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UNDAC ING. MIN
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CURSO
TECNOLOGIA DELCONCRETO
ARMADOPor
Ing. Silvestre F. BENAVIDES CHAGUA
C. de P. Agosto. 2016
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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓNFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE MINAS==============================================
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SILABOTECNOLOGIA DEL CONCRETO.
•DATOS GENERALESI.CÓDIGO : FIM - 05309II.REQUISITO : FIM - 0522III.SECCIÓN :VI Semestre Nivelación
IV.CRÉDITOS : 04V.EXTENSIÓN HORARIA : HT = 2, HP =4, TH = 6VI.SEMESTRE ACADÉMICO : VI (2016-NIVELACIÓN)VII.DURACIÓN : 04-01-1516 AL 28-02-16VIII.DOCENTE : Ing. Silvestre Fabián, BENAVIDES CHAGUA
Email: [email protected]
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Los trabajos del Ingeniero de Minas en cuanto se refiere aestructuras está centrado especialmente en los conocimien
básicos respecto a los aspectos del manejo de una tecnoloapropiada en la fabricación del concreto armado.Siendo en concreto un material de construcción con característi
muy importantes y favorables aplicados a proyectos minecomo plataformas de concreto para asentamiento de maquiestacionarias, sostenimiento de labores abiertas, muroscontención, vigas y columnas de sostenimiento, ductos, etc.
El concreto tiene características moldeables que se adecuandistintas formas y en combinación con otros elemenpresentan elevadas resistencias a la compresión y capacidadadherencia principalmente con el acero que satisfaceresistencia a la tracción.
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El Ingeniero de Minas debe estar capacitado para:
Seleccionar los componentes adecuados; Cemento, agagregados, aditivos, e interpretar las especificaciotécnicas del CA, con resistencias requeridas porproyecto
Dosificar la mezcla de un concreto, especialmecemento-agua, factor de control de la resistencia.
Seleccionar el medio mas adecuado de transporteConcreto y controlar el medio eficaz de compactación
Seleccionar los métodos de curado del CA, pgarantizar la resistencia y durabilidad, requerido poproyecto.
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CEMENTOS
Semana: 1-2-3-4
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CEMENTOS: según ntp 334.009, cemento pòrtland es un polvo
color verdoso, mezclado con agua se forma una masa (pasta), mmoldeable, que se fragua y endurece, adquiriendo una grandurabilidad.
El Cemento portland, es se produce mediante pulverizacióncompuesto básicamente de silicatos de calcio hidráulico y sulfatosse adiciona durante la molienda es decir:
Cemento Portland = Clinker + Yeso
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Es un producto semiacabado, de forma de pienegruzcas de tamaño de ¾ “ aproximadamente, se ob
mediante calcinación de una mezcla de materiales calc y arcillosos en proporciones convenientes, que llega afusión incipiente (clinkerizaciòn) a 1450 ºC, Su composbásica es por los Silicatos de calcio, Aluminatos de caferro aluminatos de calcio y otros en pequeñas cantidad
La combinación del óxido de calcio (CaO), con otros óxcomo dióxido de silicio (SiO2), óxido de aluminio (Al2Oóxido férrico (Fe2O3),
El Clinker portland, se enfría rápidamente y se almacena en canchas al aire l
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Material calcáreo: carbonato de calcio (CO3Ca)60% a 80%, no mayor de 1.5% de magnesia (marg
cretas y calizas en general que suministran óxidoscalcio (cal) Material Arcilloso: Deben contener Sílice de 60%
70%, proveniente del dióxido de silicio o sílice yóxido de aluminio o alúmina (pizarras, esquistosarcillas)
Minerales de Fierro: Suministran óxidos férrprovenientes de arcilla
Yeso: Aporta el sulfato de calcio
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Extracción de la materia Prima: De yacimientos a ciabierto con operaciones de exploración, perforacicarguío y acarreo
Trituración de la Materia Prima: Chancado y reducciprimario de 1.5 mts. A 25 cm. Se verifica la composicquímica, Chancado secundario a ¾”
Pre-homogenización: Revisar la composición químicalas canchas de materia prima
Molienda de crudos: se realiza con molinos de bolas
prensas de rodillos produciendo el material fino listo pel horno Homogenización: Revisión de componentes químicos p
garantizar la calidad del clinker la que transportaprecalentador
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Intercambiador de calor (precalentador): Proceso sistemáticicloneado del material uno sobre otro alcanzando temperatuhasta de 850 ºC (en la entrada al horno) emitiendo gases enparte alta con temperaturas alrededor de 280 ºC.
Clinkerización: Zona de importancia del horno rotatomediante un tubo cilíndrico de hacer de 4 a 5 mts. De diámetrlongitud d 70 a 80 mts. Con temperaturas de 1500 ºC. Horngiratorios con 4.5 r.p.m.
Enfriamiento: Enfriadores ubicados en la salida del homediante placas móviles con orificios por donde pasa el ainsuflado por la parte superior .
