la resistencia a la compresión obtenida, tal es el caso que a los 14 y 28 días la dosificación media de aditivo logró una mayor resistencia que la dosificación alta. De los gráficos mostrados se puede observar, que en caso se quiera desencofrar a los 7 días una estructura, se recomienda utilizar el diseño D.P.+33cc por ser el mas económico, ya que a esa edad el concreto ha alcanzado la resistencia suficiente para soportar las cargas externas e internas. Se observa también que el agregarle mas aditivo lo que se mejora es la resistencia a corto plazo.

 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO II

25

View more...

Comments

Copyright © 2017 DOCIT Inc.