ddosificacion aci

Xalapa Enríquez Veracruz 2008

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

“Influencia del método de dosificación de mezclas d e concretó en la resistencia a la compresión: ACI y

Elaborado en obra”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

Antonio Arcos Hernández

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL REGIÓN XALAPA

DIRECTOR

DR. Miguel Ángel Baltazar Zamora

DEDICATORIAS:

El presente trabajo lo dedico:

A Dios que gracias a el aprendí que la vida está llena de metas y que solo pueden

ser culminadas con la ayuda de todas la personas que nos rodean, pero sobre todo

con fe, voluntad y amor a dios. Te agradezco señor por iluminar mis pasos en los

momentos de soledad y depresión, también te doy gracias porque me has dejado

compartir momentos de felicidad en compañía de mi familia y amigos. Y sobre todo

me has prestado vida gracias diosito.

A María del Carmen Hernández Torres gracias mamá porque a pesar de los

tropiezos en mi camino, donde siempre estuviste para decirme como se levanta uno,

jamás me perdiste la confianza y hoy he culminado una meta mas en mi vida, sabes

bien que siempre te he admirado no solo por ser mi madre, si no porque he visto la

mujer que eres, porque a pesar de las limitaciones que alguna vez tuvimos, siempre

me demostraste que no se vale decir no puedo, y como la mujer sabia que eres

siempre has tenido razón. Te amo mami aunque no te lo diga tanto como cuando era

más pequeño, pero no olvides que en todos mis logros esta gran parte de ti, te quiero

mucho mami.

A Alejandra Teresa Arcos Hernández, hermanita tú siempre has estado conmigo,

te acuerdas cuando fuimos niños que de cosas vivimos no, te amo mucho y gracias

por ayudarme siempre en todo. Tu eres la niñita que yo tenía que cuidar sin embargo

tú eras la que me cuidaba, te quiero mucho y te agradezco todo lo que me has dado,

también a ti te pertenece este logro. Te amo y sabes no le digas a nadie pero tú eres

la pequeña que más quiero.

A Salvador Arcos Hernández chava sabes bien que te quiero mucho y que siempre

has sido mi ejemplo, no quiero ser como tú, es imposible, eres único, sabes desde

niños me enseñaste tanto, siempre resolvías mis dudas, nunca me dijiste que no se.

Te extrañaba cuando no estábamos juntos, gracias chavita porque tú eres de esas

personas que es un orgullo ser su amigo, su hermano, su pariente, te amo chavita.

A Don Paulino Y Doña Teresa saben los quiero mucho y los extraño, pero sé que

siempre están cerca de mí, ustedes me enseñaron a disfrutar, a cuidar, a soñar, les

doy las gracias por que se que me han ayudado, abuelos los amo mucho y gracias

por cuidarme.

A Nayeli Lozada Domínguez gracias por brindarme siempre tu apoyo, sobra decir

todo lo que yo te quiero, tu bien lo sabes, aunque a veces no lo diga, eres una

persona muy especial para mí y ahora que por fin he logrado esto. Quiero que

disfrutes a mi lado y compartas conmigo la felicidad que siento. Te amo mucho

gracias nayelin.

A mis amigos gracias no hay cosa más importante para un ser humano como lo son

los amigos, nunca acabaría de nombrar a todos, quizá conviví mas con unos que

otros pero siempre me demostraron cariño, siempre me apoyaron, me guiaron, me

cuidaron a todos les agradezco su apoyo. Que de cosas vivimos y también que de

cosas sufrimos, pero las cosas que más nos cuestan son las que más disfrutamos,

gracias amigos.

AGRADECIMIENTOS

A Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Veracruzana, por darme la

oportunidad de pertenecer a esta gran institución de lo cual me siento muy orgulloso,

misma que me brido la ayuda y las herramientas que me serán útiles en la vida

profesional.

Al Dr. Miguel Ángel Baltazar Zamora, por brindarme su apoyo y colaboración para

la culminación de este trabajo, gracias por sus consejos que me ayudaron a

desarrollar de manera exitosa mi trabajo. Así como la información que me brindo

para la realización de mi trabajo.

Al Dr. Demetrio Nieves Mendoza, por dedicarme parte de su tiempo en la revisión de

mi tesis y por su ayuda.

Al Ing. Arturo Ortiz Cédano, gracias por su ayuda en la revisión de mi trabajo y de

su apoyo incondicional.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN CAPITULO 1. FUNDAMENTOS DE CONCRETO HIDRÁULICO.

1.1 Concreto…………………………………………………………………… 5

1.1.1 Cemento Portland…………………………………………………... 8

1.1.1.1 Tipos de Cemento………………………………………………

9

1.1.2 Agua de mezclado.…...……………………………………………. 10

1.1.3 Agregados……………………………………………………………. 11

1.1.4 Aditivos……………………………………………………………….. 12

1.2 Tipos de concreto……………………………………………………….. 13

1.2.1 Concreto simple…………………………………………………….. 14

1.2.2 Concreto reforzado…………………………………………………. 14

1.3 Proporcionamiento de mezclas de concreto……………………….. 14

1.3.1 Elección de las características de la mezcla…………………… 21

1.3.2 Relación entre la relación agua-cemento y la resistencia….. 22

1.3.3 Características físicas de los agregados……………………….. 22

1.3.4 Revenimiento y contenido de agua……………………………..

22

2.1 Métodos de dosificación de mezclas de concreto………………….

25

2.1.1 Método del ACI para concreto ligero……………………………. 26

2.1.2 Método utilizado en campo 1:2:3……………………………….. 27

2.2 Elaboración de especímenes………………………………………….. 28

2.2.1 Características físicas de los agregados……………………….. 29

2.2.2 Dosificación de las mezclas método del ACI para …………concreto ligero………………………………………………………

30

2.2.3 Dosificación de las mezclas método de campo 1:2:3………. 33

2.2.4 Colado de especímenes……………………………………………. 35

2.2.5 Etapa de curado……………………………………………………… 39

CAPITULO 2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL. CAPITULO 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.

CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

2.3 Propiedades mecánicas…………………………………………………. 40

2.3.1 Preparación y cabeceo………………………………………...…… 41

2.3.2 Ensaye de Cilindros………………………………………………… 43

3.1 Resultados de especímenes del método del ACI para concreto ……ligero………………………………………………………………………..

46

3.2 Resultados de especímenes del método de campo 1:2:3………. 49

3.3 Comparación de resultados método del ACI y de campo 1:2:3.. 52

4.1 Conclusiones……………………………………………………………… 56

4.2 Recomendaciones……………………………………………………….. 57

BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………….. 58

INTRODUCCION

- 2 -

INTRODUCCION

No cabe duda que la invención del concreto, ha constituido un paso importante para

la construcción en general, sin embargo la dosificación de este ha sido tema de

conversación y discusión en el ámbito ingenieril.

Existen diferentes formas de dosificar una mezcla de concreto, por ejemplo métodos

empíricos, proporciones arbitrarias, métodos basados en observación y cierta

experiencia. Sin embargo, no quiere decir que se deban ocupar como recetas de

cocina. La dosificación, surge por la necesidad de emplear concreto con diferentes

resistencias a utilizar en los diferentes elementos de una construcción, ya que no se

utilizara el mismo concreto para una columna de un edificio, que el que se usara para

el castillo de una casa habitación ya que ambos están sometidos a cargas muy

diferentes.

En México los métodos utilizados para la dosificación, son métodos en su mayoría de

origen extranjero, sin embargo, la dosificación utilizada en el país no siempre se basa

en el cálculo de las mezclas necesarias en la construcción. Esto es por la magnitud

de la obra por ejemplo se le da tan poca importancia a la construcción de una casa

habitación por parte del propietario dejando al criterio del albañil la selección de ello.

Esto trae consigo diferentes consecuencias ya que el propietario confía totalmente en

los conocimientos que el albañil puede tener, sin embargo no toman en cuenta algo

tan importante como es la prevención y supervisión.

Las diferentes consecuencias por dar tan poco interés a estos puntos, son variadas

pero primordialmente se afecta la vida útil, la calidad de los elementos construidos, al

no considerar todo esto se pierde dinero y lo que es más grave, vidas humanas.

INTRODUCCION

- 3 -

Por lo anterior, se considera conveniente que la dosificación, que se utiliza para la

mayoría de las casas habitación, se le dé la importancia que tiene, ya que son miles

de personas las que utilizan un proceso con poco control de calidad.

La utilización de métodos inadecuados en la dosificación del concreto y la carencia

de control han motivado a la realización de el presente trabajo recepcional.

