¿Cuál será el efecto sobre el concreto si aumentamos la cantidad de arena en el diseño de la mezcla de concreto?

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Echa un vistazo al siguiente diagrama. Puede ver que cuando pasa de una mezcla regular a concreto autocompactante: agrega alrededor de 8% de finos adicionales (temidos en la mezcla regular) que puede ser de cualquier forma, desde materiales cementosos suplementarios hasta materiales de relleno como el polvo de granito. No estoy totalmente en desacuerdo con la mayoría de las respuestas en las que se ha concluido que con el aumento de la arena, se perderán toda la durabilidad, resistencia y … todas las propiedades. Pero, no estoy de acuerdo con el enfoque crítico. Si ese hubiera sido el caso, entonces el concreto autocompactante habría estado fuera de práctica.

Prefiero expresarlo de una manera diferente en la que cada cambio en una proporción de mezcla tiene algún efecto u otro, pero no se supone que rechacemos un cambio por eso, sino que comprendamos el impacto del cambio en varios parámetros del concreto (tanto verde como endurecido ) y hacer ajustes adecuados para un mejor concreto.

GRADACIONES

Desde entonces, el día en que comencé a hacer Mix Design unos 20 años antes, me intrigó la variedad de formas en que uno puede llegar a fijar la proporción de agregados finos y gruesos. Y sorprendentemente, las recomendaciones variaron mucho.

IS 10262 1982 : se recomienda que el porcentaje de arena sea del 35% para la arena de la Zona 2 para NMSA 20 mm (si el WCR es 0.6 y el Factor de Compatibilidad es 0.8) pero para Grados de M 35 y superiores, el mismo se convierte en 25%.

ACI supone un volumen de agregado grueso de varillas secas basado en NMSA y el módulo de finura de agregados finos.

El método BRE o DOE especifica según las zonas de arena según BS 882 y NMSA de agregados y la trabajabilidad deseada según el siguiente cuadro (para NMSA 20 mm)

Esto ha sido adoptado actualmente en IS 10262 2009

Road Note 4 de RRL, Reino Unido

RRL especifica las gradaciones para concreto donde las gradaciones más gruesas están destinadas a asentamientos más bajos y los más finos para asentamientos más altos.

En resumen, hay varias formas de llegar a una proporción viable. Pero, al final del día, se necesitan ensayos.

Modelos

Lo que debería ser la gradación perfecta fue una pregunta que se buscó desde el comienzo de Concrete Technology. Fuller Thomson (1907) postuló una curva.

Más tarde, Andreasen y Anderrson (1933) idearon el Modelo de embalaje de partículas, cuyo objetivo principal es obtener una gradación más densa.

Sin embargo, Weymouth (1940) señaló que cuando se requieren altas capacidades de trabajo, el empaquetamiento demasiado denso produce interferencia de partículas. Más tarde, esto fue respaldado por el Modelo de matriz de partículas de Mortsell en la era del hormigón autocompactante.

Por lo tanto, podemos decir que la gradación o proporción correcta de arena es subjetiva.

Efectos

Ahora, midamos los pros y los contras de aumentar el agregado fino (arena)

  1. Resistencia: no hay efecto directo para pequeños cambios, se verá afectado por un mayor porcentaje de cambio debido a un peor empaque de partículas
  2. Capacidad de trabajo: la capacidad de pase aumentará, la capacidad de llenado disminuirá a menos que se proporcione más polvo, la resistencia a la segregación será peor. En general, la mezcla será más pegajosa debido al aumento de la superficie específica.
  3. Estabilidad dimensional: esto se verá afectado a medida que una mayor arena requiera una mayor demanda de agua y, por lo tanto, más pasta. Como resultado, la mezcla estará sujeta a más contracción y fluencia.
  4. Economía: A mayor arena, más pasta se requiere, menor es la economía. Sin embargo, a veces reduce los costos operativos como se ve en SCC.

Sería menos duradero, más como el mortero utilizado para unir ladrillos, que debe reemplazarse cada varias décadas. Estoy seguro de que hay muchos sitios web con instrucciones sobre las diferentes proporciones de mezcla de arena, agua y cemento. y agregado, dependiendo de su uso previsto. Alejarse de las proporciones recomendadas puede conducir a resultados terribles, dependiendo de las aplicaciones.

Primero un poco de teoría.

(Disculpas si ya lo sabes, otros lectores podrían no saberlo)

El concreto es una mezcla de piedras y arena (partículas sólidas), agua y un agente aglutinante que es comúnmente el cemento “Portland”.

