Semana N° 5

Dosificación

Al finalizar todas las pruebas a los agregados se procede a obtener las proporciones de cada material para obtener una resistencia deseada de un concreto , para la cual se deberá de elegir que resistencia se desea obtener, después de saber la resistencia se procede con los diferentes pasos  para realizar la dosificación, más que las pruebas de los agregados es más importante la dosificación, tomándose el resultado de cada prueba hecha con anterioridad, se debe saber utilizar cada porcentaje o resultado obtenido, teniendo un error en la elección de resultado podría variar el resultado de la resistencia.

DATOS OBTENIDOS EN PRUEBAS:

Modulo de finura                               2.95%
Absorción de la arena                       2.14%
Absorción de la grava                       4.08%
Humedad arena                                 2.88%
Humedad grava                                 3%
Tam. máx. del agregado                   3/4"
              Peso vol. Grava                                  1323.7 Kg/m³

1.      Primeramente se deberá conocer que tamaño máximo de agregado se va a utilizar. En nuestro caso fue de 3/4"

.

2.      Con el tamaño del agregado, se tomará en cuenta el revenimiento (revenimiento: es escoger que tanta manejabilidad se desea del concreto, cuidando que tenga una buena resistencia), nuestro revenimiento fue de 10 cm.

3.      Para un concreto sin aire incluido (como es en nuestro caso), revenimiento de 10 cm y un tamaño máximo del agregado de 3/4" (19 mm) verificamos en la tabla de requisitos de agua aproximada (tabla dada por el profesor) que se necesitaran 205 lts de agua para hacer 1 m³ de concreto, y habrá un 2% de aire atrapado estimado.

4.      Teniendo el revenimiento, se busca dentro de una tabla junto con la resistencia (250KG/m2) y el revenimiento para poder conocer la relación agua cemento (A/C).

Relación A/C = 0.62

5.      Teniendo la relación A/C se despeja C=A/R, (R= relación obtenida de la tabla) como ya se conoce la cantidad de agua necesaria, se sustituye el A y R obteniéndose así la cantidad de cemento que se necesita para la mezcla.

Cantidad de cemento = 

6.      Posteriormente se debe conocer la cantidad de grava para la mezcla, teniendo un módulo de finura de 2.95%, y teniendo un tamaño máximo de agregado de 3/4", se tomará el valor de la tabla, que es de 0.605, teniendo el valor de la tabla se multiplicara por el peso volumétrico de la grava y el resultado será los kg de grava por metro cubico de concreto:

Cantidad grava = 0.605 x 1323.7 kg/m³ = 801 kg

7.      Ya tenemos todos los pesos requeridos con excepción de la arena, falta conocer la cantidad de arena que ocupara, para lo cual se toma de una tabla el peso estimado de concreto en 1 m³ que es de 2345 kg, sumamos los pesos de la grava, agua y cemento que se requieren para 1 m³  respectivamente, y este valor se lo restamos al peso estimado de 1 m³ de concreto. El valor dado será el peso de la arena.

Cantidad de arena: 1008 kg = 1008 kg

8.      Teniendo el peso de cada material se corregirá por la cantidad de humedad y absorción de los materiales.

9.      Una vez corregido se obtienen las proporciones reales de la mezcla:

PROPORCION BASE			Corrección por humedad y absorción				PROPORCIONES REALES
			Humedad		Absorción
			%	kg	%	kg
CEMENTO	331	kg					CEMENTO	331.00
ARENA	1008	kg	2.80%	28.22	2.14%	21.57	ARENA	1036.22
GRAVA	801	kg	3.00%	24.03	4.08%	32.68	GRAVA	825.03
AGUA	205	kg		52.25		54.25	AGUA	207.00
TOTAL	2345	kg					TOTAL	2399.25

Elaboración de nuestro concreto

Una vez obtenida nuestra dosificación, se tendrá que sacar las cantidades para llenar 2 cilindros, se realizan los cálculos necesarios y se procede con la práctica:

Volumen de 1 cilindro = 0.0053 m³

Volumen requerido (2 cilindros + 5% de desperdicio) = 0.011 m³

Por lo tanto, se requerirán:

