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Tecnologia del concreto
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Guía de Prácticas de Laboratorio de Tecnología del Concreto
Ing. Bada Alayo Delva Flor
UNIVERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES DE CHIMBOTE
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS, CONCRETO Y PAVIMENTOS
1
Introducción
Uno de los elementos más utilizados en las obras civiles, es el concreto.
Este se presenta en una gran variedad, dependiendo de los
requerimientos de la estructura en proyección.
El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se
trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier
forma. Esta combinación de características es la razón principal por la
que es un material de construcción tan popular para exterior.
El concreto de uso común, o convencional, se produce mediante la
mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados,
a los cuales eventuales se incorpora un cuarto componente que
genéricamente se designa como aditivo.
Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una
revoltura de concreto, se introduce de manera simultánea un quinto
participante representado por el aire.
La mezcla intima de los componentes del concreto convencional
produce una masa plástica que puede ser moldeada y compactada
con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta característica
hasta que al cabo de algunas horas se torna rígida y comienza a
adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo
solido, para convertirse finalmente en el material mecánicamente
resistente que es el concreto endurecido.
En esta guía de tecnología de concreto, se detallan los pasos esenciales
a seguir para realizar ensayos que determinen las principales
características del concreto y sus componentes, ensayos que son
determinantes a la hora de realizar construcciones tanto de una
vivienda hasta proyectos de gran envergadura.
Objetivo General
Que el estudiante adquiera los conocimientos prácticos en la
realización de ensayos al concreto, tanto en su diseño como en la
obtención de sus propiedades, a través del uso del Laboratorio de
Tecnología del Concreto.
Guía de Prácticas de Laboratorio de Tecnología del Concreto
Ing. Bada Alayo Delva Flor
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Práctica Nº 01: Análisis Granulométrico de Agregados Gruesos y Finos
Este Modo Operativo está basado en las Normas ASTM C 136 y AASHTO T
27, los mismos que se han adaptado, a nivel de implementación, a las
condiciones propias de nuestra realidad. Cabe indicar que este Modo
Operativo está sujeto a revisión y actualización continua.
A Objetivos Específicos:
Determinar, cuantitativamente, los tamaños de las partículas de
agregados gruesos y finos de un material, por medio de tamices
de abertura cuadrada.
Se determina la distribución de los tamaños de las partículas de
una muestra seca del agregado, por separación a través de
tamices dispuestos sucesivamente de mayor a menor abertura.
La determinación exacta de materiales que pasan el tamiz de 75
μm (No. 200) no puede lograrse mediante este ensayo. El método
de ensayo que se debe emplear será: "Determinación de la
cantidad de material fino que pasa el tamiz de 75 μm (No. 200)",
norma MTC E202.
B Conceptos Generales
Esta norma describe el método para determinar los porcentajes de
suelo que pasan por los distintos tamices de la serie empleada en el
ensayo, hasta el de 74 mm (N° 200)
AGREGADO
Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de
origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre
los límites fijados en la NTP 400.011.
Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que
están embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75%
del volumen de la unidad cúbica de concreto.
Tamaño Máximo
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Corresponde al menor 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 en 1925 por Duff Abrams a partir de las
granulometrías del material se puede intuir una fineza promedio del
material utilizando la siguiente expresión:
Normas Y Requisitos de los Agregados Para el Concreto:
Requisitos Obligatorios
- Granulometría
Los agregados finos y grueso según la norma ASTM C-33, Y NTP
400.037 deberán cumplir con las GRADACIONES establecidas en
la NTP 400.012, respectivamente.
El agregado global (NTP 400.037)
La norma contiene un apéndice y a manera de información acerca
de usos granulométricos considerados óptimos, para los
proporcionamientos de finos y gruesos en el diseño de mezclas,
dentro de los cuales se pueden obtener concretos trabajables y
compactos. Esta información tiene carácter de orientación y en
ningún caso es prescriptiva.
El agregado global es aquel material compuesto de agregado fino
y grueso, cuya granulometría cumple con los límites dados en la
siguiente tabla:
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Requisitos granulométricos para el agregado grueso
Tamaño
nominal
% Pasa por los tamices normalizados
4” 3½” 3” 2½” 2” 1½” 1” ¾” ½” 3/8” Nº4 Nº8 Nº16
3 ½” a 1 ½” 100 90
100 --
25
60 -- 0 15 -- 0 5 -- -- -- -- --
2 ½” a 1 ½” -- -- 100 90
100
35
70 0 15 -- 0 5 -- -- -- -- --
2” a 1” -- -- -- 100 90
100
35
70 0 15 -- 0 5 -- -- -- --
2” a Nº4 -- -- -- 100 95
100 --
35
70 --
10
30 -- 0 5 -- --
1 ½” a ¾” -- -- -- -- 100 90
100
20
55 0 15 -- 0 5 -- -- --
1 ½” a Nº4 -- -- -- -- 100 95
100 --
35
70 --
10
30 0 5 -- --
1” a ½” -- -- -- -- -- 100 90
100
20
55 0 10 0 5 -- -- --
1” a 3/8” -- -- -- -- -- 100 90
100
40
85
10
40 0 15 0 5 -- --
1” a Nº4 -- -- -- -- -- 100 95
100 --
25
65 -- 0 10 0 5 --
¾” a 3/8” -- -- -- -- -- -- 100 90
100
20
55 0 15 0 5 -- --
¾” a Nº4 -- -- -- -- -- -- 100 90
100 --
20
55 0 10 0 5 --
½” a Nº4 -- -- -- -- -- -- -- 100 90
100
40
70 0 15 0 5 --
3/8” a Nº8 -- -- -- -- -- -- -- -- 100 85
100
10
30 0 10 0 5
Requisitos granulométricos para el agregado fino
Tamiz Límites totales % Pasa por los tamices normalizados
C M F
3/8” 100 100 100 100
Nº4 89 – 100 95 – 100 85 – 100 89 – 100
Nº8 65 – 100 80 – 100 65 – 100 80 – 100
Nº16 45 – 100 50 – 85 45 – 100 70 – 100
Nº30 25 – 100 25 – 60 25 – 80 55 – 100
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Nº50 5 – 70 10 – 30 5 – 48 5 – 70
Nº100 0 – 12 2 – 10 0 – 12 0 – 12
La curva de granulometría ideal (a) engendra un espectro
granulométrico relativamente amplio y pequeñas diferencias o
desviaciones en máximo/mínimo alrededor de la curva ideal, no ponen
en peligro la fabricación.
No obstante conviene esforzarse por aproximarse tanto como se pueda
para alcanzar los valores ideales para cada calibre y sobretodo
minimizar las desviaciones en la parte que corresponde a los limos (0,05
a 0,005 mm).
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C MATERIAL Y EQUIPOS
Material
Muestras seca aproximadamente 653.2 g de agregado fino y
5291 g si el suelo es agregado grueso.
