Informe De Concreto c2f35

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

INFORME DE LABORATORIO LEM TEMA:  “DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO DE MEDIANA A ALTA RESISTENCIA, MEDIANTE EL USO DE ADITIVOS” Curso:  TECNOLOGÍA DE CONCRETO I Integrantes: BOZA HUAMAN, Carlos Enrique CANTARO BOLAÑOS, Luis Alberto CÁRDENAS CANO, Miguel Ángel PURIZACA MELGAREJO, Carlos  QUICHCA VILCHEZ, Franco    

20160046C 20151075D 20160051G 20151127D 20151054G

Docentes:  Ing. CARLOS ALBERTO VILLEGAS MARTINES  Ing. CARLOS ARMANDO BARZOLA GASTELU Lima – Perú

2017 - II

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

Índice

página

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 2 RESUMEN ................................................................................................................................... 3 1.

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO......................................................................... 4 A.

DEFINICIÓN: .............................................................................................................. 4

B.

MANEJABILIDAD ...................................................................................................... 4

C. RESISTENCIA Y DURABILIDAD DEL CONCRETO.............................................. 5 D.

DOSIFICACIÓN DE UNA MEZCLA DE CONCRETO ......................................... 5

E.

DATOS DE LOS MATERIALES: ............................................................................ 6

F.

PROCESO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO: ..................... 6

G. MEZCLADO Y FABRICACION DE LAS PROBETAS ........................................ 6 2.

3.

4.

5.

ENSAYO DE LABORATORIO DEL DISEÑO ............................................................... 7 A.

DATOS: ....................................................................................................................... 7

B.

RESULTADOS: .......................................................................................................... 8

ENSAYO DE LABORATORIO DEL REDISEÑO ......................................................... 8 A.

DATOS: ....................................................................................................................... 8

B.

RESULTADOS: .......................................................................................................... 9

C.

CONCLUSIONES: ..................................................................................................... 9

DISEÑO CON ADITIVOS.................................................................................................. 9 A.

FUNDAMENTO TEÓRICO: ...................................................................................... 9

B.

CONDICIONES DE USO: ......................................................................................... 9

a)

CONCRETO FRESCO ............................................................................................ 10

b)

CONCRETO ENDURECIDO .................................................................................. 10

C.

CLASIFICACIÓN: .................................................................................................... 10

ENSAYO DE LABORATORIO ...................................................................................... 12 A.

DATOS: ..................................................................................................................... 12

B.

CÁLCULOS: ............................................................................................................. 12

C.

RESULTADOS: ........................................................................................................ 13

D.

CONCLUSIONES: ................................................................................................... 13

E.

RECOMENDACIONES: .......................................................................................... 13

ANEXOS A: ....................................................................................................................... 14 ANEXOS B: ....................................................................................................................... 15

2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

INTRODUCCIÓN En los últimos años se ha evidenciado un auge de la Construcción en el Perú, es así que los requerimientos de profesionales y mano de obra calificada son cada vez mayores, con ello; la utilización de maquinarias y materiales de 1ra calidad proporcionarán un buen resultado en el trabajo, ahorrando tiempo y dinero a comparación que, si se hiciera manualmente o con pocos conocimientos en Diseño y Control, se vería reflejado en pérdidas tanto para el dueño, como para la empresa contratista de no hacerse de este modo. Es así que, con el Objetivo de formar profesionales con un amplio conocimiento en este rubro, la Facultad de Ingeniería Civil de la UNI propone trabajos de investigación a sus estudiantes e informes de Laboratorio, en donde ellos en conjunto tienen que diseñar un tipo de Concreto específico, teniendo en cuenta la Teoría Dictada en Clase y puesta en práctica en el Laboratorio de Ensayo de Materiales de la FIC-UNI

3 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

RESUMEN Es así que el presente trabajo, se elaboró en dos etapas. En la primera; nos encargaron diseñar y un concreto de resistencia Normal con una Resistencia a la compresión promedio de 210 kg/cm3. Para tal objetivo; mediante ensayos de laboratorio se determinaron las propiedades de la Cantera a utilizar (Arena y Piedra) y mediante el Método del Agregado Global en conjunto con las Tablas de diseño del ACI, se obtuvieron los resultados expuestos en el siguiente informe. En la segunda etapa de igual manera se buscó diseñar un Concreto de Alta Resistencia con una Resistencia a la compresión promedio de 600 kg/cm3. Para ello fue necesario utilizar el Aditivo Súper Plastificante CHEMAPLAST, y de la misma manera se hizo el Diseño y Dosificación de la mezcla del concreto, para posteriormente ser ensayada a los 7 días.