PROPORCIONES REALES (m3)		PROPORCIONES REALES (0.011 m3)
CEMENTO	331.00	CEMENTO	3.64
ARENA	1036.22	ARENA	11.40
GRAVA	825.03	GRAVA	9.08
AGUA	207.00	AGUA	2.28
TOTAL	2399.25	TOTAL	26.39

LOS PASOS PARA ELABORAR LOS CILINDROS DE MUESTRA FUERON LO SIGUIENTES:

1.- Se pesa la cantidad de arena, grava, cemento y agua.

2.- Se le unta aceite quemado a cada cilindro sin rellenar (esto permite que el concreto no se peque en las orillas del cilindro al momento de descimbrar).

3.- Para tener una mejor mezcla se debe de limpiar la zona donde se realizará la mezcla, naturalmente se debe hacer en una superficie plana y limpia, pero decidimos hacerla dentro de una carretilla, se tuvo que lavar antes de poner los agregados.

4.-Se ponen los primeros materiales, Arena y grava, tratando de dejarlos muy bien mezclados, al ver que están unidos se agrega el cemento, al igual se deberá revolver para mezclar todos los materiales y tengan un mayor resultado.

5.- Teniendo los materiales (arena, grava, cemento) se hace una pequeña abertura en el interior de la mezcla y se adhiere el agua en el centro.

6.- Se mezcla todo hasta quedar todos los materiales unidos entre sí.

7.- Observando el resultado de la mezcla, se podrá realizar la prueba de revenimiento, a lo cual ocupamos un cono, una varilla punta de bala y una superficie plana.

8.- Se coloca el cono en la superficie mientras un integrante del equipo se coloca pisando las orejas del cono, poco a poco se ira poniendo mezcla dentro de él, en 3 pasos diferentes, en la 1/3 de cono se tendrá que picar con la varilla punta de bala, se agrega a 2/3 y se picara así hasta llenarlo, al último se llenara, se pica y se enraza en la superficie.

9.- Se observa que revenimiento tuvimos, en nuestro caso tuvimos un poco de sobrepeso en el agua, para lo cual tuvimos que compensar con otros materiales como cemento y arena.

10. Se realizo la prueba de revenimiento y se obtuvo el revenimiento esperado.

11.- Se llenan los cilindros, llenando en 3 etapas, dando 25 picadas con la varilla punta de bala, en cada etapa.

12.- Se enrasa el cilindro y golpeamos el cilindro hasta que saliera todo el aire que se encontraba dentro de este

13.- Acomodamos los cilindros en una superficie plana y los dejamos reposar por 24 horas.

14.- Limpiamos cada instrumento utilizado y dejamos el laboratorio hasta el siguiente día.

15.- Al haber pasado las 24 horas, regresamos al laboratorio y descimbramos los cilindros, ahí fue donde nos dimos cuenta que nos faltó golpear un poco más al cilindro, porque tenía muchos orificios hechos por el aire incluido.

16.- Sacamos de los cilindros las muestras y se pusieron a curar por 28 días en la “tina de curado” dentro del laboratorio.

17.- Una vez transcurridos los 28 días, sacamos los cilindros de la tina de curado y los llevamos a la prensa para tronarlos. Los colocamos y comenzamos a ejercer presión sobre el cilindro, en el momento en que trono la prensa marco 38 toneladas, esta cantidad fue dividida entre la superficie en la que fue ejercida en este caso 176 cm^2, obteniendo una resistencia de 216 kg/cm^2

DOSIFICACION DEL CONCRETO

La dosificación implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales que componen el concreto a fin de obtener la trabajabilidad, resistencia durabilidad requerida. La dosificación debe asarse en múltiples factores tales como:

1) Que elementos se van a vaciar

2)Que condiciones ambientales deberán soportar (humedad)

3) Que materiales

4) procedimientos de mezclado

5) colocación

6) curado se van a emplear en la obra, etc.