A.G A.F
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Equipos
Balanza. Una balanza o báscula con precisión dentro del 0.1% de
la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso,
graduada como mínimo a 0,05 kg. El rango de uso de la balanza
es la diferencia entre las masas del molde lleno y vacío.
Serie de Tamices. Son una serie de tazas esmaltadas a través de
las cuales se hace pasar una muestra de agregado que sea fino o
grueso, su orden es de mayor a menor.
En su orden se utilizarán los siguientes tamices: tamiz 2
“,1½". 1", ¾". ½”, ", N°4, N°8, N°16 y Fondo para el
Agregado Grueso; el tamiz N°4, N°8, N°16, N°30,
N°50, N°100, y fondo para el Agregado Fino.
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Bandejas de diferentes tamaños, cardas y brochas.
1.1.3 PROCEDIMIENTO
Se selecciona una muestra la más representativa posible y luego
se deja secar al aire libre durante 8 días.
Durante el proceso se paletea palea la arena y se cuartea según
las veces que desee el que realiza la el proceso. Una cuarteada
se agarra cualquier parte; y esta peso 880.74 gramos de
agregado fino y 5197.62 gramos de agregado grueso.
Después la muestra anterior se hace pasar por una serie de
tamices o mallas dependiendo del tipo de agregado. En el caso
del agregado grueso se pasa por los siguientes tamices en orden
descendente (tamiz 2 “,1½". 1", ¾",½”, ", N°4, N°8, N°16 y Fondo)
La cantidad de muestra retenida en cada uno de los tamices se
cuantifica en la balanza obteniendo de esta manera el peso
retenido.
Lo mismo se realiza con el agregado fino pero se pasa por la
siguiente serie de tamices ( N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100 y
Fondo).
1.1 BASE TEÓRICA
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La granulometría de una base de agregados se define como la
distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se
determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados
por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a
menor.
La denominación en unidades inglesas (tamices ASTM) se hacía
según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños
grandes y el número de aberturas por pulgada lineal para los
tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal. La
serie de tamices utilizados para agregado grueso
son: y para agregado fino son: N°4,
N°8, N°16, N°30, N°50, N°100 y Fondo .La serie de tamices que se
emplean para clasificar agregados para concreto se ha establecido
de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente
la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que
cumplan con la relación 1 a 2.
Fórmula.
% Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100
Peso total de la muestra
%retenido acu. (Tamiz
Nº16)=
% PASA = 100 – % Retenido Acumulado
Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden
representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas
granulométricas.
Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares
entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representan el
porcentaje que
pasa y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede
ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixtos.
Las curvas granulométricas permiten visualizar mejor la distribución de
tamaños dentro de una masa de agregados y permite conocer
además que tan grueso o fino es.
En consecuencia hay factores que se derivan de un análisis
granulométrico como son:
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PARA AGREGADO FINO
a. Módulo de Finura ( MF )
El módulo de finura es un parámetro que se obtiene de la suma de los
porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices, desde el
tamiz y dividido en 100.
MF = Σ %Acumulados retenidos (1 ½”, ¾”, 3/8”, Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50 y Nº100)
100
Se considera que el MF de una arena adecuada para producir
concreto debe estar entre 2, 3, y 3,1.
PARA AGREGADO GRUESO.
a. Tamaño máximo ( TM)
Se define como la abertura del menor tamiz por el cual pasa el
100% de la muestra.
b. Tamaño Máximo Nominal (TMN)
El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del
análisis granulométrico y está definido como el siguiente tamiz
que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje
retenido acumulado es del l5% o más. La mayoría de los
especificadores granulométricos se dan en función del tamaño
máximo nominal y comúnmente se estipula de tal manera que el
agregado cumpla con los siguientes requisitos.
El TMN no debe ser mayor que 1/5 de la dimensión menor de la
estructura, comprendida entre los lados de una formaleta.
El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa.
El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre
máximo entre las barras de refuerzo.
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c. Granulometría Continua.
Se puede observar luego de un análisis granulométrico, si la masa
de agrupados contiene todos los tamaños de grano, desde el
mayor hasta el más pequeño, si así ocurre se tiene una curva
granulométrica continua.
d. Granulometría Discontinua
Al contrario de lo anterior, se tiene una granulometría
discontinua cuando hay ciertos tamaños de grano
intermedios que faltan o que han sido reducidos a eliminados
artificialmente.
CALCULOS Y RESULTADOS:
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ENSAYO Nº 1
GRANULOMETRÍA DE LOS AGREGADOS: ARENAS (Grueso y fino).
MUESTRA Nº 1: MATERIAL GRUESO – ARENA GRUESA
Cantidad de muestra: 1kg
MALLAS ABERTURA (mm) PESO RENTENIDO
(gr)
RETENIDO
PARCIAL (%)
RETENIDO
ACUMULADO (%) % QUE PASA
4 4.760 mm 30.50 gr 3.05% 3.05% 96.95%
8 2.380 mm 56.00 gr 5.60% 8.65% 91.35%
16 1.190 mm 140.00 gr 14.00% 22.65% 77.35%
30 0.590 mm 160.00 gr 16% 38.65% 61.35%
50 0.297 mm 204.00 gr 20.4% 59.05% 40.95%
100 0.149 mm 313.00 gr 31.3% 90.35% 9.65%
FONDO 96.50 gr 9.65% 100.00% 0.00%
TOTAL 1000.00 gr 100.00%
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MUESTRA Nº 2: MATERIAL GREGADO GRUESO – PIEDRA CHANCA
Cantidad de muestra: 5.190kg
MALLAS ABERTURA
(mm)
PESO
RENTENIDO (gr)
RETENIDO
PARCIAL (%)
RETENIDO
ACUMULADO
(%)
% QUE
PASA
2” 50.00 mm
1 ½” 37.50 mm 100.00
1” 25.00 mm 0.00 gr 9.615 9.615 90.385
¾” 19.00 mm 499.00 gr 60.871 70.486 29.514
½” 12.5 mm 3159.00 gr 18.922 89.409 10.591
3/8” 9.50 mm 982.00 gr 10.232 99.640 0.360
N° 4 4.75 mm 531.00 gr 0.336 99.977 0.023
N° 8 2.36 mm 17.45 gr 0.023 100.00 0.00
FONDO 1.21 gr 100.00
TOTAL 5189.66 gr
Tamaño máximo ( TM): 3/4"
Tamaño Máximo Nominal (TMN): ½’’
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Práctica Nº 02: Pesos Unitarios Seco Suelto Compactado de los
Agregados Gruesos y Finos (Norma ASTM C-29 o N.T.P.)
A. Objetivos Específicos:
Determinar pesos unitarios secos sueltos y secos compactados de los
agregados gruesos y finos.
