Ao de la Promocin de la Industria Responsable y Compromiso Climtico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE AGRONOMIA-ESC. ING.AGRICOLA

ALUMNOS: Valdiviezo Sosa Bruno Enrique.

PROFESOR: Ing. Benjamin Lizana Bobadilla.TEMA:Relacin de agua - cemento Diseo de mezclas de concreto Teora del proporcionamiento en concreto CURSO: Concreto Reforzado

PIURA - PERU2014

INTRODUCCINEl concreto de uso comn, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genricamente se designa como aditivo.Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultnea un quinto participante representado por el aire.La mezcla intima de los componentes del concreto convencional produce una masa plstica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta caracterstica hasta que al cabo de algunas horas se torna rgida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo slido, para convertirse finalmente en el material mecnicamente resistente que es el concreto endurecido.El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma lquida, prcticamente puede adquirir cualquier forma. .Esta combinacin de caractersticas es la razn principal por la que es un material de construccin tan popular para exteriores.Ya sea que adquiera la forma de un camino de entrada amplio hacia una casa moderna, un paso vehicular semicircular frente a una residencia, o una modesta entrada delantera, el concreto proporciona solidez y permanencia a los lugares donde vivimos.En la forma de caminos y entradas, el concreto nos conduce a nuestro hogar, proporcionando un sendero confortable hacia la puerta.Adems de servir a nuestras necesidades diarias en escalones exteriores, entradas y caminos, el concreto tambin es parte de nuestro tiempo libre, al proporcionar la superficie adecuada para un patio.

DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO Es importante saber que se han realizado una gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos tericos deldiseo de mezclas de concreto, en buena parte se entiende que eldiseo de mezclaes un procedimiento emprico, y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseo estn basados principalmente en lograr unaresistencia a compresinpara una edad determinada as como lamanejabilidad apropiada para un tiempo determinado, adems se debe disear para unas propiedades que el concreto debe cumplir cuando una estructura se coloca en servicio.Una mezcla se debe disear tanto para estado fresco como para estado endurecido. Las principales exigencias que se deben cumplir para lograr una dosificacin apropiada en estado fresco son las de manejabilidad, resistencia, durabilidad y economa.MANEJABILIDADEs importante que el concreto se disee con la manejabilidad adecuada para la colocacin, esta depende principalmente de las propiedades y caractersticas de losagregadosy la calidad delcemento. Cuando se necesita mejorar las propiedades de manejabilidad, se puede pensar en incrementar la cantidad demortero.Es fundamental la comunicacin entre el diseador, el constructor y el productor de concreto con el propsito de asegurar una buena mezcla de concreto.Una adicin de agua en la obra es la peor solucin para mejorar la manejabilidad del concreto, es totalmente contraproducente para la calidad del producto.

RESISTENCIA Y DURABILIDAD DEL CONCRETOEl concreto es diseado para una resistencia mnima a compresin. Esta especificacin de la resistencia puede tener algunas limitaciones cuando se especifica con una mxima relacin 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 relacin agua/material cementante se convierte en las caractersticas ms importante por tema dedurabilidad.En algunas especificaciones puede requerirse que el concreto cumpla con ciertos requisitos de durabilidad relacionados con congelamiento y deshielo, ataques qumicos, o ataques por cloruros, casos en los que larelacin agua cemento,el contenido mnimo de cemento y el uso de aditivosse convierten en pieza fundamental para eldiseo de una mezcla de concreto.Esto nos lleva a tener presente que una mezcla perfecta o diseada bajos los criterios de durabilidad no producir ningn efecto si no se llevan a cabo procedimientos apropiados de colocacin, compactacin acabado, proteccin ycurado.LA ECONOMA DE EN LAS MEZCLAS DE CONCRETOEl costo de la elaboracin de una mezcla de concreto est constituido bsicamente por el costo de los materiales, equipo y mano de obra.La variacin en el costo de los materiales se debe a que el precio del cemento por kilo es mayor que el de los agregados y de all, que la proporcin de estos ltimos minimice la cantidad de cemento sin sacrificar la resistencia y demspropiedades del concreto. La diferencia en costo entre los agregados generalmente es secundaria; sin embargo, en algunas localidades o con algn tipo de agregado especial pueden ser suficientes para que influya en la seleccin y dosificacin. El costo del agua usualmente no tiene ninguna influencia, mientras que el de los aditivos puede ser importante por su efecto potencial en la dosificacin del cemento y los agregados.El costo de la mano de obra depende de la trabajabilidad de la mezcla y de los mtodos de colocacin y compactacin.Una mezcla poco trabajable con un equipo de compactacin deficiente aumenta los costos de mano de obraTambin la economa de un diseo de mezcla se debe contemplar el grado de control de calidad que se espera en la obra. El concreto tiene una variabilidad tanto la calidad de los materiales, la produccin y las acciones que se ejecutan en la obra. En obras pequeas sobre disear el concreto puede resultar econmico entre comillas pero en una obra muy grande de altos volmenes de concreto se debe implementar un extenso control de calidad con el propsito de mejoran los cost y la eficiencia.