Molienda: Pasa el clinker a los molinos de bolas obteniendo usuperficie específica alta del cemento. Envasado y Despachado: Se envasa en bolsas de 42.5 Kg. E
papel krap, tipo Klupac,(hojas) o en bolsones (big bag) y agrade 25 a 30 Tn.
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Óxido Componente Porcentaje típico Abreviatura
CaO 58% - 67% C
SiO2 16% - 26% S
Al2O3 4% - 8% A
Fe2O3 2% - 5% F
SO3 0.1% - 2.5%
MgO 1% - 5%
Mn2O3 0% - 1%
K2O y Na2O 0% - 3%
TiO2 0% - 0.5%
P2O5 0% - 1.5%
Pérdida x Calcinación 0.5% 3%
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Designación Fórmula Abreviatura PorcentajeSilicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S 30% a 50%
Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S 15% a 30%
Aluminato tricalcico 3CaO.Al2O3 C3A 4% a 12%
Ferro aluminatotetracálcico
4Ca=.Al2O3.Fe2O3 C4AF 8% a 13%
Cal libre CaO
Magnesia libre (periclasa) MgO
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a) Silicato Tricálcico (C3S), Llamado alita:
Se hidrata y endurece rápidamente
Es el más importante de los compuestos del cemen Determina la rapidez o velocidad de fraguado
Determina la resistencia inicial del cemento
Libera gran cantidad de calor de hidrataciequivalente a 120 cal./gr. Este compuesto tie
mucha importancia en el calor de hidratación decementos
Contribuye una buen a estabilidad de volumen
Contribuye a la resistencia al intemperismo
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b) Silicato Dicálcico (C2S) llamado belita Contribuye con la resistencia a edades mayores a u
semana Por su porcentaje en el clinker es el segundo
importancia Se hidrata y endurece con lentitud Alcanza elevada resistencia a la compresión a largo pla
(después de prolongado endurecimiento) El valor de hidratación es equivalente a 63 cal/gr. Contribuye a la resistencia al intemperismo junto al C Su contribución a la estabilidad de volumen es regular
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c) Aluminato Tricálcico (C3Al) Es el primero en hidratarse, o se fragua con mucha
rapidez (hidratación violenta) Libera gran cantidad de calor durante los primeros dí
de la hidratación Incide levemente en la resistencia mecánica Tiene baja resistencia al intemperismo (acción del
hielo y deshielo) Tiene mala estabilidad de volumen Escasa resistencia a la acción del ataque de los sulfato
y ataques químicos Calor de hidratación equivalente a 207 cal/gr.
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d) Ferro Aluminato tetra cálcico (C4AlF)
Reduce la Temperatura de formación del clinker
Rápida velocidad de hidratación El calor de hidratación es equivalente a 100 cal/gr.
(moderado)
En la resistencia mecánica no está definida suinfluencia
La estabilidad de volumen es mala Influye en el color final del cemento(El silicato tricálcico y el silicato dicálcico, constituye el 75% del cemento
estos se debe la resistencia mecánica del cemento)
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Finura o Fineza: Referida al grano de molienda dpolvo, expresada por la superficie específica (m2/Kg
A mayor finura crece la resistencia pero aumentacalor de hidratación del cemento y mayor desarrolloresistencia (blaine = finura del polvo: m2/kg)
Peso específico: Se refiere al peso del cemento punidad de volumen (gr./cm3) se determina enlaboratorio que es aproximadamente para CP= 3.15.
Tiempo de fraguado: Es el tiempo entre el mezcla(agua/cemento) y la solidificación de la pastaexpresa en minutos, fraguado inicial y final, paendurecimiento de concretos y morteros.
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Estabilidad de Volumen: Representa los camb volumétricos por presencia de agentes expansivosexpresa en %,
Resistencia a la Compresión: Mide la capacidmecánica del cemento a soportar una fuerza externacompresión se expresa en Kg/cm2, esta decidecalidad de los cementos
Contenido de Aire: Mide la cantidad de aire atrapaen la mezcla (mortero) se expresa en % del volum
total. Concretos con aire atrapado disminuyeresistencia (5% de aire por cada 1% de concreto) Calor de Hidratación: Generado por la reacci
Cemento+ agua, (exotérmica), se mide en cal./gr.
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Cementos Pórtland sin Adición: Constituidos por Clinker y determinporcentaje de sulfato de calcio(yeso) dentro de estos se tiene:
Tipo I: para usos que no requieren propiedades especiales de cualquier
tipo Tipo II: Para uso general y específicamente cuando se desea moder
resistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratación Tipo III: Para utilizarse cuando se requiere altas resistencias iníciales Tipo IV : Para emplearse cuando se desea bajo calor de hidratación Tipo V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfatos. Cementos Pórtland Adicionados ó Cementos pórtland puzolánicos: Tipo IP y IPM: Para obras masivas, adicionado con puzolana entre 15 y 40% Tipo MS: Cemento Escoria (IS) contenido entre 25 y 70% , MS, menor a 2
empleado en todo tipo de estructuras es de moderada resistencia Tipo Ico: Adicionado los travertinos, hasta un 30% en peso, Usado en obra
concreto con mayor plasticidad, pavimentos cimentaciones.Nota: Material inorgánico de origen Silicio, añadido durante la molienda
clinker, en 15 al 50 % , se combina con Cal, tiene propiedades aglomerantes
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AGUA PARA EL CONCRETO
Semanas: 5-6
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Agua: Elemento importante para la mezcla del concreto
Importancia), para conseguir el Gel. Relacionado con latrabajabilidad y propiedades del concreto endurecido. Elcumplir básicamente con los siguientes aspectos:
Debe ser limpia, libre elementos perjudiciales, aceites, ácidos,material orgánico, y otros nocivos al concreto y al acero.
