TECNOLOGÍA DEL CONCRETO UAP-KELMER: SEMANA 5 Y 6

DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO

Relación agua cemento

Todos los métodos de dosificación destacan la importancia de la relación entre las proporciones de agua y cemento. Ambos materiales forman una pasta que, al endurecer, actúa como aglomerante, manteniendo unidos los granos de los agregados. Mientras mayor sea la dosis de agua el concreto será más trabajable, sin embargo, esto disminuye su resistencia y durabilidad.

Manejabilidad de la mezcla

Una mezcla trabajable es aquella que puede colocarse sin dificultad y que con los métodos de compactación disponibles permite obtener concretos densos. Al mismo tiempo la mezcla debe tener suficiente mortero para envolver completamente la roca y las armaduras y obtener superficies lisas sin nichos de rocas ni porosidades. En otras palabras, debe llenar completamente los huecos entre las rocas y asegurar una mezcla plástica y uniforme. Una mezcla trabajable para un tipo de elemento puede ser muy dura para otro. Por ello el hormigón que se coloca en elementos delgados o con mucha armadura debe ser más plástico que el de construcción masiva.construcción masiva.

Tabla de proporciones

En esta tabla se muestra las porciones de materiales necesarios para preparar hormigones resistentes. El agua, arena y grava, se miden en baldes, que equivalen a 19 L.

(Para calcular el volumen de cemento a usar considérese que la densidad del cemento es variable. Si el cemento tuviera una densidad aparente de 1.1, entonces 42 kg. equivaldrían a unos 35 litros en volumen. Téngase en cuenta que este volumen no se suma al del resto en su totalidad, habida cuenta de que se realiza una mezcla con absorción de agua y reacciones químicas).

obras	resistencia	cemento (kilogramos)	arena (tobos)	grava (tobos)	agua (tobos)	volumen (litros)
muros y plantillas	100 kg/cm²	42 kg	6	8	2	180 L
vigas	150 kg/cm²	42 kg	5.25	7.5	1.75	165 L
zapatas (emparrilados)	200 kg/cm²	42 kg	4.5	6	1.5	145 L
columnas y techos	250 kg/cm²	42 kg	2.75	5.5	1.25	130 L
alta resistencia	300 kg/cm²	42 kg	2	4	1	112 L

IMPORTANCIA DE LA DOSIFICACIÓN DE CONCRETO

Sin una dosificación adecuada del concreto este no contaría con las características esenciales para ser utilizado, y además su uso traería serias consecuencias en las construcciones y pondría en peligro la vida de personas. El concreto es la base de una construcción si la base se encuentra defectuosa toda la estructura en sí está mal, es por eso que la dosificación es lo principal en toda construcción y debe hacerse con el mayor cuidado y exactitud posible.

La importancia radica de esta forma en su preparación adecuada, si esto falla las consecuencias serían muchas. Los trabajadores de construcción siempre deben elegir los mejores materiales, estar al pendiente de que cada cosa esté en su lugar, la cantidad correcta y el sitio indicado, si alguno de los cálculos falla todo puede estar completamente mal, y esto es un lujo que no se deben permitir jamás.

MÉTODOS PARA LA DOSIFICACIÓN DE CONCRETO

Gracias a que la dosificación se ha vuelto uno de los principales problemas porque no todos saben la forma correcta de hacerlos, se han creado diferentes métodos, todos en base a la relación agua cemento, mientras más agua se aplique a la mezcla esta quedará más fácil de trabajar pero carecerá de resistencia y durabilidad, por ende se debe tener mucho cuidado. Ante esto aparece una tabla de dosificación de concreto que ayuda a los trabajadores de construcción en esto.

Esta tabla ayuda especificando la cantidad de material a utilizar para obtener los mejores resultados que se puedan imaginar, todo dependerá de para qué se va a utilizar, tomando como referencia 42 kilogramos de cemento, lo que variará siempre será la cantidad de arena, agua y grava, es importante que esta tabla sea manejada por todos los trabajadores para tener muy buenos resultados siempre.

Si quieres siempre tener los mejores resultados no basta solo con utilizar el mejor material, también debes conocer cómo utilizarlo de manera adecuada, trabajar en el área de construcción no es tarea sencilla y es por eso que te dedicamos el espacio que necesitas para estar informado y ser el mejor de todos.

Granulometría de los Agregados

La granulometría es una prueba de la cual se comprobara que los agregados se aprueban como buenos agregados. Y así confiar plenamente en ellos para utilizarlos en obra. Es por eso que es la primera prueba a realizarse.

Granulometría de la Grava

Además de verificar que esta grava cumple con los requisitos para ser utilizada en la construcción, de esta prueba se obtendrá un dato muy importante para la dosificación del concreto, que es el tamaño máximo que tiene este agregado, en donde regularmente es la grava.

