Métodos de diseño de mezcla.pptx

1. Métodos de diseño de mezcla Catedrático: Ms. Ing. RICHARD HUGO REYMUNDO GAMARRA Alumno: TACAY CLAUDIO JUAN CARLOS

2. PROCESO DE MEZCLA  OBTENCION DE GREGADOS: En este caso como se necesitaba realizar el diseño de mezcla, se realizó la extracción de la cantera de Pilcomayo del agregado deseado.

3.  CALCULO DE LAS CARACTERISTICAS DEL AGREGADO A USARSE EN NUSTRO DISEÑO DE MEZCLA: Basándonos en los ensayos especificados en las NTP las cuales son NTP-400.010, NTP-400.012, NTP-400.017, NTP-400.021, NTP-400.022. Podemos obtener el peso específico, peso unitario suelto, peso unitario compactado, porcentaje de humedad, porcentaje de absorción, módulo de finura y tamaño nominal máximo, este último solo en caso del agregado grueso.  DISEÑO DE MEZCLA : En este caso se procedió a realizar el diseño de mezcla estático , o de laboratorio, se denomina así debido a que no toma en cuenta la absorción ni el porcentaje de humedad del agregado el cual puede agregar o quitar agua a la mezcla final.

4.  DISEÑO DE MEZCLA DINAMICO: En esta parte dl diseño de mezcla se tiene en cuenta la humedad y el porcentaje de absorción debido a esto se hace la corrección de la cantidad de agua que será necesaria en la mezcla.  CONO DE ABRAMS: El procedimiento a seguir en este ensayo está especificado en la NTP339.035 el cual nos brinda la información necesaria para una correcta elaboración del ensayo.  PROBETAS: Para la elaboración de probetas también existe normas las cuales están especificadas en la NTP339.034 la cual nos explica cómo se debe de verter el concreto en los moldes y el correcto chuseado que estos deben de recibir.

5.  ROTURA DE PROBETAS: Para realiza la rotura de probetas se debe pesar y medir estas respectivamente. los valores obtenidos aquí no deben de variar demasiado para que sean aptas para ser roturadas.  CALCULOS: Los cálculos se realizaran a partir de la lectura dada en la prensa hidráulica ya que está dada en KN y nosotros queremos saber la resistencia del concreto en kg/cm2

6. TIPOS DE DISEÑOS DE MEZCLA  En la siguiente presentación de utilizaron tres tipos de diseños de mezcla , los cuales fueron el método ACI, agregado global y el módulo de finura , los tres tipos requieren de pasos similares para su cálculo además de que los tres se pueden dividir en dos procesos , el primero el cual se pude denominar MÉTODO ESTÁTICO debido a que no requiere mayor modificación el cuanto a la cantidad de agua ya que esta no depende de la humedad ni de la absorción , el segundo proceso es el METODO DINÁMICO , el cual se refiere a la mezcla en obra ya que varía su porcentaje de agua debido a la humedad y absorción de los diferentes agregados.

7. DISEÑO DE MEZCLA METODO ACI  Este diseño de mezcla está enfocado en la resistencia y la durabilidad del concreto, para realizar este diseño de mezcla es necesario conocer las características de los agregados a usar y seguir los pasos que se indicaran a continuación. 1) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA: El cálculo de la cantidad de agua en la mezcla se realiza utilizando la tabla número, en la cual por medio del slump y en Tn max podremos conocer cuántos litros son necesarios para nuestra mezcla. 2) CALCULO DE LA CANTIDAD DE CEMENTO: El cálculo de la cantidad de cemento se puede realizar por medio de dos tablas, la tabla numero 2 o la tabla número 5 que son de resistencia y durabilidad respectivamente, en estas tablas se encontrará la relación agua cemento, la cual se tendrá que interpolar y luego despejar con la cantidad de agua anteriormente hallada.

8. 3) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AIRE ATRAPADO: Para este proceso es necesario utilizar la tabla número 4 y necesitaremos como dato en tamaño nominal máximo con el cual calcularemos la cantidad de aire incorporado en nuestro agregado. 4) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGREGADO GRUESO (PIEDRA): Para este cálculo es necesario conocer b/b0 el cual lo podremos calcular mediante la tabla, a este valor obtenido mediante la interpolación tenemos que multiplicarlo por el PUS de dicho agregado. 5) CALCULO DE LA CANTIDA DE AGREGADO FINO (ARENA): La cantidad de arena en este tipo de diseño de mezcla es calculada por diferencia de volúmenes cuando se lleva a la cantidad de 1 m3 y mediante su peso específico volviéndolo a peso igual que los agregados anteriores.

