Criterio general del diseño de Mezclas por el Método del ACI ( American Concrete institute) La American Concrete Institute (ACI) es una autoridad líder y de recursos a nivel mundial para el desarrollo y la distribución de las normas basadas en el consenso, los recursos técnicos, programas educativos, y probada experiencia para los individuos y organizaciones que participan en el diseño de hormigón, construcción y materiales, que comparten un compromiso con la búsqueda de la mejor utilización del hormigón. A continuación se resumen unos ejemplos del procedimiento de diseño de mezclas de concreto:
Para diseñar una mezcla de concreto es necesario conocer las características físicas de los materiales a emplear en la elaboración del concreto:
Para conocer los datos arriba anotados es necesario determinar previamente en el laboratorio las pruebas físicas siguiendo las normas NMX y/o ASTM. La dosificación se realiza de acuerdo a los pasos siguientes: PASO 1. Apoyándonos en las tablas diseñaremos una mezcla de f'c = 210 kg/cm2 a los 28
días de edad, de un revenimiento de 10 cms empleando un cemento tipo CPO. PASO 2. Un tamaño máximo de la grava es de 19 mm (3/4").
PASO 3. Para un concreto sin aire incluido, revenimiento de 10 cms., y tamaño máximo de
grava de 19 mm (3/4"), en la tabla 6.3.3 con un valor de 205 kg/m3 (lts.), el aire atrapado estimado aparece con un valor de 2.0 %. PASO 4. En la tabla 6.3.4 (a) aparece con un valor de 0.68 de relación agua / cemento
necesaria para producir una resistencia de 210 kg/cm2 en concreto sin aire incluido.
PASO 5. En base a la información obtenida en los pasos 3 y 4, se concluye que el consumo
de cemento es de: 205/0.68 = 301.5 (302) kg/m3. PASO 6. De la tabla 6.3.6 estimamos la cantidad de grava; para un módulo de finura de 2.7,
un tamaño máximo de grava de 19 mm (3/4"), puede emplearse 0.63 metros cúbicos de grava, por lo tanto el peso de la grava es de 1450 x 0.63 = 914 kg/m3. PASO 7. Conociendo los consumos de agua, cemento y grava, el material restante que
completa un metro cúbico de concreto debe consistir en arena y aire que pueda quedar atrapado. PASO 8. La cantidad de agregado fino (arena) se determina por diferencia y es posible
emplear alguno de los siguientes procedimientos: el método del peso o el método del volumen absoluto.
PASO 8 (a). El método del peso requiere que por experiencia se conozca el peso del concreto
por volumen unitario o bien, se puede suponer y por lo tanto, el peso requerido de agregado fino es la diferencia entre el peso del concreto fresco y el peso total de los demás integrantes de la mezcla. PASO 8 (b). Un procedimiento más exacto para determinar la cantidad del agregado fino,
implica conocer los volúmenes absolutos de los componentes. En este caso, la suma de los volúmenes de los demás componentes conocidos, se resta del volumen unitario del concreto para obtener el volumen del agregado fino, multiplicando el volumen determinado de la arena por su densidad se obtiene la cantidad de la arena.
E s te método se s ug iere para el dis eño de sus mezclas . PASO 9. Corrección por humedad y absorción:
PASO 10. Corrección por contaminación por tamaños y que consiste en el contenido de
gruesos que existen en los finos (arenas) y el contenido de finos que existen en los gruesos (gravas) para mantener las características de trabajabilidad.
Aditivos para el concreto
DEL EMPLEO DE ADITIVOS Se denomina aditivo a las sustancias añadidas a los componentes de fundamentales de concreto con el propósito de modificar alguna de sus propiedades. Los aditivos son utilizados principalmente para mejorar una o varias de las siguientes características del concreto:
Aumentar la trabajabilidad, sin modificar el contenido de agua.
Acelerar el desarrollo de la resistencia en la primera edad.
Modificar el tiempo de fragua inicial.
Modificar la velocidad de producción de calor de hidratación.
