diseno de mezclas de hormigon
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7/21/2019 Diseno de Mezclas de Hormigon
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Construccin de Pavimentos Rgidos con Tecnologa de
Alto Rendimiento
Diseo de mezclas de HormignArq. Edgardo Souza
D.N.V. Distrito N VI Jujuy S. Salvador de Jujuy 20 y 21 Marzo 2012
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Temario
Implicancias de la Pavimentacin con TAR
Especificacin de resistencia Mtodo ICPA para el Diseo de mezclas
Materiales Componentes
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Tecnologa de Alto Rendimiento
Implicancias: Produccin continua, y de grandes volmenes.
Alto consumo de materiales.
Se transporta en camiones volcadores.
Encofrados Deslizantes
Clave:Uniformidad en
las Propiedades de la Mezcla
y en la Velocidad de Colocacin.
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Consumos estimados para producir125 m3/hora
Cemento
Agua
Arena
Piedra 6-20
Piedra 20-38 Plastificante
Incorporador
350 t/da
150 m3/da
650 t/da
550 t/da
700 t/da 1400 kg/da
140 kg/da
350Kg
150 l
650 Kg
550 Kg
700 Kg 1,14 Kg
0,114 Kg
Componente Frmula
Tipo
Consumo
da
2000toneladasde ridos
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Filosofa para asegurar la Calidad
Para el logro de los objetivos se debe establecerun proceso controlado:
El sistema debe permitir:
Cumplir las especificaciones tcnicas Mantener en el tiempo la uniformidad de
las propiedades y la calidad del pavimento.
La experiencia indica claramente que esnecesario actuar en forma preventiva dado que
la TAR no nos permite esperar 7 das para
detectar tendencias
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Propiedades deseables del H
en estado endurecido
Resistencia
Economa
Estabilidad
DimensionalDurabilidad ?Durabilidad ?
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Definiciones de Resistencia
RESISTENCIA POTENCIAL Es un indicador de la calidad del material
RESISTENCIA EFECTIVA Se determina mediante testigos calados
VALOR DE UN ENSAYO
Es el promedio de al menos dos resultados RESITENCIA MEDIA (fcm)
Es la media aritmtica de los valores de
ensayo RESISTENCIA CARACTERSTICA Es un valor estadstico; fck = fcm - 1,28 S
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Especificacin de ResistenciaP.E.T.G. Ed. 98 D.N.V.
A.I.4 FRMULA PARA LA MEZCLA
d) La resistencia a la compresin ser tal que permita
alcanzar la exigencia establecida en A.I.6 d) y la Resistencia media a
la Rotura por Flexin correspondiente a la frmula de obra ser de
45 kg/cm2 como mnimo, segn norma IRAM 1547 o la que se
establezca en la especificacin particular.
A.I.6 CARACTERSTICAS Y CALIDAD DEL HORMIGN
d) Resistencia cilndrica de rotura a compresin a la edad de 28 das.
El control de resistencia se realizar mediante el ensayo de
testigos cilndricos extrados de la calzada terminada,
acondicionados y ensayados segn la norma IRAM 1551.
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Especificacin de ResistenciaP.E.T.G. Ed. 98 D.N.V. (II)
A.I.6 CARACTERSTICAS Y CALIDAD DEL HORMIGN
d) Resistencia cilndrica de rotura a compresin a la edad de 28 das.
La resistencia a compresin del H, corregida por esbeltez,para cada testigo ser mayor o igual 315 kg/cm2 con la tolerancia
indicada en A.I: 9.5.3
A.I.9.5.3 RESISTENCIA DEL H de la CALZADA TERMINADA
i) Para cada zona se debern cumplir las siguientes
exigencias:
La resistencia de los testigos a la compresin, corregida poresbeltez, ser mayor o igual a la resistencia en A.I.6, admitindose
hasta un 10% de testigos por debajo de este valor (testigos
defectuosos).
