3.3 METODOLOGIA DEL TRABAJO EXPERIMETAL EN LABORATORIO La resistencia de diseño que se quiere obtener es de 210 Kg/cm² y a partir de esta se presenta una mezcla patrón la cual también se denominará “mezcla A” ya que esta no tendrá sustitución en el agregado grueso y que todos los demás parámetros deberán permanecer constantes, se sustituirá en diferentes porcentajes el agregado grueso teniendo así otras tres mezclas: ‘’B’’, ‘’C’’ y ‘’D’’, ensayando los especímenes a edades de 7 y 28 días. El procedimiento de diseño de la mezcla iniciará con el estudio de las propiedades de los agregados, para poder verificar sí son aptos para poder utilizarse en la elaboración de la mezcla patrón; después se realizará el cálculo teórico experimental para el diseño de la mezcla y así elaborar el diseño definitivo de dicha mezcla. Antes de la elaboración de cada mezcla, se realizará un muestreo de los agregados para conocer su contenido de humedad y hacer las correcciones por humedad y absorción a cada mezcla. La resistencia a la compresión será medida en cilindros de 30cm de alto y 15cm de diámetro, el curado de los especímenes será según lo especificado por la norma C-192. 3.4 ESTRUCTURA DE LA INVESTIGACION El presente trabajo de graduación tiene como objetivo principal el determinar la influencia del agregado grueso de tipo vesicular en el concreto tanto en estado fresco como endurecido y pretende determinar las siguientes correlaciones: Correlación entre la resistencia a la compresión y la adición de basalto vesicular. Correlación entre la adición de basalto vesicular y la influencia en la fluidez de la mezcla en estado fresco Influencia en el peso unitario del concreto 3.4.1 FASE 1: SELECCIÓN DE LOS MATERIALES AGREGADOS El agregado grueso proviene de un proceso de trituración del cual se presenta en la cantera de donde se suministrará el agregado como basaltos columnares de manera mezclada entre basalto normal y basalto vesicular de tal manera que se realizará un proceso de separación del agregado grueso, el agregado grueso proviene de: LA CANTERA SA DE CV, del plantel san diego. Para el agregado fino se usará de arena de río tamizada y lavada la cual será también de LA CANTERA SA DE CV. El proveedor cuenta con laboratorios donde se ensayan con frecuencia estos materiales garantizando así las propiedades que estos debe cumplir. CEMENTO El tipo de cemento a utilizar es GU (según ASTM C1157) como se especifica en la sección 2.XXX de este documento, el motivo de la selección de este tipo de cemento es que este es el de uso común para diferentes tipos de obras que requieren moderadas resistencias. AGUA El agua que se utilizará para elaborar las mezclas es potable, según lo especificado en la sección 3.XXXX 3.4.2 FASE 2: DEFINICION DE LOS ENSAYOS A REALIZAR Los ensayos a realizar en esta investigación se dividen en ensayos al concreto en estado fresco y ensayos al concreto en estado endurecido, todos estos regidos bajo normas ASTM, en la tabla 3.XXX se describen los ensayos a realizar en esta investigación. NORMA ASTM C-143 ENSAYO DE LABORATORIO Método de ensayo estándar para la determinación del revenimiento en el concreto a base de cemento hidráulico ASTM C-1064 Método de ensayo estándar para la medición de la temperatura del concreto fresco ASTM C-138 Método estándar para la densidad (peso unitario), rendimiento y contenido de aire (gravimétrico) del concreto ASTM C-231 Ensayo de contenido de aire ASTM C-39 Método de Ensayo Normalizado para Resistencia a la Compresión de Especímenes Cilíndricos de Concreto Tabla 3.XXX: ensayos a realizar al concreto en estado fresco y endurecido 3.4.3 FASE 3: ANALISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS AGRTEGADOS Se realizarán los siguientes ensayos para determinar las propiedades de los agregados gruesos y finos, cabe destacar que para el agregado grueso se tendrá que evaluar tanto el basalto normal como el basalto vesicular NORMA ENSAYO DE LABORATORIO ASTM D-75 Muestreo de agregados ASTM C-702 Reducción a tamaño de prueba ASTM C-136 Análisis granulométrico ASTM C-127 Gravedad específica y absorción para agregados gruesos ASTM C-128 Gravedad específica y absorción para agregados finos ASTM C-566 Contenido de humedad Tabla 3.XXX: ensayos a realizar a los agregados 3.4.4 FASE 4: PROCEDIMIENTO A SEGUIR PARA LA SELECCIÓN DE LAS COMBINACIONES A IMPLEMENTAR Se debe partir con la separación del agregado grueso pues este se encuentra de manera natural mezclado entre vesicular y normal posteriormente se elaborarán 4 mezclas con diferentes porcentajes de combinación de agregado grueso, los cuales se describen en la tabla XXX Grava vesicular Grava “Normal” 0% 100% 30% 70% 70% 30% 100% 0% 3.4.5 FASE 5: DISEÑO DE MEZCLAS Paso 1. Elección del revenimiento Tabla XXX: Rango de valores de agregado grueso a implementar Tabla 2.XXXX Criterios para la selección del revenimiento más adecuado según el elemento a construir, fuente ACI 211.1 Paso 2. Elección del tamaño máximo del agregado Los tamaños más grandes de agregados bien graduados tienen menos vacíos que los tamaños más pequeños. Por esto, los concretos con agregados de tamaño mayores requieren menos mortero por volumen unitario de concreto. Por regla general, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor disponible económicamente y guardar relación con las dimensiones