9. DISEÑO DE MEZCLA METODO GLOBAL  Este diseño de mezcla está enfocado en la resistencia y la trabajabilidad del concreto, para realizar este diseño de mezcla es necesario conocer las características de los agregados a usar y seguir los pasos que se indicaran a continuación. 1) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA: El cálculo de la cantidad de agua en la mezcla se realiza utilizando la tabla número, en la cual por medio del slump y en Tn max podremos conocer cuántos litros son necesarios para nuestra mezcla. 2) CALCULO DE LA CANTIDAD DE CEMENTO: El cálculo de la cantidad de cemento se puede realizar por medio de dos tablas, la tabla numero 2 o la tabla número 5 que son de resistencia y durabilidad respectivamente, en estas tablas se encontrará la relación agua cemento, la cual se tendrá que interpolar y luego despejar con la cantidad de agua anteriormente hallada.

10. 3) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AIRE ATRAPADO: Para este proceso es necesario utilizar la tabla número 4 y necesitaremos como dato en tamaño nominal máximo con el cual calcularemos la cantidad de aire incorporado en nuestro agregado. 4) CALCULO DE LA PIEDRA Y LA ARENA: Para el cálculo de la cantidad de piedra y arena se requiere un ensayo previo para conocer las proporciones de dichos agregados 5) El ensayo consiste en realizar diversas combinaciones variando los porcentajes de la arena y la piedra en 10%, luego de tener dichas combinaciones se procede a calcular el peso unitario de las ya mencionadas, con los datos recolectados se realiza una gráfica, la cual será muy parecida a la campana de gauss realizando el ajuste de línea respectivo. 6) De esta grafica se procede a elegir el valor más elevado el cual nos dará el porcentaje a utilizar, previamente a decidir si este es el porcentaje de cada agregado que vamos a utilizar, este debe de cumplir con el uso respectivo para garantizar la trabajabilidad.

11. DISEÑO DE MEZCLA METODO MODULO DE FINURA  Este diseño de mezcla está enfocado en la trabajabilidad del concreto, para realizar este diseño de mezcla es necesario conocer las características de los agregados a usar y seguir los pasos que se indicaran a continuación. 1) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA: El cálculo de la cantidad de agua en la mezcla se realiza utilizando la tabla número, en la cual por medio del slump y en Tn max podremos conocer cuántos litros son necesarios para nuestra mezcla. 2) CALCULO DE LA CANTIDAD DE CEMENTO: El cálculo de la cantidad de cemento se puede realizar por medio de dos tablas, la tabla numero 2 o la tabla número 5 que son de resistencia y durabilidad respectivamente, en estas tablas se encontrará la relación agua cemento, la cual se tendrá que interpolar y luego despejar con la cantidad de agua anteriormente hallada.

12. 3) CALCULO DE LA CANTIDAD DE AIRE ATRAPADO: Para este proceso es necesario utilizar la tabla número 4 y necesitaremos como dato en tamaño nominal máximo con el cual calcularemos la cantidad de aire incorporado en nuestro agregado. 4) CALCULO DE LA PIEDRA Y LA ARENA: Para el cálculo de la cantidad de piedra y arena se requiere conocer la proporción que estas ocuparan en el diseño usualmente esto se realiza calculando la cantidad de agregado que ingresara en un metro cubico, adicionalmente se requiere conocer los módulos de finura de los agregados fino y grueso. 5) Con los módulos de finura y la cantidad de cemento dado en bolsas para un metro cubico se calcula el módulo de finura de del agregado en conjunto, dicho valor se remplaza en la fórmula para calcular el porcentaje de agregado fino y grueso que ingresara en nuestro diseño de mezcla.