Estructurado en tres capítulos, en los cuales se muestra la diferencia entre tener

control y tomar en cuenta diferentes factores para dosificar, en el trabajo se utilizan

dos métodos diferentes, para dosificar, uno a base de cálculos y supervisión.

Mientras que por otro lado el utilizado por los albañiles en la mayoría de las casas.

El primer capítulo, se refiere a las generalidades, en cuanto a los componentes del

concreto y las diferentes formas de dosificarlo, en el segundo se aborda la

metodología experimental, en la que se mostró la forma de dosificar, así como la

forma en que se realizaron los especímenes a utilizar, y finalmente en el tercer

capítulo, se muestran los resultados obtenidos, así como algunas conclusiones y

recomendaciones para dosificar.

CAPITULO 1.

FUNDAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

CAPITULO 1 FUNAMENTOS DE CONCRETO HIDRAULICO

- 5 -

1.1 CONCRETO.

Contrariamente a la impresión que uno podría llevarse al mirar el ambiente hecho por

el hombre en el siglo xx, el concreto es un material de construcción relativamente

reciente. Sólo se ha convertido en un material de construcción establecido durante el

último siglo. ¿cómo se desarrolló el concreto?, ¿qué factores alimentaron su

progreso?, y ¿cuáles fueron algunos de sus puntos cruciales?

Desde el inicio de la historia, el hombre ha buscado materiales para pegar piedras y

ladrillos en paredes. Los asirios y babilonios utilizaron materiales bituminosos en sus

muros; los egipcios utilizaron morteros de cal y yeso en la construcción de la

Pirámide de Keops y en otras estructuras.

Los morteros romanos han tenido una muy buena reputación debido a la durabilidad

de sus estructuras. Los acueductos y el Coliseo lo confirman. Dichos morteros se

hacían de cal mezclada con una roca volcánica llamada puzolana, hallada cerca del

Monte Vesubio. Esto formaba un material firme, cementante, que endurecía bajo el

agua. Los romanos no sabían por qué el mortero de puzolana era superior al de cal,

pero desplegaron una gran habilidad en prepararlo y utilizarlo. La marcada duración

de estas estructuras se debe en parte a este mortero de cal y sílice y en parte al

clima favorable en la zona. [17]

El primer paso para llegar a los morteros de los tiempos modernos fue la

manufactura y uso de cales hidráulicas.

Durante la reconstrucción del faro de Eddystone en 1756, John Smeaton (1724 -

1792) observó que el mortero de cal ordinaria no se endurecería bajo el agua, por lo

que no sería lo suficientemente durable para resistir las olas y descubrió que el mejor

mortero provenía de las calizas con el más alto porcentaje de arcilla. Smeaton tuvo

así la primera noción de los tiempos modernos acerca de los elementos que


- 6 -

incrementan la resistencia de los morteros de cal y le permiten endurecerse bajo el

agua. En la historia de la ingeniería civil el faro de Eddystone es un punto decisivo,

"John Smeaton, uno de los grandes ingenieros del siglo dieciocho, logró un triunfo al

construir el faro de Eddystone en Inglaterra. Los faros anteriores en este punto

habían sido destruidos por las tormentas y el sitio estaba expuesto a la extrema

fuerza del mar. Pero Smeaton utilizó un sistema en la construcción de su cantería. Él

bloqueó las piedras unas en otras y para fundirlo y para el material de junta utilizó

una mezcla de la cal viva, arcilla, arena y escoria de hierro machacada – concreto,

eso es. Esto ocurrió en 1774. Es el primer uso del concreto desde el período romano.

Es la base sobre la que se ha construido nuestro conocimiento de los morteros

hidráulicos. [17]

Figura 1.-El faro de Eddystone.

El siguiente hombre en extender notablemente nuestro conocimiento de los morteros

fue el eminente ingeniero francés J. L. Vicat (1786 - 1861). Las calizas que

proporcionaban cementos hidráulicos, concluyó Vicat, contenían sílice, alúmina,

manganeso, magnesia e hierro, de una quinta a una cuarta parte del total. No podía


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existir mortero hidráulico sin sílice y toda cal digna de ese nombre contenía algo de

arcilla, compuesta por sílice y alúmina. [17]

La construcción de canales como el de Erie y otros creó la necesidad de cemento. El

primer cemento natural fabricado en los Estados Unidos provenía de una roca de

cemento natural descubierta en 1818 cerca a Chittenango, Condado de Madison,

Nueva York, por Canvass White, un ingeniero en el Canal de Erie. [16]

A principios de la década de 1830 la industria americana de cemento natural estaba

en su infancia, los constructores tenían que importar de Inglaterra cemento natural o

el nuevo cemento Pórtland.

El 15 de diciembre de 1824, Joseph Aspdin (1779 - 1855), un albañil inglés, registró

una patente para la manufactura de un cemento nuevo y mejorado. Lo llamó

cemento "portland" porque su color se parecía al de las piedras de la Isla de

Portland. El promovió la idea y su hijo William Aspdin (1816 - 1864) se hizo cargo de

su fabricación. [16]

El cemento Pórtland comenzó a fabricarse de forma industrial en Europa hacia 1850.

Su primer uso extensivo fue en la construcción del sistema de alcantarillado de

Londres entre 1859 y 1867, un proyecto que incrementó enormemente la popularidad

del cemento portland. [15]

La fabricación del cemento portland en los Estados Unidos comenzó en la década de

1870. La primera planta exitosa quedaba en Coplay, Pennsylvania, fundada por

David O. Saylor en 1871. Su cemento se usó en la construcción de los rompeolas de

Eads/Jetties. [16]

Los primeros fabricantes americanos tuvieron dificultades debido a la competencia

extranjera, pues los ingenieros preferían un cemento con reputación, pero

gradualmente el cemento doméstico desarrolló la suya propia.


- 8 -

Aunque el principal uso del cemento era en morteros para pegar ladrillos y piedras en

la construcción de puentes, pilas, contrafuertes, fundaciones y muros, los ingenieros

a veces usaban una mezcla de cemento, arena y piedra que los franceses llamaban

"béton" y los americanos "concrete". [17]

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes. Agregados y pasta.

La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y

grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta

endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. [1]

Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los

agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de

partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas

partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño

máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. [1]

Como los agregados constituyen aproximadamente del 60 al 75 por ciento del

volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben

consistir en partículas con resistencia adecuada así como resistencia a condiciones

de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar

deterioro del concreto.

La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un

concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está

completamente cubierta con pasta y también todos los espacios entre partículas de

agregado.

1.1.1 Cemento Portland.


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Los cementos Pórtland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de

silicatos de calcio hidráulicos. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al

reaccionar químicamente con el agua. Durante esta reacción, llamada hidratación, el

cemento se combina con agua para formar una pasta de aspecto similar a una roca.

Cuando la pasta (cemento y agua) se agrega a los agregados (arena y grava, piedra

triturada u otro material granular) actúa como adhesivo y une a todas las partículas

de agregado para formar así al concreto, el material de construcción más versátil y

de mayor uso en el mundo.

La hidratación comienza tan pronto como el cemento entra en contacto con el agua.

Cada partícula de cemento forma un aumento sobre su superficie mismo que

gradualmente se extiende hasta enlazarse con el aumento de otras partículas de

cemento o hasta que se adhiere a las sustancias adyacentes.

1.1.1.1 Tipos de Cemento.

Se fabrican diversos tipos de cemento portland para satisfacer diferentes

necesidades químicas y físicas, para propósitos específicos.

Cementos de la norma 414-ONNCCE-1999.

NMX-C-414-ONNCCE-1999 (VIGENTE)

CPO 30, CPO 30R, CPC 30 y CPC 30R EQUIVALENTE AL (TIPO I)

Cualquier cemento que cumpla con la característica especial BCH y/o RS equivalente al (TIPO II)

CPO 40, CPO 40R y CPC 40 R EQUIVALENTE AL (TIPO III)

Cualquier cemento que cumpla con la característica especial BCH equivalente al (TIPO IV)


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Cualquier cemento que cumpla con la característica especial RS equivalente al (TIPO V)

Donde: CPO: Cemento Pórtland Ordinario CPC: Cemento Pórtland Compuesto

Así también para: RS: Resistente a los Sulfatos BRA: Baja reactividad Álcali agregado BCH: Bajo Calor de Hidratación

Tabla 1.-Tipos de cementos. 1.1.2 Agua de mezclado.

Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. Sin contener impurezas

que puedan afectar la calidad del concreto. No debe tener ningún tipo de sabor o

contener limo u otras materias orgánicas en suspensión. Aguas muy duras pueden

contener elevados concentraciones de sulfatos. Pozos de agua de regiones áridas

pueden contener sales disueltas dañinas. Si es cuestionable, el

agua5debe5ser5químicamente-analizada.

Las impurezas excesivas en el agua no sólo pueden afectar el tiempo de fraguado y

la resistencia del concreto, sino también pueden ser causa de eflorescencia,

manchado, corrosión del refuerzo, inestabilidad volumétrica y una menor durabilidad.

Por consiguiente se pueden fijar ciertos límites opcionales en el contenido de

cloruros, sulfatos, álcalis y sólidos en el agua o se pueden desarrollar ensayes

adecuados para determinar el efecto que la impureza provoque sobre ciertas

propiedades. Algunas impurezas pueden tener un efecto mínimo sobre la resistencia

y el tiempo de fraguado, pero pueden afectar de manera adversa a la durabilidad y a

algunas otras propiedades. Análisis típicos de suministros de agua a ciudades y de agua de mar, partes por

millón.

Productos Análisis No.

químicos 1 2 3 4 5 6 Agua de mar'


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Tabla 2.-análisis típicos de suministro de agua. [1]

1.1.3 Agregados.

La importancia de utilizar el tipo y la calidad adecuados de agregados, no debe ser

subestimada pues los agregados finos y gruesos ocupan comúnmente de 60% a

75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen notablemente en las

propiedades del concreto recién mezclados y endurecidos, en las proporciones de la

mezcla, en la economía. Los agregados finos comúnmente consisten en arena

natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5 mm.

Los agregados gruesos consisten en una grava o una combinación de gravas o

agregado triturado cuyas partículas sean predominantemente mayores que 5 mm y

generalmente entre 9.5 mm y 38 mm.* Algunos depósitos naturales de agregado, a

veces llamados gravas de mina, consisten en grava y arena que pueden ser

utilizadas en el concreto luego de un tratamiento mínimo.

Sílice (Si02) 2.4 0.0 6.5 9.4 22.0 3.0 - Hierro (Fe) 0.1 0.0 0.0 0.2 0.1 0.0 -

Calcio (Ca). . 5.8 15.3 29.5 96.0 3.0 1.3 50-480 Magnesio (Mg) 1.4 5.5 7.6 27.0 2.4 0.3 260-1410

Sodio (Na) 1.7 16.1 2.3 183.0 215.0 1.4 2190-12,200

Potasio (K) 0.7 0.0 1.6 18.0 9.8 0.2 70-550 Bicarbonato.

(HC03) 14.0 35.8 122.0 334.0 549.0 4.1 -

Sulfato (004) 9.7 59.9 5.3 121.0 11.0 2.6 580-2810

Cloruro (CI) 2.0 3.0 1.4 280.0 22.0 1.0 3960-20,000

Nitrato (N03) 0.5 0.0 1.6 0.2 0.5 0.0 - Sólidos disueltos

totales 31.0 250.0 125.0 983.0 564.0 19.0 35.000


- 12 -

Figura 2.-obtención del agregado grueso. La grava y la arena naturales, usualmente se excavan o se dragan de alguna mina,

río, lago o lecho marino. El agregado triturado se produce triturando roca de cantera,

piedra bola, guijarros, o grava de gran tamaño. La escoria de alto horno enfriada al

aire y triturada también se utiliza como agregado grueso o fino. Normalmente los

agregados se lavan y se gradúan en la planta. Se puede esperar cierta variación en

el tipo, calidad, limpieza, granulometría, contenido de humedad así como en otras

propiedades. Cerca de la mitad de los agregados gruesos empleados en el concreto

de cemento portland en los Estados Unidos de Norteamérica son gravas; la mayor

parte del resto son piedras trituradas. [2]

1.1.4 Aditivos.

Los aditivos son aquellos ingredientes del concreto además del cemento Pórtland,

del agua y de los agregados que se agregan a la mezcla inmediatamente antes del

mezclado o durante el mismo. Por su función, se les puede clasificar a los aditivos

como:


- 13 -

1. Aditivos inclusores de aire.

2. Aditivos reductores de agua.

3. Aditivos retardantes.

4. Aditivos acelerantes.

5. Superplastificantes.

6. Aditivos minerales finamente divididos.

7. Aditivos diversos, para mejorar la trabajabilidad, la adherencia, a prueba de

humedad, impermeabilizantes, para lechadeado, formadores de gas, colorantes,

inhibidores de la corrosión, y ayudas para bombeo.

El concreto debe ser trabajable, capaz de dársele acabados, fuerte, durable,

impermeable y resistente al desgaste. Estas cualidades frecuentemente se pueden

obtener de una manera fácil y económica seleccionando los materiales adecuados

sin que se tenga que recurrir a los aditivos (excepto los aditivos inclusores de aire

cuando son necesarios).

Las principales razones del empleo de los aditivos son:

1. Para reducir el costo de la construcción de concreto.

2. Para obtener algunas propiedades en el concreto de

manera más efectiva que por otros medios.

3. Para asegurar la calidad del concreto durante las etapas de

mezclado, transporte, colocación, y curado en condiciones

ambientales adversas.

4. Para superar ciertas eventualidades durante las

operaciones de colado.

A pesar de estas consideraciones, se debe tener presente que ningún aditivo de

ningún tipo ni en cualquier cantidad se podrá considerar como sustituto de una

práctica correcta de colado.


- 14 -

La efectividad del aditivo depende de factores tales como el tipo, marca y cantidad de

cemento; el contenido de agua, la forma, granulometría y proporciones de los

agregados; el tiempo de mezclado; el revenimiento; y las temperaturas del concreto y

del aire.

1.2 TIPOS DE CONCRETO.

Los concretos han transformando la industria de la construcción alrededor del

mundo. Conocer las características y las mejores prácticas para su uso, con ello

construiremos obras más resistentes, más durables, económicas, estéticas y

sustentables. Se usa en todo tipo de construcciones, desde vivienda hasta conjuntos

de edificios para oficinas y complejos comerciales. A pesar del uso común del

concreto, pocas personas están conscientes de las consideraciones involucradas en

el diseño de un concreto resistente, durable y de alta calidad. [15]

El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La

pasta, compuesta de cemento Pórtland y agua, une a los agregados (arena y grava o

piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece

debido a la reacción química entre el cemento y el agua.

Existe una gran variedad de concretos como lo son el concreto simple y el concreto

reforzado, así como los conocidos como concretos de tipos especiales. [14]

1.2.1 Concreto simple.

La pasta está compuesta de cemento Pórtland, agua y aire atrapado o aire incluido

intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40 por ciento del

volumen total del concreto. El volumen absoluto del cemento está comprendido

usualmente entre el 7 y el 15 por ciento y el agua entre el 14 y el 21 por ciento. El

contenido de aire en concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8 por ciento

del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso.


- 15 -

1.2.2 Concreto reforzado.

Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de

compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a flexión como al esfuerzo cortante

son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las

solicitaciones por flexión o cortante sean muy bajas.

Para superar este inconveniente, se utilizan varillas de acero, conocido como

concreto armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes

y de tracción con las varillas de acero. Es usual, además, disponer varillas de acero

reforzando en zonas o elementos que estarán sometidos a gran carga, como es el

caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del concreto a flexión

y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del-

siglo-XX,-la-del-concreto-armado.

1.3 PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO.

El objetivo al diseñar una mezcla de concreto, consiste en determinar la combinación

más práctica y económica de los materiales con los que se dispone, para producir un

concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones

particulares de uso. Para lograr tal objetivo, una mezcla de concreto bien

proporcionada deberá poseer las propiedades siguientes:

1. En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable

2. En el concreto endurecido, durabilidad, resistencia y

presentación uniforme

3. Economía

La comprensión de los principios básicos del diseño de mezclas es tan importante


- 16 -

como la realización de los cálculos mismos. Solamente con una selección adecuada

de los materiales y de las características de la mezcla así como con un

proporcionamiento adecuado se pueden obtener las propiedades anteriores al

producir un concreto.

Antes de efectuar el proporcionamiento de una mezcla, se seleccionan sus

características en base al uso que se espera dar al concreto, a las condiciones de

exposición, al tamaño y forma de los miembros, y a las propiedades físicas del

concreto (tales como la resistencia), que se requieran para la estructura. Una vez

que estas características se han elegido, la mezcla se puede proporcionar a partir

de datos de campo o de laboratorio. [5]

Como la mayor parte de las propiedades que se busca obtener en el concreto

endurecido, dependen fundamentalmente de la calidad de la pasta de cemento, el

primer paso para proporcionar una mezcla de concreto es la selección de una

relación agua-cemento acorde con la durabilidad y resistencia requerida: Las

mezclas de concreto deberán mantenerse lo mas sencillas posible, pues un número

excesivo de ingredientes, a menudo provocan que la mezcla de concreto sea difícil

de controlar.