Debe cumplir con los estándares de contenido máximos admisindican en el cuadro:
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Sustancias Disueltas Valor Máximo Admisible
Unidades de medid
Cloruros 300 Ppm
Sulfatos 300 Ppm
Sales de magnesio 150 Ppm
Sales solubles 1500 Ppm
P.H. > 7 Ppm
Sólidos en suspensión 1500 Ppm
Materia orgánica 10 Ppm
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Realizar pruebas de resistencia a la compresión a los 7 ydías con aguas dudosa y si superan el 90% (Agua potabde calidad será aceptada
Para detectar la existencia de sustancia ácidas en el agua
realiza la prueba rápida del papel tornasol, y por el clorude bario para conocer la presencia de yeso u otros sulfato El agua de mar se puede usar bajo restricciones tales comPara concreto simpleNo utilizado en concretos de alta resistenciaNo aceptable para concretos expuestos a superficie
Se recomienda usar en concretos cuya resistencia final eentre f ’c= 110 a 120%No utilizar agua de mar en concretos con resisten
mayores a 175 kg/cm2 a los 28 días.Revisar NTP: 339,070 ó ASTM D 75.
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AGREGADOS PARA EL CONCRETO
Semanas: 7-8-9-
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Agregado: Conjunto de partículas inorgánicas de origen
artificial que ocupa alrededor de las ¾ partes de la unidadconcreto, estas partículas son embebidas por la pasta, sus dlimites están fijadas en NTP 400.011
Tamaño Máximo: Corresponde al menor tamiz por el que pmuestra de agregado
Tamaño Nominal Máximo: Corresponde al menor tamiz enproduce el primer retenido
Módulo de Fineza: Fineza promedio de los agregas se mide comoMF = (Σ%Acumulado retenido(1 ½”, ¾”,3/8” Nº4,Nº8,Nº16,Nº30,Nº50,y Nº100)/
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Por su naturaleza: Pueden ser naturales o artificiales
AGREGADOS
Agregado FinoPasa el Tamiz 3/8” en malla 2000,desintegración de rocas,
Agregado GruesoSe retiene en el tamiz Nº 4 piedra
chancada y grava, piedras
El HormigónMezcla de arena y grava extraído
de canteras naturales
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Por su densidad: De acuerdo a su peso especifico
AGREGADOS
Agregados NormalesPeso Específico Normal
2.50 a 2.75
Agregados LigerosPeso Específico menores a
2.5
Agregados PesadosPeso específico mayores a:
2.75
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Propiedades Físicas: Densidad: Es importante para los casos del diseño del concreto de bajo o
peso unitario Porosidad: Espacio no ocupado, influye en la estabilidad química, resistenci
la abrasión, resistencia mecánica, propiedades elásticas, gravedad específicaabsorción y permeabilidad. Peso Unitario: Es útil para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes
viceversa. P.ej. Para un agregado grueso pesos unitarios altos significan quequedan muy pocos huecos por llenar con arena y cemento.
Porcentajes de vacíos: Es la medida de volumen expresado en % de los espacentre las partículas de agregados, depende del acomodo de las partículas seevalúa con:
% Vacios (%v) = [(SxW – P.U.C)/SxW] x 100S = Peso específico de la masa W = Densidad del aguaPUC = Peso unitario compactado Humedad: Unidad de agua superficial retenida por la partícula, influencia e
la mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla lo expresamos con%humedad (%h) = [(peso natural – peso seco)/peso seco] x 100
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Resistencia : En función a los agregados y dependen de scomposición y textura del concreto siempre debe cumpl
R(concreto) < R(agregado)
Tenacidad: Resistencia al impacto del material, flexiótextura del material y angularidad del material
Dureza: Resistencia a la erosión, abrasión o al desgaste
Módulo de Elasticidad: Se refiere al cambio de esfuerzo crespecto a la deformación elástica, o mas claramente; es
resistencia del material a las deformaciones:Tipo de Agregado Módulo de elasticidad (kg/ cm2)
Granito 610000
Arenisca 310000
Calizas 280000
Diabasas 860000
Gabros 860000
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Características: la distribución por grano del agregaes importante tiene influencia en la resisten
mecánica del concreto esta normalizado seg A.S.T.M.