Reducir le exudación y sangrado.
Aumentar la durabilidad.
Disminuir la segregación
Reducir LA contracción
Mejorar la adherencia del concreto al acero.
Los aditivos que actúan sobre los componentes del cemento en el proceso de hidratación se clasifican como aditivos químicos. Los aditivos no reactivos, compuestos por partículas mu y finas como coloide, se tipifican como aditivos físicos.
ADITIVOS QUIMICOS Los aditivos químicos son considerados en la norma de acuerdo a la siguiente clasificación:
Aditivo plastificante, reductor de agua; que mejora la consistencia del concreto y reduce la cantidad de agua de mezclado requerida para producir concreto de consistencia determinada.
Aditivo retardador, que alarga el tiempo de fraguado del concreto.
Aditivo acelerador, que acorta el fraguado y el desarrollo de la resistencia inicial de concreto.
Aditivo plastificante y retardador, que reduce la cantidad de agua mezclado requerida para producir un concreto de una consistencia dada y retarda el fraguado. Aditivo plantificarte y acelerador, que reduce la cantidad de agua de mezclado requerida para producir un concreto de una consistencia dada y acelera su fraguado y el desarrollo de su resistencia inicial.
CONSIDERACIONES PREVIAS Es conveniente evaluar, previamente al empleo de aditivos, la posibilidad de obtener el comportamiento requerido del concreto por modificaciones en el proporcionamiento de la mezcla o la selección de materiales más apropiados. En todo caso, debe realizarse un estudio cuidadoso del costo, para determinar la opción más ventajosa. Los aditivos por lo general afectan varias propiedades del concreto, tanto en su estado fresco como endurecido. Puede ocurrir que mientras una mejora favorablemente, otras cambien en forma adversa. Por ejemplo, es bien sabido que la durabilidad del concreto se incrementa con la incorporación del aire, pero su resistencia dism inuye. Los efectos de los aditivos sobre el concreto varían por las condiciones atmosféricas y factores intrínsecos del concreto como son: el contenido del agua, el tipo de cemento, la duración del mezclado, etc. De esta manera, las recomendaciones del fabricante sobre la dosificación del aditivo, deben ser comprobadas en las condiciones propias de la obra. El empleo de un aditivo significa una ventaja económica en el concreto es necesario: comparar el costo de los ingredientes de mezcla del concreto con o sin aditivo; establecer la diferencia de costos de control de concreto, generalmente mayores en el caso de uso de aditivos y el costo de la colocación, terminando y curado del concreto, en muchos casos favorecidos por los aditivos. Finalmente debe tenerse en cuenta que ningún aditivo puede subsanar las deficiencias de una mezcla de concreto mal dosificada.
REQUISITOS DE COMERCIALIZACION El proveedor deberá entregar el aditivo envasado en recipientes que aseguren su conservación, llevando impreso con caracteres legibles, la siguiente información:
La marca registrada, nombre y apellido o razón social del fabricante y del responsable de la comercialización del producto (representante, fraccionador, vendedor, importador, etc). El tipo de aditivo, según la clasificación establecida en las normas. El contenido neto, en masa o volumen, en unidades del SI, refiriendo los volúmenes, para aditivos líquidos, a la temperatura de 20º C.
Dosificación máxima o mínima a emplear, de acuerdo a la propiedad que se desea modificar.
La fecha de fabricación y la fecha de vencimiento.
Los aditivos no deberán almacenarse por un periodo mayor de 6 meses. En caso contrario, deberán efectuarse ensayos para evaluar su calidad antes de su uso.
El usuario, en el caso de emplear los aditivos en elementos de concreto pretensado, deberá requerir del fabricante o su representante, constancia escrita del contenido de cloruros del aditivo expresado en concentración de sal metálica, y si han sido añadidos o no cloruros en su elaboración.