DOSIFICACIN DE UNA MEZCLA DE CONCRETOLas proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con dichas caractersticas 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 mtodos. A la mezcla de prueba se le realizan los diferentesensayos de control de calidadcomoasentamiento, prdida de manejabilidad, masa unitaria, tiempos de fraguado y resistencia a la compresin.Estos datos se comparan con la especificaciny 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 mtodo del diseo y nuevamente otramezcla de concretohasta ajustar los requisitos exigidos por la especificacin.Lasdosificaciones de mezclas de concretoson las cantidades decementoy de otros materiales que se necesitan para obtener las resistencias indicadas en los planos de estructuras.

DATOS DE LOS MATERIALESDe las propiedades de los materiales que se van a utilizar se debe conocer: Granulometra Mdulo de finura de la arena Tamao mximo de la grava Densidad aparente de la grava y de la arena Absorcin 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

PROCESO PARA EL DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO1. Estudio de las especificaciones de la obra2. Definicin de la resistencia Compresin/flexin3. Eleccin del asentamiento4. Determinar TM TMN5. Estimacin cantidad de aire6. Estimacin contenido de agua7. Definir relacin agua/material cementante8. Contenido de material cementante9. Verificar las granulometras de los agregados10. Estimacin de agregado grueso11. Estimacin de agregado fino12. Ajuste por humedad13. Ajuste del diseo de mezclaLos mtodos de diseo de mezclas de concretovan desde los analticos experimentales y empricos, hasta volumtricos, todos estos mtodos han evolucionado y ha llevado a procedimientos acordes con las necesidades de los proyectos y se han desarrollado algunas guas ya normalizadas para darle cumplimiento a la calidad del concreto en la obras.

PROPORCIONAMIENTO EN CONCRETO El primer paso para determinar las proporciones de los distintos ingredientes del concreto es establecer la relacin agua-cemento; como se indic antes,sta depende del grado de exposicin a que estar sometido y de la resistencia deseada. El siguiente paso es decidir la combinacin ms econmica de agregados finos y gruesos a fin de producir un concreto de plasticidad manejable.El principio general que rige las proporciones de los agregados finos y gruesos es que la pasta de cemento y el agregado fino deben llenar los huecos del agregado grueso; dichos huecos dependen del tipo de material y de su tamao. En general, el volumen de huecos es algo menor de la mitad del volumen del agregado y se acostumbra utilizar una cantidad de arena igual a la mitad del volumen de piedra triturada. Expresaremos las proporciones en el orden siguiente: cemento, arena y agregado grueso; por ejemplo, la mezcla podra ser 1: 2: 4, 1:2 ,5, 1:3:6. Muy a menudo,los agregados finos y gruesos se expresan mediante un solo nmero y una mezcla de 1:2:4 se escribe 1:6; la razn es que el volumen de arena no essiempre la mitad del volumen de piedra triturada, ya que sera ms econmico usar una mezcla de 1:2 :3 . Sin embargo, esto no es ms que otra manera de expresar una proporcin de 1:6.La arena con un contenido normal de humedad aumenta de volumen cerca de un 20% y esto debe tenerse en cuenta al determinar las proporciones ausarse. La suma de los agregados finos y gruesos, en proporcin a la pasta de cemento, depende de la consistencia requerida; en general, las mezclas duran son ms econmicas con respecto al costo de los materiales; pero si son demasiado secas, se aumenta el costo de colocacin ydebe tenerse cuidado para evitar defectos de acabado. Cuando se aumenta la proporcin del agregado fino, el concreto que se obtiene es ms fcil de trabajar, pero esto requiere generalmente mayor cantidad de pasta de cemento y puede ser antieconmico. En la tabla 2-2 se indican algunas proporciones recomendables del agregado grueso respecto al volumen de concreto, dependiendo de la finura de la arena; la relacin ms pequea corresponde a la arena ms fina.