Este aglutinante reacciona con el agua para formar una pasta que une (cementa) los sólidos y, cuando todos los ingredientes se eligen cuidadosamente, se mezclan y se colocan, la mezcla resultante (una vez establecida) es un sólido con todos los huecos entre los sólidos llenos por completo. con pasta de cemento “fraguada”.

Esta pasta es tanto el eslabón más débil (la resistencia inherente del agregado será mucho mayor que la de la pasta, por lo que bajo presión la pasta fallará primero) y, volumen por volumen, el ingrediente más caro.

En igualdad de condiciones, la resistencia del hormigón no es más que la resistencia de la pasta (dejando de lado factores como el enclavamiento mecánico, etc.)

La resistencia de la pasta depende de la relación de aglutinante: agua (relación masa: masa – cemento: agua)

Podrías hacer tu concreto con nada más que cemento, pero eso sería enormemente costoso, por lo que es mucho más barato tomar piedra y arena, mezclarlos para que los vacíos entre las piedras estén casi llenos de arena, dejando solo huecos muy pequeños entre las partículas de arena necesitan ser rellenadas con pasta de cemento. Mientras mejor llene la arena los vacíos, menos costoso será el concreto …

La piedra en estos días casi siempre es “hecha por el hombre”, ya que proviene de rocas extraídas mecánicamente, mientras que la arena aún proviene principalmente de fuentes naturales, como la extracción de las orillas de los ríos.

Por lo tanto, ambos están sujetos a variaciones considerables tanto en la forma como en la clasificación de las partículas (distribución de tamaños de partículas – masa por masa – desde cualquier fuente de suministro e incluso entre cargas de camiones desde cualquier fuente.

El diseño de mezcla de concreto es, por lo tanto, un poco un “arte negro” debido a las muchas variables involucradas.

No exhaustivamente, estos pueden ser los siguientes:

  1. Grado, calidad y edad del CEMENTO
  2. Clasificación del AGREGADO FINO (arena)
  3. Clasificación del AGREGADO GRUESO (piedra)
  4. Forma de la piedra
  5. Contenido de humedad inicial de los agregados finos y gruesos.
  6. Qué tan bien se ha mezclado
  7. Qué tan bien fue compactado
  8. Temperatura
  9. Etcétera etcétera.

Casi todos estos son bastante aleatorios y están más allá del control para la mezcla “día a día”.

Por lo tanto, los códigos de construcción especifican ciertas mezclas, por ejemplo, 3: 2: 1 haciendo uso de métodos estadísticos para llegar a lo que se conoce como reglas o estipulaciones “consideradas para satisfacer”. Estos necesariamente tienen que basarse en todo tipo de suposiciones con respecto a los 9 puntos anteriores, así como en otros no mencionados.

Necesariamente, estas reglas tienen que errar por el lado de la seguridad y deben ser conservadoras (prueba idiota).

Entonces, en muchos casos, el concreto resultante es mucho más fuerte de lo necesario. Y también más caro …

En el caso de aplicaciones “simples”, digamos, zapatas en buen suelo para una casa de una sola planta, las implicaciones de costo son insignificantes en comparación con (a) las implicaciones de falla y (b) el costo relativo del resto del edificio, por lo que uno “va con la corriente” y se queda con las mezclas codificadas.

En aplicaciones donde el costo se convierte en un factor significativo (edificios de gran altura, presas, etc.), los ingenieros exigen estándares mucho más altos y requieren un proceso continuo en términos de qué “ingredientes” entrantes están continuamente sujetos a pruebas estandarizadas y no es raro que cada lote de hormigón para tener un diseño de mezcla individual.

Demasiado para la teoría …

Los efectos de agregar arena pueden ser:

  • Disminución del costo con arena que llena los huecos entre piedras en lugar de pasta de cemento costosa (+ ive)
  • Mayor demanda de agua debido al hecho de que muchas partículas pequeñas tienen un área superficial combinada mucho mayor que una gran partícula de igual masa, por lo tanto, absorben más agua higroscópica (-ive porque afectará la relación cemento: agua)
  • Mejor trabajabilidad (+ ive)
  • Cambio en la depresión (+ ive o – ive dependiendo de lo que necesite)
  • Y así….

Es complicado….

  • Pero, en general, agregar arena inicialmente parecerá “desecar” la mezcla y dificultará el trabajo.
  • Esto puede significar que debe agregar agua
  • Agregar agua disminuye la proporción cemento: agua y debilita la pasta

Depende de dónde empiezas y hacia dónde te diriges …

El concreto es divertido y vale la pena leerlo.

42 años después de graduarme todavía estoy aprendiendo …

Espero que esto ayude 🙂

  • Entonces tienes que agregar cemento
  • Y cuesta más …