B. Conceptos Generales
El peso unitario de un agregado (árido) es la relación entre el peso de
una determinada cantidad de este material y el volumen ocupado por
el mismo, considerando como volumen al que ocupan las partículas del
agregado y sus correspondientes espacios inter granulares.
Hay dos valores para esta relación, dependiente del sistema de
acomodamiento que se le haya dado al material inmediatamente
antes de la prueba; la denominación que se le dará a cada uno de
ellos será Peso Unitario Seco Suelto (PVSS) y Peso Unitario Seco
Compactado (PVSC).
También los pesos Unitarios nos sirven para determinar el porcentaje de
huecos existentes en el árido.
C. Equipos, Materiales y Herramientas
a. Balanza con precisión de 1.0 gramo.
b. Varilla de acero de 5/8 pulgadas (16 mm) de φ aprox. 24”
(600 mm) de longitud, con al menos uno de sus extremos
acabado en forma de bala.
c. Moldes o recipientes cilíndricos.
d. Pala, cucharon.
e. Charolas.
f. Agregado grueso (grava).
g. Agregado fino (Arena).
D. Procedimiento
Determinación del Peso Unitario o Volumétrico Seco Suelto (PVSS)
Seleccione una muestra representativa por cuartero del
agregado a ensayar (Grava o Arena).
La muestra debe estar previamente seca (secada al horno).
Pese el recipiente adecuado, según tamaño de agregado, y
anote su peso.
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Deposite material en el recipiente, procurando efectuar esta
operación con ayuda de un cucharon utilizando una altura
constante sobre la parte superior del molde que no exceda de
cinco centímetros (el puño de la mano)). Una vez llenado el
recipiente enrase, para realizar esta operación si el material es
grava utilice los dedos de la mano, si es arena con ayuda de
un engrasador.
Pese el recipiente con el material contenido y anote su peso.
Repita este procedimiento tres veces como mínimo.
Calcule el Peso Volumétrico Seco Suelto con la formula
siguiente:
Se puede también determinar el PVSS con la formula siguiente:
PVSS = ((Peso del material suelto + el recipiente) – (Peso del recipiente)) *
FC.
Determinación del peso unitario o volumétrico seco compactado
(PVSC).
Se presenta dos posibilidades dependiendo del tamaño del
agregado que use.
Peso Volumétrico seco en varilla.
Aplicables a agregados con tamaño máximo de 2 pulgadas.
Seleccione una muestra representativa por cuarteo del
agregado a ensayar.
La muestra debe estar previamente seca (secada al horno).
Pese el recipiente adecuado (según tamaño de agregado) y
anote su peso.
Deposite material en el recipiente, en tres capas procurando
efectuar esta operación con ayuda de un cucharón
utilizando una altura cantante sobre la parte superior del
molde, que ni exceda de cinco centímetros (el puño de la
mano).
Primero se deposita materia hasta un tercio de capacidad del
recipiente, aplicándole veinticinco golpes con ayuda de la
varilla punta de bala, distribuida en toda el área. Luego se
llena con material hasta el segundo tercio y se vuelve a
polvear 25 veces con la varilla punta de bala. A continuación
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se llena completamente el recipiente y se vuelve a golpear 25
veces con la varilla.
Después de haberle aplicado los 25 golpes a la última capa
enrase, para realizar esta operación si el material es grave
utilice los dedos de la mano, si es arena con ayuda de un
enrasador.
Pese el recipiente con el material contenido y anote su peso.
Repita este procedimiento tres veces como mínimo.
Calcule el peso volumétrico seco compactado con la formula
siguiente:
Se puede también determinar el PVSC con la formula siguiente:
PVSC = ((Peso del material Compactado +el recipiente) - (Peso del
recipiente))* FC.
Peso Volumétrico seco compactado.
Para materiales pétreos de tamaño comprendido entre 2” y 4”.
El recipiente se debe llenar en tres capas, cada capa
corresponderá a un tercio de la altura del recipiente.
Se compacta mediante el golpeo del recipiente en diferentes
posiciones, desde una altura de 5cm, se deja caer el
recipiente por su propio peso alternándose las caídas en dos
de sus bordes diametralmente opuesto, siendo el número de
ellas de 25 por cada lado hasta complementar 50 golpes por
capa.
Al finalizar el compactado enrase el recipiente a fin de
equilibrar los huecos con los salientes que tengan las piedras.
Determine el peso del material más el recipiente.
Calcule el PVSC con la formula dada anteriormente.
E. Análisis de Resultados
Los resultados se presentan en los formatos siguientes
Determinación del PVSS.
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Proyecto:
Agregado: Procedencia:
Ensayo N° 1 2
Molde N°
Volumen del molde (m2)
Peso del molde (kg)
Peso del agregado suelto + molde (kg)
Peso del agregado suelto en el molde (kg)
Peso volumétrico húmedo suelto (kg/m3)
Contenido de humedad (%)
Peso volumétrico seco suelto (kg/m3)
Peso volumétrico promedio seco suelto (kg/m3)
Determinación del PVSC:
Proyecto:
Agregado: Procedencia:
Ensayo N° 1 2
Molde N°
Volumen del molde (m2)
Peso del molde (kg)
Peso del agregado compactado + molde (kg)
Peso del agregado compactado en el molde (kg)
Peso volumétrico húmedo compactado (kg/m3)
Contenido de humedad (%)
Peso volumétrico seco compactado (kg/m3)
Peso volumétrico promedio seco compactado
(kg/m3)
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Enrasando la grana y arena Pesando el material
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Práctica Nº 03: CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
A. Objetivos Específicos:
Determinar la resistencia a la compresión de una probeta cilíndrica
de concreto.
B. Conceptos Generales
Contenido de humedad se puede definir como la cantidad de agua
presente en los materiales, al momento del ensayo, expresada en
porciento del peso seco de su fase sólida.
C. Equipos y Herramientas
Balanza de 0.1g ramos de sensibilidad.
Horno que mantenga una temperatura constante de 110 +- 5°C
Recipiente volumétrico (taras) resistentes al calor y de volumen
suficiente para contener la muestra.
Cucharón o espátulas de tamaño conveniente.
Muestra representativa a usar en función del tamaño máximo del
agregado:
CONTENIDO DE HUMEDAD
MATERIALES:
Balanza electrónica Horno eléctrico
Arena
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Tamaño máximo del
agregado
mm (pulgadas)
Peso recomendado de
muestra húmeda a usar en
kilogramos
4.75(0.187)(N°.4) 0.5
9.5(3/8) 1.5
12.5(1/2) 2.0
19.0(3/4) 3.0
25.0(1) 4.0
37.5(11/2) 6.0
D. Procedimiento
Seleccione una muestra representativa por cuarteo.
Tome un recipiente (tara), anote su identificación y determínelo su
peso.
Pese la muestra húmeda más el recipiente que la contiene.