DEL USO La mayoría de los aditivos se comercializa en forma de soluciones acuosas; sin embargo, algunos se venden en forma de polvos solubles en agua y eventualmente en pasta. Los aditivos líquidos se prefieren por la ventaja de encontrarse ya diluidos y facili tar la dosificación. Los aditivos polvurulentos son susceptibles a la humedad y es necesario cuidar su conservación. Cuando se precisa emplear 2 aditivos distintos, debe evitarse la mezcla previa de ambos, incorporándolos por intervalos separados a la mezcladora. Las soluciones con el aditivo no deben entrar en contacto directo con el cemento, por lo que recomienda agregar el aditivo cuando los m ateriales y gran parte del agua se encuentren en proceso de mezclado. Debe cuidarse que el aditivo se distribuya uniformemente en la mezcla. Para lograrlo debe añadirse un tiempo prudencial antes del término de la operación. En ocasiones, se procede a realizar una disolución previa del aditivo en agua, para asegurar la exactitud de la dosificación, al incrementarse el volumen a medir. El agua de solución debe ser considerada como una parte del contenido total, para no alterar la relación agua-cemento especificada. Los resultados del uso de aditivos dependen de los sistemas de preparación y dosificación. Los aditivos en polvo se dosifican por peso y los aditivos líquidos por peso y volumen. Existen en el mercado varios tipos de dosificadores, con diferente nivel de automatismo, pero en la mayoría de los casos, es posible la inspección visual de la cantidad dosificada.
OTROS TIPOS DE ADITIVOS
Incorporadores de aire, que producen la formación de pequeñas burbujas, en reducida cantidad y uniformemente repartidas en el concreto, mejorando la Trabajabilidad y durabilidad frente a la acción destructiva del congelamiento y deshielo; con eventual reducción de las resistencias mecánicas. Reguladores de formación para reducir al mínimo los efectos de la contracción del concreto. Adhesivos, que mejoran la adherencia con la armadura de refuerzos. Fungicidas, germicidas e insecticidas, que evitan la formación de bacterias y hongos en ciertas estructuras.
Anticongelantes y antiheladizos, que mejoran la resistencia del concreto en climas fríos. Impermeabilizantes e inhibidores de corrosión.
También se consideran entre los aditivos los productos cuya acción química genera burbujas de gas en el concreto fresco, disminuyendo apreciablemente la densidad una vez endurecido.
Asimismo, los pigmentos, materiales inertes finamiento divididos que dan coloración a la superficie del concreto.
ACEPTACION El A.C.I. estable que los aditivos deben probarse para su aceptación, por uno o más de los siguientes motivos: a) Para determinar que cumplen con las especificaciones de compra. b)
Para evaluar los efectos del aditivo en las propiedades del concreto que se va a fabricar con materiales de la obra y bajo las condiciones previstas de ambiente y procedimientos de construcción.
c)
Para determinar la uniformidad entre diferentes lotes del producto.
d)
Para proporcionar datos que muestren que cualquier lote es igual a los suministrados previamente.
El concreto con el aditivo ensayado comparativamente con el de referencia, deberá cumplir con los requisitos de la Tabla 1.
Dosificación de la Mezcla de Concreto Mientras termino la traducción del famoso artículo de Nature, aquí les dejo el método de Dosificación de la Mezcla de Concreto, del Comité ACI 318. La versión es un poco antigua, corresponde al Libro de "Concreto Reforzado, Un Enfoque Básico", de Edward G. Nawy, pero el método en sí permanece vigente.
Diagrama de Flujo para la Dosificación de Mezcla de Concreto, Método ACI -318, por Edward Nawy
Tabla 3.1. Revenimientos recomendados para varios tipos de construcción.
Tabla 3.2. Requisitos aproximados de agua y contenido de aire en la mezcla para diferenctes revenimientos y tamaños máximos nominales de los agregados
Leyenda Tabla 3.2.
