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5/28/2018 Articulo IEEE

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DISEO Y DOSIFICACIN DEL CONCRETO

Brayan Herreo Pardo, Jensy Ramrez, Anglica Rincn

Universidad Distrital Francisco Jos de Caldas

Bogot- Colombia

Pardo_brayanyahoo.es

Jensyalejan28hotmail.com

ABSTRACTDevelop a mix design is a processwe must tell it where appropriate choice of specificcomponents (water, cement, aggregates) and inturn ensure that this is economical, portable,durable and resistant to compression.

All these properties are dependent on each of thecomponents used in the mixture, besidesplacement, transportation, environment, etc.

PALABRAS CLAVE

Agregado, Agregado fino, Agregado grueso,

Arena,Cemento hidrulicoCemento portlandconcretoConcreto de peso normalConcreto frescoConsistencia de concreto o mortero, frescosContenido de aire.

Control de calidad: acciones realizadas por elproductor o contratista a fin de proveer un controlsobre lo que se est haciendo y sobre lo que se estsuministrando.

Curado: mantenimiento de las condiciones dehumedad y temperatura en una mezcla cementosapara permitir el desarrollo de sus propiedades.

Densidad relativa (gravedad especfica): larelacin entre la masa del volumen de un materialy la masa del mismo volumen de agua, destilada auna misma temperatura.

Densidad relativa aparente (gravedad especfica

de bulk):la relacin entre la masa en el aire de unvolumen dado de agregados, incluidos los porossaturables y no saturables (sin incluir los vacos

entre partculas) y la masa de un volumen igual deagua destilada, libre de gas a una temperaturaestablecida.

densidad relativa aparente (SSS): la relacinentre la masa en el aire de un volumen dado deagregado, incluida la masa del agua dentro de losporos saturables, pero sin incluir los vacos entrepartculas, comparando con la masa de un volumenigual de agua destilada a una temperaturaestablecida.

Densidad relativa nominal (gravedad especificade bulk):la relacin entre la masa en el aire de unvolumen dado de agregado, incluido los poros no

saturables, y la masa de un volumen igual de aguadestilada a un temperatura establecida.

Dosificacin:proceso de medicin, por peso o porvolumen de los ingredientes y su introduccin en lamezcladora para una cantidad de concreto omortero.

Exudacin: flujo autgeno de una parte del aguacontenida en una mezcla, o su salida desde elinterior de un mortero o concreto recin colocadohacia la superficie.

Fraguado: proceso que consiste en un desarrollogradual de la rigidez de una mezcla cementosa, sedebe a reacciones qumicas y ocurre despus de laadicin del agua de mezclado.

Granulometra: distribucin del tamao de laspartculas de agregado que se determina por laseparacin a travs de tamices normalizados

Grava: agregado grueso resultante de ladesintegracin natural y la abrasin de rocas, o del

proceso de desintegracin de conglomeradosrocosos dbilmente ligados o confinados.


2/7

Grava triturada: producto resultante de latrituracin de roca, en la cual todos los fragmentostienen al menos una cara fracturada.

Hidratacin:reaccin entre el cemento hidrulicoy el agua a travs del cual se forman nuevoscompuestos que confieren resistencia al concreto omortero.

Material cementante: material inorgnico omezcla de materiales inorgnicos que fragua ydesarrolla resistencia gracias a su reaccin qumicacon el agua para formar hidratos. El material escapaz de reaccionar del mismo modo inmerso enagua.

Mezcla cementosa:mezcla que contiene cementohidrulico, puede ser concreto, mortero o lechada.

Mdulo de finura: centsima parte del nmeroque se obtiene al sumar los porcentajes retenidosacumulados del material retenido en la siguienteserie de tamices empleados al efectuar un anlisisgranulomtrico (#100, #50, #30, #16, #8, #4,9.5mm, 19mm, 37.5mm, 75mm y 100mm).

Partcula alargada de agregado: partcula cuyarelacin (l/b) entre longitud (l) y ancho (b) es

mayor de 1.5

Partcula plana de agregado: partcula cuyarelacin (d/b) entre espesor (d) y ancho (b) esmenor de 0.5

Plasticidad: propiedad de la pasta, concreto omortero frescos que determina su trabajabilidad,resistencia a deformacin o facilidad de moldeo.

