Metodo Modulo de Finura PDF

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modulo de finura...

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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL NGE ÍA C L ULO F

DO

MCs. I

CICLO

V

ECTOR PER

I.- INTRODUCCION

Las propiedades del concreto se estudian principalmente con el propósito de diseñar mezclas, estas propiedades que se requieren en el concreto endurecido las especificara el diseñador de la estructura, y las propiedades del concreto fresco se rigen por el tipo de construcción. A si pues, el diseño de mezclas puede definirse como el proceso para seleccionar los componentes del concreto y determinar sus cantidades relativas, con el fin de producir, con el mayor ahorro posible, concreto con un mínimo de ciertas características, principalmente resistencia, consistencia y durabilidad. El método de módulo de finura difiere del anterior principalmente en la selección y determinación de los porcentajes de incidencia de los agregados fino y grueso, además de la determinación del volumen absoluto del agregado integral, el volumen de agua teniendo en cuanta el perfil del agregado y el tipo de concreto a elaborar, determinación del “m” (módulo de finura de la combinación de agregados) en función del factor cemento y el tamaño máximo nominal, determinación del rf y el rg. En este informe presentaremos el diseño del concreto por el método módulo de finura, Se tendrá dos tipos de concreto, uno normal y otro con un aditivo supe plastificante

II.- OBJETIVOS

A. OBJETIVO GENERAL 



Realizar el diseño de una mezcla de concreto normal usando el método Modulo de Finura, basándonos en una resistencia especificada f’c = 300 Kg/cm2 (resistencia requerida). Realizar el diseño de una mezcla de concreto con aditivo superplastificante (VISCOCRETE) usando el método del Módulo de Finura, basándonos en una resistencia especificada f’c = 300 Kg/cm2 (resistencia requerida). .

B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 



Determinar las propiedades tanto del concreto fresco (slump, peso unitario), como del concreto endurecido (esfuerzo de rotura, módulo de elasticidad) ; para ambos casos Evaluar la resistencia alcanzada por el concreto endurecido para ambos casos

III.- MARCO TEORICO A.- Propiedades de los Agregados

Las características que se desea en una mezcla de concreto son función de la utilidad que presentará en obra. Así si se quiere utilizarlo en una estructura, se tendrá una resistencia acorde a las solicitaciones y además resistente al intemperismo, es decir que sea estable. En carreteras con losas de concreto, además de su resistencia al intemperismo y a la flexo tracción, deba comportarse adecuadamente frente a la abrasión producida por el tráfico. Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de dosificación y en algunos casos el uso de aditivos. Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad específica. Estas propiedades se pueden dividir en

dos grupos: cuando el concreto está en estado fresco y cuando está endurecido. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESO  Consistencia o fluidez. Es la resistencia que opone el concreto a experimentar deformaciones. Depende de la forma, gradación y tamaño máximo del agregado en la mezcla, cantidad de agua de mezclados. La consistencia se mide mediante el ensayo de revenimiento o “slump” con el “Cono de Abrams” (ASTM C-143), para concretos hechos con agregado grueso cuyo tamaño máximo menor de 2”.

 Trabajabilidad. Es la cantidad de trabajo necesaria para compactar al máximo una mezcla de concreto. Depende de la fluidez, la docilidad y el equipo de compactación con que se cuente. Como se puede apreciar, la trabajabilidad es una combinación de muchas variables; de manera que se puede apreciar, la trabajabilidad es una combinación de muchas variables.

 Homogeneidad. Se refiere a que los componentes del concreto se encuentren en la misma proporción en cualquier parte de la masa. Considerando que el concreto es una mezcla cuyos componentes tienen diferente peso específico, estos tenderán a segregarse. La homogeneidad depende del tipo y tiempo de mezclado, del transporte, de la compactación, etc. Para el muestreo del concreto se debe tomar masas que correspondan al tercio central de una tanda de mezcladora

PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO  Elasticidad.