La resistencia a la compresión es el parámetro que se usa para definir la calidad del

concreto empleada universalmente. A pesar de ser una característica importante,

otras propiedades tales como la durabilidad, la permeabilidad, y la resistencia al

desgaste pueden tener igual o mayor importancia.

Dentro del rango normal de resistencias empleadas en la construcción con concreto,

la resistencia a la compresión se relaciona inversamente con la relación agua-

cemento:

Para un concreto plenamente compactado fabricado con agregados limpios y sanos,

la resistencia y otras propiedades deseables del concreto, bajo condiciones de


- 17 -

trabajo dadas, están gobernadas por la cantidad de agua de mezclado que se utiliza

por unidad de cemento.

Aún cuando las autoridades en la materia coinciden en que la relación entre el agua

y el cemento tiene una influencia fundamental en la resistencia del concreto. La

importancia de la cantidad de agua sobre la resistencia es el parámetro, tal como se

señala en el párrafo anterior, propuesto por Abrams. Muchos tecnólogos del concreto

prefieren usar la relación agua-cemento, pues la resistencia y otras propiedades

deseables en el concreto se relacionan casi linealmente con este índice. Un

parámetro mas racional es la densidad relativa de la pasta de cemento, la cual

también se relaciona linealmente con la resistencia.

La resistencia de la pasta de cemento en el concreto depende de la calidad y

cantidad de los componentes reactivos y del grado al cual se completa la reacción de

hidratación. El concreto se vuelve más resistente con el tiempo, siempre y cuando

exista humedad disponible y se tenga una temperatura favorable. Por lo tanto, la

resistencia a cualquier edad particular también depende del grado de hidratación que

alcance el cemento. La importancia de un curado puntual y completo se reconoce

fácilmente a partir de este análisis. [1]

La diferencia en la resistencia para una relación agua-cemento dada puede ser

resultado de cambios en el tamaño de agregado, granulometría, textura superficial,

forma, resistencia, y rigidez; de la diferencia en los tipos y fuentes del cemento; del

contenido de aire incluido; de la presencia de aditivos; y de la duración del período

de curado. [1]

La resistencia a la compresión especificada a los 28 días f'c, una clase individual de

concreto, es la resistencia que se espera sea igualada o sobrepasada por el

promedio de cualquier conjunto de tres ensayes de resistencia consecutivos, sin que

ningún ensaye individual promedio de dos cilindros) quede debajo de más de 35

kg/cm de la resistencia especificada cuando los especímenes hayan sido curados en


- 18 -

condiciones de laboratorio. [1]

La resistencia promedio debe igualar a la resistencia especificada más una

tolerancia que responde a las variaciones en los materiales; a las variaciones en los

métodos de mezclado, transporte y colocación del concreto; y a las variaciones en la

elaboración, curado y ensaye de los especimenes cilíndricos de concreto.

La resistencia promedio, misma que es mayor que f'c se denomina f'cr; y es la

resistencia que se requiere para el diseño de la mezcla.

La relación agua-cemento es sencillamente el peso del agua, dividido entre el peso

del cemento. La relación agua-cemento que se elija para el diseño de la mezcla,

debe ser el menor valor requerido para cubrir las consideraciones de exposición de

diseño.

La Tabla 3 sirve como guía para escoger la relación agua-cemento adecuada para

diversas condiciones de exposición.

La relación agua-cemento deberá elegirse con base en la resistencia a compresión

del concreto.

En tales casos la relación agua-cemento y las proporciones de la mezcla para la

resistencia requerida deberán basarse en datos de campo adecuados o en mezclas

de prueba hechas con los materiales con los que verdaderamente se va a trabajar

para determinar la relación entre la relación agua-cemento y la resistencia.

Condición de exposición Relación agua/cemento máxima (en peso)

Concreto que se pretende sea hermético: expuesto a agua dulce

0.50


- 19 -

expuesto a agua salobre o agua de mar. 0.45

Concreto expuesto a congelación y deshielo en condición húmeda: a. guarniciones, cunetas, guardarrieles. b. otros elementos c. En presencia de productos químicos descongelantes

0.45 0.50

0.45

como protección contra la corrosión del concreto reforzado expuesto a sales descongelantes, aguas salobres, agua de mar, o a roció preveniente de estas fuentes 0.40

Tabla 3.-Relaciones agua-cemento máximas para diversas condiciones de exposición.

Los métodos de proporcionamiento han evolucionado desde el arbitrario método

volumétrico (1:2:3 - cemento arena: agregado grueso), de principios de siglo, hasta

los métodos actuales de peso y de volumen absoluto descritos en la práctica

estándar para el proporcionamiento de mezclas de concreto del Comité 211 del

Instituto Americano del Concreto. Los métodos de proporcionamiento por peso son

muy simples y rápidos para estimar las proporciones de las mezclas, utilizando un

peso supuesto o conocido del concreto por unidad de volumen. Un método más

exacto, el del volumen absoluto, involucra el uso de los valores de la densidad de

todos los componentes para calcular el volumen absoluto que cada componente

ocupará en la unidad de volumen de concreto. Una mezcla de concreto se puede

dosificar a partir de experiencias de campo (datos estadísticos), o de mezclas de

prueba de concreto.

Cualquier diseño de mezclas que se encuentre en uso o que haya sido usado

previamente, podrá ser empleado en un nuevo proyecto, si los datos de los ensayes

de resistencia y las desviaciones estándar demuestran que las mezclas son


- 20 -

aceptables. Los datos estadísticos deberán representar a los mismos materiales,

proporciones, y condiciones de colado que serán empleados en el nuevo proyecto.

Los datos usados para el proporcionamiento, también deberán provenir de un

concreto con un f’c dentro de 70 kg/cm2 de la resistencia requerida para el trabajo

propuesto. Asimismo, los datos deberán representar al menos 30 ensayes

consecutivos o dos grupos de ensayes consecutivos que totalicen al menos 30

ensayes (un ensaye es la resistencia promedio de dos cilindros tomados de una

misma muestra). Si sólo se dispone de 15 a 29 ensayes consecutivos, se puede

obtener una desviación estándar ajustada, multiplicando la desviación estándar (S)

por los 15 a 29 ensayes y por un factor de modificación. Los datos deberán

representar 45 días de ensayes o más. [5]

Cuando no se dispone de registros de campo, o cuando éstos son insuficientes para

elaborar un proporcionamiento con los métodos de experiencia de campo, las

proporciones elegidas para el concreto deberán estar basadas en mezclas de

prueba.

Las mezclas de prueba deberán usar los mismos materiales propuestos para la obra.

Se deberán elaborar tres mezclas con tres distintas relaciones agua-cemento, o

contenidos de cemento para producir un rango de resistencias que se encuentren

cercanas a f'cr. Las mezclas de prueba deberán tener un revenimiento y un

contenido de aire dentro de 2 cm. y 0.5 %, respectivamente, del máximo permitido.

Se deberá, fabricar tres cilindros por relación agua-cemento, mismos que se curarán,

conforme a la norma Preparación y Curado de Especímenes de Concreto para

Ensayo en Laboratorio ASTM C 192. A los 28 días o a la edad de ensaye designada,

se determinará la resistencia a compresión del concreto ensayando los cilindros a

compresión.


- 21 -

Los resultados obtenidos se grafican para producir una curva de resistencia contra

relación" agua-cemento, que se utiliza para obtener el proporcionamiento de una

mezcla.

El proceso descrito anteriormente, es uno de los utilizados en la dosificación de las

mezclas de concreto, pero de igual forma podemos mencionar algunos otros para

proporcionar los ingredientes del concreto, incluyendo:

Asignación arbitraria (1:2:3), volumétrica

Relación de vacíos

Módulo de finura

Área superficial de los agregados

Contenido de cemento

Cualquiera de estos métodos puede producir de manera aproximada la misma

mezcla final luego que se hayan practicado en el campo los ajustes

correspondientes. El mejor enfoque, es elegir las dosificaciones, basándose en las

anteriores experiencias y en datos confiables de ensayes con una relación ya

establecida entre la resistencia y la relación agua-cemento, en los materiales que se

van a usar para producir el concreto. Las mezclas pueden ser de volumen

relativamente pequeño hechas con precisión de laboratorio o mezclas de gran

volumen fabricadas durante el transcurso de una producción normal de concreto. A

menudo es necesario el uso de ambas para lograr una mezcla satisfactoria para la

obra. [1]

Se deberán seleccionar primero los siguientes parámetros: resistencia requerida,

contenido de cemento mínimo o relación agua-cemento máxima, tamaño máximo de

agregado, contenido de aire, y revenimiento deseado. Entonces, se elaboran las

mezclas de prueba variando las cantidades relativas de agregados fino y grueso así

como otros ingredientes. Las proporciones de la mezcla adecuada se seleccionan

tomando como base las consideraciones de trabajabilidad y de economía.