Malla Porcentaje que pasa (acumulativo)
3/8” = 9.5 mm. 100
Nº 4 = 4.75 mm 90 a 100Nº 8 = 2.36 mm 80 a 100
Nº 16 = 1.18 mm 50 a 85
Nº 30 = 600 um 25 a 60
Nº 50 = 300 um 10 a 30
Nº 100 = 150 um 2 a 10
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Propiedades Característica PrincipalCoeficiente de Expansión
(Cex.) Cuantifica la capacidad de aumento de dimensionede los agregados en función de la temperatura
Calor Específico(Ces)
Es la cantidad de calor necesario para incrementar grado centígrado la temperatura
Conductividad Térmica(Ct)
Es la mayor o menor facilidad para conducir el calobajo la influencia de la porosidad, cuyo rango es de
a 2.7 BTU / pie.hr.ºF
Difusividad(Dif)
Representa la velocidad con que se pueda producircambios térmicos dentro de una masa, se expresa :Difusividad = (Conductividad / Calor específico) x Densidad
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Propiedades Características
Reducción Álcali-SíliceEstos elementos lo constituyen por el óxsodio y de potasio quienes en condiciontemperatura y humedad reaccionan conminerales, produciéndose un gel expansivo.
Reacción Álcali-Carbonatos
Se produce por la reacción de los carbonatospresentes en los agregados generando sustanexpansivas .
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Gravas: Llamado canto rodado, es el conjunto de fragmentos p
piedras proveniente de la desintegración natural o mecánicaLas gravas pesan de 1600 a 1700 kg / cm3.
Piedra partida o chancada: Se denomina así al agregado gruede la trituración artificial de roca o grava esta debe ser lim
resistente. Su función es brindar volumen y aportar resistencsu peso en 1450 a 1500 kg/cm3.
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Consideraciones: El MF, es un índice aproximado del tamaño m
agregados. Cuando este índice es bajo quiere decir que el agrecuando es alto es señal de agregado grueso.
Según la Norma ASTM, la arena debe tener un módulo de finezde 2.3 ni mayor que 3.1.
Se estima que las arenas comprendidas entre los módulos
producen concretos de buena trabajabilidad y reducida segreque se encuentran entre 2.8 y 3.1, son las más favorables para calta resistencia.
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Cuando se combinan materiales de diferendimensiones como arena y grava, el procedimientoseguir para determinar el módulo de fineza de
combinación de agregado es: Se calcula el MF, de cada uno de los agregados p
separado
Se calcula el factor en que cada uno de ellos entra encombinación
El MF, de la combinación de agregados será igual asuma de los productos de los factores indicados porMF de cada agregado, es decir:
MF = (∑% retenido(1 ½”,3/4”,3/8”,Nº4,Nº8,Nº16,Nº30,N50 y Nº 100)/10
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Haciendo:
Llamando: mc = MF de la combinación de agregadosmf = MF, del agregado fino
mg = MF del agregado grueso
Hacemos:
mc = (Vol, Absoluto Af/Vol Absoluto Ag)xmf + (vol. Absoluto de AG/Vol absoluto Ag,)x mg
Si relacionamos con:rf = Volumen absoluto de Af / volumen absoluto de los agregados
Rg = Volumen absoluto de Ag / volumen absoluto de los agregados
Tenemos: mc = rf *mf + rg * mg
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Del reporte del tamizado determinar el módulofineza de la arena.
8 11 15 85
16 22 37 63
30 25 62 38
50 23 85 15
100 13 98 2
Suma 301 299
MF = 301/100 = 3,01
Tambien: MF = 600-299 = 3,01 s in contar con la malla
3/8".
Según ASTM: es un módulo trabajable (2.8.3.1) ofrece
buena resistencia a las estructuras.
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El resultado de un análisis granulométrico del Af, y Ag, a emplearse epreparación de una mezcla para sostenimiento de con concreto lanz
(shotcreate) en la mina es:Decripción Af. Fino Ag. GruesPeso Específico 2,6 gr/cc 2,8 gr/cc
Peso seco de los Agregado 670 kg 1150 kg
AGREGADO FINO (Af) AGREGADO GRUESO (Ag
malla % retenido Malla % retenid
Nº 4 4,2 1 1/2"
8 12,2 3/4"
10 5 1/2"
16 13,8 3/8"
20 14,1 Nº4
30 14,540 4,4
50 15
80 8,5
100 5,1
Recipiente 3,2
Determinar:
a) Emf del Af
b) El MFf del Ag
c) El Mf del Combinado (mc)
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El TM, del conjunto de agregados , se da por la abertura
inmediata superior a la que se retiene o más, al cribar por ellamás grueso.