Coloque la tara con la muestra en el horno a una temperatura
constante de 110°C, por un periodo de 24horas (20 horas es
suficiente).
Retire la muestra del horno y déjela enfriar hasta que se alcance
la temperatura ambiente.
Pese la muestra seca más el recipiente y anote su peso.
E. Análisis de Resultados.
Calcule el contenido de humedad en porcentaje del agregado con
la formula:
.CONTENIDO DE HUMEDAD
Proyecto:
Agregado: Procedencia:
Ensayo N° 1 2
Tara N°
Peso de tara (gr)
Peso de tara + agregado húmedo (gr)
Peso del agregado húmedo (gr)
Peso de tara + agregado seco (gr)
Peso del agregado seco (gr)
Contenido de humedad (%)
Contenido de humedad promedio (%)
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Práctica Nº 04: GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL AGREGADO FINO Y GRUESO.
A. Objetivos Específicos:
Determinar la cantidad de agua que puede penetrar en los poros
permeables de los agregados (áridos) en 24 horas, cuando estos se
encuentran sumergidos en agua.
B. Conceptos Generales
Se define como peso específico relativo ó gravedad específica a la
relación en peso entre una determinada de árido seco y el peso de
un volumen igual de agua; considerando como volumen de los
áridos a la suma de los volúmenes de la parte sólida y poros.
C. Equipos, Materiales y Herramientas
Balanza con capacidad de 1kg. O más y sensibilidad de 0.1gr. o
menos.
frasco Volumétrico (matraz aforado de cuello largo) de 500cm3
de capacidad, a una temperatura de calibración de 20°C.
Molde cónico de metal de 40+- 3mm de diámetro en la parte
superior, 90-+3mm de diámetro en el fondo, con 75-+3mm de
altura.
Pisón metálico de 340+-15gr de peso y que tenga una sección
circular de 25-+3mm de diámetro.
Horno que mantenga una temperatura constante de 110+-°C.
Cocina.
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D. Procedimiento
Gravedad especifica de arenas y finos:
Se seca la muestra de suelo al horno, se deja enfriar y se pesa una
cantidad de materiales entre 50 y 100gr. (Ws).
Pásese la muestra cuidadosamente a un frasco volumétrico seco
y limpio, llénese éste con el agua destilada hasta la mitad del
frasco.
Se extrae el aire atrapado en el suelo, empleando una bomba de
vacíos; el material con el agua se agita sobre su eje longitudinal,
se conecta la bomba de vacíos por 30seg.
Se repite el paso anterior por lo menos 5 veces.
Añádase con cuidado agua destilada hasta la marca de enrase,
verificando que no quede aire atrapado en la muestra; si existiese
aire atrapado en la muestra, elimínelo por el método utilizado
anteriormente.
Se completa la capacidad del matraz con hasta la marca de
aforo, de tal manera que la parte inferior del menisco coincida
con la marca (500ml).
Verifique si el menisco está bien enrasado, y que el frasco en su
parte contenido en él (Wmws), con una aproximación de 0.1gr.
Determínese la temperatura de la suspensión con aproximación
de 0.01°C, introduciendo el bulbo de un termómetro hasta el
centro del frasco volumétrico.
Se entra a la curva de calibración del matraz y se obtiene el peso
del matraz más agua hasta la marca de aforo (Wmw)
Saque el agua y el suelo del frasco sin perder nada y déjese limpio
el frasco.
Se obtiene la densidad de la muestra empleando la fórmula:
WmwsWmwwS
WsSs
Donde:
Ws = Peso seco del suelo.
Wmws= Peso del frasco + peso del suelo + peso del agua.
Wmw = peso del frasco + peso del agua (de la curva de
calibración).
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Ss = Gravedad especifica de las partículas sólidas del suelo.
Gravedad Específica de gravas.
Se dejan las gravas en saturación por 24hr.
Se les retira el agua y se secan superficialmente con una franela
ligeramente húmeda.
Se pesa una cantidad de material cercana a los 500 gr,
obteniéndose de esta forma el peso saturado y superficialmente
seco de gravas (Wsss).
Se termina el volumen desalojado de gravas en una canastilla
sumergidas en agua, obteniendo el peso de gravas sumergidas.
(Wsum).
w
WsumWsssSs
.
Donde:
ϒ*w = Peso especifico del agua = 1gr/cm3.
Se vacían las gravas en una charola evitando la pérdida del
material, se secan en el horno y obtenemos el peso de las gravas
secas (Ws).
Se obtiene la absorción de las gravas empleando la siguiente
fórmula:
Se determina el peso especifico relativo de los sólidos (Ss)
empleando la formula:
Donde:
Vreal = volumen real, en cm3.
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Vabs = Volumen absorbido, en cm3.
Obtención Teórica de la Curva de Calibración.
Para obtener el peso del matraz más agua hasta la marca de aforo
(Wmw) de manera teórica se emplea la siguiente fórmula:
ΔT.E) (
Donde:
Wmw = Peso del frasco + agua.
Wf = Peso del frasco seco y limpio.
Vf = Volumen calibrado del frasco a Tc.
ΔT = T – Tc
T = Temperatura en grados centígrados a la cual se desea Wmw.
Tc = Temperatura de calibración del frasco = 20°C.
E = Coeficiente término de expansión cúbica del Pyrex, igual a 0.1 x
10-4/°C.
w = Peso unitario del agua a temperatura de ensaye. (Anexo 04).
a = Peso unitario del aire a temperatura Ty presión atmosférica
0.001gr/cm3.
E. Análisis de Resultados
Se determinan los valores con las formulas antes descritas y se llena el
formato adjunto:
Gravedad Específica de arenas:
Proyecto:
Agregado: Procedencia:
Ensayo N° 1 2
Frasco N°
Peso de frasco seco y limpio (gr) Wf
Peso de La arena (gr) Wmw – Wf
Peso del frasco + la arena + el agua (gr) Wmws
Peso seco de la arena (gr) Ws
Gravedad Especifica de la arena Ss1 Ss2
Gravedad Especifica promedio Ss
Gravedad Específica de gravas:
Proyecto:
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Agregado: Procedencia:
Ensayo N° 1 2
Peso de la cesta sumergida (gr). Wc
Peso de la grava (gr) Wsss
Peso de La grava y la cesta sumergida (gr) Wsum
Peso seco de la grava (gr) Ws
Gravedad Específica de la grava. Ss1 Ss2
Gravedad Específica promedio. Ss
Porcentaje de absorción. Abs1 Abs2
Porcentaje de absorción promedio. Abs prom
Pesar la muestra Agregar agua destilada Pesar la muestra más el agua
Pesando la muestra seca.
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Práctica Nº 05: Diseño de Mezclas
A. Objetivos Específicos:
Determinar la combinación más práctica y económica de los
materiales con que se dispone, para producir un concreto que
satisfaga los requisitos de comportamiento particulares de su uso.