Como el concreto no es material linealmente elástico, no sigue en ningún momento la ley de Hooke, es decir que el diagrama esfuerzo deformación no presenta ningún tramo recto. De manera que el “Pseudo Módulo de Elasticidad “es la pendiente de la secante a la curva desde el origen a

un punto de tensión determinado

(generalmente la tensión de trabajo). Para esfuerzos de trabajos pequeños y alternantes el módulo en el origen puede tomarse como módulo de elasticidad dinámico. El módulo de elasticidad del concreto es una función compleja de muchas variables como la tensión de trabajo, forma de solicitación, duración de las cargas, estado higroscópico, etc.

 Resistencia. La resistencia a la compresión simple del concreto es su propiedad más característica y la que define su calidad. En 1919, Duff Abrams estableció experimentalmente que la resistencia a la compresión es función de la relación Agua/Material Cementante (A/MC) en forma más significativa que otras variables como la calidad de los agregados, la compacidad, etc. La resistencia aumenta con el tiempo y depende del estado de humedad durante el tiempo de depósito. Es de suma importancia predecir la resistencia del concreto a la edad de 28 días a partir de los resultados a edades tempranas. Slater propone la siguiente expresión.

f 'c28=f 'c 7+ k √ f ' c f'c = Resistencia a los 7 días. K = Factor regional que se determina experimentalmente.

IV.- ESPECIFICACIONES DE SERVICIO Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES. 1.

ESPECIFICACIONES DE SERVICIO a)

Resistencia Especificada: f’c = 300 Kg./cm 2.

b) -

Usando el criterio (dado en clase).

Cuando

se

tiene

registros

de

resistencias

de

probetas

correspondientes a obras y proyectos anteriores, puesto que ya hemos realizado trabajos anteriores; podremos utilizar este criterio y la tabla que nos ofrece:

c)

f’c

f’cr

Menos de 210

f’c+70

210 – 350

f’c+84

>350

f’c+98

Concreto Normal NO expuesto a condiciones severas.

2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES a)

Cemento -

CEMENTO Pacasmayo TIPO I

-

Peso específico = 3.12 gr. /cm3.

b)

Agua -

Potable

c) Aditivo VISCOCRETE a. Superplastificante Reductor de Agua 25% b. Peso específico: 1070 kg/m3 Dosificación: 1.5 % peso del cemento

d)

Agregados

Agregado fino Contenido de humedad : 7.53 % Peso unitario volumétrico seco suelto : 1558.85 kg/m3 Peso unitario volumétrico seco compactado : 1625.21 kg/m3 Peso específico de masa : 2.54 gr/cm3 Peso específico de masa con superficie seca: 2.57 gr/cm3 Peso específico aparente : 2.63 gr/cm3 Absorción : 1.46 % Módulo de finura : 2.51 Agregado grueso Contenido de humedad : 0.92 % Peso unitario volumétrico seco suelto : 1477.88 kg/m3 Peso unitario volumétrico seco compactado : 1533.15 kg/m3 Peso específico de masa : 2.54 gr/cm3 Peso específico de masa con superficie seca: 2.58 gr/cm3 Peso específico aparente : 2.6 gr/cm3 Absorción : 1.64 % Módulo de finura : 7.51 Tamaño máximo nominal : 1”

V.- DESARROLLO DEL MÉTODO WALKER A) DISEÑO DE CONCRETO NORMAL SIN ADITIVO 1. Cálculo de f'cr. a. Tomando en cuenta el criterio 2 sabemos que:

f ´ cr = f ´ c+84

f ´ cr = 300 + 84=384 Kg / Cm

2

2. Determinación del TMN del Agregado Grueso. Por lo tanto:

TMN = 1”

3. Determinación del Slump. Consistencia Fluidica

Consistencia Seca Plástica Fluida

Asentamiento 0’’ (0mm) a 2’’ (50mm) 3’’ (75mm) a 4’’ (100mm) ≥ 5’’ (125mm)