4 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

1. DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO A. DEFINICIÓN: Es importante saber que se han realizado una gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas de concreto, en buena parte se entiende que el diseño de mezcla es un procedimiento empírico, y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad determinada así como la manejabilidad apropiada para un tiempo determinado, además se debe diseñar para unas propiedades que el concreto debe cumplir cuando una estructura se coloca en servicio. Una mezcla se debe diseñar tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificación apropiada en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economía. B. MANEJABILIDAD Es importante que el concreto se diseñe con la manejabilidad adecuada para la colocación, esta depende principalmente de las propiedades y características de los agregados y la calidad del cemento. Cuando se necesita mejorar las propiedades de manejabilidad, se puede pensar en incrementar la cantidad de mortero. Es fundamental la comunicación entre el diseñador, el constructor y el productor de concreto con el propósito de asegurar una buena mezcla de concreto. Una adición de agua en la obra es la peor solución para mejorar la manejabilidad del concreto, es totalmente contraproducente para la calidad del producto.

5 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

C. RESISTENCIA Y DURABILIDAD DEL CONCRETO El concreto es diseñado para una resistencia mínima a compresión. Esta especificación de la resistencia puede tener algunas limitaciones cuando se especifica con una máxima relación agua cemento y se condiciona la cantidad de material cementante. Es importante asegurar que los requisitos no sean mutuamente incompatibles. O en algunos casos la relación agua/material cementante se convierte en la característica más importante por tema de durabilidad. En algunas especificaciones puede requerirse que el concreto cumpla con ciertos requisitos de durabilidad relacionados con congelamiento y deshielo, ataques químicos, o ataques por cloruros, casos en los que la relación agua cemento, el contenido mínimo de cemento y el uso de aditivos se convierten en pieza fundamental para el diseño de una mezcla de concreto. Esto nos lleva a tener presente que una mezcla perfecta o diseñada bajos los criterios de durabilidad no producirá ningún efecto si no se llevan a cabo procedimientos apropiados de colocación, compactación acabado, protección y curado. D. DOSIFICACIÓN DE UNA MEZCLA DE CONCRETO Las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con dichas características con los materiales disponibles, se logra mediante el sistema de prueba y error o el sistema de ajuste y reajuste. Dicho sistema consiste en preparar una mezcla de concreto con unas proporciones iniciales y calculadas por diferentes métodos. A la mezcla de prueba se le realizan los diferentes ensayos de control de calidad como asentamiento, pérdida de manejabilidad, masa unitaria, tiempos de fraguado y resistencia a la compresión. Estos datos se comparan con la especificación y si llegan a ser diferentes o no cumplen con la expectativa de calidad se reajustan las cantidades, se elabora nuevamente la mezcla que debe cumplir todos los ensayos de control de calidad, si nuevamente no cumple los requisitos exigidos es necesario revisar los materiales, el método del diseño y nuevamente otra mezcla de concreto hasta ajustar los requisitos exigidos por la especificación.

6 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

E. DATOS DE LOS MATERIALES:  Granulometría  Módulo de finura de la arena  Tamaño máximo de la grava  Densidad aparente de la grava y de la arena  Absorción del agrava y de la arena  Masa unitaria compacta de la grava  Humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas  Densidad del cemento F. PROCESO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO:  Estudio de las especificaciones de la obra  Definición de la resistencia Compresión/flexión  Elección del asentamiento  Determinar TM – TMN  Estimación cantidad de aire  Estimación contenido de agua  Definir relación agua/material cementante  Contenido de material cementante  Verificar las granulometrías de los agregados  Estimación de agregado grueso  Estimación de agregado fino  Ajuste por humedad  Ajuste del diseño de mezcla G. MEZCLADO Y FABRICACION DE LAS PROBETAS

7 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

2. ENSAYO DE LABORATORIO DEL DISEÑO A. DATOS:

PE PUS PUC W ABS MF TNM

CEMENTO AGUA ARENA PIEDRA ADITIVO AIRE

DS 374 215 790 899 0 0.02

A 2600 1550 1680 0.006 0.0081 2.7 N°4

VOL 0.119 0.215 0.304 0.342 0.000 0.020

P 2630 1430 1550 0.007 0.009 6.7 3/4"

DUS 1.000 0.575 2.112 2.404 0.000

C 3150

DO 374.0 218.5 794.7 905.3 0.0 N° TANDAS

DUO 1.000 0.584 2.125 2.421 0.000 6.130 8.810

ESPECIFICACIONES fc 210 slump 3" - 4" control 0.1 v 20% OBRA 54

LAB 8.81 5.15 18.72 21.32 0.00

MEZ 42.500 24.825 90.311 102.874 0.000

OB 1 BOLSA 24.825 2.068 2.554 0.000

LATAS 1 BOLSA 24.825 3.447 4.256 0.000

8 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

B. RESULTADOS:

DIÁMETRO(PROMEDIO) ÁREA(cm2) CARGA(kg) RESISTENCIA(kg/cm2) R.PROMEDIO(kg/cm2)