Tabla 3.3. Resistencia enter la Resistencia a la Compresión del Concreto y la Relación Agua /Cemento
Tabla 3.4. Volumen de Agregado Grueso por Unidad de Volumen de Concreto REFERENCIA
1. Edward B. Nawy, " C oncreto R eforzado, Un Enfoque B ás ico" , Pag 29-32
Métodos para transportar concreto a Obra El método usado para transportar el concreto depende de cuál es el menor costo y el más fácil para el tamaño de la obra. Algunas formas de transportar el concreto incluyen: Un camión de concreto, una bomba de concreto, una grúa y botes, una canaleta, una banda transportadora y un malacate o un montacargas. En trabajos pequeños, una carretilla es la manera más fácil para transportar el concreto. Siempre transporte el concreto en una cantidad tan pequeña como sea posible para reducir los problemas de segregación y desperdicio. Para un concreto hecho en obra se deben seguir las siguientes recomendaciones: Se debe garantizar la conservación de las características de uniformidad y cohesión de la mezcla.
Métodos y equipos para transportar y manejar concreto.
Bandas transportadoras. Bandas transportadoras montadas sobre camiones mezcladores. Cucharones. Canalones. Grúas. Canalones de desnivel. Mezcladoras de dosificación móviles. Camiones no agitadores. Pistolas neumáticas. Bombas. Extendedores de tornillos. Tubo tremie. Camiones agitadores. Carretillas manuales (motorizadas).
La primera cuestión por analizar es el tipo de trabajo:
Su tamaño físico, la cantidad total del concreto por colar, y el programa a cumplir. El estudio de los detalles de la obra determina además de la cantidad de trabajo que queda debajo del
nivel del terreno, por encima de éste o en el nivel del terreno. Esto ayuda a escoger el equipo de manejo de concreto necesario para colar el concreto en los niveles que se requieran. Recomendaciones.
Transporta adecuadamente la mezcla mediante cubetas o carretillas. Importante: Para evitar asentamientos o segregación de la mezcla, no realices traslados en carretilla mayores a 60 m. Planear y prevenir con tiempo la ruta entre el área de mezclado y la de vaciado. Asegura los recursos necesarios para la ejecución continua: “boteros” o “carretilleros”. Aunque no existe una forma perfecta para transportar y manejar al concreto, una planeación anticipada puede ayudar en la elección del método más adecuado evitando así la ocurrencia de problemas.
Fuente: www.construestruconcreto.webpin.com
La relación Agua - Cemento Todos lo sabemos: las relaciones son complejas. Ya sea con la pareja, con los padres, o con los hijos (o con cada uno de ellos), ellas requieren de un sinfín de ingredientes para dar fruto. ¿ P ero s abía que, en lo que a relaci ones s e refiere, también s e ve afectado el hormigón? Aunque le cueste creerlo, la relación agua/cemento juega un papel fundamental en cuanto a la composición del mismo.
La r elación ag ua - cemento: un frág il equilibrio
Relación A/C 101: lo básico La relación agua-cemento se puede definir como la razón entre el contenido efectivo de agua y el contenido de cemento en masa del hormigón fresco. (Para los que desconocen, el contenido efectivo de agua es la diferencia entre el agua total presente en el hormigón fresco y el agua absorbida por los áridos, mientras que el contenido de cemento en masa del hormigón se trata más bien de los kilos de cemento.) El concepto en sí de la relación agua-cemento fue desarrollado por el investigador norteamericano Duff A. Abrams en 1918 – el mismísimo que nos trajo el Cono de Abrams para medir la consistencia del hormigón – estableciendo la razón existente entre la relación agua-cemento y la resistencia a compresión simple del hormigón endurecido.