13. TABLAS NECESARIAS PARA EL DISEÑO DE MEZCLA REQUISITOS DE AGUA DE MEZCLADO EN FUNCION DE Dn max. Y EL ASENTAMIENTO EN PUGADAS SLUMP(pulg .) Dn max (pulg.) 3/8 1/2 3/4 1 1 1/2 2 3 6 1 2 205 200 185 180 160 155 145 125 SIN AIRE INCORPORA DO 3 4 225 215 200 195 175 170 160 140 6 7 240 230 210 205 185 180 170 0 1 2 180 175 165 160 145 140 135 120 CON AIRE INCORPORA DO 3 4 200 190 180 175 160 155 150 135 6 7 215 205 190 185 170 165 160 0 TABLA N° 1

14. TABLA N°2 RELACION (a/c) Y LA RESISTENCIA (f´cr) VOLUMEN DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL CONCRETO (b/b0) f´cr AIRE INCORPORADO Dn max. MODULO DE FINURA DE LA ARENA AIRE (%) ATRAPAD O SIN CON 2.4 2.6 2.8 3 3.2 450 0.38 - 3/8 0.5 0.48 0.46 0.44 0.42 3 400 0.43 - 1/2 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51 2.5 350 0.48 0.4 3/4 0.66 0.64 0.62 0.6 0.58 2 300 0.55 0.46 1 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63 1.5 250 0.62 0.53 1 1/2 0.76 0.74 0.72 0.7 0.67 1 200 0.7 0.6 2 0.78 0.76 0.74 0.72 0.7 0.5 150 0.8 0.77 3 0.81 0.79 0.77 0.75 0.74 0.3 6 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.2 TABLA N°3 TABLA N°4

15. RELACION (a/c) EN CONDICIONES DE EXPOSICION CONDICIONES DE EXPOSICION (a/c) CONCRETO IMPERMEABLE a) EXPUESTO A AGUA DULCE 0.5 b) EXPUESTO AL AGUA DE MAR O AGUAS SALOBRES 0.45 c) EXPUESTO A AGUAS CLOACALES 0.45 CONCRETO EXPUESTO A PROCESOS DE CONGELACION Y HIELO EN CONDICIONES HUMEDAS a) SARDINELES, CUNETAS , SECCIONES DEGADAS 0.45 b) OTROS ELEMENTOS 0.5 PROTECION CONTRA LA CORROSION DEL CONCRETO EPUESTO A AGUAS DE MAR SALOVRES NEBLINAS O ROCIO DE ESTAS AGUAS 0.4 SI EL RECUBRIMINETO MINIMMO SE INREMENTA EN 13 mm 0.45 TABLA N°5

16. PESO UNITARIO DEL CONCRETO FRESCO EN (kg./mt.3) Dn max P.U.C.F. SIN AIRE P.U.C.F. CON AIRE mm. mm. 10 3/8 2285 2200 12.5 1/2 2315 2230 20 3/4 2355 2275 25 1 2375 2290 40 1 1/2 2420 2350 50 2 2445 2395 70 3 2465 2405 TABLA N°6

17. MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACION (Dn max) TAMAÑO MAXIMO NOMINAL MODULOS DE FINEZA DE LA COMBINACION DE AGREGADOS QUE DA LAS MEJORES CONDICIONES DE TRABAJABILIDAD PARA LOS CONTENIDOS DE CEMENTO 6 7 8 9 3/8 3.96 4.04 4.11 4.19 1/2 4.46 4.54 4.61 4.69 3/4 4.96 5.04 5.11 5.19 1 526 5.34 5.41 5.49 1 1/2 5.56 5.64 5.71 5.79 2 5.86 5.94 6.01 6.09 3 6.16 6.24 6.31 6.39 TABLA N°7

18. FACTOR DE SEGURIDAD fć ESPECIFICADO (kg/cm2) FACTOR DE SEGURIDAD fćr fćr < 210 70 fćr + 70 210 < fćr < 350 84 fćr + 84 350 < fćr 98 fćr + 98

19. CARACERISTICAS DEL AGREGADO AGREGADO GRUESO AGREGADO FINO PESO ESPECIFICO 2.58 2.64 % W 0.5 0.5 %Ab 1.09 3.01 PUS 1281.1 1738 PUC 1485.6 1839 MF 7.78 2.71 Tn max 1/2 -

20. DISEÑO DE MEZCLA METODO ACI  1 paso : calculo de la cantidad de agua con la tabla 1 Slump 6” = 225l  2 paso : calculo de la cantidad de cemento con la tabla 2 o tabla 5 C = 400 kg  3 PASO : calculo de la cantidad de agregado grueso con la tabla 3 B/B0 = 0.559 Pd = 0.559 * PUC =830

21.  4 paso : calculo de la cantidad de aire con la tabla 3 Aire = 2.5%  5 paso : calculo de la cantidad de arena por diferencia de volúmenes Ar = 837 kg  LUEGO DE CULMINAR CON LOS PASOS DEL DISEÑO ESTATICO SE PROCEDE A REALIZAR EL DISEÑO EN OBRA PARA LO CUAL NOS APOYAREMOS EN UN CUADRO

