DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETO TM CONCRETE - SIKA PERÚ SAC NOVIEMBRE-2017

Transcripción

1 DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETO TM CONCRETE - SIKA PERÚ SAC NOVIEMBRE-2017

2 DEFINICIÓN DE CONCRETO «Mezcla de arena, piedra, agua y cementante hidráulico, que inicialmente tiene características de plasticidad y moldeabilidad, para posteriormente endurecer y adquirir propiedades resistentes permanentes, haciéndolo ideal como material de construcción» Fuente: ACI 318

3 TIPOS DE CONCRETO SEGÚN SU DENSIDAD Densidad entre 800 kg/m3 y 2000 kg/m3 Densidad entre 2000 kg/m3 y 2400 kg/m3 Densidad > 2600 kg/m3

4 MÉTODOS PARA DISEÑAR CONCRETO ACI WALKER COMBINACIÓN DE AGREGADOS 4 November 25, 2017 Title of Presentation / Meeting Name

5 POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTABLECER UN DISEÑO DE MEZCLA Encuentra una solución estableciendo proporciones para una dosificación de materiales con componentes múltiples que cumpla con las especificaciones y requisitos. Ofrecer soluciones al cliente (Diseño-Prueba-Interpretación, adaptación in situ). Analizar la estructura de costos de la optimización del concreto > Agregar valor. Aprender sobre los materiales y su interacción (para poder resolver posibles problemas en el futuro).

6 POR QUÉ ES TEMA DIFÍCIL? Retos del diseño de la mezcla: Diferencias de una región a otra, de un país a otro... Estándares Filosofías y preferencias Lobbies que influyen en las normas y estándares Materiales Comunicaciones Variación de materiales constituyentes Interacción de los materiales en la mezcla Logística (disponibilidad) Nivel de precios

7 ERRORES FRECUENTES EN LOS DISEÑOS DE MEZCLA!!! Suponer que es trabajo de los Laboratoristas y que cualquier técnico puede hacerlos. Considerar que son estáticos e invariables Estimar que no vale la pena refinarse en las pruebas de laboratorio Subestimar su importancia NO EXISTE CONCRETO MULTIPROPOSITO

8 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA COMPONENTES Aggregates (~70%) Cement (9%) Water (18%) Air (1%) Admixtures (0.5%) Additive (2%) Vol.-%

9 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: VOLUMEN volumetric calculation: 1m 3 concrete = 1000 liter important differentiation mass kg/m³ density volume liter/m³

10 DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETOS NORMALES

11 CONCEPTOS PREVIOS SOBRE LOS AGREGADOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO

12 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: CONOCIMIENTOS BÁSICOS RESPECTO A LOS AGREGADOS CONDICIONES DE HUMEDAD E S T A D 0 SECO AL HORNO: Ninguna humedad SECO AL AIRE: Humedad < absorción Naturalmente o después de proceso de extracción SSS: Humedad = absorción HÚMEDO: Humedad > absorción Influye en el cálculo del agua de mezcla: Corrección por humedad y absorción

13 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: CONOCIMIENTOS BÁSICOS RESPECTO A LOS AGREGADOS Pesos Específicos - Cálculo

14 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: CONOCIMIENTOS BÁSICOS RESPECTO A LOS AGREGADOS % Absorción y % Humedad - Cálculo

15 IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: PROPORCIONES TÍPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO Agregados (70%) Cemento (9%) Agua (18%) Aire (1%) Aditivos (0,5%) Vol.- % Adiciones (2%) Criterio de balance de volúmenes absolutos 1 m3

16 1. Definición de parámetros básicos: f c, p. específicos de todos los materiales, T.M. de agregados, Slump, relación a/c, % aire, etc. 2. Averiguar lo máximo que se pueda sobre el proyecto: condiciones climáticas, tipo de estructura, sistema de vaciado, sistema de curado, dispersión del equipo de producción, sistema de control de calidad. FICHA TÉCNICA + ESPECIFICACIONES

17 3. Estimar la cantidad de agua / m3 y el % aire Tabla comité ACI 211 Experiencia práctica Generalmente entre 180 y 200 L / m3 Tener en cuenta si se usan aditivos

18 CANTIDADES APROXIMADAS DE AGUA DE AMASADO PARA DIFERENTES SLUMP, T.M. DE AGREGADO Y CONTENIDO DE AIRE Slump (pulgadas) Tamaño máximo del agregado 3/8 ½ ¾ 1 1 ½ Concretos sin aire incorporado 1 a a a % Aire incorporad Concretos con aire incorporado 1 a a a % Aire incorporado en función al grado de exposición Normal Moderado Extremo

19 4. Definir la relación a/c En base a f cr y Tabla ACI 211 La establecen las especificaciones técnicas por durabilidad. F c a 28 días Relación agua/cemento en peso (Kg./cm2) Sin aire incorporado Con aire incorporado

20 RELACION A/C Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento 500 Resistencia en compresión f c en kg/cm Relación Agua/cemento en peso

21 5. Calcular el cemento en peso y volumen absoluto Peso cemento en Kg = Peso agua en Kg. / relación a/c Volumen de cemento en m3 = Peso cemento en Kg. / PE cemento en Kg./m3

22 6. Calcular los aditivos en peso y volumen absoluto Peso aditivo en Kg. = Dosis en % x Peso de cemento en Kg. / 100 Volumen de aditivo en m3 = Peso de aditivo en Kg. / PE aditivo en Kg./m3 7. Hacer un balance de pesos y volúmenes absolutos de lo ya calculado: cemento, agua, aire y aditivo. Calcular la diferencia con 1.00 m3 el volumen por completar con agregados.