Aplicación práctica:
Sabemos que en la preparación de la mezcla del concreto utilizaFina y Arena gruesa para trabajos de un muro de contención e
mina, se le solicita determinar el tamaño máximo (TM) delagregados
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AGREGADO FINO (Af) AGREGADO GRUESO (Ag)
Malla %retenido Malla % Retenido
Nº 4 3 1" 5.25
8 12.2 3/4" 6.35
10 5.5 1/2" 31.15
16 14.2 3/8" 28.25
20 15 1/4" 23.35
30 4.5 Nº4 5.65
40 4.450 14
80 8.5
100 8.5
100 10.2
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Se realizan mediante pruebas de probeta, con la mezcladiferentes agregados cuyos resultados adoptaría u
“dosificación típica“ que brinden mejores resultadosimpermeabilidad, compacidad, resistencia mecánica, ePara este caso existe un método práctico:
MÉTODO DE FÜLLER : Se aplica cuando los agregadoscumplen con la norma C33 del ASTM, y se debe usarconcretos con más de 300 kg.de cemento por metro cúb
de concreto, para un tamaño máximo del agregado gruecomprendido entre ¾” (20 mm) y 2” (50 mm.) y se exprasí: y = % que pasa por la malla de abertura “d”, y TMagregados grueso:
y = √ d /TM
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La ley de Füller, nos sirve para hallar la relación en volúmeabsolutos en que deben mezclarse los agregados, para lo cprocederemos de la siguiente manera:
Se dibuja las curvas granulométricas de los dos agregados en un pa
semilogaritmico En el mismo papel, se dibuja la ley de Füller llamado también paráb
de Gessner. Por la malla Nº 4, trazamos una vertical, la cual determinará en
curvas trazadas 3 puntos. A: % de Af. que pasa la malla Nº 4B: % de Ag. Que pasa por la malla Nº 4
C: % de Ac. Ideal que pasa por la malla Nº 4. Además:α : % en vol. Absoluto de Af. Dentro de la mezcla de agregadosβ : % en vol. Absoluto del Ag. Dentro de la mezcla de agregados
α = [(C – B)/(A – B)]x 100, también : β = 100 - α
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AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO
Malla % retenido Malla % Retenido
Nº 4 4 1 1/2" 6.28 10.4 1" 13.5
10 9 3/4" 29.2
16 13.8 1/2" 26.6
20 14.1 3/8" 23.1
30 13.5 Nº 4 1.4
40 12.350 9.8
80 8.3
100 4.2
Recipiente 0.6
GRANULOMETRIA
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Ag Fino
Ag Grueso
Gessner
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La Empresa Minera “xy” SAC. Para trabajos de cimentación dinstalar los equipos de Raise Boring (RB), a preparado unaconcreto (reporte 3), se tiene que la relación agua-cemento d0.48, el contenido total de aire 0.5 y el volumen unitariomezclado 155 lt/m3. Determinar la cantidad de materialesconcreto, si la combinación de agregados debe acomodarse aFüller
Solución
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Condiciones de la Obra
Los agregados en cuanto a su humedad se encuentran
en 4 :
SecoSemi-Seco Saturado y
parcialmenteseco (SSS)
Húme
Totalmenteseco
Nosaturado
Saturadospero superficialmente secosestado Ideal del agregado
Con cont
de
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Contenido de humedad (ω): El % de agua dentro de un agregapor definición se expresa:
%humedad = % ω = (H-S)/S x 100Siendo: H= Peso del agregado húmedo
S = peso del agregado en condición seca Absorción (a): Cantidad de agua que un agregado necesita par
pasar de seco ==> saturado superficial:% absorción = % a = (D-S)/S x 100
Siendo:D = Peso del agregado saturado y superficialmente seco
Humedad Superficial (hs): Esta dada por: hs= % ω - %a(expresada en decimales), y se presentan los siguientes casos: Si % ω > %a : el agregado aporta agua (agua libre) Si % ω < %a : el agregado toma agua de la mezcla (agua que fal
Aporte de agua (Ap.ag.) = (% ω - %a ) /100 x S
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Si tenemos los siguientes datos en peso de los materialeutilizarse para la preparación de una mezcla de concreto preforzar la columna de una viga de sostenimiento para armadouna tolva en la mina:
Cemento = 320 kg /m3 Agua = 192 lt/m3 Af = 864 kg/m3 Ag = 1024 kg/m3Las condiciones de humedad en los agregados son:
Af Ag
Contenido de Humedad 3.2 % 0.6 %Porcentaje de absorción 2.2 % 1.6 %Determine Usted Ingeniero, las proporciones en peso de la mez
en Obra.Primer Examen Parcial
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CONCRETO ARMADO
Semanas. 10-11-12
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Definición: Es una mezcla en proporciones adecuadas ppropiedades adecuadas prefijadas especialmente la resistencia de la
Concreto = Cemento Portland+Agregados+aire+aguEstos elementos reaccionan químicamente en un proceso de hidratac
Característica: El concreto como material Universal tiene lofactores:
La facilidad con que se pueda colocar dentro de los encofrados cas
formas en sus consistencia plástica Su elevada resistencia a la compresión lo hace adecuado para
sometidas a compresión , como columnas, arcos, etc.
Es resistente al fuego y la penetración del agua.