Slump: 5” a 9’’ 4. Determinación la cantidad de agua de mezclado entrando a la tabla correspondiente con el valor del TMN del agregado grueso y el slump. Volumen de Agua de Mezcla = 202 Lts/seg

ASENTAMIENTO

AGUA EN Kg./m3 DE CONCRETO PARA LOS TAMAÑOS NOMINAL MÁXIMO DEL AGREGADO GRUESO Y CONSISTENCIA INDICADOS

3/8”

1/2”

3/4"

1”

1½”

2”

3”

6”

CONCRETO SIN AIRE INCORPORADO

1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

207 228 243

199 216 228

190 205 216

179 166 193 181 202 190

154 130 169 145 178 160

113 124 ----

CONCRETO CON AIRE INCORPORADO

1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

181 202 216

175 193 205

168 184 197

160 150 175 165 184 174

142 122 165 133 174 154

107 119 ----

Relación agua-cemento de diseño en peso F’cr(28 días)

5.contenido V atrapado = 1.5%

150 200 250 300 350 400 450

CONCRETO SIN AIREINCORPOR ADO 0.80 0.70 0.62 0.55 0.48 0.43 0.38

6. Determinación de la relación a/c. a). Por Resistencia

CONCRETO CON AIREINCORPO RADO 0.71 0.61 0.53 0.46 0.40 0.35 0.31

Determinación del de aire. olumen

de

aire

Interpolando: 350----------------- 0.48 384------------------ X 400----------------- 0.43

384 − 400 350− 400 = 0. 48−0 . 43 x−0 . 43 X=0.446

∴ a/c = 0.446

7. Cálculo del factor cemento (FC).

FC=

Aguade

mezcla

a

=

202 =452 . 92 Kg / m 3 0 . 446

c

∴ FC = 452.92 Kg/m3

/42.5=10.66 bolsas/m3

8. Cálculo de Volúmenes Absolutos (cemento, agua, aire). 

Cemento

=

452.92 3120

= 0.202 m3 = 0.015 m3



Agua de mezcla

=

202 1000



Aire

=

1.5 %

= 0.145 m3

--------------Σ absolutos

= 0.362 m3

9. Cálculo de Volumen Absoluto del Agregado Global.  A. Global = 1 – 0.362 = 0.638 ∴ A. Global = 0.638 m3 10. Usamos la tabla de Módulo de finura de la combinación de agregados para determinar el grado de incidencia del agregado fino y del grueso. A la tabla se entra con los siguientes datos:

TMN

= 1”

Factor cemento = 10.66 Tamaño

Módulo de finura de la combinación de agregados que da las

máximo

mejores condiciones de trabajabilidad para los contenidos de

agregado

cemento en sacos/metro cúbico indicados 6 7 8

9

grueso 3/8 “ ½“ ¾“ 1“ 1 ½” 2“ 3“

3.96 4.46 4.96 5.26 5.56 5.86 6.16

4.19 4.69 5.19 5.49 5.79 6.09 6.39

Nominal

del

4.04 4.54 5.04 5.34 5.64 5.94 6.24

4.11 4.61 5.11 5.41 5.71 6.01 6.31

Extrapolando: 8----------------- 5.41 9 ----------------- 5.49 10.66----------------- x

10. 66 −9 8−9 = 5 . 41 −5. 49 x−5 . 41 m=5.543 11.- Cálculo de la incidencia del agregado fino y grueso respecto del agregado global:

rf =

mg −m ∗100 mg−mf

rg=100 −40.1



rf =



7.51− 5.543 ∗100 7.51−2.51



rg=60.66 %

12. Volumen absoluto del agregado fino y grueso % A.F= 39.34% % A.G= 100-40.1=60.66 %  A.F= 0.638*0.3934=0.25 m3  A.G= 0.638*0.6066=0.387 m3 13. Cálculo del Peso Seco de los Agregados. Agregado fino=