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Resistencia de Diseo para la mezcla
El PETG exige una resistencia media a Flexin y establece un
valor mnimo en testigos aceptando un 10% de valores defectuosos
por cada zona.
Por otro lado, durante el diseo del pavimento se adopta unMdulo Resistente a la Flexin (MRF) a 28 das.
La mezcla de hormign se disea a partir de una resistencia
media a la compresin objetivo determinada en probetascilndricas.
Asimismo, el control de produccin se realiza a travs del
ensayo de probetas moldeadas.
Necesitamos estimar en forma adecuada la resistencia mediacilndrica que cumpla los requisitos de flexin y garanticesuperar la mnima para los testigos calados.
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Estimacin de la resistencia cilndrica dediseo a partir del MRF
Segn la PCA:
MRF = k (fcm) donde k medio es de:0,7 para canto rodadoy de 0,8 para piedra partida
Podemos estimar entonces la resistencia dediseo a la compresin (fcm) para el hormign
como sigue:
fcm = ( MRF / k) 2
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Estimacin de la resistencia cilndricade diseo: Ejemplo de clculo (MRF)
Adoptando un k medio de 0,75 y 4,5 MPa obtendremos:
fcm = (4,5 / 0,75)2
= 36 MPaEn forma anloga, si se asume que:
MRF 0,12 a 0,14 x fcm
adoptando el valor medio 0,13; tendremos que:
fcm = (4,5 / 0,13 ) = 34,6 MPa
Ambos criterios son ms o menos coincidentes y se
puede concluir que con una fcm de 36 MPa
cumpliramos el requisito a flexin.
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Resistencia media esperable sobre
testigos calados del pavimentoLa compactacineficaz sumada a un
eficiente mtodo decurado permitenalcanzar resistenciasefectivas elevadas en
el hormign depavimento, pocomenores (hasta un10 %), y algunasveces hastacomparables a lasdeterminadas sobreprobetas moldeadas.
R i t i di bl b
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14Resistencia media esperable sobretestigos calados del pavimento
250
300
350
400
450
500
01-Ene 15-Ene 29-Ene 12-Feb 26-Feb
Fecha de colocacin
Resis
tenciaacompr
esin28das[kg/cm
2] testigos
probetas
Testigos Probetas Relacinmedia 356 382 Test / prob
desvio 27,2 27,1 0,93
C.V. 0,08 0,07
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Estimacin de la resistencia cilndricade diseo: Ejemplo de clculo (Testigos)
Adems del MRF, por otro lado debemos cumplir:
fmn test = 315 kg/cm2
31 MPa
Si estimamos que:
f test 0,90 fcm (probetas)Obtenemos una resistencia media objetivo en probetas:
fcm = 39 MPa
Con un riesgo del 10% y un C.V. de 0,10; tendremos:
(universo) fcm test = 31 + 1,28 x 3,1
(por zona) fcm test = 31 + 1,319x 3,1
35 MPa
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Resistencia cilndrica media adoptada
Tomamos el mayor de ambos valores, es decir 39 MPa. Se debe tener en cuenta que en produccin sera esperable
obtener valores algo menores respecto de los constatados en la
etapa de diseo en laboratorio, por otro lado la dispersin de
resultados ser algo mayor.
Con un control de Calidad adecuado, es razonable establecer
sta prdida de resistencia entre 5 y 10%. Por lo cual
deberemos mayorar nuestra media objetivo en el diseo de lamezcla, como sigue:
fcm (lab) = fcm (prod) / 1,075 = 42 MPa
Se adopta entonces una media objetivo para la etapa de
diseo en laboratorio de 42 MPa.
Siendo esperable tener en produccin unos 39 MPa.