TABLA 2-2. PROPORCIONES RECOMENDABLES DEL AGREGADO GRUESO REPSECTO AL VOLUMEN DE CONCRETOTAMAO MX. DEL AGREGADORELACIN DEL AGREGADO GRUESO AL VOLUMEN DE CONCRETO

Pulg.CmMnimaMxima

3/81 y mayores0.951.902.54 y mayores0.400.590.640.460.650.70

Probablemente la mezclams comn para condiciones normales de trabajo, utilizando concreto sin inclusin de aire, es de 1 de cemento a 5 de agregados,con una relacin agua-cemento de 29. La mezcla 1:5 puede ser 1: 1 : 3 : 1:2:3. Los especmenes fabricados con estas proporciones producirn un concretocuya resistencia ltima de compresin ser de aproximadamente 210 kg/cm2.Si se desea mayor resistencia, o si elgrado de exposicin es ms severo, debe reducirse la relacin agua-cemento para producir un concreto ms denso.Cuando la estructura es de magnitud suficiente para justificar el gasto, puede utilizarse otro mtodo para determinar las proporciones. En las especificaciones entregadas al contratista, se le suministra cierta informacin, como tipo de trabajo, resistencia requerida, relacin mxima agua-cemento, tamaos mximos de agregados y rango de revenimiento; porsupuesto, el contratista debe utilizar un concreto plstico y trabajable. A continuacinse realiza una serie de pruebas con muestra de distintas proporciones dentro de las limitaciones especificadas y se establece una curva de resistencia para varias relaciones agua-cemento; este mtodo de pruebas permite al contratista producir concreto ms econmico de calidad requerida. Una vez determinada la relacin agua-cemento, de acuerdo con la resistencia requerida y con el grado de exposicin a la intemperie, seelige la combinacin ms adecuada de agregados para lograr una trabajabilidad conveniente.LA RELACIN AGUA CEMENTO La relacin agua / cemento constituye un parmetro importante de la composicin del hormign. Tiene influencia sobre la resistencia, la durabilidad y la retraccin del hormign. La relacin agua / cemento (a/c) es el valor caracterstico ms importante de la tecnologa del hormign. De ella dependen la resistencia y la durabilidad, as como los coeficientes de retraccin y de fluencia. Tambin determina la estructura interna de la pasta de cemento endurecida. La relacin agua cemento es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento existentes en el hormign fresco. O sea que se calcula dividiendo la masa del agua por la del cemento contenidas en un volumen dado de hormign.

R = Relacin agua / cemento a = Masa del agua del hormign fresco c = Masa del cemento del hormign La relacin agua - cemento crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta el contenido de cemento. En todos los casos, cuanto ms baja es la relacin agua - cemento tanto ms favorables son las propiedades de la pasta de cemento endurecida. La importancia de la relacin agua - cemento fue descubierta hace 60 aos por Duff A. Abrams especialista de EE. UU. Despus de haber estudiado un gran nmero de hormigones de diferentes composiciones, anunci la ley que expresa que con un agregado dado, la resistencia depende slo de la relacin agua - cemento del hormign fresco. Este descubrimiento ha provocado desarrollos importantes puesto que otras propiedades de gran valor del hormign, tambin dependen de la relacin agua / cemento. Los trabajos realizados posteriormente por T.C. Powers, han permitido comprender las causas de esta fuerte influencia de la relacin agua / cemento.