Relacin agua/cemento:relacin entre la masa deagua sin incluir la absorbida por los agregados, y la

masa del cemento portland en el concreto, morteroo lechada.

Relacin agua/material cementante: relacinentre la masa de agua sin incluir la absorbida porlos agregados, y la masa de material cementante enel concreto o mortero, expresada en forma decimal.

Resistencia a la compresin: resistencia mximaque una probeta de concreto o mortero puederesistir cuando es cargada axialmente en

compresin en una mquina de ensayo,normalmente se expresa en fuerza por unidad derea de seccin transversal (Mpa).

Segregacin: separacin no intencional de losconstituyentes del concreto o de las partculas deun agregado, que causa una falta de uniformidaden su distribucin.Tamao mximo de agregado: es la menorabertura del tamiz a travs del cual se requiere quepase la totalidad del agregado.

Tamao mximo nominal de agregado: es laabertura del tamiz inmediatamente superior a aquelcuyo porcentaje retenido acumulado es 15%.

Tiempo de fraguado: lapso de tiempo quetranscurre desde la adicin del agua de mezclado auna mezcla cementosa hasta que la mezcla alcanzaun determinado grado de rigidez, el cual es medido

por un procedimiento especfico.

Tiempo de fraguado final: lapso de tiemponecesario, despus del contacto inicial del cementocon el agua, para que el mortero tamizado delconcreto alcance una resistencia a la penetracinde 27.6 Mpa (4000 psi).

Tiempo de fraguado inicial: lapso de tiemponecesario, despus del contacto inicial del cementocon el agua, para que el mortero tamizado delconcreto alcance una resistencia a la penetracin

de 3.5 Mpa (500 psi).

Trabajabilidad del concreto: propiedad quedetermina el esfuerzo requerido para manipularuna cantidad de concreto fresco, recin mezcladocon la mnima prdida de homogeneidad.

Vacos: espacio lleno de aire en la pasta decemento, mortero o concreto; un vacio de aireatrapado se caracteriza por tener 1mm o ms deancho y por su forma irregular; un vacio tpico deaire incorporado por tener entre 10um y 1000um

de dimetro y por su forma esfrica o casi esfrica.

I .INTRODUCCIN

Los aspectos necesarios para un buen diseo demezcla estn estandarizados tericamente, esnecesario llevarlos a cabo empricamente debido ala heterogeneidad de los matariles presentes encada mezcla que se prepara; todo esto orientado alograr una determinada resistencia a una edad

especfica, adems de una buena manejabilidadpara su colocacin in situ.


3/7

El presente informe se llev a cabo en tresdiferentes fases, empezando por la fase deespecificar cul debe ser el proyecto para el cual sedebe disear un concreto que garantice laresistencia requerida en el mismo. Seguidamente

se lleva a cabo la segunda fase que consta dellevar cabo los ensayos e informes de laboratorionecesarios para determinar las caractersticasfundamentales y necesarias para poder disear unconcreto que cumpla con los parmetros deresistencia requeridos.

Por ltimo se lleva a cabo el diseo y se elabora lamuestra en 12 cilindros para calcular su resistenciaa las cargas axiales a compresin como lo

especifica la NSR-10.El diseo de mezcla desarrollado en el presenteinforme se realiza para satisfacer un diseo demezcla que cumpla con una resistencia de 29 Mpasolicitados para una losa alivianada de entrepisocon espesor de 7 cm.

I I . RESULTADOS

1.1 DATOS GENERALES DE LA OBRASe necesita elaborar concreto para una losa deentrepiso alivianada, ubicada en Boyac.Los estudios indican que esta losa no estarsometida a intemperismo ni a condicionesagresivas ambientales.El diseo estructural exige una resistencia a lacompresin a los 28 das de 3000 psi (21 Mpa).El diseo del elemento en lo que se refiere a la losade entrepiso alivianada presenta un espesor de0.07 m, esto obliga a que el TMN sea de (19mm).

1.2 DATOS DE LOS MATERIALES DE LAOBRADe los materiales disponibles para la obra seconocen por medio de laboratorio los siguientesdatos.