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Resistencia de diseo:
De acuerdo al presente anlisis se encuentra que sera
necesario tener:
Probetas en laboratorio: fcm = 42 MpaProbetas en produccin: fcm = 39 Mpa
Con ello se cumplira satisfactoriamente:
fmn test = 315 kg/cm2 - PETG DNV Ed. 1998
Con se cumplira con cierta holgura (p/ agreg. Triturados):
MRF media = 45 kg/cm2 PETG DNV Ed. 1998
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Cemento
Agua
Agregado
fino
Agregado
grueso
Aditivos
Pasta
Mortero
Hormign
Materiales componentes del hormign
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Cemento
Se encuentra en vigencia la norma IRAM 50002
Cemento para hormign de uso vial, aplicable con
tecnologa de alto rendimiento (TAR).
Junto con las IRAM 50000, 50001 contemplan todos
los tipos de cementos que se producen en el pas.
Es un producto industrial normalizado y controlado,
con calidad uniforme.
Se debe contar con los protocolos de calidad, paraevaluar su uniformidad.
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IRAM 50002
Esta Norma Establece:
los componentes de los cementos para uso vial aplicable
con TAR basados en clnker de cemento Prtland y las
proporciones en que deben combinarse para producir unaserie de tipos y clases de cemento.
limita el contenido de adiciones a un mximo del 20%.
las exigencias mecnicas, fsicas y qumicas que deben
cumplimentar los cementos.
establece la evaluacin de la conformidad y las
condiciones de recepcin.
Desde la Industria del Cemento se impuls la normalizacinde Cementos de Uso Vial, atendiendo a pedidos de la CAC y
a las prestaciones especiales de esta aplicacin.
21C t
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21Cementos:Evaluacin de la Conformidad
Todos los cementos que se comercializan en el pas estn
normalizados.
La norma exige la certificacin de conformidad de cadaproducto otorgada por tercera parte. Rol que cumple el INTI
El fabricante cuenta con un sistema de calidad que asegura la
confiabilidad de los procesos
Posee un control continuo del proceso con ensayos de
autocontrol verificando todos los requisitos de la norma.
El organismo de certificacin efecta inspecciones a las
fbricas. Toma muestras para ensayos de verificacin para
acreditar la calidad del cemento y de los ensayos de contraste
y de autocontrol que realiza el fabricante
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Agregados
Por su naturaleza son los que ms variacinpresentan.
Ocupan el 65 al 75 % del volumen del hormign.
Tienen fuerte impacto en:
Demanda de agua
Trabajabilidad Mdulo de elasticidad
Estabilidad dimensional
Durabilidad
Coef. de Expansin Trmica
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Agregados: Recomendaciones
La limitacin ms severa est dada por la uniformidadde los agregados durante toda la etapa de produccindel hormign de calzada
Contar con dos fracciones de grueso, y es convenienteque al menos una est constituido por partculas quetengan al menos dos caras rugosas o trituradas.
No es conveniente el empleo de tamaos mximossuperiores a los 38 mm (37,5 mm)
No es esencial encuadrarse dentro de los lmites de la
IRAM 1627
Evaluar la durabilidad con suficiente anticipacin(RAS, etilenglicol, Congelamiento y Deshielo, etc)
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Ti d d l
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Tipos de agregado a emplear
Canto Rodado(natural otriturado)
Evaluar CET
PiedraPartida
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Agregados: Manejo de Acopios
Evaluacin de aptitud de distintas fuentes de produccin.
(tener una alternativa de contingencia)
Considerar el Ritmo de Produccin.
Inspeccin de las canteras.
Verificacin visual de cada partida.
Acopiar en forma controlada y ordenada.
Tomar muestras representativas para caracterizacin y
seguimiento.
Evitar la contaminacin de los agregados acopindolos sobreun piso de apoyo lo suficientemente firme y bien drenado, de
modo de permitir la correcta operacin de las palas cargadoras, y
de evitar el ingreso de suelo a la mezcla de hormign.
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Acopios
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Elementos e traos en los acopios
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Elementos extraos en los acopios
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Aditivos
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Aditivos
reductores de agua
incorporadores de aire
retardadores defraguado
convencionales
(por razones detrabajabilidad y/o
durabilidad)
(tiempo caluroso)
No es conveniente el empleo de aditivos multipropsito o duales, para disponer de unaadecuada flexibilidad en el manejo del hormign
Son productos industriales (norma IRAM 1663). Se agregan
en pequea cantidad, deben medirse con precisin.