23 8. Calcular los agregados en peso y volumen absoluto Tabla del comité ACI 211 Experiencia práctica Cualquier método científico

24 Volumen de AG compactado en seco por m3 de concreto TM del agregado 3/8 ½ ¾ 1 1 ½ Volumen de agregado grueso compactado en seco para diversos MF de arena NOTA: El volumen absoluto se calcula multiplicando el de la tabla por el peso unitario compactado en seco de la piedra y dividiendo por su peso específico seco

25 Fuller y Thompson EMPA Teorías de curvas granulométricas Popovics (4) Bolomey Caquot y Faury NTP

26 9. Repartir el volumen remanente entre los % determinados para arena y piedra, calcular los pesos: IMPORTANTE Vol. Arena = % Arena x Vol. Remanente Peso Arena = Vol. Arena x PE Seco Arena Vol. Piedra = % Piedra x Vol. Remanente Peso Piedra = Vol. Piedra x PE Seco Piedra

27 10. Revisar que el balance final cuadre para 1.00 m3 y que el peso unitario este dentro de los pesos normales (2200 a 2400 Kg./m3). IMPORTANTE HASTA AQUÍ EL DISEÑO DE MEZCLA ESTA COMPLETO PARA CONDICIÓN DE LABORATORIO AHORA HAY QUE CORREGIRLO PARA PLANTA Y/O OBRA

28 11. Corrección por absorción Pesos SSS Insumo Peso Seco (Kg.) (1) % Absorción (%) Agua de Absorción (2) Pesos SSS (Kg.) Cemento Agua 190 Arena Piedra x 1.5/100 = x 0.5/100 = 4.65 (1) + (2) = = = = Aditivo Aire Total

29 Ejercicio 1: Diseñar por método ACI un concreto con f c = 250 Kg./cm2, TM = 1 pulg., slump = 4 pulg. y aire normal. 1. Definir parámetros básicos. 2. Estimar la cantidad de agua / m3 y % aire Agua = 193 Kg./m3 Aire = 1.5 %

30 Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, T.M. de agregado y contenido de aire Slump (pulgadas) Tamaño máximo del agregado 3/8 ½ ¾ 1 1 ½ Concretos sin aire incorporado 1 a a a % Aire incorporad Concretos con aire incorporado 1 a a a % Aire incorporado en función al grado de exposición Normal Moderado Extremo Fuente ACI 211

31 DEFINIR RELACIÓN A/C Tabla del ACI 211 F c a 28 días (Kg./cm2) 450 Relación agua/cemento en peso Sin aire incorporado 0.38 Con aire incorporado a/c =

32 4. Calcular el peso del cemento y volumen absoluto Peso cemento en Kg = Peso agua en Kg. / relación a/c Peso cemento en Kg = 193 Kg / 0.61 = 316 Kg Volumen de cemento en m3 = Peso cemento en Kg. / PE cemento en Kg./m3 Vol. Cemento en m3 = 316 Kg / 3150 Kg/m3 = m3

33 5. Calcular el peso y volumen absoluto de los aditivos Peso aditivo en Kg. = Dosis en % x Peso de cemento en Kg. / 100 Peso aditivo en Kg. = 0.5% x 316 Kg = 1.58 Kg Volumen de aditivo en m3 = Peso de aditivo en Kg. / PE aditivo en Kg./m3 Vol. Aditivo en m3 = 1.58 Kg. / 1200 Kg/m3 = m3

34 6. Hacer balance de pesos y volúmenes absolutos de lo ya calculado y calcular la diferencia con 1.00 m3 para completar con agregados. Insumos Peso Seco (Kg./m3) Volumen en m3 Cemento Agua Aditivo Aire Balance de volúmenes Saldo por completar con agregados = m3

35 7. Establecer el % intervención de arena y piedra Tabla ACI 211 TM del agregado 3/8 ½ ¾ Volumen de agregado grueso compactado en seco para diversos MF de arena NOTA: El volumen absoluto se calcula multiplicando el de la tabla por el peso unitario compactado en seco de la piedra y dividiendo por su peso específico seco. 1 1 ½ Peso Piedra = 0.67 m3 x 1550 Kg./m3 = Kg Vol. Piedra = Kg / 2600 Kg/m3 = m

36 8. Determinar el volumen remanente de arena por diferencia y calcular los pesos Insumos Peso Seco (Kg.) Volumen (m3) Cemento Agua Aditivo Aire Balance volumenes Saldo por completar con agregados = Piedra calculada Vol. Arena por diferencia = Calculo de peso de arena m3 x 2700 Kg/m3 = Kg

37 9. Revisar que el balance final cuadre para 1.00 m3 y que el peso unitario este dentro de lo normal (2200 a 2400 Kg/m3) Insumo Peso Seco (Kg.) Volumen (m3) Cemento Agua Arena Piedra Aditivo Aire Balance total

38 10. Corregir por absorción y humedad Insumo Peso Seco (Kg.) (1) Agua de Absorción (Kg.) (2) Agua de humedad (Kg.) (3) Pesos corregidos (Kg.) Cemento Agua 193 (1) + (2) (3) = = Arena x 2.3/100 = x 5.1/ 100 = 40.1 (1) (2) + (3) = = 808 Piedra x 1.1/100 = x 0.3/100 = 3.1 (1) (2) + (3) = = Aditivo Aire Total

39 GRACIAS POR SU ATENCIÓN