B. Conceptos Generales
Una mezcla de concreto bien proporcionada deberá las
propiedades siguientes:
En el concreto fresco; trabajabilidad aceptable.
En el concreto endurecido; durabilidad, resistencia y presentación
uniforme.
Economía.
Dosificación.
El concreto debe dosificarse considerando una resistencia media
(f'cr) superior a la especificada (f'c) en un monto tal que permita
absorber las variaciones de fabricación y ensayo (dispersión de
resultados).
Métodos de diseño de mezclas más difundidos:
Método del comité ACI 211:
Método de las curvas teóricas Método del módulo de fineza total.
Método de los usos empíricos.
Para el diseño de mezclas de utilizará el método del comité ACI 211:
a) Aplicación: Todo tipo de concretos.
b) Resistencia: el concreto se proyectará de modo tal que su
resistencia media de rotura a compresión a la edad especificada
exceda a la resistencia que pueden producirse en obra durante
el proceso constructivo.
c) Relación agua / cemento para la condición de durabilidad: La
durabilidad que tienen los concretos para resistir a los diversos
agentes exteriores, como son; la intemperie, la congelación y el
deshielo, la acción continua o intermitente de las aguas dulces, o
del mar, o sulfatadas, y otros agentes nocivos.
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Este método entrega una tabla de relación agua / cemento
máximas, en peso, permitidas para diferentes tipos de estructuras
y varias condiciones de servicios para condiciones de durabilidad.
d) Relación agua / cemento para la condición de resistencia a
compresión: el método entrega una tabla de relación agua /
cemento, en peso, para distintas resistencias medidas a
compresión a 28 días con aire incorporado y sin él, en probetas
cilíndricas.
e) Consistencia: Al seleccionar la consistencia adecuada deberá
usarse el asentamiento más reducido posible compatible con la
adecuada colocación del concreto en obra, y para ello el
método entrega una tabla para distintos tipos de construcciones
y con asentamiento de cono, máximo y mínimo.
f) Tamaño máximo nominal: Deberá usarse el tamaño máximo
mayor, ya que esto permite una reducción en cemento y en
agua. Sin embargo el tamaño máximo no será mayor que 1/5 de
la dimensión menor de la pieza que se trata de vaciar, ni mayor
que ¾ de la separación mínima entre armaduras.
El tamaño está determinado por una tabla que especifica
dimensión mínima de la sección y para diversos tipos de
elementos a vaciar.
g) Cantidad de agua: La cantidad de agua es especificada para un
metro cubico de concreto y está en función del tamaño máximo
del árido, de la forma, de la granulometría, asentamiento de
cono y por la cantidad de aire incorporado y es prácticamente
independiente de la cantidad de cemento.
Las cantidades son las máximas esperadas por lo que sí se
requiere más deben ir acompañadas por su respectivo aumento
de cemento.
h) Cantidad de cemento: Conociendo la cantidad de agua de
agua el cemento se determina despejando según relación agua /
cemento.
i) Cantidad de agregado grueso: La máxima cantidad de
resistencia y la mínima cantidad de agua de amasado se
conseguirán cuando se utilicen la mayor cantidad posible de
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áridos gruesos, compatible con la docilidad. Esta cantidad se
puede usar mediante ensayos y si no se dispone de estos se
puede recurrir a la tabla que entrega de volumen de árido grueso
por unidad de volumen de concreto para diferentes módulos de
finuras de las arenas.
j) Cantidad de agregado fino: Se obtiene de la diferencia, restando
de 1000 los volúmenes de áridos gruesos, cemento, agua y aire.
C. Datos:
Los datos de entrada son:
Lugar de la obra, o condiciones ambientales.
Tipo de obra, o parte de la estructura.
Tipo de agregados y tipo de cemento.
Resistencia de diseño o algún dato relacionado.
D. Procedimiento
El método del American Concrete Institute se basa en tablas
empíricas experimentales mediante las cuales se determinan las
condiciones de partida antes señaladas, en la forma que se explica
a continuación.
1. Determinación de la resistencia promedio (f'cr):
Formula a usar si las empresas tienen una desviación estándar
especificada.
f'cr = f'c + 1.34S
f'cr = f'c + 2.33S-35
S = Desviación normal de los resultados de ensayo de resistencia.
En la medida que más controlado sea todo el proceso de
elaboración, menores serán los valores de “s”, por lo tanto, menor
será la resistencia media proyectar para una determinada
resistencia característica.
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Según el ACI si no se tiene una desviación estándar especificada
se podrá usar la siguiente resistencia promedia indicada en la
tabla.
Selección de la Resistencia promedio
f'c f'cr
Menor de 210 f'c + 70
De 210 a 350 f'c + 84
Mayor a 350 f'c + 98
2. Determinación del tamaño máximo nominal:
Generalmente en columnas de edificaciones se emplea piedra
hasta de ¾”, en vigas y losas, de ½” y en zapatas, hasta de 2”.
Selección del Tamaño Máximo Nominal
Estructura Tamaño Máximo Nominal
Columnas ¾”
Vigas y Losas ½”
Zapatas 2”
En todo caso, el tamaño máximo nominal del agregado grueso
no deberá ser mayor de.
- 1/5 de menor dimensión entre caras de encofrado.
- 1/3 del peralte de la losa.
- ¾ del espacio libre mínimo entre barras de refuerzo o
paquetes de barras.
3. Determinación del asentamiento:
La consistencia más apropiada para el concreto se establece en
función de las proporciones de agregado grueso y finos
incorporados y es determinada directamente al proceder al cálculo
de las cantidades de agregados en la forma definida en la tabla.
Selección del Asentamiento
Tipos de Construcción Asentamiento
Máxim Mínimo
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o
Zapatas y muros de cimentación Armados. 3” 1”
Cimentación simple, cajones y subestructuras de
muros. 3” 1”
Vigas y muros armados. 4” 1”
Columnas de edificios. 4” 1”
Losas y pavimentos. 3” 1”
Concreto ciclópeo. 3” 1”
Puede verse que uno de los parámetros de entrada considerados
en ella lo constituye el módulo de finura de la arena,
procedimiento que emplea este método para reflejar la influencia
granulométrica de la arena.
Este procedimiento es simple en su aplicación, pero por ello
mismo adolece de precisión en su definición.
4. Determinación del volumen unitario de agua:
Para su determinación se emplea la tabla que establece la
cantidad de agua expresada en litros por metros cúbicos de
concreto colocado y compactado, en función del asentamiento
de cono definido, del tamaño máximo determinado.
Para la determinación de la dosis de agua debe distinguirse el
caso del empleo de aire incorporado, ya que según se señaló,
este permite una reducción de la dosis de agua por su efecto
plastificador. Sin embargo, la cantidad de aire incorporado debe
adicionarse a la cantidad de agua para el afecto del cálculo de
la dosis de cemento.