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Aditi R d i G l
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Aditivos: Recomendaciones Generales
Se necesitarn tantos vasos dosificadores como tipos de aditivos -
NUNCA MEZCLAR ADITIVOS ANTES DEL INGRESO EN
LA HORMIGONERA
La experiencia indica que no se recomiendan aditivossuperfluidificantes.
Es conveniente identificar en forma inequvoca los recipientes que
corresponden a aditivos de distinto tipo, deben estar acopiados
protegidos del sol.
Las dosis deben evaluarse en forma experimental, en condiciones
de obra.
El uso de aditivo incorporador de aire est recomendado enprcticamente todos los casos. Un contenido de 3 - 4 % de aire
suele ser suficiente, pero debe controlarse en obra para prevenir
reduccin de resistencia.
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Proceso de diseo de la mezcla
Datos de la obra (fcm, As., T.M., tipo de transp.,etc.)
Caracterizacin de los materiales componentes Aplicacin de un mtodo racional para el diseo
de mezclas (Mtodo ICPA)
Verificacin y ajuste en pastones de prueba(laboratorio)
Ajuste en escala de obra
Implementacin de Control de Calidad para verificar el
cumplimiento de los supuestos durante el diseo.
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Mtodo ICPA para Diseo de Me clas
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Grfico mezclas
baco 1
baco 2
Planilla
Seleccin de la resistencia de diseo
Eleccin del asentamiento objetivo
Eleccin del Cemento a emplear
Contemplar la incorporacin de aire
Distribucin granulomtrica de los agregados:
Seleccionar curva apropiada
Clculo del mdulo de finura Estimacin de la cantidad de agua necesaria
Seleccin de la relacin agua cemento
Clculo del contenido unitario de cemento (CUC) Determinacin de las cantidades de agregados por diferencia a 1000
litros de los volmenes de agua, cemento , y aire.
Proporcionamiento de los agregados segn la curva adoptada.
Mtodo ICPA para Diseo de Mezclas
Mezclas ejemplo
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Agregados: Integracin de mezclas
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Agregados: Integracin de mezclas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Tamiz IRAM
%Pa
sa
14 TI SI Fuller IRAM A IRAM BIRAM C RN 127 RP 39 R 9 Rogg
R 9 Dyc R 6 T I R 6 T II R 6 TVI
R 6 T VIII Calafate Ezeiza Acc. Glaciar
0,150 0,300 0,600 1,18 2,36 4,75 9,5 19,0 37,5
12,5 25 50 63
33Abaco 1: Demanda de agua del hormign en funcin del
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Vlido para Canto Rodado, para agregados triturados incrementar la demanda 5-10 %
Con Aditivo plastificante, reducir 5-7 % del agua
Con AII, reducir el agua en 2 a 3 % por cada punto de aire menos uno (AII-1%)
g gasentamiento y el MF del agregado total
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Asentamiento [cm]
Dem
andadeagua[l/m3]
MF
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
34Abaco 2: Resistencia del hormign en funcin de la relacin a/c
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para distintas categoras de cemento
Vlido para Canto Rodado; con Piedra Partida, las resistencias aumentan un 20 %.
El aire incorporado (A%) reduce las resistencias en 5 % por cada (A%-1%)
0
10
20
30
40
50
60
70
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
Relacin agua/cemento
Resistencia
delhormign
a28das[MP
a]
CP 30 CP 40 CP 50
35Frmula de Obra
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ComponentePeso seco
[kg/m3]
Densidad
[kg/dm3]
Vol Solido
[kg/m3]
Peso SSS
[kg/m3]
Peso humedo
[kg/m3]
Vol. Agreg
[dm3]
Cemento 350 3,15 111 708
Agua 145 1,00 145 % en vol.