Frágil equilibrio o por qué no echarle agua al hormigón indiscriminadamente “Échale un poco de agua que viene duro” – palabras tristemente recurrentes en las obras, y que tienen unos resultados muy negativos en las propiedades del shotcrete. ¿Por qué, se pregunta? Porque cada vez que un operador, un conductor de hormigonera, o cualquier otro profesional implicado en el proceso, añade agua al hormigón (con una manguera dirigida hacia el interior del mixer – al menos que se tenga una máquina Putzmeister, claro está, la cual automatiza el proceso), lo que está haciendo es alterar la frágil relación agua-cemento. Y esto puede tener dos graves repercusiones a nivel de calidad: La pérdida de resistencia
El contenido en cemento habitual de un m3 de hormigón proyectado está entre 400-450 kg/m3. Para simplificar, tomemos un valor intermedio de 425 kg/m3 y una relación aguacemento de 0,45. Esto significa que en 1 m3 de hormigón tenemos:
Cemento 425 Kg Agua: 425 Kg cemento x 0.45 Kg agua/Kg cemento = 191.25 Kg agua
Ahora bien, imagínese que el operario en cuestión tome la manguera de agua, porque le parece que el hormigón está muy duro. En tan solo un par de minutos, suponiendo que una manguera puede dar entre 30 a 90 litros/minuto, se le ha añadido a la cuba de hormigón, que
contiene 6 m3, nada más y nada menos que entre 60 y 180 litros de agua. Esta cantidad provoca que nuestra relación agua-cemento se vea modificada desde 0,45 a 0.473 – 0.52.
Y esto, afecta directamente la resistencia del hormigón, que ha pasado de tener 30N/mm2 a tener 24,8 N/mm2 – o una pérdida del 17% de la resistencia a compresión a 28 días (véase la gráfica al final de este post). La pérdida de durabilidad
Al igual que la resistencia, la durabilidad también se ve afectada cuando se altera la relación agua-cemento. Por ejemplo, cuando esta última es alta, las partículas de cemento están muy espaciadas entre sí. Esto provoca que cuando se produce el fraguado, los productos de la hidratación del cemento no cubran todo este espacio y queden pequeños poros. Por lo que a mayor relación aguacemento, mayor es la porosidad del hormigón y, por lo tanto, menor es su durabilidad.
Contrariamente, con una relación agua-cemento no elevada, menor es la porosidad y mayor la durabilidad.
Conclusión: mejor resistir la tentación Como toda relación, la de agua y cemento es compleja – y ahora sabe por qué. Entonces en vez de alterarla echándole agua de sobra, lo mejor es resistir la tentación. Y si el hormigón no viene con el cono de la especificación, le recomendamos que devuelva la cuba a la planta.
Fuente | bestsupportunderground.com http://www.cuevadelcivil.com/2010/01/planillas-hojas-de-calculo-hechas-en.html
CURVAS GRANULOMÉTRICAS 16:19
Una vez tamizado el árido se grafica en papel semilogarítmico el porcentaje que pasa por cada tamiz vs. las aberturas de los tamices en mm.
FIGURA Grafica de gradaciones del agregado. Gradación de la arena a la izquierda y la del agregado grueso a la derecha. En general las normas establecen límites entre los cuales se deben encontrar las curvas granulométricas, para considerar
al
árido
como
adecuado
para
el
preparar
el
Hormigón.
En la figura se han trazado las gráficas correspondientes al agregado fino y al grueso de las tablas vistas en la entrada Modulo de Finura, en las que aparecen áreas sombreadas con las que se indican los límites permisibles de gradación para los respectivos agregados, según se especifican en la ASTM C33. Esas gráficas de gradaciones revelan tendencias que son difíciles de estimar a partir de datos tabulados. Por ejemplo, la gráfica revela con claridad que el agregado grueso de la tabla está muy cerca de no cumplir con la establecido para la gradación de 1” a №4 respecto a la cantidad que pasa el tamiz de ⅜”, ya que la curva real de gradación casi queda
fuera
del
área
sombreada.