- 22 -

Cuando la calidad de la mezcla de concreto ha sido especificada por la relación

agua-cemento, el procedimiento de mezcla de prueba consiste esencialmente en

combinar una pasta (agua, cemento, y por lo general, un aditivo inclusor de aire), de

proporciones correctas con las cantidades necesarias de agregados fino y grueso

para producir el revenimiento y la trabajabilidad requeridos.

Después se calculan las cantidades por metro cúbico, se deberá usar muestras

representativas de cemento, agua, agregados, y aditivos. Para simplificar los cálculos

y eliminar errores causados por las variaciones en los contenidos de humedad de los

agregados, los agregados deberán ser humedecidos y luego secados hasta una

condición saturada y superficialmente seca y colocados en recipientes cubiertos para

conservarlos en esta condición hasta que sean usados. Se deberán determinar los

contenidos de humedad de los agregados y conforme a éstos se corregirán los pesos

de los materiales para la mezcla.

En la publicación ACI 211.1 se ilustran los métodos para el proporcionamiento de

mezclas de concreto por peso Y por volumen. El método volumétrico es más exacto.

1.3.1 Elección de las características de la mezcla.

Un factor a tomar en cuenta en la dosificación de mezclas de concreto sin duda es

aquel que involucra todas las características que debe cumplir nuestro concreto por

ejemplo en base al uso que se propone dar al concreto esto quiere decir para que

tipo de elementos o estructuras utilizaremos el concreto que queremos dosificar, a

las condiciones de exposición, al tamaño y forma de lo miembros, y a las

propiedades físicas del concreto (tales como la resistencia), que se requieren para la

estructura.


- 23 -

Por lo anterior debemos tomar en cuenta los puntos mencionados, ya que estos nos

proporcionan información más específica del tipo de concreto que necesitaremos.

1.3.2 Relación entre la relación agua-cemento y la resistencia.

La relación agua-cemento , también conocida como razón agua/cemento, en el

área de la ingeniería civil, a/c, es uno de los parámetros más importantes de la

tecnología del concreto, pues determina la resistencia final.

Expresa la íntima relación que existe entre el peso del agua utilizada en la mezcla y

el peso del cemento. Como es matemáticamente una razón, debe usarse un signo de

división (barra: / ) y nunca un guión.

Dado que el peso del agua utilizada siempre es menor que el peso del cemento, el

valor resultante es menor que la unidad.

Una relación agua/cemento baja conduce a un concreto de mayor resistencia que

una relación agua/cemento alta. Pero entre más alta esta relación, el concreto se

vuelve más trabajable.

1.3.3 Características físicas de los agregados.

Los agregados de calidad deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril

optimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de

productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y otros materiales finos que

pudieran afectar la hidratación y la adherencia de la pasta del cemento. Las

partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse

son indeseables. Los agregados que contengan cantidades apreciables de

esquistos* o de otras rocas esquistosas, de materiales suaves y porosos, deberán

evitarse, puesto que tiene baja resistencia al intemperismo y pueden ser causa de

defectos en la superficie tales como erupciones.


- 24 -

1.3.4 Revenimiento y contenido de agua.

El propósito de la prueba de revenimiento es determinar la consistencia del concreto.

Esta es una medida de la fluidez o trabajabilidad relativa de la mezcla. El

revenimiento no mide el contenido de agua o la trabajabilidad del concreto. Es

verdad que el incremento o disminución en el contenido de agua causará el

correspondiente aumento o disminución en el revenimiento del concreto, siempre y

cuando todos los otros materiales y condiciones permanezcan constantes. Sin

embargo, muchos factores pueden causar que el revenimiento del concreto cambie

sin que cambie el contenido de agua. [1]

_____________________ 1 *Esquisto.-Mineral en forma de lámina, producto de la presión de capas superiores sobre capas de arcilla del subsuelo, es ejemplo más representativo es la pizarra.

CAPITULO 2.

METODOLOGIA EXPERIMENTAL

- 1 -

2.1 MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO.

Proporcionar o diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar las

cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla para obtener

un concreto adecuado para un uso determinado.

El proporcionamiento puede ser : Puramente empírico (proporciones arbitrarias)

basado en observación y cierta experiencia (no es adecuado). Puede estar basado

en consideraciones puramente teóricas (método de proporcionamiento basado en

relaciones vacíos- cemento o vacíos morteros) (no es adecuado). Método empírico

directo respaldado por principios y consideraciones técnicas (método de tanteos

recomendado en la actualidad). Este ultimo método, consiste en proporcionar y hacer

masada de prueba, basadas en un control de la relación agua-cemento y tomando en

cuenta los factores que afectan al concreto resultante (cemento, graduación y

propiedades del agregado, etc.). [1]

A continuación se mencionan algunas características así como ciertos cálculos que

deben tomarse en cuenta al dosificar una mezcla de concreto.

• La resistencia y durabilidad (calidad) del concreto esta principalmente

relacionada con la relación agua-cemento de la pasta y con la granulometría y

tipo de partículas del agregado. Pero además del requisito de trabajabilidad de

un concreto afecta la relación agua-cemento y la proporción relativa de

agregados gruesos y finos a usarse.

• Una vez determinada la resistencia y trabajabilidad requeridas, los datos de

relación agua-cemento y la cantidad aproximada de agua para alcanzar la

trabajabilidad requerida, se toman en cuenta, dependiendo del tipo y tamaño

del agregado.

• Luego se calcula el cemento, los agregados (el % de arena se toma con su

modulo de Finura y tamaño máximo del agregado).

• Se calculan entonces por volumen absoluto o volumen de sólidos, las

cantidades de material necesarios.

- 2 -

Dosificación a utilizar en la metodología experimen tal.

El proporcionamiento consistirá en dos mezclas con métodos de dosificación

diferentes:

El primer método, del ACI para concreto ligero será en base a las características de

los agregados y con las recomendaciones pertinentes. Esto quiere decir que se

diseñara la mezcla en base a cálculos y tomando en cuenta diferentes factores que

puedan afectar la calidad del concreto tales como el contenido de agua, las

características de los agregados por mencionar algunos.

La mezcla dos o método de campo “1:2:3” será un método puramente empírico esto

es que se manejara, la dosificación que se maneja en el concreto de las losas por

albañiles, se utilizara la mezcla más usual entre ellos.

Se harán 18 cilindros, 9 para cada dosificación de los cuales se obtendrá la

resistencia a la compresión, en diferentes fechas 7, 14, y 28 días, en cada fecha se

ensayara 3 cilindros de cada mezcla.

2.1.1 Método del ACI para concreto ligero.

Proporcionamiento de la mezcla de concreto por el método ACI calculado para una

resistencia a compresión de 200 kg/cm².

Este método consiste en tomar en cuenta el volumen que ocupan los agregados

tanto fino como grueso, multiplicando el volumen que ocupa cada agregado por su

peso volumétrico seco suelto. [7]

La suma de los volúmenes brutos de los agregados en 1 m³ de concreto fluctúa entre

1.1 y 1.22 m³. En este caso se requieren 1.19m³, y se emplean 0.60m³ de cada

tamaño.

- 3 -

Tomando en cuenta la resistencia que se desea alcanzar, se debe utilizar una

cantidad de cemento dependiendo las características deseadas.

La relación agua/cemento que se utilizara, indicara los litros de agua necesarios para

la mezcla y obtención de la resistencia deseada.

Se calcula entonces los volúmenes de los componentes de la mezcla con la relación

de los datos anteriores empezando por el del cemento, dividiendo los kilogramos a

utilizar entre 3.15 y multiplicándolo por 1000, obtendremos el volumen de cemento en

la mezcla.

Se deben obtener los volúmenes restantes el del agua, y la de los agregados fino y

grueso.

Se tienen que hacer correcciones para compensar el contenido de agua, debido a la

humedad existente en los agregados. En el tipo de agregados suele ser mínima y en

las condiciones de obra suele perderse parcial o totalmente. Los pesos de los

agregados secos en la mezcla deberán ser aumentados para compensar la cantidad

de agua que es absorbida y contenida en la superficie de cada partícula y la que

existe entre las partículas.