Arena Fina natural 2,64 0,250
Arena de Trituracin 2,70 0,120
Piedra Partida 6-20 2,76 0,350
Piedra Partida 10-30 2,74 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire 3,5% n/c n/c 35
Total 0,41 292
ComponentePeso seco
[kg/m3]
Densidad
[kg/dm3]
Vol Solido
[kg/m3]
Peso SSS
[kg/m3]
Peso humedo
[kg/m3]
Vol. Agreg
[dm3]
Cemento 350 3,15 111 708
Agua 145 1,00 145 % en vol.
Arena Fina natural 2,64 177 0,250
Arena de Trituracin 2,70 85 0,120Piedra Partida 6-20 2,76 248 0,350
Piedra Partida 10-30 2,74 198 0,280
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire3,5%
n/c n/c 35Total 0,41 1000
36Frmula de Obra (II)
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ComponentePeso seco
[kg/m3]
Densidad
[kg/dm3]
Vol Solido
[kg/m3]
Peso SSS
[kg/m3]
Peso humedo
[kg/m3]
Vol. Agreg
[dm3]
Cemento 350 3,15 111 708
Agua 145 1,00 145 % en vol.
Arena Fina natural 467 2,64 177 0,250
Arena de Trituracin 229 2,70 85 0,120
Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 0,350
Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 0,280Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,000
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10
Aire 3,5% n/c n/c 35
Total 0,41 1000
ComponentePeso seco
[kg/m3]
Densidad
[kg/dm3]
Vol Solido
[kg/m3]
Peso SSS
[kg/m3]
Peso humedo
[kg/m3]
Vol. Agreg
[dm3]
Cemento 350 3,15 111 350 350 708
Agua 145 1,00 145 145 122 % en vol.
Arena Fina natural 467 2,64 177 470 480 0,250
Arena de Trituracin 229 2,70 85 230 242 0,120Piedra Partida 6-20 684 2,76 248 685 686 0,350
Piedra Partida 10-30 543 2,74 198 544 544 0,280
Plastificante 0,4% 1,4 1,15 1,22 1,40 1,40 1,000
Incorporador de aire 0,03% 0,105 1,02 0,10 0,11 0,11
Aire3,5%
n/c n/c 35 n/c n/cTotal 0,41 1000 2426
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Verificacin de la Frmula
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Verificacin de la Frmula
Todo mtodo racional entrega una dosificacin terica.
La misma deber verificarse y eventualmente ajustarse en
pastones de prueba en escala de laboratorio.
Independientemente de la especificacin se debe trazar la curva
de evolucin de resistencia para nuestro conjunto de materiales.
La dosificacin se someter a consideracin de la Inspeccincon la debida anticipacin.
Un Diseo de Mezcla ser EXITOSO si se cumplen lascondiciones de trabajabilidad, los requisitos de resistencia,
y la mezcla es econmica.
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Evolucin de la Resistencia
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Evolucin de la Resistencia
Evolucin de la resistencia del H en el tiempo (curado hmedo)
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Edad [das]
Resistenciaa
lacompresin[%]
Cemento A
Cemento B
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Control de Produccin: Metodologa
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Control de Produccin: Metodologa
Se debe apuntar a un control preventivo, como herramienta
rpida para la toma de decisiones, dado que la TAR no nos
permite esperar 7 das para detectar los cambios.
Establecer un control intensivo sobre la calidad y
uniformidad de los componentes.Verificar frecuentemente los procedimientos de dosaje,
medicin y mezclado en la planta de H.
Materiales de calidad satisfactoria y uniforme, medidos
con precisin, en las proporciones adecuadas, producirn
hormigones de buena calidad
Objetivo: Verificar los supuestos en la Etapa de diseo, y
cumplimentar las exigencias del PET.
40
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7/21/2019 Diseno de Mezclas de Hormigon
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INSTITUTO DEL CEMENTO PORTLAND ARGENTINO
MUCHAS GRACIAS!!!Arq. Edgardo Souza
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