PROBETA 1 PROBETA 2 15.46 15.465 187.7192326 187.840675 46200 52400 246.113 278.959 262.536

Se buscaba obtener una resistencia de 210 kg/cm2 al ver que el valor esta algo alejado se procederá a realizar el rediseño

3. ENSAYO DE LABORATORIO DEL REDISEÑO A. DATOS:

a/c=0.575 a=215

CEMENTO AGUA ARENA PIEDRA ADITIVO AIRE

DS 348 212 790 899 0 0.02

VOL 0.110 0.212 0.304 0.342 0.000 0.020

a/c=0.61 a=212

DUS 1.000 0.609 2.270 2.583 0.000

DO 348.0 215.5 794.7 905.3 0.0 N° TANDAS

DUO 1.000 0.619 2.284 2.601 0.000 6.504 8.302

LAB 8.30 5.14 18.96 21.60 0.00

MEZ 42.500 26.313 97.059 110.560 0.000

OB 1 BOLSA 26.313 2.223 2.745 0.000

LATAS 1 BOLSA 26.313 3.705 4.574 0.000

9 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

B. RESULTADOS:

DIÁMETRO(PROMEDIO) ÁREA(cm2) CARGA(kg) RESISTENCIA(kg/cm2) R. PROMEDIO(kg/cm2)

PROBETA 1 PROBETA 2 15.43 15.35 186.9914043 185.05744 46200 52400 194.534102 186.071586 190.3028441

C. CONCLUSIONES: 

Gracias al rediseño pudimos obtener una resistencia cercana a la esperada (210kg/cm)

4. DISEÑO CON ADITIVOS A. FUNDAMENTO TEÓRICO: Un aditivo es definido de acuerdo a la Norma ASTM C 125 como un material que no siendo agua, agregado, cemento o fibra de refuerzo es empleado en la fabricación de mortero o concreto. De acuerdo a las normas peruanas como la NTP 339.086 tenemos que los aditivos son definidos como los componentes fundamentales para modificar alguna de sus propiedades. B. CONDICIONES DE USO: Los aditivos primeramente deberán cumplir los requisitos de las norma ASTM o NTP. Además, los aditivos se emplearan cuando se requiera cambiar o corregir alguno de estas características:      

Cantidad de agua Tiempo de fragua Resistencia a la compresión Resistencia a la flexión Deformación por contracción Inalterabilidad

10 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

Los motivos principales para utilizar aditivo son: a) CONCRETO FRESCO  Reducción del contenido de agua de la mezcla , para economizar el agua y reducir la relación a/c (plastificantes y superplastificantes )  Incremento de la trabajabilidad.  Reducción y control del asentamiento.  Aceleración del fraguado inicial.  Para facilitar la colocación del concreto o bombeo de la mezcla. b) CONCRETO ENDURECIDO  Reducción del calor de hidratación.  Incremento de la durabilidad (resistencia a condiciones severas o extremas).  Disminución de la permeabilidad.  Control de la corrosión.  Incrementa la adherencia del concreto con el acero. C. CLASIFICACIÓN: De acuerdo a las normas ASTM C 494, los aditivos se clasifican en:       

TIPO A: Reductores de agua. TIPO B: Retardadores de fragua. TIPO C: Acelerantes. TIPO D: Reductores de agua- retardadores de fragua. TIPO E : Reductores de agua - acelerantes TIPO F: Super reductores de agua. TIPO G: Super reductores de agua – acelerantes.

Otro tipo de clasificación de los aditivos de acuerdo a la norma ACI 212, será la siguiente: 

ACELERANTES: Son los cuales tienen la finalidad de incrementar la resistencia inicial en compresión.



INCORPORADOR DE AIRE: Sirven para mejorar el comportamiento del concreto a los procesos de hielo y deshielo que se producen en los poros del concreto. Este aditivo retiene el aire del concreto, además mejora la trabajabilidad del concreto. 

REDUCTORES DE AGUA Y REGULADORES DE FRAGUA: Son empleados para reducir el agua para producir cierto asentamiento, además permiten reducir la relación a/c. Generalmente este tipo de aditivos reducen en 5% a 10%, también permite modificar las condiciones de fraguado.

11 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción



ADITIVOS MINERALES: Pueden ser puzolánicos, actúan como partículas muy finas con la finalidad de aumentar la resistencia de compresión final del concreto.



GENERADORES DE GAS: Sirve para controlar los procesos de exudación y asentamiento mediante la liberación de burbujas de gas en la mezcla fresca.