Volumen Unitario de Agua
Tamaño
Máximo
Nomina
l
Volumen Unitario de Agua, Expresado en lt/m3, para los asentamientos y Perfiles de
Agregados Grueso Indicado
1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”
Agregado
Redondead
o
Agregado
Angular
Agregado
Redondead
o
Agregado
Angular
Agregado
Redondead
o
Agregado
Angular
3/8” 185 212 201 227 230 250
½” 182 201 197 216 219 238
¾” 170 189 185 204 208 227
1” 163 182 178 197 197 216
11/2” 155 170 170 185 185 204
2” 148 163 163 178 178 197
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3” 136 151 151 167 163 182
Contenido del aire atrapado
Asentamiento
Agua en lt/m3, para los Tamaños Máximos Nominales de Agregado
Grueso y Consistencia Indicados
3/8” ½” ¾” 1” 11/2” 2” 3” 6”
CONCRETO CON AIRE INCORPORADO
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -
CONCRETO CON AIRE INCORPORADO
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -
TAMAÑO MÁXIMO
NOMINAL
AIRE
ATRAPADO
3/8” 3.00%
½” 2.50%
¾” 2.00%
1” 1.50%
11/2” 1.00%
2” 0.50%
3” 0.30%
6” 0.20%
5. Determinación de la relación agua / cemento (a/c):
Estas se efectúa en base a las tablas siguientes; la primera de ellas
define la razón agua / cemento en función de la durabilidad que se
requiere para el concreto durante su vida útil, y la segunda, en base
a la resistencia especificada para el concreto.
De las dos razones agua cemento así determinadas debe elegirse la
menor como definitivas.
Relación A/C por Resistencia a la Comprensión del Concreto
Fc
28 días
(kg/cm2)
Relación Agua – Cemento de Diseño en
Peso
Concreto sin Aire
Incorporado
Concreto con Aire
Incorporado
150 0.870 0.71
200 0.70 0.61
250 0.62 0.53
300 0.55 0.46
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350 0.48 0.40
400 0.43 -
450 0.38 -
Relación Agua – Cemento por durabilidad del concreto.
Tipo de Estructura
Estructura
expuesta a
congelación y
deshielo.
Estructura
expuesta al agua
de mar o a
sulfatos.
Secciones delgadas (rieles
bordillos, durmientes, obras
ornamentales) y secciones
con menos de 3cm, de
recubrimiento sobre el acero.
0.45 0.40
Todas las demás estructuras 0.50 0.40
6. Determinación de la dosis de cemento:
La dosis de cemento es posible determinarla en base al cociente
entre la dosis de agua determinada en la forma señalada en el
párrafo anterior y la razón a/c.
En el caso de haberse previsto el empleo de un incorporado de aire,
la cantidad de aire incorporado debe sumarse a la dosis de agua
para el efecto del cálculo de la dosis de cemento.
7. Determinación de la dosis del agregado grueso:
Se termina en función del modulo de finura de la arena y el tamaño
máximo.
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cúbico,
debiendo, en consecuencia, multiplicarse por la densidad aparente
de la grava en caso de desear expresarla en kilos por metro cúbico,
determinada en condición compactada en seco.
Peso del Agregado Grueso por Unidad de Volumen del Concreto
TAMAÑO
MÁXIMO
NOMINAL
VOLUMEN DEL AGREGADO GRUESO, SECO Y
COMPACTADO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL
CONCRETO, PARA DIVERSOS MÓDULOS DE
FINEZA DEL FINO
2.40 2.60 2.80 3.00
3/8” 0.50 0.48 0.46 0.44
½” 0.59 0.57 0.55 0.53
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¾” 0.66 0.64 0.62 0.60
1” 0.71 0.69 0.67 0.65
11/2” 0.75 0.73 0.71 0.69
2” 0.78 0.76 0.74 0.72
3” 0.82 0.80 0.78 0.76
6” 0.87 0.85 0.83 0.81
8. Determinación de la dosis de arena:
Se determina partiendo del hacho que la suma de los volúmenes
reales de agua, cemento, aire incorporado (o atrapado), grava y
arena debe ser igual a un metro cúbico. Ello permite definir el
volumen real de arena, puesto que los restantes son conocidos a
partir de sus dosis calculadas en forma descrita anterior mente, el
cual, multiplicado por la densidad real de la arena, conduce al valor
de la dosis de arena, expresada en kilos por metro cúbico.
E. Análisis de Resultados
Cálculo de las proporciones en peso.
Cemento: agregado fino : agregado grueso / agua
cementoPeso
efectivaAgua
cementoPeso
dogruesoHumePesoA
cementoPeso
finohumedoPesoA
cementoPeso
cementoPeso
,
./
.
.:
,
.:
.
.
Cálculo de las proporciones en volumen.
Datos necesarios:
- Peso unitario suelto del cemento (1500kg/m3).
- Pesos unitarios sueltos de los agregados fino y grueso (en condición
de humedad a la que se ha determinado la dosificación en peso).
Volúmenes en estado suelto:
□ Cemento:
□ Agregado fino:
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□ Agregado grueso:
En el caso del agua, este se calculara en litros por bolsa de cemento (Lts
Bls), se la siguiente manera:
Cemento: agregado fino: agregado grueso/agua (Lts/Bls)
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Practica N° 06: Ensayo de la Consistencia (Cono de Abrams)
A. Objetivos Específicos:
Determinar la consistencia del concreto en el laboratorio y/o en el
terreno, basándose en el asentamiento de las mezclas.
Si el agregado grueso de la mezcla contiene un porcentaje
apreciable de partículas cuyo diámetro es mayor de 2” este
método de ensayo no es válido.
B. Conceptos Generales:
Una de las propiedades más importantes del concreto en estado
fresco es la manejabilidad, que desde el punto de vista de la
producción y estudio del concreto ha tenido diversas concepciones,
entre las que encontramos:
Según el comité de la ACI 211 (American Concrete Institute) se
considera como aquella propiedad del concreto mediante la
cual se determina su capacidad para ser colocado y consolidado
apropiadamente.
Según el Road Research Laboratory quede definida como la
cantidad de trabajo interno para producir una compactación
completa.
Se define también como el grado de facilidad o dificultad con
que el concreto puede ser mezclado, manejado, colocado,
transportado y terminado sin que pierda su homogeneidad.
La manejabilidad no puede ser medida directamente, pero existen
diferentes métodos que permiten correlacionarla con aluna otra
característica, dentro de ello encontramos el ensayo de
asentamiento, en donde se utiliza un molde en forma de tronco
como denominado cono de Abrams.
C. Equipos y Herramientas:
Molde de metal (cono de Abrams),
galvanizado en forma de tronco de
cono: diámetro de la base superior 4" x
diámetro de la base inferior 8" x altura 12".