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Ligantes: se conoce también como Cementantes:
Cemento
Agua
Materiales puzolánicos
Agregados: Los conocidos ya descritos
Agregado fino
Agregado Grueso: grava, piedra chancada, confitillo,escoria de horno
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La Mezcla recién preparada debe tener la trabajabilidad, cocohesividad, que permitan su adecuada colocación en los encomezcla debe estar libre de segregación y tener exudación mínim
La Mezcla endurecida deberá tener las propiedades espefunción del uso que se le va a dar a la estructura.
El costo de la unidad cúbica de concreto endurecido debe secompatible con la calidad deseada.
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La Pasta: material que se rellena en los espacios libres entre páridos, en el proceso de fraguado genera cristales hidratados q
las partículas de agregados: Pasta = Cemento + Agua Funciones de la Pasta:Brinda propiedades requeridas al endurecimiento Separa las partículas del agregadoLlena los vacíos entre partículas y la adherencia entre ellos
Proporciona lubricación a la masa cuando este aún no ha endu
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El Gel: Aglomeración porosa de partículas sólidamente eescamosas o fibrosas, su aporte en el concreto es importaresistencia mecánica y elástica, provoca las adherencias: catracción física y adherencia química
Gel = Cemento (puro)+ agua
Hormigón: Composición del concreto estructural de dos ma
Hormigón = Agregado Fino + Agregado grueso
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La producción del concreto consta de las siguientes etapas:
Dosificación
Mezclado
Transporte
Colocación
Consolidación
Curado
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PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND
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Concreto Simple (Cs):
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p
Cs = Ag + Af Concreto Armado (Ca):
Ca = Cs + Armaduras (acero) Concreto estructural (Ce):
Ce = Cs +Especificaciones técnicas. (dosificación, mezclado, transporcolocado)
Concreto Ciclópeo (Ccp):
Ccp = Cs + Piedra desplazadora (10ӯ, 30% volumen Total) Concretos livianos (Cliv): Se prepara en peso unitarioque varia de: 400 a 1700 kg/m3
Concretos Normales (Cn): Se prepara con agregados corrientes; varían en peso de2500 kg/m3, siendo el promedio de 2400 Kg/m3.
Concretos Pesados (Cpe): Con agregados en peso de 2800 a 6000 Kg/m3. se usa parcomo protección biológica, efectos de radiaciones, bóvedas, cajas fuertes, pisos industfabricas y contenedores de deshechos radiactivos.
Concreto Premezclado (Cpm): Estos pueden ser mezclados y dosificados encamiones mezcladores.
Concreto Prefabricado (Cpef): Cs , armado en una ubicación diferente a su posició(obra)
Concreto bombeado (Cb): Concreto impulsado por bombas, y tuberías a su ubicacióIng. S. Benavides Ch.
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Por su Peso específico:- Ligero: Peso unitario entre, 1200 – 2000 Kg/m3- Normal: Peso unitario entre; 2000 -2800 kg/m3- Pesado: Peso unitario; > 2800 kg/m3 Por su Aplicación:- Simple: Sin armadura, buena resistencia a la
compresión- Armado: Con acero, resistente a la compresión y
flexión- Pretensado: Resistente a la tracción, Vigas- Postensado: Resistente a tracción, se introduce funda
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Por su composición:O di i
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- Ordinario:- Ciclópeo: con áridos de 50 cm.- Cascotes: Hormigón de deshechos y ladrillos- Inyectado: En moldes el agregado y con pasta de áridos >
mm.- Con aire Incorporado: en el hormigón se inyecta aire > 6%
del volumen- Ligero: 1.2 – 2 N/mm2 pesado. Áridos de densidad muy
grande- Refractario: resistente a altas temperaturas (cemento de
aluminato cálcico, etc.) Por su Resistencia: Convencional: 10% agua, 15% cemento, 35% arena, 40 %
grava. De alta resistencia: 5% agua, 20%cemento, 28% arena, 41
grava, 2% adiciones, 2% aditivos.Ing. S. Benavides Ch.
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En Estado fresco: relación agua/cemento, grado de hidratación, tamañopartículas, mezclado, temperatura.
Trabajabilidad: dimensiones del elemento, secciones armadas, mediospuesta en obra. Contenga más agua, más finos, agregados redondos (repercen la resistencia baja)
Más cemento Fluidantes/plastificantes Adiciones Consistencia “slump test”: agua de amasado, tamaño máximo del agreg
granulometría, forma de agregados, seca (vibrado fuerte), plástica (vibrnormal), blanda (apisonado), fluida (barra)
Homogeneidad: Distribución uniforme Uniformidad: buen amasado, buen transporte, buena puesta en obra
provoca Segregación: Separación de los áridos gruesos y finos Decantación: Los áridos gruesos van al fondo y los finos se quedan arriba. Compacidad: Relación del volumen real de componentes/Volumen apare
del hormigón.
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En Estado Endurecido: Impermeabilidad: Siempre se utiliza aditiv
impermeabilizantes o mantener relación baja
agua/cemento, se debe controlar, la finura dcemento, Cantidad de agua, y la compacidad.Durabilidad: Depende de los agentes agresivos, q
pueden ser mecánicos, químicos o físicos y los qinfluyen negativamente son: sales, calor, agencontaminante, humedad
Resistencia Térmica: Estos son ResistenciaCompresión y Resistencia flexión.