de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo debe exceder de: a. 1/5 de la menor dimensión entre los costados de las cimbras. b. 1/3 del espesor de las losas c. ¾ del espaciamiento mínimo libre entre varillas o alambres individuales de refuerzo, paquetes de varillas, cables o ductos de pretensado A veces, estas limitaciones se pasan por alto si la trabajabilidad y los métodos de compactación permiten que el concreto sea colado sin la formación de colmenas, en la estructura a colar. Paso 3. Sobrediseño A continuación se presenta la tabla xxx la cual permite calcular la resistencia requerida según la resistencia de diseño especificada. Resistencia a la compresión Resistencia a la compresión especificada, f´c, Kg/cm2 media requerida, f´cr, Kg/cm2 Menos de 210 f´c+70 210 a 350 f´c+85 Mayor que 350 1.1f´c+50 Tabla xxxxx: Resistencia a la compresión media requerida cuando no se tienen datos de desviación estándar (Fuente ACI 318) Paso 4. Estimación del agua de mezclado y contenido de aire La tabla 5.3.3 del apéndice A1 del documento ACI 211.1, proporciona la cantidad de agua (en kg/m³ de concreto) y el porcentaje de aire atrapado en función de las siguientes variables: a) Tipo de concreto Sin aire incluido Con aire incluido (dependiendo si el nivel de exposición es bajo, medio o extremo) b) Revenimiento De 1 a 2” De 3 a 4” De 6 a 7” c) Tamaño máximo nominal del agregado (Para 3/8”,1/2”,3/4”,1”, 1 ½”,2”,3” y 6”) La cantidad de agua por volumen unitario de concreto requerida para producir determinado revenimiento, depende del tamaño máximo, de la forma de la partícula, la granulometría de los agregados y de la cantidad de aire incluido. No le afecta significativamente el contenido de cemento. La Tabla No 2.xxx provee valores estimados del agua de mezclado requerida para concretos hechos con varios tamaños máximos de agregados, con y sin aire incluido. Dependiendo de la forma y textura del agregado, los requerimientos de agua de mezclado pueden estar algunas veces por encima o por debajo de los valores tabulados, pero estos son suficientemente aproximados para la primera estimación. Tabla 2.xxxx Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenidos de aires para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales de agregados. Paso 4. Selección de la relación agua/cemento Se conoce como relación agua/cemento (A/C) a la razón existente entre el peso del agua con respecto al peso de cemento, es decir: A/C = Peso de agua/ Peso de cemento Si se mantienen constantes las cantidades de agregado seco en una determinada proporción de concreto, se observa que a medida que La relación agua/cemento (A/C) se incrementa, esto conlleva una disminución en la resistencia del concreto. Por eso es importante tener un adecuado balance de dicha relación, de forma que permita que, para una determinada cantidad de cemento fija en la mezcla, se disponga de la suficiente cantidad de agua que permita una adecuada colocación del concreto y lograr la resistencia especificada (f`c). Paso 5. Cálculo del contenido de cemento El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado dividido entre la relación A/C. Sino obstante, la especificación incluye un límite mínimo separado sobre el cemento, además de los requerimientos de resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento. C=A/(A/C) Donde: C = Cantidad de cemento por m³ de concreto A = Cantidad de agua por m³ de concreto A/C =Relación agua-cemento Paso 6. Estimación del contenido de agregado grueso En la tabla 2.xxxx se muestra el volumen de agregado, en m³, con base al peso volumétrico varillado seco (PVV), para un m³ de concreto. Este volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un m³ de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico varillado en seco por m³ de agregado grueso. Paso 7. Estimación del contenido de agregado fino Al termino del paso 6 se han estimado todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina por diferencia. Puede emplearse cualquiera de los dos procedimientos siguientes: 7.1 Método de Peso del concreto por unidad de volumen. 7.2 Método de volumen absoluto ocupado por los ingredientes del concreto. Paso 8. Ajustes por contenido de humedad Las cantidades de agregado que realmente deben pesarse para el concreto, deben considerar la humedad del agregado. Los agregados están generalmente húmedos y sus pesos secos deben incrementarse con el porcentaje de agua que contienen ya sea absorbida o libre en la superficie. Paso 9. Ajustes en las mezclas de prueba Las proporciones calculadas de la mezcla deben verificarse mediante mezclas de prueba, preparadas y probadas de acuerdo con ASTM C 192 (Elaboración y Curado de Especímenes de Concreto en el Laboratorio para Ensayo) o por medio de mezclas reales en el campo. Sólo debe usarse el agua el agua suficiente para producir el revenimiento requerido, independientemente de la cantidad supuesta al dosificar los componentes de la prueba. Deben verificarse el Peso Unitario y la Fluencia (ASTM C 138), así como el contenido de aire (ASTM C 138, C 173 o C 231) del concreto. 3.4.6 FASE 6: ELABORACION DE MEZCLAS DE CONCRETO 3.4.7 FASE 7: ENSAYOS AL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Y ELABORACION DE ESPECIMENES 3.4.8 FASE 8: ENSAYOS AL CONCRETO ENDURECIDO. 3.4.9 FASE 9: ANÁLISIS DE RESULTADOS.