Regla graduada en pulgadas para medir
el asentamiento de la mezcla.
Varilla (punta de bala), para apisonar el
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hormigón de 5/8" de diámetro y 60 cm. De longitud.
D. Procedimiento:
Se tomo una muestra representativa de la mezcla cuya
consistencia se quiere determinar. En el concreto para
pavimentos se deben tomar las muestras inmediatamente
después de que este se vacié sobre la subrasante y se deben
tomar por lo menos cinco muestras de las diferentes partes de la
mezcla.
Se coloca el molde sobre una superficie plana que no sea
absorbente.
El molde se llena usando tres capas de mezcla de
aproximadamente 4" cada una. Cada capa se compacta con 25
golpes de la varilla distribuidos uniformemente. La última capa se
empareja por medio de un palustre o bien con una cuchara de
albañilería.
Después de llenar el molde como se indica, se retira este con un
golpe vertical. Inmediatamente después se determina por medio
de una regla el asentamiento de la muestra con relación a la
altura inicial.
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E. Análisis de Resultados:
La consistencia se expresa en términos del asentamiento, después de
retirar el molde, con relación a la altura inicial.
Asentamiento (“Slump”) = 12" – altura de la muestra después de
retirar el molde, en pulgadas.
A continuación se detallan los valores de asentamiento
recomendados para distintos tipos de obras
Tipos de Construcción Asentamiento
Máximo Mínimo
Zapatas y muros de cimentación
Armados 3" 1"
Cimentación simples, cajones y
subestructuras de muros 3" 1"
Vigas y muros armados 4" 1"
Columnas de edificios 4" 1"
Losas y pavimentos 3" 1"
Concreto ciclópeo 3" 1"
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Practica N° 07: Confección de Probetas Cilíndricas de Concreto
A. Objetivos Específicos:
Determinar la resistencia a la comprensión de una probeta
cilíndrica de concreto.
B. Conceptos generales:
La resistencia del concreto puede ser garantizada si las probetas
para el ensayo por comprensión son confeccionadas, protegidas y
curadas siguiendo métodos normalizados. De este modo los ensayos
de rotura por comprensión sobre probetas normalizadas, sirven para
determinar la calidad del concreto.
Si, en cambio, se permite que varíen las condiciones de muestreo,
métodos de llenado, compactación, terminación y curado de las
probetas, los resultados de resistencia que se obtengan en el ensayo
respectivo, carecerá de valor, ya que no podrá determinarse si
eventuales resistencias bajas son debidas a la mala calidad del
Concreto o a la fallas cometidas durante las operaciones de
preparación de las probetas, previas al ensayo.
C. Equipos y Herramientas:
Cemento portland.
Agregado fino – Arena.
Agregado grueso.
Agua.
Palustre.
Pala.
Cono de Abrams.
Modelos cilíndricos.
Balanza.
D. Procedimiento:
Es el mayormente utilizado, las probetas se funden en moldes
especiales de acero o hierro fundido que tienen 15 cm. De diámetro
y 30 cm. De altura. El procedimiento consiste en:
Aceitar el interior del cilindro para evitar que el concreto se
adhiera al metal.
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El cilindro se llena en tres capas de igual altura y cada capa se
apisona con una varilla lisa de 16 mm. De diámetro, con uno de
sus extremos redondeados; la varilla se hunde 25 veces por capa
en diferentes sitios de la superficie del concreto. Al final de la
compactación, se completa el llenado del molde con mas
mezcla y se alisa la superficie con la ayuda del palustre.
Cuando las capas se han llenado, se dan unos golpes con un
martillo de caucho o con la misma varilla con el objeto de
eliminar las burbujas de aire que se hayan podido adherir al
molde o hayan quedado embebidas en el molde.
Luego, los cilindros deben quedar en reposo, en sitio cubierto y
protegidos de cualquier golpe o vibración, y al día siguiente se les
quita el molde cuidadosamente.
Después de remover el molde, los cilindros deben ser sometidos a
un proceso de curado en tanques con agua de cal, o en un
cuarto de curado a 21°C – 25°C, con el fin de evitar la
evaporación del agua que contiene el cilindro por la acción del
aire o del sol y el desarrollo de la resistencia se lleve a cabo en
condiciones constantes a través del tiempo.
E. Análisis de Resultados:
Después de la elaboración de las mezclas en el laboratorio, se puede
deducir que la manejabilidad de un concreto depende
indiscutiblemente y en gran parte de las proporciones de sus
agregados, de la relación agua – cemento, pues existen diversos
factores adicionales que intervienen en ella, tales como las
propiedades del cemento, el contenido del aire, la presencia y
propiedades de los aditivos, la temperatura, entre otros.
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MEZCLA
CARACTERÍSTICAS DE LA MEZCLA
ASENTAMIENTO
(cm) Peso
cemento
(gr.)
Relación
A/C
Peso de
agua
(gr.)
Volumen
de arena
(cm3)
Volumen
de china
(cm3)
1
2
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Practica N° 08: Resistencia a la Comprensión del Concreto
A. Objetivos Específicos:
Determinar la resistencia a la comprensión de una probeta
cilíndrica de concreto.
B. Conceptos generales:
La resistencia a la comprensión por parte del concreto es una de las
propiedades mecánicas que cobran mayor importancia en la
industria de la construcción, y es por esto que se hace necesario un
exhaustivo proceso de medida y verificación de la resistencia del
concreto con el cual se trabaja.
La resistencia del concreto de un gran número de factores, entre los
cuales encontramos el contenido de cemento, el contenido de aire,
la granulometría de los agregados, la forma y textura de los
agregados, la resistencia de los agregados, el tamaño máximo del
agregado grueso, el fraguado del concreto, su edad, su curado, la
temperatura y, el más importante, la relación agua – cemento.
Teniendo en cuenta cada uno de los factores mencionados y las
especificaciones de diseño, se prepara una mezcla de concreto
representativa que cumpla con las indicaciones de diseño para
evaluar su resistencia.
C. Equipos y Herramientas:
Maquina de comprensión hidráulica
manómetro calibrado en libras o
kilogramos.
Balín de acero.
Dos placas de acero.
D. Procedimiento:
Refrentado de Probeta:
Elaborar una pasta pura de cemento alta resistencia y de
consistencia normal o plástica.
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Aceitar la placa de refrenado.
Retirar los cilindros de su curado inicial sin desmoldarlos, a una edad
entre2 y 4 horas y eliminar la lechada superficial mediante raspado.
Vaciar una porción de pasta en el centro de la probeta y prensar
con una placa lisa y plana hasta topar el borde del molde; retirar el
exceso de pasta.
Devolver el conjunto a su cuadro inicial, depositándolo sobre una
superficie planta y nivelada.