El agua absorbida no forma parte del agua de mezclado, y deberá agregarse más

agua, a fin de compensar el agua que será absorbida tanto por la grava como por la

arena. [2]

2.1.2 Método utilizado en campo 1:2:3.

El proporcionamiento que se utilizara para la realización de la segunda mezcla, será

con las características utilizadas en obra para colar losas y trabes de concreto, esto

es realizar un concreto, con la cantidad de material que el albañil cree la justa.

- 4 -

Se realiza un sondeo para conocer los proporcionamientos utilizados en obras

pequeñas como lo son las casa habitación en su mayoría, cabe mencionar que la

base del proporcionamiento de un albañil es un bulto de cemento de 50 kg.

En base a lo siguiente se deben calcular las cantidades que se utilizaran pero

siempre guardando la relación entre todos los componentes del concreto.

2.2 ELABORACIÓN DE ESPECÍMENES.

Para elaborar los cilindros que nos servirán para conocer la resistencia que va

alcanzando el concreto conforme pasan los días, deben elaborarse tomando en

cuenta todos los factores que pudieran afectar su resistencia.

El concreto que se pretende diseñar tendrá que cumplir con las siguientes

características:

-La mezcla de diseño es para la losa de una casa habitación.

-Las condiciones de exposición serán, las del clima común de la ciudad de Xalapa,

que es un clima muy húmedo con variaciones diarias extremas en cuanto a la

temperatura.

-El tamaño común utilizado de las losas es de 10 cm. De espesor.

- La resistencia a comprensión f'c= 200kg/cm2. A los 28 días usando cemento tipo 1.

Por las características de exposición y resistencia que debe cumplir el concreto que

se desea obtener se obtuvo una relación agua/cemento de 0.50.

- 5 -

En el caso de la realización de los cilindros por el método del ACI se debe tomar en

cuenta las características físicas de los agregados esto quiere decir conocer con qué

tipo de agregados estamos trabajando.

Para la elaboración de los especímenes 18 en total nueve para cada método se

siguió conforme a la norma Preparación y Curado de Especímenes de Concreto para

Ensayo en Laboratorio ASTM C-192.

2.2.1 Características físicas de los agregados.

Los agregados utilizados en ambas mezclas son los utilizados en la región.

El agregado grueso del banco de la joya con un color rojizo y con un poco de

partículas finas.

Se realizaron las pruebas necesarias para una buena dosificación en el método 1 o

ACI por pesos y características.

Se realizaron las pruebas en laboratorio a fin de conocer bien las características de

los agregados.

Las características del agregado grueso son: Característica Valor

Absorción 18.26% Densidad relativa 1940 kg/cm3. Humedad 5.53%

PVSS 748.5 kg/cm3. PVSC 883.23 kg/cm3

- 6 -

Tabla 4.-Caracteristicas del agregado grueso. El agregado fino o arena del banco de coatepec tiene las siguientes características:

Característica Valor

Absorción 6.16% Densidad relativa 2080 kg/cm3. Humedad 10.7%

PVSS 849.06 kg/cm3. PVSC 981.13 kg/cm3

Tabla 5.-Caracteristicas del agregado fino. 2.2.2 Dosificación de la mezcla método ACI para con cretos ligeros.

Proporcionamiento de la mezcla de concreto por el método ACI calculado para una

resistencia a compresión de 200 kg/cm².

Los volúmenes brutos de los agregados en este caso serán de 0.60m³ de cada

tamaño.

Entonces con un contenido de 350kg/m³ para obtener un concreto de las

características deseadas, obtenemos:

El peso volumétrico seco suelto de la grava y la arena es de 748.5 y 849.06 kg/m³,

respectivamente.

Ahora empleando 0.60 m³ de cada agregado:

Grava=748.5 kg/m³ *0.60 m³=449.1kg

Arena=849.06 kg/m³ *0.60 m³=509.44kg

- 7 -

Cemento=350 kg.

Como se utilizara una relación agua/cemento de 0.50 el contenido de agua deberá

ser:

Agua=175kg

La densidad del concreto será aproximadamente de 1483.5kg/m³.

Calculemos entonces los volúmenes de los componentes de la mezcla.

Volumen absoluto de cemento.

350/3.15*1000=0.111m³.

Volumen del agua.

175/1000=0.175m³.

El volumen de los agregados será:

1-(0.111+0.175)=0.714m³. De agregado.

Los factores de densidad relativa son:

Agregado fino

509.44/0.357*1000=1.43m³.

Agregado grueso

- 8 -

449.1/0.357*1000=1.26m³.

El proporcionamiento para 1 metro cúbico de concreto con una resistencia de 200

kg/cm² será el siguiente:

Material Cantidad

Grava 449.1kg. Arena 509.44kg. Agua 175kg.

Cemento 350kg. Tabla 6.-Proporcionamiento para 1 m³ resistencia 200kg/cm². Con los contenidos de humedad de los agregados previamente indicados, las

proporciones de agregados para la mezcla, cambian a:

Agregado grueso (5.53% humedad)=449.1*1.055=473.80kg

Agregado fino (10.7% humedad)=509.44*1.107=563.95kg

El agregado grueso contribuye con una humedad de 5.53% y absorbe 18.26% por lo

tanto se debe agregar 12.73% más de agua para el agregado grueso.

Mientras que el agregado fino tiene una humedad de 10.7% y absorbe un 6.16% por

lo tanto se debe restar un 4.54% de agua.

La cantidad de agua para un metro cúbico ya corregido:

175+ (473.80*0.1273)-(563.95*0.045)=210 Kg. de agua.

- 9 -

El proporcionamiento para 1 metro cúbico de concreto con una resistencia de 200

kg/cm2 ya corregido será el siguiente:

Material Cantidad

Grava 473.80kg. Arena 563.95kg. Agua 210kg.

Cemento 350kg. Tabla 7.-Proporcionamiento para 1 m³ resistencia 200kg/cm² Corregido. Se harán cilindros con el proporcionamiento y se obtendrán los resultados de la resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días. Se colaron 9 cilindros para ensayar 3 en cada edad.

Proporcionamiento para 12 cilindros (0.064m3) será.

Material Cantidad

Grava 30.32kg. Arena 36.09kg. Agua 13.44kg.

Cemento 22.4kg. Tabla 8.-Proporcionamiento para 12 cilindros resistencia 200kg/cm². ` Fig.3.-Pesado de los materiales según el proporcionamiento. 2.2.3 Dosificación de la mezcla método de campo 1:2 :3.

- 10 -

Este proporcionamiento es el utilizado en las losas y trabes hechas por los albañiles

sin un control adecuado.

Después de preguntar a varios albañiles su criterio y proporcionamiento en el

concreto para una losa de 10 cm. el proporcionamiento utilizado es el siguiente:

Material Cantidad

Grava 5 latas. Arena 5 latas. Agua La que pida.

Cemento 50kg. Tabla 9.-Proporcionamiento puramente empírico. La conversión de estos datos nos proporcionara una mezcla con las siguientes cantidades: Material Cantidad

Grava 81.2kg. Arena 92.1kg. Agua La que pida.

Cemento 50kg. Tabla 10.-Proporcionamiento puramente empírico en kg.

El proporcionamiento que se utilizara para este método será el de la mitad de un

bulto de cemento de 50 kg. Por lo tanto la mezcla será:

Material Cantidad

Grava 2.5 latas=40.6kg.aprox. Arena 2.5 latas=45.6kg.aprox. Agua La que pida.

Cemento 25kg. Tabla 11.-Proporcionamiento puramente empírico.

- 11 -

A modo de utilizar la dosificación lo más semejante a la utilizada se midieron los

agregados finos y gruesos en proporción en latas y se resumen en la tabla mostrada.

Material Cantidad

Grava 2.5 latas=40.6kg.aprox. Arena 2.5 latas=45.6kg.aprox. Agua La que pida.

Cemento 25kg. Tabla 12.-Proporcionamiento puramente empírico utilizado. Fig.4.-Pesado de los materiales con latas como se usa en campo. 2.2.4 Colado de especímenes.

Se llevo a cabo el colado de los especímenes siguiendo los pasos que a

continuación se enumeran:

1.-Se pesaron los materiales según el método del ACI para concreto ligero.

2.-Se limpiaron los moldes para colar, de cualquier impureza o residuo de concreto.

3.-Posteriormente se apretaron los tornillos de los moldes con el fin de cerrarlos y

evitar derrame del concreto.