Dada la complejidad del problema se han desarrollado numerosos métodos de dosificación. Relación agua cemento. Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la relación entre las proporciones de agua y cemento en el concreto. 

Ambos materiales forman una pasta que al endurecer actúa como aglomerante manteniendo unidos los gramos de los agregados. A medida que aumente la dosis de agua la pasta de cemento se diluye, el concreto se hace mas trabájale sin embargo, disminuye su resistencia y durabilidad. 

Trabajabilidad. Una mezcla es aquella que puede colocarse sin dificultad y que con los métodos de compactación disponibles permite obtener concretos densos. Al mismo tiempo la mezcla debe tener suficiente mortero para envolver completamente la piedra y las armaduras y obtener superficies lisas sin porosidades ni nidos de piedra.

 En otras palabras, debe llenar completamente los huecos entre las piedras y asegurar una mezcla plástica y uniforme. Una mezcla trabájale para un tipo de elemento puede ser muy dura para otro. Por ello el concreto que se coloca en elementos delegados o con mucha armadura debe ser mas plástico que el de construcción masiva.

Metodo del ACI

La selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cúbica de concreto, es definida como el proceso que, en base a la aplicacióntécnica y práctica de los conocimientos científicos sobre sus componentes y la interacción entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de lamanera más eficiente y económico los requerimientos particulares delproyecto constructivo.

El concreto es un material heterogéneo, el cual está compuesto por materialaglutinante (como el cemento Portland), material de relleno (agregadosnaturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado o intencionalmente incorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno de estos componentes propiedades y características que tienen que ser evaluadas así como aquellas que pueden aparecer cuando se combinandesde el momento del mezclado.

CONSIDERACIONES Y/O CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LAS MEZCLAS

Debemos enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir unconcreto, tan económicamente sea posible, que cumplan con los requisitosrequeridos para los estados fresco como mezclado, transporte, colocación,compactado y acabado; y en el estado endurecido, la resistencia a lacompresión y durabilidad.

En general, prácticamente todas las propiedades del concreto endurecidoestán asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valorde ella que se las cuantifíca o cualifica. Sin embargo, debe siemprerecordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos ala resistencia pueden afectar otras propiedades.

Es usual el suponer que esta técnica consiste en la aplicación sistemática deciertas tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prácticamentetodas las situaciones normales en las obras, lo cual está muy alejado de larealidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resultaprimordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y enconsecuencia el criterio personal.

Debemos advertir finalmente que la etapa de diseño de mezclas de concretoantes que el fin de un proceso, representa sólo el inicio de la búsqueda de lamezcla más adecuada para el caso particular que abordaremos y ninguno delos métodos que trataremos puede soslayar la prueba definitiva que supone elempleo de los diseños bajo condiciones reales y su optimización en obra, conlos procedimientos, los equipos y en las cantidades que en la practica se van a emplear, teniendo en cuenta que algunas veces las especificacionestécnicas indican las condiciones que se presentarán en el momento delvaciado.

Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos oespacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedadesrequeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño demezclas.

Antes de proceder a dosificar una mezcla se debe tener conocimiento del siguiente conjunto de información:

a) Los materiales

b) Del elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras

c) Resistencia a la compresión requerida

d) Condiciones ambientales durante el vaciado

e) Condiciones a la que estará expuesta la estructura

PARÁMETROS BÁSICOS EN EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO

a) La trabajabilidad: Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con queeste puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sinque pierda su homogeneidad (exude o se segregue).

El grado detrabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamaño y formadel elemento que se vaya a construir, de la disposición y tamaño del refuerzoy de los métodos de colocación y compactación.

Los factores más importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezclason los siguientes: La gradación, la forma y textura de las partículas y las proporciones del agregado, la cantidad del cemento, el aire incluido, losaditivos y la consistencia de la mezcla.

Un método indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consisteen medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento conel cono.

El requisito de agua es mayor cuando los agregados son más angulares y de textura áspera (pero esta desventaja puede compensarse con las mejorasque se producen en otras características, como la: adherencia con la pasta decemento

b) La resistencia:A la compresión simple es la característica mecánica masimportante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad yla resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

c) Durabilidad: El concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlode su capacidad de servicio tales como congelación y deshielo, ciclosrepetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustanciasquímicas, ambiente marino y otras semejantes.