Procedimiento con mortero de cemento
Elaborar un mortero compuesto de: 1000 g cemento grado alta
resistencia, 1000 g arena fina seca que pase por el tamiz de 1,25 mm,
450 g agua. Dejar reposar 1 ó 2 horas y remezclar antes de colocar.
Procedimiento con pasta de azufre
Elaborar una mezcla de azufre compuesto de 55 a 70 partes en peso
de azufre en polvo y 30 a 45 partes en peso de material granular que
pase por el tamiz de 0,315 mm (arcilla refractaria o arena silícea).
Calentar la mezcla en marmita a temperatura controlada entre 130 y
145 °C.
Colocar en las probetas por medio de los dispositivos de refrentado.
Procedimiento con pasta de yeso
Preparar una pasta de yeso de alta resistencia, agregando agua
entre 26% y 30% en peso.
Una vez aplicado a la probeta dejar endurecer.
Una vez preparada la mezcla se refrendado se realiza lo siguiente:
Golpear las capas de refrendado con el mango de un cuchillo o
similar antes de colocar en la prensa, verificando la adherencia a
la probeta.
Medir la dimensión de la sección transversal de la probeta.
Colocar la probeta de ensaye lo más centrado posible entre los
platos de la maquina. Con el objetivo de distribuir la carga
aplicada uniformemente se coloca en la parte superior del
espécimen las placas de carga, entre las placas de carga se
coloca un balín de acero.
Aplicar una pequeña carga inicial a la maquina, de modo que los
platos de carga puedan ser ligeramente rotados a fin de asegurar
un mejor contacto entre estos últimos y las caras cargantes.
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Aplicar a la carga lentamente a velocidad uniforme hasta que la
probeta falle.
Anotar la carga de ruptura indicada en el manómetro de la
maquina a comprensión.
E. Análisis de Resultados:
El cálculo se efectúa a base de la relación siguiente:
Donde:
C= Resistencia a la comprensión en libras por pulgada cuadrada o
kilogramos
por centímetros cuadrados.
W= Carga total de falla, en libras o kilogramos.
A= Área de la superficie cargante, en centímetros o pulgadas
cuadradas.
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Practica N° 09: DISEÑO DE MEZCLAS CON EL USO DE ADITIVOS
LOS ADITIVOS
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.
Aun 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.
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
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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.
ADITIVO QUE USAMOS
CHEMAPLAST
Aditivo plastificante para obtener mayor asentamiento o trabajabilidad
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del concreto
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.
Usos
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.
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.
Ventajas
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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:
Añada el CHEMAPLAST al agua de la mezcla sin combinarla con otros
aditivos.
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
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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)
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
Materiale
s W.S. P.e.
Vol.
abs. W.U.S. W.O. W.U.O 54 Kg.
Cemento 392 3150 0.124 1.00 392 1.00 9.36
Agua 225 1000 0.225 0.57 231.20 0.59 5.52
Arena 791.04 2560 0.309 2.02 795.94 2.03 19.00
Piedra 840.42 2610 0.322 2.14 842.44 2.15 20.12
Aire --- --- 0.020 --- --- ---
Σ=1.00 Σ=5.77
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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
Diámetro
(cm) Área (cm2) Carga (Kg)
Resistencia
(kg/cm2)
Sin aditivo 15.00 177 40700 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:
Cantidad de
aditivo
Diámetro
(cm) Área (cm2) Carga (Kg)
Resistencia
(kg/cm2)
Sin aditivo 15.05 178 46390 260.6
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50
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
A los 28 días:
Cantidad de
aditivo
Diámetro
(cm) Área (cm2) Carga (Kg)
Resistencia
(kg/cm2)
Sin aditivo 15.05 178 54570 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
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
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Con aditivo (alto) 314.6 321.1 378.8
GRAFICA RESISTENCIA Vs. TIEMPO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
7 14 28Tiempo (días)
Res
iste
nc
ia (
kg
/cm
2)
D.P. D.P. + 33 cc
D.P. + 55 cc D.P. + 77 cc
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Anexo Nº 01
Variación del peso especifico del agua en kg./cm3 respecto a la
temperatura en grados centigramos (°C)
Anexo Nº 02
Tabla de Numeraciones y Aberturas de Tamices
Peso especifico del agua en gramos/centímetros cúbicos
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 0.9999 0.9999 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.9999 0.9999 0.9998
10 0.9997 0.9996 0.9995 0.9994 0.9993 0.9991 0.9990 0.9988 0.9986 0.9984
20 0.9982 0.9980 0.9978 0.9976 0.9973 0.9971 0.9968 0.9965 0.9963 0.9960
30 0.9957 0.9954 0.9951 0.9947 0.9914 0.9941 0.9937 0.9934 0.9930 0.9926
40 0.9922 0.9919 0.9915 0.9911 0.9907 0.9902 0.9898 0.9894 0.9890 0.9885
50 0.9881 0.9876 0.9872 0.9867 0.9862 0.9857 0.9852 0.9848 0.9842 0.9838
60 0.9832 0.9827 0.9822 0.0.9817 0.9811 0.9806 0.9800 0.9795 0.9789 0.9784
70 0.9778 0.9772 0.9767 0.9761 0.9755 0.9749 0.9743 0.9737 0.9731 0.9724
80 0.9718 0.9712 0.9706 0.9699 0.9693 0.9686 0.9680 0.9673 0.9667 0.9660
90 0.9653 0.9647 0.9640 0.9633 0.9626 0.9619 0.9612 0.9605 0.9598 0.9591
Tamiz (ASTM Tamiz (Nch) Abertura real
Tipo de Suelo (mm.) (mm.)
3" 80 76.12
2" 50 50.80
1 1/2" 40 38.10 GRAVA
1" 25 25.40
3/4" 20 19.05
3/8" 10 9.52
N° 4 5 4.76 ARENA GRUESA
N° 10 2 2.00
N° 20 0.90 0.84 ARENA MEDIA
N° 40 0.50 0.42
N° 60 0.30 0.25
N° 140 0.10 0.105 ARENA FINA
N° 200 0.08 0.074
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BIBLIOGRAFÍA
BLANCO RODRÍGUEZ, Marvin; MATUS LAZO, Iván, “GUÍAS DE
LABORATORIO MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN”, Universidad
Nacional de Ingeniería.
Reglamento Nacional de Edificaciones, “Norma E-060: Concreto
Armado”.
Norma Técnica Peruana NTP. 334.090 - 2007: CEMENTOS
Norma Técnica Peruana NTP. 400.037 - 2002: AGREGADOS
Capitulo de Estudiantes ACI – UNS, “Compendio de Tecnología del
Concreto”, Universidad Nacional del Santa.
PAGINAS WEBS CONSULTADAS
www.ingenieriacivil.com
www.indecopi.gob.pe/0/home_biblioteca_virtual.aspx