(El ensayo de consistencia es llamado “slump test)
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Ley de Gilkey: Para un cemento y agregadaceptables, la resistencia puede ser desarrollada puna mezcla de cemento, agregados y agua, trabajabladecuadamente colocable, bajo similares condicionde mezclado, curado y ensayo, esta influenciado Por
La Relación del cemento agua de la mezcla
La relación del cemento al agregado
La granulometría, textura superficial, perresistencia y dureza de las partículas del agregado
El tamaño máximo del agregado.
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La resistencia del concreto es función del grado de hidrcemento de la relación gel/espacio ocupado por el gel y de
agua/cemento, es decir se expresa así:S = 2380 x^3 ; siendo x = (0.647 α )/(0.319α + a/c)
Donde :
S = Resistencia del concreto a los 28 días, expresado en Kg
x= Relación gel/espacioα = Grado de hidratación del cemento
a/c = relación agua - cemento
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La resistencia del concreto es función del grado de hidrcemento de la relación gel/espacio ocupado por el gel y de
agua/cemento, es decir se expresa así:S = 2380 x^3 ; siendo x = (0.647 α )/(0.319α + a/c)
Donde :
S = Resistencia del concreto a los 28 días, expresado en Kg
x= Relación gel/espacioα = Grado de hidratación del cemento
a/c = relación agua - cemento
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¿ Cuál será el grado de hidratación del cemento en unaconcreto, cuya relación agua – cemento de diseño fue 0.75 y c
cilíndrica ensayada a compresión a los 28 días arrojó una resistkg/cm2?
(El estudiante debe analizar y plantear el problema 3Ptos)
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Se define como el ascenso de una parte del agua demezcla hacia la superficie como consecuencia desedimentación de los sólidos.
Velocidad de exudación: Es la velocidad con la que el agse acumula en la superficie del concreto. Volumen Total de Exudado: Es el volumen total de ag
que aparece en la superficie del concreto. Formas d expresión de la exudación: en unidadpor área
Exudación = (Vol. Total exudado/Area de la superficie del concreto) x 100En Porcentaje:Exudación = (Vol. Total exudado/vol. mezcla en el molde) X 100
Vol. Agua en molde = (Peso del concreto en molde/peso total de la tanda) x Volagua en la tanda.
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Se ha preparado una mezcla para la loza de concre
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Se ha preparado una mezcla para la loza de concrebase para plataforma de una ventiladora axial, pepara se desea medir la exudación en el peso de
materiales utilizados en la obra son: Cemento = 10 kg.
Af = 22 kg
Ag = 30 kg.
Agua = 5.4 litros
Las características del recipiente utilizado paraensayo son: Diámetro = 25.4 cm.
Peso del concreto en el recipiente = 36.7 kg
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Tiempo (minutos) Volumen exudado (mililitros)
0 010 7
10 9
10 10
10 12
30 24
30 16
30 14
30 4
30 0
Ing. S. Benavides Ch.
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Aditivos para el Concreto
Semana: 13-14Ing. S. Benavides Ch.
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Definición: Se denomina así, a las sustancias añadidas a loscomponentes fundamentales del concreto con el propósito demodificar alguna de sus propiedades y mejorar los fines de utilizacióSe especifica en Normas ITINTEC 339.086.
Razones para su Empleo: Aumentar la trabajabilidad, sin modificar el contenido de agua Retardar o acelerar el tiempo de fraguado inicial Acelerar el desarrollo de la resistencia en la primera edad Modificar la velocidad de producción de calor de hidratación Reducir la exudación y sangrado Incrementar la durabilidad o resistencia en condiciones severas de
exposición Reducir la permeabilidad a los líquidos Reducir la segregación Reducir la concentración Incrementar la adherencia del concreto viejo y nuevo Mejorar la adherencia del concreto con el esfuerzo
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De acuerdo a la Norma ASTM C 494 la clasificación es: 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: Súper reductores de agua
TIPO G: Super reductores de agua – acelerantesEstos aditivos se suministran en envases o contenedores, debidamecon la norma y peso neto o volumen, adicionar información dfabricante.
Ing. S. Benavides Ch.
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Diseño de Mezclas
Semanas : 15-16
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El Diseño de mezclas, consiste en aplicar técnicamente los cosobre sus componentes para obtener requerimientos part
concreto de acuerdo al proyecto u obra. De acuerdo al desatecnología mundial.
Consideraciones para diseñar las mezclas:
Conocimiento de los materiales
El elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras
Resistencia a la compresión requerida
Condiciones ambientales durante el vaciado
Condiciones a la que estará expuesta la estructura
Ing. S. Benavides Ch.
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Ing. S. Benavides Ch.
a) Recaudar las siguiente información:
Los materiales
Del elemento a vaciar; tamaño y forma de las estructuras
Resistencia a la compresión requerida Condiciones ambientel vaciado
Condiciones a la que estará expuesta la estructura.
b) Determinar la resistencia Requerida: Estará en función de ladel diseñador y de la disponibilidad de información necesari
Docente: Ing. S. Benavides Ch.