La resistencia a algunas deellas puede fomentarse mediante el uso de ingredientes especiales como:cemento de bajo contenido de álcalis, puzolanas o agregados seleccionadospara prevenir expansiones dañinas debido a la reacción álcalis – agregadosque ocurre en algunas zonas cuando el concreto esta expuesto a un ambiente húmedo, cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos para concretos expuestos al agua de mar o en contacto con suelos que contengan sulfatos; o agregados libres de excesivas partículas suaves, cuando se requiere resistencia a la abrasión superficial. La utilización de bajas reacciones agua/cemento prolongara la vida útil del concreto reduciendo la penetración de líquidos agresivos.

La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelación y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido. 

El aire inyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto de congelación.

MATERIALES QUE INTERVIENEN EN UNA MEZCLA DE CONCRETO :

a) Cemento: Es por excelencia el pegante más barato y más versátil, y sus propiedades físicas y mecánicas son aprovechadas en multitud de usos.

Es el principal componente del concreto, el cual ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla, presentando propiedades de adherencia y cohesión, las cuales permiten unir fragmentos minerales entre sí, formando un sólido compacto con una muy buena resistencia a la compresión así como durabilidad. Tiene la propiedad de fraguar y endurecer sólo con la presencia de agua,experimentando con ella una reacción química, proceso llamado hidratación.

b) Agua: Componente del concreto en virtud del cual, el cemento experimenta reacciones químicas para producir una pasta eficientemente hidratada, que leotorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempo .Además este componente proporciona a la mezcla una fluidez tal que permita una trabajabilidad adecuada en la etapa del colocado del concreto.

Este componente que ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla.En una porción de pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formas diferentes, como agua de hidratación y agua evaporable.

c) Agregado: Este componente que ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, son esencialmente materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales,las cuales han sido separadas en fracciones finas (arena) y gruesas (piedra),en general provienen de las rocas naturales.

Gran parte de las características del concreto, tanto en estado plástico comoendurecido, dependen de las características y propiedades de los agregados,las cuales deben ser estudiadas para obtener concretos de calidad y económicos.

Los agregados bien gradados con mayor tamaño máximo tienen menos vacíoque los de menor tamaño máximo; por consiguiente, si el tamaño máximo delos agregados en una mezcla de concreto se aumenta, para un asentamiento dado, los contenidos de cemento y agua disminuirán.

En general, el tamaño máximo del agregado deberá ser el mayor económicamente disponible y compatible con las dimensiones de la estructura. Las partículas de agregado alargadas y chatas tienen efecto negativo sobre la trabajabilidad y obligan a diseñar mezclas más ricas en agregado fino y por consiguiente a emplear mayores cantidades de cemento y agua.

Se considera que dentro de este caso están los agregados de perfil angular, los cuales tienen un más alto contenido de vacíos y por lo tanto requieren un porcentaje de mortero mayor que el agregado redondeado. 

El perfil de las partículas, por sí mismo, no es un indicador de que un agregado está sobre o bajo el promedio en su capacidad de producir resistencia

d) Aire: Aire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla,están en función a las características de los materiales que intervienen en la mezcla, especialmente de los agregados en donde el tamaño máximo y la granulometría son fuentes de su variabilidad, también depende del proceso de construcción aplicado durante su colocación y compactación.

También puede contener intencionalmente aire incluido, mayormente entre el 3% a 7% del volumen de la mezcla, con el empleo de aditivos

La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia del concreto por incremento en la porosidad del mismo.

Aditivos: El ACI 212 la define como un material distinto del agua, agregados y cemento hidráulico, que se usa como ingrediente de concretos y morteros y se añade ala mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.

Su empleo puede radicar por razones de economía o por mejorar puntualmente alguna propiedad del concreto tanto en estado fresco o endurecido como por ejemplo: reducir el calor de hidratación, aumentar la resistencia inicial o final, etc.