1.2.1 Agregados

1.2.1.1Granulometra hallada segn valores de lasiguiente tabla

Tabla 1.0tamiz % pasa

mm Pulg. grava arena25,4 1 100,00

19 3/4" 86,15

12,7 1/2" 56,88

9,51 3/8" 31,92 100,00

4,76 No.4 2,46 90,47

2,38 No.8 1,16 72,55

1,19 No.16 1,01 64,02

0,595 No.30 58,50

0,297 No.50 50,920,149 No. 100 7,19

1.2.1.2 Curvas granulomtricas

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

0102030

porcentajepasa(%

)

tamao tamiz (mm)

grava

0.00

50.00

100.00

0510

porcentajepasa(%)

tamao tamiz (mm)

arena


4/7

1.2.1.3 Otros datos de los agregados

caractersticas

grava Arena

Densidadaparente

2.41 2.5465

Tamaomximo

1 -----

Tamaomximonominal

-----

Modulo definura

----- 2.583

Ensayocolorimtrico

----- N3

% dearcilla

----- 3.4518

Masaunitaria

compacta(MUC)

1825.2057

3322.6565

Masaunitariasuelta(MUS)

1726.8193

3061.8813

textura Rugosa -----Forma Angular -----Humedad 3.7913 2.7529absorcin 3.71 2.1514

1.2.2 Datos generalesNo se requieren aditivos, el agua a usar es delacueducto de Bogot, y el tipo de cemento esportland tipo I, con una densidad de 3050 kg/ m3.

1.1 PROCEDIMIENTO DE DOSIFICACIN

1.3.1 Eleccin del asentamientoSegn el tipo de estructura en este caso una losa de

entrepiso, el asentamiento se encuentra entre 5 cm

a 10 cm, se asume un sentamiento de 8 cm parauna manejabilidad media.

1.3.2 Eleccin del tamao mximo nominalEl TMN de la granulometra de los agregadoscoincide con el TMN requerido en la estructura,por esta razn se deja como TMN (19mm).

1.3.3 Estimacin del contenido de aireDe la tabla 3.1 para un TMN de . El porcentajede aire atrapado es del 2%Estimacin del agua de mezclado:De la grfica 3.1 para un asentamiento de 8 cm,TMN de , (19mm) y agregados angulares, selee un valor de 206 lt de agua/m3.

De la tabla 3.2 por ser concreto sin aire incluido,para un asentamiento de 8 cm, y TMN se lee unvalor de 200 lt.Para una mayor trabajabilidad se escoge el mayorvalor.Vagua= 206 lt= .206 m

3.

Tabla 1.1 Porcentaje de aire atrapado

Grfica 1.1 Cantidad de agua en kg/m3 deconcreto


5/7

Tabla 1.2 Requerimiento de agua de Mezclado

y contenido de aire para distintosasentamientos y TMN del agregado

1.3.4 Eleccin de la relacin a/cGrfica 3.2. Para resistencias de 293 kg/cm2 einterceptando la grfica con sin aire incluido setiene a/c= 0.455.

1.3.5 Clculo del contenido de cementoC = a / (a / c)Donde:a = masa de agua / m3 de concreto = 206mg

a / c = relacin agua / cemento.

C = 452.75 kg

Densidad = masa / volumen

Entonces:Volumen del cemento = masa / densidad =452.75/3050 =0.15 m3

Grfica 1.2 Curvas de resistencia a la compresinvs relaciones agua / cemento

1.3.6 Verificacin de las especificaciones de losagregados (NTC-174)

1.3.6.1 Grava

Para conocer si la granulometra es adecuadamiramos los intervalos dados en la tabla 3.3escogiendo la granulometra 5 por TMN.

tamiz lmiteinferior

granulometra acomparar

lmitesuperior

Chequeo

1" 100 100 100 OK

3/" 90 86,15 100 OK

1/2" ---- 56,88 ---- ---

3/8" 20 31,92 55 OK

N4 0 2,46 10 OK

Chequeo granulometra 5 NTC174

1.3.6.2 Arena

tamiz lmiteinferior

granulometraa comparar

lmitesuperior

Chequeo

3/8" 100 99,54 100 nocumple

N4 95 90,05 100 nocumple

N8 80 72,22 100 nocumple

N16 50 63,72 85 Ok

N30 25 58,23 60 OkN50 10 50,69 30 no


6/7

cumpleN100 2 7,16 10 Ok

Como podemos observar la granulometra nocumple con la NTC 174 por lo tanto procedemos

con el mtodo RNL

Tabla 1.3 Recomendaciones granulomtricas paraagregado grueso segn la NTC 174

1.3.7 Mtodo RNLPor medio de la optimizacin de Fuller de lasgranulometras observada en la hoja de resultados,obtenemos una distribucin 43% de grava y 57%de arena.