(0.25) * (2.54*1000) =

635 Kg/m3

rf =39.34 %

982.98 Kg/m3

Agregado grueso= (0.387) * (2.54*1000)=

14. Determinación de los Valores de Diseño en el Laboratorio.  Cemento

= 452.92 Kg/ m3

 Agua de mezcla

= 202 lts/m3

 Agregado fino

= 635 Kg./m3

 Agregado grueso

=982.98 Kg./m3

15. Corrección del Diseño por humedad de los agregados. a). Determinación del Peso Húmedo de los Agregados. Peso húmedo = Peso seco * (1 + w%) 682.82 Kg./m3



Agregado fino

= (635) * (1 + 0.0753) =



Agregado grueso

=(982.98)*(1 + 0.0092) = 992.02 Kg./m3

b). Determinación de la humedad superficial de los Agregados. Humedad Superficial = w% –Ab% 

Agregado fino

= 7.53 % – 1.46 % =

6.07 %



Agregado grueso

= 0.92 % – 1.64% =

-0.72 %

c). Cálculo del aporte de agua por humedad superficial de los agregados. Aporte de agua = Peso seco * Humedad superficial 

Agregado fino

= 635* (6.07/100)

= 38.54 lts./m3



Agregado grueso

= 982.98* (-0.72/100)

= -7.08 lts./m3

------------------------------ Aporte de agua

= 31.46 lts. /m3

 Agua Efectiva = 202 – (31.46) = 170.54 lts/m3

∴ Agua Efectiva = 170.54 lts/m3

16. Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto o al pie de obra

 Cemento

= 452.92 Kg/ m3

 Agua Efectiva

= 170.54 lts./m3

 Agregado fino

= 682.82Kg./m3

 Agregado grueso

= 982.98Kg./m3

17. Dosificación en Obra. En laboratorio:

452 . 92 682 . 82 982 . 92 170 .54 : : / lts . /bls 452 . 92 452. 92 452 . 92 10 .66

1: 1.5: 2.17 / 15.99 lts/bls 18. Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto para 01 Probetas ( = 0.012 m3).  Cemento

= 452.92*0.012

= 5.44 Kg.

 Agua Efectiva

= 170.54*0.012 lts.

=2.05 lts.

 Agregado fino

= 682.82*0.012

=8.19 Kg

 Agregado grueso

=

=11.79 Kg

982.92 *0.012

B) DISEÑO DE CONCRETO CON ADITIVO INCORPORADOR DE AIRE 1.- Cálculo de f'cr. b. Tomando en cuenta el criterio 2 sabemos que:

f ´ cr = f ´ c+84

f ´ cr = 300 + 84=384 Kg / Cm

2

2. Determinación del TMN del Agregado Grueso.

Por lo tanto:

TMN = 1”

3. Determinación del Slump. Consistencia Fluidica Slump: 5” – 9”

Consistencia Seca Plástica Fluida

Asentamiento 0’’ (0mm) a 2’’ (50mm) 3’’ (75mm) a 4’’ (100mm) ≥ 5’’ (125mm)

4. Determinación la cantidad de agua de mezclado. Volumen de Agua de Mezcla = 202 Lts/seg

Como el aditivo reduce el agua en un 25%, entonces debemos hallar el volumen real de agua:

Vol. Agua real = 202*0.75 = 151.5 lts.

5. Determinación del contenido de aire.

Volumen de aire atrapado = 1. 5% 6. Determinación de la relación a/c.

a). Por Resistencia

Interpolando: 350----------------- 0.48 384------------------ X 400----------------- 0.43

400 −350 0 . 43−0 . 48 = x−0 . 48 384−350 X=0.446 ∴ a/c = 0.446

NOTA: Por ser un concreto NO expuesto a condiciones severas, sólo se determinará la relación agua/cemento por Resistencia, mas no por Durabilidad.