- 12 -

4.-Se lubricaron con aceite para facilitar el desmolde.

Fig.5.- Cierre de los moldes para evitar derrame de concreto. Preparación de la mezcla.

• Se coloco el agregado fino y se mezclo con el cemento hasta obtener un color

grisáceo en toda la mezcla.

• Se prosiguió agregando a la arena y el cemento el agregado grueso, se

mezclo perfectamente.

• Por último se agrego el agua en la cantidad específica según el método,

buscando obtener una mezcla homogénea y trabajable.

- 13 -

Fig.6.-Preparación de los moldes y mezclado del agregado Fino con cemento Pórtland. Fig.7.-Agregado de la grava en la mezcla previamente hecha con la arena y el cemento Pórtland.

Fig.8.-se agrego el agua a la mezcla.

- 14 -

Fig.9.-Se revuelve constantemente la mezcla a modo de evitar el fraguado así como aprovechar la trabajabilidad de la mezcla con el agregado del agua. Una vez que la mezcla alcanzo la homogeneidad, trabajabilidad y consistencia se prosiguió a llenar los moldes de los cilindros de dimensiones de 15 cm. de ancho por 30 cm. de largo.

Los moldes ya lubricados se llenaron con el concreto en tres capas de igual espesor,

y se apisona con la varilla pisón punta de bala cada capa, a razón de 25 golpes cada

una. Todo esto debe hacerse de preferencia apoyado en un lugar bien nivelado.

- 15 -

Fig.10.-Llenado de los cilindros en tres capas. Fig.11.-apisonado de las capas de concreto.

La capa inferior se apisona en toda su altura sin golpear el fondo y las capas

superiores, se apisonan de modo que la varilla penetre aproximadamente 2 cm. en la

capa subyacente. Después de apisonar se recomienda golpear suavemente los

costados de los moldes para cerrar los vacíos dejados por la varilla punta de bala.

El concreto se enrasa superficialmente con la varilla pisón con un movimiento de

aserrado. No se permite golpear la superficie del concreto, finalmente se alisa.

- 16 -

Fig.12.-cilindros enrasados de concreto. Colados los cilindros se esperaron 24 horas para ser desmoldados. 2.2.5 Etapa de curado

Al día siguiente cumplidas las 24 horas se desmoldaron los cilindros y se procedió a

marcar indeleblemente, y así reconocer perfectamente los cilindros de cada mezcla.

Fig.13.-marcado de cilindros. Fig.14.-curado de los cilindros.

- 17 -

Inmediatamente después de haber sido desmoldados los cilindros pasaron a la etapa

de curado sumergidos bajo el agua esperando la fecha para verificar su resistencia

alcanzada esto se hizo a los 7, 14, y 28 días.

2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS (RESISTENCIA).

La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida

de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa

en kilogramos por centímetro cuadrado (Kg/cm²) a una edad de 28 días se le designa

con el símbolo f’c. Para determinar la resistencia a la compresión, se realizan

pruebas a especímenes de mortero o de concreto. [17]

La resistencia del concreto a la compresión es una propiedad física fundamental, y

es frecuentemente empleada en los cálculos para diseño de puente, de edificios y

otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la

compresión entre 210 y 350 kg/cm cuadrado. Un concreto de alta resistencia tiene

una resistencia a la compresión de cuando menos 420 kg/cm cuadrado. Resistencia

de 1,400 kg/cm cuadrado se ha llegado a utilizar en aplicaciones de construcción.

[17]

2.3.1 Preparación y cabeceo.

Cumplidos 7 días de haber sido colados los cilindros se procedió a tomar 3 cilindros

de cada proporcionamiento es decir 6 cilindros de 7 días esto para conocer la

resistencia alcanzada a dicha fecha lo mismo se hizo en fechas subsecuentes y de la

misma manera. Como ya se menciono antes también se trono a los 14 días y

finalmente cuando deben alcanzar su resistencia máxima a los 28 días de edad.

- 18 -

Para poder comprobar la resistencia de los cilindros en la prensa hidráulica, se

cabeceo la cara superior e inferior del cilindro, con objeto de obtener una cara lisa

con la cual se distribuirá mejor la carga en toda el área del cilindro.

Fig.15.-cabeceo con azufre. Se cabeceo con azufre los pasos seguidos fueron:

-Se calentó azufre lo suficiente evitando que se queme la apariencia perfecta es un

amarillo intenso y una consistencia liquida.

-El molde para cabecear se limpio de cualquier impureza y se lubrico con aceite a

modo de facilitar el desmolde.

-Una vez listo el molde se vació azufre en el molde inmediatamente se coloca el

cilindro este debía topar con la parte posterior del molde para asegurar un cabeceo

uniforme, así como se ejercía cierta presión para evitar el aire en la capa de azufre.

-Se debe dejaba enfriar el azufre, para desmoldar se gira el molde a modo

desprender el cilindro con cuidado para evitar fracturas. De otro modo se sacaba el

cilindro con parte del molde y se daba un golpe en la orilla para desprender el molde.

- 19 -

-Se verificaba la existencia de aire con unos golpes suaves en caso de existir se

volvía a cabecear la cara.

-Se repetía el proceso con la cara inferior pero buscando utilizar la dirección en el

molde utilizada en la primera cara.

Fig.16.-cilindros cabeceados. En el cabeceo se respeto la posición orinal del cilindro desde que fue colado.

2.3.2 Ensaye de cilindros.

Ya listos los cilindros para obtener su resistencia a la compresión estos se debían

limpiar por si existiese aceite residual del cabeceo a fin de evitar deslizamiento, de

igual forma la maquina fue limpiada y preparada.

La prensa utilizada fue una prensa hidráulica manual y se muestra enseguida.

- 20 -

Fig.17.-Prensa hidráulica manual.

Los cilindros se colocaron en la prensa uno a uno, y se procedió de la siguiente

forma:

- Se centraba el cilindro.

- Bajando poco a poco la palanca para verificar el centrado.

- Una vez que la cara de la prensa hacia contacto con la del cilindro se ejercía una

carga constante.

- Cuando la carga resistida llegaba al máximo (cuando fallaba el cilindro) la fecha

negra empezaba a regresar y el cilindro se veía y oía que había fallado.

- La flecha roja se quedaba marcando la resistencia alcanzada por el cilindro.

- 21 -

Fig.18.-Obtención de la resistencia con prensa hidráulica manual. Fig.19.-una vez que ha fallado el cilindro.

- 22 -

CAPITULO 3. RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS.

CAPITULO 3 RESULTADOS Y ANALISIS

- 46 -

3.1 RESULTADOS DE ESPECÍMENES DEL MÉTODO DEL ACI PA RA CONCRETO

LIGERO.

Resultados obtenidos a los 7 días método del ACI pa ra un concreto ligero se

presenta en la siguiente tabla.

Tabla 13.-Resultados 7 días método ACI.

80100120140160180

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro

Resistencia a los 7 dias metodo 1 "calculado"

Grafica 1.-Resistencia a los 7 días método ACI para concreto ligero. La resistencia alcanzada por los cilindros a los 7 días de colados, es de un promedio

de 154.76 kg/cm², a la fecha se alcanzo un poco más del 75% de la resistencia total

esto nos indica que el comportamiento del concreto es adecuado.

Método ACI para concreto ligero

Resistencia a los 7 días

Cilindro resistencia Kg./cm²

1 158.53

2 141.54

3 164.2


- 47 -

Resultados obtenidos a los 14 días método del ACI p ara un concreto ligero se



120

140

160

180

200

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro


Grafica 2.-Resistencia a los 14 días método ACI para concreto ligero. Se observa en la grafica que los cilindros alcanzaron una resistencia similar, incluso dos la misma, a la fecha el promedio de la resistencia es de 177.4 kg/cm² casi el 90% de la resistencia total.

Método ACI para concreto ligero.



1 181.17

2 175.51

3 175.51


- 48 -

El comportamiento a la compresión por parte de la del concreto dosificado por el método del ACI para concreto ligero es adecuado y todo indica que a los 28 días alcanzara la resistencia necesaria, y cumplirá de acuerdo al cálculo.

Resultados obtenidos a los 28 días método del ACI p ara un concreto ligero se



140

160

180

200

220

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro


Grafica 3.-Resistencia a los 28 días método ACI para concreto ligero. El cilindro 1 alcanzo la mayor resistencia a la compresión rebasando las expectativas por casi un 8% más de los 200kg/cm², por su parte el cilindro 3 de igual forma cumplió conforme al cálculo, y finalmente el cilindro 2 también rebaso los 200kg/cm².