22. DS Pe VOL = 1 m3 C 400 3.08 0.130 H2O 225 1.00 0.225 Pd 830 2.58 0.322 Ar 788 2.64 0.298 AIRE 2.5 0.025 DISEÑO DE MEZCLA METODO ACI SIN CORRECCION DE AGUA POR HUMEDAD NI ABSORCION

23.  6 PASO : SE DEBE DE REALIZAR LA CORRECCION DE PIEDRA Y ARENA CON LA SIGUIENTE FORMULA Pd(HUMEDA) = Pd(SECA) *(1+W/100) Ar(HUMEDA) = Ar(SECA) *(1+W/100)  7 PASO : SE REALIZA LA CORRECCION DE LA CANTIDAD DE AGUA YA QUE VARIO DEBIDO A LA VARIACION DE AGREGADOS H20(Pd) = Pd(SECO)*(W-Ab)/100 H20(Ar) = Ar(SECO)*(W-Ab)/100 H20(TOTAL) = H20(SECO) - H20(Pd) - H20(Ar)

24.  REALIZANDO DICHAS CORRECCIONES A NUESTRO DISEÑO DE MEZCLA QUEDARIA DE LA SIGUIENTE FORMA DS PE VOL = 1 m3 DO RU TANDA 25Kg C 400 3.08 0.130 400 1.000 4.39 H2O 225 1.00 0.225 250 0.624 2.74 PD 830 2.58 0.322 834 2.085 9.16 AR 788 2.64 0.298 792 1.979 8.70 AIRE 2.5 0.025 5.689 • CABE RESALTAR QUE AL HALLAR LA REDUCCION UNITARIA PODEMOS CALCULAR LAS PROPORCIONES PARA CUALQUIER CANTIDAD DE MEZCLA QUE DESEEMEMOS PREPARAR

25.  1 paso : calculo de la cantidad de agua con la tabla 1 Slump 6” = 225l  2 paso : calculo de la cantidad de cemento con la tabla 2 o tabla 5 C = 400 kg  3 PASO : calculo de la cantidad de aire con la tabla 3 Aire = 2.5% DISEÑO DE MEZCLA METODO DE AGREGADO GLOBAL

26.  4 PASO : calculo de la cantidad de agregado que se usara en nuestra mezcla , en este caso se necesita conocer los porcentajes de cada uno de los agregados , tanto fino como grueso que utilizaremos , estos porcentajes se calculan con el ensayo de densidad de campo , o mas conocido como PUC  Este ensayo se realizara haciendo confinaciones porcentuales de los agregados variando estos en un 10% con lo cual se graficara una curva y elegiremos el pico mas alto para así poder alcanzar una mayor resistencia , se debe de tener en cuenta que el agregado global debe de cumplir con el uso respectivo  5 PASO : Una vez conocidos los porcentajes se reemplazan por diferencias de volumen enes igualmente

27. PUC Ar 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 Pd 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Ar 19.5 18.2 169.9 15.6 14.3 13 11.7 10.4 9.1 7.8 6.5 Pd 6.5 7.8 9.1 10.4 11.7 13 14.3 15.6 16.9 18.2 19.5 P.O. 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 4.15 VOL 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 P.P + P mm 22.5 22.9 22.95 23.15 23.2 23.45 23.3 23.25 22.7 22.35 21.95 P mm 18.35 18.75 18.8 19 19.05 19.3 19.15 19.1 18.55 18.2 17.8 PUC 1973.12 2016.13 2021.51 2043.04 2048.39 2075.27 2059.14 2053.76 1994.62 1956.99 1913.98

28. 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 PUC  En este grafico es mas fácil apreciar como es que el mayor puc se encuentra aproximadamente en el 50%de agregado fino y el 50% de agregado grueso

29. DISEÑO DE MEZCLA METODO DEL AGREGADO GLOBAL SIN CORRECCION DE AGUA POR HUMEDAD NI ABSORCION DS PE VOL = 1 m3 C 400 3.08 0.130 H2O 225 1.00 0.225 Pd 800 2.58 0.310 Ar 819 2.64 0.310 AIRE 2.5 0.025