Para realizar esta prueba se tomara una muestra de la grava a utilizar en obra, la cual se va a pesar.

Posteriormente se tomaran los tamices que se requerirán para sacar las proporciones de los distintos tamaños de la cual está constituida la grava, la abertura de estos tamices son desde 2” (en caso de que haya grava retenida en esta) hasta la malla numero 4. Este es la malla que indica que finalizan las gravas y lo que pase de esa malla será tomado como arena.

Se agruparan en la siguiente tabla y posteriormente se graficaran y se vera si la línea que resultara en la grafica se encuentra dentro de los 2 limites, de ser así la grava se aprueba. De no ser así será lo contrario.

Los agregados son cualquier sustancia solida o partículas (masa de materiales casi siempre pétreos) añadidas intencionalmente al concreto que ocupan un espacio rodeado por pasta de cemento, de tal forma, que en combinación con ésta proporciona resistencia mecánica al mortero o concreto en estado endurecido y controla los cambios volumétricos durante el fraguado del cemento. Los agregados ocupan entre 59% y 76% del volumen total del concreto. Están constituidos por la parte fina (arena) y la parte gruesa (grava o piedra triturada). Además, la limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad LA GRANULOMETRÍA. Ahora, La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica Peruana NTP 400.012 los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura (MF), tamaño máximo (TM), tamaño máximo nominal (TMN); tanto para el agregado fino y el agregado grueso.

Análisis granulométrico mecánico

Se presentara el procedimiento y cálculos para análisis granulométrico que se le llevo a cabo a una muestra de suelo en el laboratorio, para clasificarlo en grava, arena, para realizar esto necesitamos el análisis granulométrico mecánico por tamizado al suelo que trata de la separación del suelo para determinar sus tamaños por una serie de tamices ordenadas de mayor a menor abertura, y luego al expresaremos de dos maneras analíticamente o gráfica, analíticamente a través de tablas, calculando los porcentajes retenidos y los porcentajes que pasa por cada tamiz, y gráficamente mediante una curva dibujada en papel log-normal.

Los granos que conforman el suelo y tienen diferente tamaño, van desde los grandes que son los que se pueden tomar fácilmente con las manos, hasta los granos pequeños, los que no se pueden ver con un microscopio. El análisis granulométrico al cual se somete un suelo es de mucha ayuda para la construcción de proyectos, tanto estructuras como carreteras porque con este se puede conocer la permeabilidad y la cohesión del suelo.

EQUIPO UTILIZADO

Juego de tamices ASTM

Balanza

Cepillo

Horno

Agitador mecánico.

Taras

Cuarteador

El suelo está constituido por infinidad de partículas y la variedad en el tamaño de estas es ilimitada. Cuando se comenzaron las investigaciones sobre las propiedades de los suelos se creyó que sus propiedades mecánicas dependían directamente de esta distribución en tamaños. Sin embargo, hoy sabemos que es muy difícil deducir con certeza las propiedades mecánicas de los suelos a partir de su distribución granulométrica.

El análisis Granulométrico Es la determinación de los tamaños de las partículas de una cantidad de muestra de suelo, y aunque no es de utilidad por sí solo, se emplea junto con otras propiedades del suelo para clasificarlo, a la vez que nos auxilia para la realización de otros ensayos. En los suelos granulares nos da una idea de su permeabilidad y en general de su comportamiento ingenieril, no así en suelos cohesivos donde este comportamiento depende más de la historia geológica del suelo.

El análisis granulométrico puede expresarse de dos formas:

Analítica.

Mediante tablas que muestran el tamaño de la partícula contra el porcentaje de suelo menor de ese tamaño (porcentaje respecto al peso total).

Gráfica.

Mediante una curva dibujada en papel log-normal a partir de puntos cuya abscisa en escala logarítmica es el tamaño del grano y cuya ordenada en escala natural es el porcentaje del suelo menor que ese tamaño (Porcentaje respecto al peso total). A esta gráfica se le denomina CURVA GRANULOMETRICA.

Al realizar el análisis granulométrico distinguimos en las partículas cuatro rangos de tamaños:

1. Grava: Constituida por partículas cuyo tamaño es mayor que 4.76 mm.

2. Arena: Constituida por partículas menores que 4.76 mm y mayores que 0.074 mm.

3. Limo: Constituido por partículas menores que 0.074 mm y mayores que 0.002 mm.

4. Arcilla: Constituida por partículas menores que 0.002 mm.

En el análisis granulométrico se emplean generalmente dos métodos para determinar el tamaño de los granos de los suelos:

1. Método Mecánico.

2. Método del Hidrómetro.

Análisis Granulométrico Mecánico por Tamizado.

Es el análisis granulométrico que emplea tamices para la separación en tamaños de las partículas del suelo. Debido a las limitaciones del método su uso se ha restringido a partículas mayores que 0.074 mm. Al material menor que ese se le aplica el método del hidrómetro.