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Caso 1: Si se cuenta con datos estadísticosproducción en obra: Para este se utilizaránsiguientes fórmulas:
f´ cr = f´c + 1.34 Ds…………………………………..(1)
f´ cr = f´c + 2.33 Ds – 35 …………………………..(2)
Siendo:
f´c : resistencia a la compresión especificada (Kg/cm2
f´ cr : Resistencia a la Compresión requerida (Kg/cm2Ds : Desviación estándar en obra (Kg/cm2)
Nota: de ambos resultados se escoge el mayor valor de f´cr, requerido
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Caso 2: No se cuenta con suficientes datos estadístic(entre 15 y 30 resultados)
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(entre 15 y 30 resultados)
f´ cr = f´c + 1.34 (αDs)..…………………………………..(3)
f´ cr = f´c + 2.33 (α Ds) – 35 …………………………..(4)
Siendo: α = factor de amplificación
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Nº de ENSAYOS FACTOR DE INCREMENTO
Menos de 15 Usar tabla Caso 3
15 1.1620 1.08
25 1.03
30 o más 1.00
Caso 3: Se cuenta con escaso o ningún dato estadíst(menos de 15 ensayos) Para este caso el ACI ind
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(menos de 15 ensayos): Para este caso el ACI, indaplicar la siguiente tabla para determinar el: f´cr.
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f´ c especificado f´ cr (kg/cm2)
< 210 f´c + 70
210 a 350 f´c + 84
> 350 f´c + 98
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Se tiene en cuenta la humedad de los agregados pudiéndosecon la siguiente relación:
Peso agregado húmedo = Peso agregado seco(1 + cont. Humedad del agregado %)
Calculo del agua efectiva: El agua debe aumentarse o dismla mezcla en una cantidad igual a la humedad libre que coagregado, se determina así:
Aporte de humedad de los agregados = peso agregado seco(%cont. Humed. - % absorbido
Entonces: Agua efectiva = agua de diseño – aporte de humedad de los agregados
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Método ACI 211: se emplean tablas y sigue la secuencia
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Método ACI 211: se emplean tablas y sigue la secuencia Selección de la resistencia requerida ( f´cr) Selección del TMN del agregado grueso Selección del asentamiento Tabla 01
Seleccionar el contenido de aire atrapado Tabla 02 Seleccionar el contenido de agua Tabla 03 Seleccionar a(c, por resistencia a compresión o durabilidad Tabla 04, Calculo del contenido de cemento (e/f) Seleccionar el peso del agregado grueso (tabla 05) y el b/bo, siendo b
b, pesos unitarios secos con y sin compactar el agregado grueso Calculo del volumen del agregado fino
Calculo del peso en estado seco del agregado fino Presentación del diseño por el aporte de humedad de los agregados Presentación del diseño en estado húmedo.
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S l ió d l i t i id (f´ )
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Selección de la resistencia requerida (f´cr) Selección del TMN del agregado grueso Selección del asentamiento Tabla 01 Seleccionar el contenido de aire atrapado Tabla 02 Seleccionar el contenido de agua Tabla 03 Selección de a/c, por resistencia a compresión o durabilidad tabla 04 y 07 Calculo del contenido de cemento (e/f) Calculo del volumen absoluto de los agregados Calculo del módulo de fineza de la combinación de los agregados Tabla 06 Calculo del porcentaje de agregado fino:
% Af = (mg – m)/(mg – mf)
Calculo de los pesos secos de los agregados Presentación el diseño en estado seco Corrección del diseño por el aporte de humedad Presentación del diseño en estado húmedo
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Con los siguientes datos elabore el diseño óptimo de mezcla utilizando los métodos descr
Característica de los materiales:
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Cemento:
Marca y Tipo: Sol
Procedencia: Cementos Lima
Densidad relativa: 3.11
Agua: Agua potable de la red
Peso específico: 1000 kg/m3
Agregados: Af Ag
Cantera : Jicamarca Jicamarca
Perfil
Peso Unitario suelto kg/m3: 1560 1587
Peso unitario compactado Kg/m3: 1765 1660
Peso específico seco: 2690 2780
Módulo de fineza: 2.80 6.50
TMN -- ¾”%
de Absorción: 0.70 % 0.60 %
Contenido de humedad % 7.5 3.0
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Características del concreto:
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Ca acte st cas de co c eto:
Resistencia a la compresión especificada: 210 kg/cm2
Desviación estándar promedio en obra. 20 kg/cm2
Tipo de asentamiento: Concreto superplastificado
Condiciones ambientales:
Lugar de Obra: Interior Mina (Nv. 3600)
Temperatura promedio ambiente: 20 ºC
Humedad relativa: 80 %
Condiciones de exposición: Normales.
Solución: Propuesto para el Primer examen programado
PRIMER EXAMEN PARCIAL
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