Método ACI para concreto ligero.



1 215.15

2 209.5

3 213.73


- 49 -

El promedio de la resistencia a los 28 días de colados los cilindros alcanzo un valor de casi 213kg/cm².

3.2 RESULTADOS DE ESPECÍMENES DEL MÉTODO DE CAMPO 1 :2:3.

Resultados obtenidos a los 7 días método de campo 1 :2:3 se presenta en la

siguiente tabla.

Tabla 16.-Resultados 7 días método 1:2:3.

80100120140160180

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro

Resistencia a los 7 dias metodo 2 "1:2:3"

Grafica 4.-Resistencia a los 7 días método de campo 1:2:3.

Método de campo “1:2:3”



1 158.53

2 147.2

3 164.1


- 50 -

La resistencia alcanzada por los 3 cilindros es muy variada, el cilindro 2 muy por debajo de los otros dos con un porcentaje de resistencia por debajo a la que debería haber alcanzado. Los cilindros 1 y 3 con resistencias mas similares y alcanzando una resistencia más cercana al porcentaje de acuerdo a la edad del concreto. El promedio de resistencia a esta edad es de 156.61kg/cm², más del 75% de la resistencia total. Resultados obtenidos a los 14 días método de campo 1:2:3 se presenta en la siguiente tabla. Tabla 17.-Resultados 14 días método 1:2:3.

120140160180200

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro


Grafica 5.-Resistencia a los 14 días método de campo 1:2:3.




1 178.34

2 186.84

3 175.51


- 51 -

El comportamiento de los especímenes a esta edad fue muy similar con una variación mayor en el cilindro 2. Los cilindros 1 y 3 alcanzaron resistencias prácticamente iguales como se observa en la grafica. El promedio alcanzado en la resistencia a compresión por el concreto es de 180kg/cm², lo que significa que alcanzo un 90% de la resistencia que se desea obtener, parece indicar que cumplirá con lo establecido.

Resultados obtenidos a los 28 días método de campo 1:2:3 se presenta en la

siguiente tabla.

Tabla 18.-Resultados 28 días método 1:2:3.




1 191.93

2 170.42

3 178.34


- 52 -

140160180200220

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro


Grafica 6.-Resistencia a los 28 días método de campo 1:2:3. Contrario a lo que se esperaba se observa en la grafica la baja resistencia alcanzada a la edad de la máxima resistencia a la compresión. El cilindro 2 alcanzando una resistencia demasiado baja, el cilindro 3 alcanzando una resistencia similar a la de la edad de los 14 días. El comportamiento del cilindro 1 es el que presenta una resistencia mayor, pero sin llegar a la que se estimo alcanzaría. La resistencia a la compresión de dicho concreto es muy carente alcanzando apenas un promedio de 180kg/cm², igual al alcanzado a los 14 días de edad. 3.3 COMPARACIÓN DE RESULTADOS MÉTODO DEL ACI Y DE C AMPO 1:2:3. Comparación de resultados a los 14 días de colados los cilindros.


- 53 -

80100120140160180

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro

Comparacion entre ambos metodos a los 7 dias

Grafica 7.-Comparacion de la resistencia a los 7 días de colados los cilindros entre ambos métodos. El comportamiento de los cilindros a los 7 días de colados, por ambos métodos fue

muy similar no existió gran diferencia en resistencias entre los métodos utilizados.

La grafica nos indica que los especímenes marcados con el numero 1 registraron

valores cercanos a los 140kg/cm², al contrario de los marcados con el numero 3 que

alcanzaron los 160kg/cm², una variación de 20 kg/cm².

Se observa una variación similar en cuanto a resistencia entre los cilindros de los dos

métodos, y ambos alcanzando el 75% de la resistencia total lo que nos indica que la

resistencia es adecuada de acuerdo a la edad del concreto.

Comparación de resultados a los 14 días de colados los cilindros.


- 54 -

120

140

160

180

200

Resistencia kg/cm2

1 2 3

Cilindro

Comparacion entre ambos metodos a los 14 dias

Grafica 8.-Comparacion de la resistencia a los 14 días de colados los cilindros entre ambos métodos. A los 14 días la resistencia aumento en proporciones iguales sin embargo el método

de campo “1:2:3” alcanzo valores mayores de resistencia.

El método utilizado por los albañiles para dosificar el concreto de una losa de casa

habitación aparenta mejor comportamiento a la compresión.

Se observa en la grafica que ninguno de los cilindros del método del ACI alcanzo los 180kg/cm², mientras que la dosificación de campo si lo hizo incluso rebasándola al menos en un espécimen. Sin embargo los valores obtenidos por el método del ACI para concreto ligero se encuentran dentro del rango de la resistencia de acuerdo a la edad del concreto.


- 55 -

Comparación de resultados a los 28 días de colados los cilindros.

Grafica 9.-Comparacion de la resistencia a los 28 días de colados los cilindros entre ambos métodos. Se observa que el comportamiento de los cilindros de la mezcla en la que se tomo en

cuenta las características de los agregados tuvo un comportamiento constante

cumpliendo al final e incluso rebasando la resistencia para la cual se diseño.

A los 28 días la resistencia del método del ACI para concreto ligero “calculado”

cumplió con la expectativa de alcanzar los 200 Kg. /cm2, como lo indica cada uno de

los especímenes de dicho método en la grafica.

En la grafica observamos la resistencia del método de campo “1:2:3” este no alcanzo

la resistencia requerida quedando muy por debajo, y teniendo un aumento

insignificante con la de los 14 días anteriores.

En la grafica también se puede observar la uniformidad de los valores alcanzados por los especímenes de la dosificación realizada por el método del ACI.

- 1 -

CAPITULO 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

BIBLIOGRAFIA

- 58 -

4.1 CONCLUSIONES.

Durante la realización del trabajo presentado, se logro apreciar la poca importancia

que se le da al control, en obras pequeñas como lo es una casa habitación, en

cuanto a la dosificación del concreto utilizado en esta.

La investigación se hizo con la finalidad de conocer la calidad, medida en base a la

resistencia a la compresion, por parte del concreto utilizado en campo, y comparar

dicha resistencia con la obtenida utilizando una dosificación en base a las

características de los agregados, y un control de la mezcla, a fin de conocer la

importancia de una buena dosificación.

El resultado del proyecto influencia del método de dosificación de mezclas de

concreto en la resistencia a la compresion, fue comprobar que el concreto dosificado

por albañiles de manera empírica no es un concreto uniforme en cuanto a resistencia

a compresion, afectado primordialmente por la inadecuada dosificación del agua.

Además se comprobó con este trabajo, que es posible desarrollarse

profesionalmente como investigador, y se pueden hacer diagnósticos para descubrir

las fortalezas, oportunidades y debilidades del área ingenieril y además aportar

soluciones para que la industria siga creciendo.

Finalmente queda la satisfacción de aportar el proyecto, y demostrar que una buena

dosificación implica el buen manejo de los agregados y un control en los demás

componentes de la mezcla de concreto.

BIBLIOGRAFIA

- 59 -

4.2 RECOMENDACIONES.

• Tomar en cuenta las características de los agregados para dosificar y mejorar

la resistencia.

• Cuidar la cantidad de agua agregada a la mezcla ya que de esto dependerá

en gran medida la resistencia que se obtendrá.

• Tratar de dosificar de una manera regular es decir utilizar la misma cantidad

de agregado y agua para un bulto de cemento.

• Se debe tomar en cuenta el origen de los agregados esto con el objeto de

utilizar los de un mismo banco en todo el trabajo.

• Evitar el uso del chorro de agua de la manguera, directamente a la mezcla

para dosificar el agua.

• Tomar en cuenta una proporción previa para la cantidad de agua que se

agregara en la dosificación.

9.-Frederick S. Merritt, Manual del ingeniero civil, volumen II, editorial mcGraw-hill,

1986.

10.-G. Baud, Tecnología de la construcción, editorial blume, 1970.

Páginas de Internet:

11.-http://www.ssingenieria.com

12.-http://www.arquitectuba.com.ar

BIBLIOGRAFIA

- 60 -

13.-H:\concretotesis\Hormigón - Wikipedia, la enciclopedia libre.htm

14.-www.Normasdelconcretohidraulico.com

15.-www.cemex.com

16.-http://www.concretotesis\HISTORIA DEL CONCRETO - ARQUITECTURA Y

CONSTRUCCION.htm

17.- H:\concretotesis\Historia del Concreto - Monografias_com.htm

Documents

ddosificacion aci