ADITIVOS DE INYECCIONES: Sirven para retardar el tiempo de fraguado en cimentaciones especiales en las que las distancias de bombeo son muy grandes.



PRODUCTORES DE EXPANSIÓN: Sirve para controlar la contracción por secado del concreto.



LIGANTES: Sirven para mejorar la adherencia de concreto, por ejemplo un concreto viejo y un concreto nuevo.



COLORANTES: Sirve para variar el color del concreto sin alterar las propiedades de los componentes del concreto.



FLOCULANTES: Estos tienen la finalidad de incrementar la velocidad de exudación y disminuir el volumen del concreto. Esto hace que se incremente la cohesividad y rigidización inicial del concreto.



FUNGICIDAS, INSECTICIDAS Y GERMICIDAS: Con este aditivo se controla el crecimiento de bacterias y hongos en las paredes.



IMPERMEABILIZANTES: Este aditivo tiene la finalidad de controlar las filtraciones del agua a través de la grietas, reduciendo la penetración del agua.



REDUCTORES DE PERMEABILIDAD: Sirven para reducir la velocidad del agua al circular a través de un elemento de concreto saturado.



CONTROLADORES DE LA REACCIÓN ÁLCALI – AGREGADO: Tienen la finalidad de reducir, evitar o controlar la reacción entre los álcalis del cemento y elementos que puedan estar presentes en los agregados reactivos.

12 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción



INHIBIDORES DE LA CORROSIÓN: Los cuales tienen la finalidad de inhibir, retardar o reducir la corrosión del acero de refuerzo y elementos metálicos.



SUPERPLASTIFICANTES: Son también llamados aditivos reductores de agua de alto rango de acuerdo a las normas ASTM, tiene la finalidad de reducir en forma importante el contenido de agua en el concreto, además estos concretos sirven para:  Colocación de concreto en secciones delgadas.  Estructuras con alta densidad de acero y espaciamientos cercanos.  Concreto bombeable para disminuir la presión de la bomba.

5. ENSAYO DE LABORATORIO A. DATOS:

PE PUS PUC W ABS MF TNM

A 2600 1500 1600 0.006 0.008 2.3

P 2610 1480 1540 0.005 0.01 6.4 1"

C 3150

ESPECIFICACIONES fc 600 slump 3" - 4" control 0.1 v 20% OBRA 54

B. CÁLCULOS: DS CEMENTO 650 AGUA 195 ARENA 692 PIEDRA 783 ADITIVO 19.5 AIRE 0.015

VOL 0.206 0.195 0.266 0.300 0.018 0.015

DUS 1.000 0.300 1.065 1.205 0.030

DO 650.0 200.3 696.2 786.9 19.5

DUO LAB MEZ OB LATAS 1.000 14.92 42.500 1 BOLSA 1 BOLSA 0.308 4.60 13.096 13.096 13.096 1.071 15.98 45.518 1.077 1.795 1.211 18.06 51.452 1.234 2.057 0.030 0.45 1.275 1.275 1.275 3.620 N° TANDAS 14.918

En este caso utilizamos el aditivo supe plastificante CHEMAPLAST el cual tenía una densidad de 1.11gr/cm3.

13 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

C. RESULTADOS: DIÁMETRO(PROMEDIO) ÁREA(cm2) CARGA(kg/cm2)

PROBETA 1 15.38 185.78 537.576

PROBETA 2 15.42 186.75 521 487

D. CONCLUSIONES:  Los aditivos reductores de agua de alto rango, generalmente sirven para diseño por resistencia a compresión.  La reducción de agua en la mezcla al utilizar aditivo superplastificante no interviene en el slump, ya que podemos encontrar diferentes valores de slump.  Acerca del aditivo CHEMAPLAST se puede corroborar que cumple con las especificaciones.  Si la superficie no es lisa después del curado o si no hicimos un buen enrasado entonces debemos ir a hacer un corte en la parte superior de nuestra probeta, ya que la compresión no actuará axialmente por el eje central de la probeta, además si la relación altura/diámetro es menor de 1.8, entonces e deberá hacer un una corrección. Ver tabla 1 de ANEXOS. E. RECOMENDACIONES:  Limpiar el trompo antes de realizar la mezcla, ya que puede los datos en nuestro diseño.  Al utilizar este aditivo remover bien en la mezcladora y tratar de no verter más agua de la diseñada.  Combinar el aditivo con el agua y echar poco a poco en todo el proceso de mezclado.

14 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

ANEXOS A: DISEÑO Y REDISEÑO

15 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción

ANEXOS B: DISEÑO CON ADITIVOS

TABLA 1

16 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Construcción