Los espaciamientos horizontales de la figura son proporcionales al logaritmo de la abertura del tamiz. Otras teorías utilizan curvas teóricas para el árido total (grava mas arena), con una forma parabólica que se aproxima a la gradación de máxima densidad y mínimo contenido de vacíos. Existen varios métodos para obtener curvas adecuadas a cada caso, cada uno de los cuales tiene su propio campo de aplicación. De estos métodos algunos se refieren a granulometrías continuas, en el que se encuentran presentes todos los tamaños de granos y otros a granulometrías discontinuas, en el que faltan algunos elementos intermedios, por lo que la curva granulométrica presenta un escalón horizontal, pudiendo decirse como idea básic a que el primero es más trabajable y menos expuesto a segregación que el segundo, aunque con el segundo se pueden conseguir mayores resistencias cuando se estudia y fabrica cuidadosamente.
a) Parábola de Fuller.- Para hormigón armado, con áridos redondeados cuyo tamaño máximo sea de 50 ± 20 mm. y contenido de cemento no inferior a 300 Kg/m3, se obtienen buenos resultados mediante granulometrías continuas que siguen la siguiente ecuación:
Donde: p
=
d
porcentaje =
en
abertura
peso
que
(diámetro)
pasa
por
de
el cada
tamiz. tamiz.
D = tamaño máximo (diámetro) del árido. La tabla siguiente muestra los módulos de finura de áridos que siguen la parábola de Fuller según el tamaño máximo de árido. TABLA MÓDULO DE FINURA DE ÁRIDOS QUE SIGUEN LA PARÁBOLA DE FULLER SEGÚN EL TAMAÑO MÁXIMO DE ÁRIDO.
En hormigón armado, con áridos rodados cuyo tamaño máximo se encuentre entre 30 y 70mm, el empleo de la parábola de Fuller da buenos resultados, siempre que no existan secciones fuertemente armadas. Cuando se emplean áridos de machaqueo o en secciones muy armadas, puede emplearse el mismo método con algunas correcciones finales, en el sentido de aumentar algo el árido fino acosta del grueso. b) Parábola de Bolomey.- En esta curva granulométrica se considera incluido el cemento, y su campo de aplicación es mucho mas amplio que el de la parábola de Fuller.
Donde: p d
=
porcentaje =
abertura
en
peso
que
(diámetro)
pasa de
por
el cada
tamiz. tamiz.
D
=
tamaño
máximo
(diámetro)
del
árido.
a = según la segunda tabla TABLA VALORES DE “A” PARA LA PÁRABOLA DE BOLOMEY
FIGURA Parábola de Fuller y curva de Bolomey c) Método del Modulo de Finura.- según Abrams, Hummel y otros autores, no es necesario ceñirse exactamente a una curva granulométrica teórica, sino que basta que el modulo de finura del árido sea el mismo que el de la curva teórica adoptada
MÓDULO DE FINURA (M.F) 16:05
El módulo de finura, también llamado modulo granulométrico por algunos autores, no es un índice de granulometría, ya que un número infinito de tamizados da el mismo valor para el módulo de finura. Sin embargo, da una idea del grosor o finura del agregado, por este motivo se prefiere manejar el termino de Modulo
de
Finura.
El modulo de finura se calcula sumando los porcentajes retenidos acumulados en los tamices estándar (nombrados mas abajo) y dividiendo la suma entre 100 . Cambios significativos en la granulometría de la arena tienen una repercusión importante en la demanda de agua y, en consecuencia, en la trabajabilidad del hormigón, por lo que si hubiese una variación significativa en la granulometría de la arena deben hacerse ajustes en el contenido de cemento y agua para conservar la resistencia del hormigón. Para no tener que recalcular la dosificación del hormigón el módulo de finura del agregado fino, entre envíos sucesivos, no debe
variar
en
más
de
±0.2.
Los tamices especificados que deben usarse en la determinación del módulo de finura son: No. 100. No. 50, No. 30, No. 16, No, 8, No. 4, ⅜”, ¾”, 1½”, 3” y de 6” y el modulo de finura será:
A continuación se presenta un ejemplo de gradación y calculo del modulo de finura, para un agregado fino y uno grueso. TABLA CÁLCULO DEL MÓDULO DE FINURA PARA UN AGREGADO FINO
Los valores de M.F. de 2.50 a 3 son normales para el agregado fino. TABLA CÁLCULO DEL MÓDULO DE FINURA PARA UN AGREGADO GRUESO
Los valores de M.F. para el agregado grueso dependen del tamaño máximo del agregado.