31.  REALIZANDO DICHAS CORRECCIONES DE EXCESO O DEFECTO DE AGUA NUESTRAS PORPORCION NOS QUEDAD DE LA SIGUIENTE FORMA DS PE VOL = 1 m3 DO RU TANDA 25 Kg C 400 3.08 0.130 400 1.000 4.39 H2O 225 1.00 0.225 250 0.626 2.75 PD 800 2.58 0.310 804 2.010 8.83 AR 819 2.64 0.310 823 2.057 9.03 AIRE 2.5 0.025 5.692

32. DISEÑO DE MEZCLA METODO DE FINURA  1 paso : calculo de la cantidad de agua con la tabla 1 Slump 6” = 225l  2 paso : calculo de la cantidad de cemento con la tabla 2 o tabla 5 C = 400 kg  3 PASO : calculo de la cantidad de aire con la tabla 3 Aire = 2.5%

33.  4 PASO : calculo de la cantidad de agregado que se usara en nuestra mezcla , este se obtiene por diferencia de volúmenes para alcanzar un metro cubico  5 PASO : el porcentaje en el que se aplicara cada uno de los agregados se define por la siguiente formulas  %Af = ( mg – m ) / (mg – mf )  6 PASO : el porcentaje de agregado grueso se obtiene por diferencia

34. DISEÑO DE MEZCLA METODO DEL MODULO DE FINURA SIN CORRECCION DE AGUA POR HUMEDAD NI ABSORCION DS PE VOL = 1 m3 C 400 3.08 0.130 H2O 225 1.00 0.225 PD 640 2.58 0.248 AR 982 2.64 0.372 AIRE 2.5 0.025

36. DS PE VOL = 1 m3 DO RU TANDA 25Kg C 400 3.08 0.130 400 1.000 4.38 H2O 225 1.00 0.225 253 0.634 2.77 PD 640 2.58 0.248 643 1.608 7.04 AR 982 2.64 0.372 987 2.468 10.81 AIRE 2.5 0.025 5.710  REALIZANDO DICHAS CORRECCIONES DE EXCESO O DEFECTO DE AGUA NUESTRAS PORPORCION NOS QUEDAD DE LA SIGUIENTE FORMA

37. COMPARACIONES MEZCLA MÉTODO ACI MEZCLA MÉTODO GLOBAL MEZCLA MÓDULO DE FINURA Este método se encuentra enfocado a la resistencia y durabilidad. Este método se encuentra orientado a la resistencia y la trabajabilidad. Este método se encuentra orientado a la trabajabilidad. Realizando el diseño y al momento de realizar la mezcla, ya que el agregado grueso es el único del cual se calcula su proporción, es este al final el cual se presenta en mayor cantidad. Realizando el diseño de mezcla y al momento de realizar esta se pudo observar que en este diseño ingresa el agregado fino y el agregado grueso en porcentajes similares. En este método ingresa mayor cantidad de agregado fino debido a que este método se enfoca en la trabajabilidad y este material es el que nos brinda esa característica. En este método también se observó que debido al mayor uso de agregado grueso , es necesario mayor cantidad de material cementante. Por otro lado en este método no se requiere gran cantidad de material cementante , debido a que la trabajabilidad también es brindada por el agregado fino. Por ultimo en este método , la cantidad de material cementante es mucho menor. Al momento de realizar el ensayo del cono de abrams se pudo apreciar que en la mezcla existe mayor cantidad de agregado grueso. Al realizar el ensayo del cono de abrams se pudo apreciar que a cantidad de agregado grueso y fino es similar. Al realizar el ensayo del cono de abrams se pudo apreciar que la cantidad de agregado fino en mucho mayor a la de agregado grueso, esto nos brinda trabajabilidad.

38. CONCLUSIONES  Se demostró que un mínimo porcentaje de variación el agua hizo variar en gran escala el slump por ende se debe tener en cuenta que los ensayos realizados a los agregados deben de ser correctos  El tamaño del agregado influye en el porcentaje de aire atrapado el cual reduce la resistencia  Se realizó dos ensayos con la misma muestra, en la primera se realizó un mala práctica en el cono ce abrans por lo cual se presentó una falla de corte por ende se tuvo que rechazar la lectura debido a esto se concluye que es necesario conocer los pasos específicos para dicho ensayo ya que en la segunda lectura nos brindó un slump de 6.  Al aplicar el método de diseño ACI en obra se debe de tener en cuenta la variación de agua que se origina por el medio ambiente ya sea que solee lo cual hace que el agregado pierda humedad o que llueva lo cual humedecería nuestro agregado.

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