Tamiz:

Es el instrumento empleado en la separación del suelo por tamaños, está formado por un marco metálico y alambres que se cruzan ortogonalmente formando aberturas cuadradas. Los tamices del ASTM son designados por medio de pulgadas y números. Por ejemplo un tamiz 2" es aquel cuya abertura mide dos pulgadas por lado; un tamiz No. 4 es aquel que tiene cuatro alambres y cuatro aberturas por pulgada lineal.

Limitaciones del Análisis Mecánico

No provee información de la forma del grano ni de la estructura de las partículas.

Se miden partículas irregulares con mallas de forma regular.

Las partículas de menor tamaño tienden a adherirse a las de mayor tamaño.

El número de tamices es limitado mientras las partículas tienen números de tamaños ilimitados.

Tiene algún significado cuando se realiza a muestras representativas de suelo.

Procedimiento

A partir del material traído del campo se obtiene una muestra representativa de la masa del suelo y se seca en el horno. Se reducen los terrones de la muestra a tamaños de partículas elementales.

El material así reducido se emplea para realizar la granulometría gruesa vertiendo el suelo a través de los tamices: 3", 2½", 2", 1½", 1", ¾", 3/8", No. 4 dispuestos sucesivamente de mayor a menor, colocando al final receptáculo denominado fondo. Luego se pasa a tamizar el material colocándolo en los agitadores mecánicos, cinco minutos en el de movimiento vertical y cinco minutos en el de movimiento horizontal.

Si no se cuenta con agitadores mecánicos se tamiza manualmente durante diez minutos. Se recupera el material retenido en cada tamiz asegurándonos manualmente de que las partículas hayan sido retenidas en el tamiz correspondiente. Se procede a pesar el material retenido en cada tamiz, pudiendo hacerse en forma individual o en forma acumulada.

El suelo que se encuentra en el fondo se pesa siempre individualmente. Una vez pesado, el material que se encuentra en el fondo se cuartea para obtener una muestra que pese entre 150 y 300 gramos con la cual se hace la granulometría fina. La muestra obtenida del cuarteo se pesa y se lava sobre el tamiz No. 200 para eliminar el material menor que ese tamaño.

Se coloca la muestra en el horno y se seca durante 24 horas a 110 oC, después de lo cual se vierte sobre los tamices: No. 10, No. 30, No. 40, No. 100, No. 200 y fondo dispuestos sucesivamente de mayor a menor abertura y se procede igual que para la granulometría gruesa.

El Cuarteo

El cuarteo tiene por objeto obtener de una muestra de porciones representativas de tamaño adecuado para efectuar las pruebas de laboratorio que se requieren.

El equipo necesario para efectuar el cuarteo es el siguiente: Báscula de 120 Kg. de capacidad con aproximación de 10 gramos, palas de forma rectangular, hule o lona ahulado de 150 cm, como mínimo por lado, regla de dimensiones adecuadas al volumen para cuartear, cazuelas metálicas de forma rectangular de dimensiones apropiadas, cucharón, partidor de muestras con aberturas en los ductos separadores e 1.5 veces aproximadamente el tamaño máximo de las partículas de la muestra equipada con recipientes para depositar el material separado, y un cucharón plano

Para efectuar el cuarteo se deberá seguir los siguientes pasos:

- Formando un cono con la muestra para seleccionarlos por cuadrante, para esto se resuelve primero todo el material hasta que presente un aspecto homogéneo; traspaleando de un lugar a otras 4 veces sobre una superficie simplemente horizontal, lisa y limpia.

- Se procederá después a formar el cono, depositando el material en el vértice del mismo, permitiendo que dicho material por si solo busque su acomodo y procurando a la vez que la distribución se haga uniformemente.

- El cono formado se transformara en cono truncado, colocando la pala del vértice hacia abajo y haciéndola girar alrededor del eje del cono, con el fin de ir desalojando el material hacía la superficie hasta dejarlo con una altura de 15 a 20 cm. enseguida dicho cono truncado se dividirá y separara en cuadrantes por medio de una regla de dimensiones adecuadas.

- Se mezclara el material de dos cuadrantes opuestos y con este, en caso de ser necesario, se repite el procedimiento anterior sucesivamente, hasta obtener de la muestra del tamaño requerido. Se deberá tener cuidado de no perder material fino en cada operación del cuarteo.

Cálculos

Granulometría Gruesa:

Granulometría Fina:

Curva granulometrica de suelo grueso y fino.

Análisis e interpretación de los datos
En la prueba con el agregado grueso la mayoría paso por casi todos los tamices, y se puede notar que en esta prueba predomina una grava fina.
Al realizarse la curva granulométrica con el agregado fino se encuentra que es un suelo arenoso.