Estas razones estn ligadas al endurecimiento del cemento portland, el que como se sabe se debe a la absorcin qumica de agua por los constituyentes del cemento, especialmente por 3 CaOSiO2 y el 2 CaOSiO2. La pasta de cemento se endurece entonces formando un gel progresivamente ms estable. Como en la mayora de las transformaciones qumica, las cantidades de elementos que participan en esta relacin estn en proporcin fija. La hidratacin completa de 100 g de cemento portland requiere 20 g de agua, aproximadamente, lo que corresponde a una relacin agua / cemento = 0,2. En los minsculos intersticios 3 del gel en formacin se fijan por, por adsorcin, otras molculas de agua, a razn tambin de 20 g de agua por 100 g de cemento, aproximadamente, al final del proceso. En consecuencia el cemento portland fija, para su endurecimiento, una cantidad de agua correspondiente a una relacin agua / cemento = 0,4. El agua suplementaria no est fijada y ocupa en la pasta de cemento endurecido cierto volumen en forma de poros capilares4Cuanto mayor sea la existencia de agua en exceso habr mayor cantidad de capilares en la pasta de cemento. Cuando la cantidad total de capilares corresponde a una relacin a/c = 0,7, los capilares son tan numerosos que estn unidos entre si formando una red permeable. La proporcin de capilares con relacin a la materia slida ser 1:2. En consecuencia, si se agregan 70 g de agua a 100 g de cemento (a/c = 0,7) Los primeros 20 g son fijados qumicamente. Los 20 g siguientes son fijados por adsorcin Los 30 g restantes quedan libres en la red de capilares Esta representacin simple de la formacin de la pasta de cemento endurecido suscita las constataciones siguientes: 1. La influencia de la relacin agua / cemento slo concierne a la pasta de cemento endurecida y no depende ni del tenor en cemento ni de las propiedades de los agregados del hormign. 2. La disminucin de la resistencia del hormign debida al aumento de la relacin agua / cemento se explica por la disminucin de la compacidad de la pasta de cemento. 3. La porosidad incrementada debido a un aumento de la relacin agua / cemento acarrea una disminucin de la compacidad y en consecuencia de la resistencia qumica del hormign. 4. La cantidad suplementaria de agua, libre y mvil en la pasta de cemento endurecida, provoca un aumento del coeficiente de retraccin del hormign.

ConclusinEs necesario que el ingeniero y el estudiante comprendan los conceptos bsicos del concreto presforzado para que tenga un buen criterio en el diseo de estos elementos. Gracias a la combinacin del concreto y el acero de presfuerzo es posible producir en un elemento estructural esfuerzos y deformaciones que se contrarresten total o parcialmente con los producidos por las cargas, logrndose as diseos muy eficientes. Los elementos que se pueden obtener son ms esbeltos y eficientes, por ejemplo, en vigas se utilizan peraltes del orden del claro L/20, en vez del usual L/10 para vigas reforzadas. Existen aplicaciones que solo son posibles gracias al empleo del concreto presforzado como el caso de puentes sobre avenidas con trnsito intenso o de claros muy grandes.

El concreto presforzado permite que el diseador controle las deflexiones y grietas al grado deseado. Como se observ, el uso de materiales de alta resistencia y calidad son necesarios en la fabricacin de elementos de concreto presforzado ya que si estos no cumplen con las caractersticas requeridas podran fallar en cualquiera de las etapas crticas.

Es necesario que el acero sea de una resistencia mucho mayor que el acero ordinario ya que este se debe de presforzar a altos niveles para que el elemento sea eficiente y debido a que esta fuerza de presfuerzo es disminuida con el tiempo por a las prdidas que ocurren.