7. Cálculo del factor cemento (FC).

FC=

Aguade a c

mezcla

=

151 . 5 =339 .69 Kg / m 3 0 . 446

FC = 339.69 Kg/m3 = 7.99 Bls/m3

8. Cálculo de Volúmenes Absolutos (cemento, agua, aire).



Cemento

=



Agua de mezcla

=



Aire

=



Aditivo

=

339.69 3120

= 0.108 m3

151.5 1000

= 0.1515 m3 = 0.015 m3

1.5 %

1 . 5∗339 . 69 100∗1070

= 0.0048 m3 ---------------

Σ absolutos

= 0.2793 m3

9. Cálculo de Volumen Absoluto del Agregado Global.  A. Global = 1 – 0.2793 = 0.7207

∴ A. Global = 0.7207 m3

10. Usamos la tabla de Módulo de finura de la combinación de agregados para determinar el grado de incidencia del agregado fino y del grueso. A la tabla se entra con los siguientes datos: TMN

= 1”

Factor cemento = 7.99

Interpolando: 7----------------- 5.34 7.99------------------ x 8-------------------- 5.41

7−8 7 . 99− 8 = 5 . 34 −5 . 41 x−5 . 41 m=5.409

11. Cálculo de la incidencia del agregado fino y grueso respecto del agregado global:

rf =

mg −m ∗100 mg−mf

rg=100 −42.02





rf =

7.51− 5.409 ∗100 7.51−2.51



rf =42.02 %

rg=57.98 %

12. Volumen absoluto del agregado fino y grueso % A.F= 42.02% % A.G= 100-42.02=57.98 %  A.F= 0.7207*0.4202=0.303 m3  A.G= 0.7207*0.5798=0.418 m3 13. Cálculo del Peso Seco de los Agregados. Agregado fino=

(0.303) * (2.54*1000) =

Agregado grueso= (0.418) * (2.54*1000)=

769.62 Kg/m3 1061.72 Kg/m3

14. Determinación de los Valores de Diseño en el Laboratorio.

 Cemento

= 339.69 Kg./m3

 Agua de mezcla

= 151.5 lts./m3

 Agregado fino

= 769.62 Kg./m3

 Agregado grueso

= 1061.72 Kg./m3

 Aditivo

= 4.8 lts/m3

15. Corrección del Diseño por humedad de los agregados. a). Determinación del Peso Húmedo de los Agregados. Peso húmedo = Peso seco * (1 + w%) 

Agregado fino

= (769.62) * (1 + 0.0753) = 827.572 Kg./m3



Agregado grueso

=(1061.72)*(1 + 0.0092) = 1071.488 Kg./m3

b) Determinación de la humedad superficial de los Agregados. Humedad Superficial = w% –Ab%



Agregado fino

= 7.53 % – 1.46 % = 6.07 %



Agregado grueso

= 0.92 % – 1.64 % = -0.72 %

c). Cálculo del aporte de agua por humedad superficial de los agregados. Aporte de agua = Peso seco * Humedad superficial = 46.72 lts./m3



Agregado fino

= 769.62 * (6.07/100)



Agregado grueso

= 1061.72 * (-0.72 /100) = -7.64 lts./m3 -------------------------------

= 39.08 lts/m3

 Aporte de agua

 Agua Efectiva = 151.5– (39.08) = 112.42 lts/m3 ∴ Agua Efectiva = 112.42 lts/m3 16. Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto o al pie de obra  Cemento

=339.69 Kg./m3

 Agua Efectiva

= 112.42lts./m3

 Agregado fino

=827.572 Kg./m3

 Agregado grueso

=1071.49 Kg./m3

 Aditivo

=4.8 lts/m

17. Dosificación en Obra. En laboratorio:

339 .69 827 . 572 1071. 49 112 . 42 4 . 8 lts ./bls : : : / 339 .69 339 . 69 339. 69 7 . 99 7 .99

1: 2.44: 3.15 / 14.07: 0.6 lts/bls 18. Determinación de Valores Corregidos de los constitutivos del Concreto para 01 Probeta ( = 0.012 m3).

 Cemento

= 339.69*0.012

= 4.076

Kg.  Agua Efectiva