1.3.7.1 Volumen total de agregados

V total= 1 - (V cemento+ V aguaaire)

Entonces V total = 1- (0.15+0.206+0.02) =0.624 m3/m3de concreto

Volumen de la grava

m3

Volumen de la arena = V total volumen de lagrava = 0.348 m3

Peso seco de la grava

Ws= densidad grava * volumen grava

Ws=2410x 0.276=665.16 Kg

Peso seco de la arena

Ws= densidad arena * volumen arenaWs= 2546.5 x 0.348 = 886.147 Kg

1.3.7.2 Ajustes por humedad

Pesos hmedosSe sabe que:Wh= Ws(1+ H)DondeWh= peso hmedo del agregadoWs= peso seco del agregadoH= humedad del agregado en decimales.

Para la gravaWh = 665.16 (1+0.037913) = 690.3782 Kg

Para la arenaWh = 886.147 (1+ 0.027529) = 910.5417 KgSe sabe que al ser la humedad mayor que la

absorcin el agregado presenta agua en exceso.Entonces:A = Ws (HAbs)Donde:A = peso de agua en excesoWs = peso seco del agregadoAbs = absorcin del agregado, en decimales.

Para la gravaA= 0.541 Kg

Para la arena

A= 5.332 KgPor lo tanto el agua total de mezclado es:206 Lt- 5.873 Lt = 200.127 Lt

Cantidades en volumen suelto (m3/m3de concreto)Cemento = Kg cemento / 50 = 9.055 sacos de 50KgGravilla =665.16 Kg / 1726.8193 Kg/m3 = 0.385m3Arena = 886.147 Kg / 3061.8813 Kg/m3 = 0.5131m3Agua = 200.127 / 1000= 0.200127m3

Cantidades en volumen suelto (bulto de cemento)Cemento = 1 bultoGravilla = 0.385 / 9.055 = 0.0425 m3/por bulto decementoArena = 0.5131 / 9.055 = 0.0566 m3/por bulto decementoAgua = 0.200127 / 9.055 = 0.022 m3/por bulto decementoCantidades para mezclar 52.5 Lt de concreto (9cilindros)Cemento = 0.0525 x 452.75 = 23.65 Kg

Gravilla = 0.0525 x 690.3782 = 36.24 KgArena = 0.0525 x 910.5417 = 47.80 KgAgua real = 0.0525 x 200.127= 10.50 Lt


7/7

Cuetes de cemento = 1.24 cuetesCuetes de arena = 1.2 cuetesCuetes de gravilla = 1.9 cuetesCuetes de agua real = 0.55 cuetesBaldes negros de cemento = 1.97 baldesBaldes negros de arena = 3.02 baldesBaldes negros de gravilla = 3.98 baldesBaldes negros de agua real = 0.87 baldes

IV.CONCLUSION

La resistencia del concreto a los 28 das de edadser de 28.59 Mpa, esto quiere decir que elconcreto diseado con el mtodo de Fuller cumplecon la resistencia con la que fue diseado elproyecto. A los 28 das de edad el concreto tieneuna resistencia del 98.58% de la resistencia totalpara la que se dise.

Se debe tener cuidado con los niveles deportlandita ya que los resultados pueden variar sino se controla desde la dosificacin.

El curado debe ser ptimo para lograr la resistenciarequerida.

El mtodo de vibrado en una obra debe sercoherente tanto el lugar como el tiempo que lorequiera ya que un mal clculo puede generar una

estructura porosa.

Una estructura porosa da cavidad a generarpatologas y este a su vez baja la resistencia, ladurabilidad, y la vida til de la estructura.

V BIBL IOGRAFA

Tecnologa del concreto y del mortero, DiegoSnchez de Guzmn, asocreto, Bogot Colombia.

ASOCIACIN COLOMBIANA DEINGENIERA SSMICA (AIS).ReglamentoColombiano de Construccin Sismo ResistenteNSR-10. Bogot D.C, Tomo I, 2010

INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMASTCNICAS Y CERTIFICACIN. Cementos.

Mtodo de ensayo para determinar el tiempo defraguado del cemento hidrulico mediante elaparato de Vicat. Tercera actualizacin. Santaf deBogot D.C: ICONTEC, NTC 118

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