Informe de Tecnologia Del Concreto - Cantera Chullqui - Huanuco -Perú

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZAN”

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

DISEÑO DE MEZCLA CON AGREGADO DE LA CANTERA CHULLQUI

CURSO CONCRETO

:

TECNOLOGIA DEL

DOCENTE : Ing. Rivera Casas, Abraham Manuel ALUMNOS

:

Erick

Bernal Ayala, Juan Hobart Farfán Esteban, Elvis Gregorio Sánchez, Luis

Alberto

Marcelo Alania, Henry Rosado Nieto, William

Anthony

Victorio Bejarano,

Kenedy Arturo FECHA DE ENTREGA del 2015 CICLO

:

: Martes, 29 de Diciembre

VI

HUÁNUCO – PERÚ 2015

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CONTENIDO INTRODUCCION …………………………………………………………………………..….. …………… OBJETIVOS

3 …...………………………………………………………………….

……………..……….….… I.

MARCO TEORICO

3 ……………..

………………………………………………………..…...……….

5

1.1. Peso específico del concreto ……………………………………………….…….……..……….….. 1.2 Cantidad de material por metro cubico …………..……………..….…...…...…… 1.3 Características del concreto

5

……………….

5 ………………..……....

……………………...……..…………………

5

1.4 Procedimiento para el diseño de mezcla ……………………………………....……

……...

6

1.5 Humedad ……..……………………….………….…..….……………... ….…………..……..

13

1.6 Absorción en los agregados ……..…………………….... ……………...….…………..……..

13

1.7 Modulo de finura de los agregados …..………….…..…. ……………...….…………..……..

13

1.8 Curado del Concreto …..………….………………....…. ……………..…..…………..……..

13

1.9 Resistencia a la Compresión del Concreto ……………………...….........................………

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II.

ENSAYOS PARA EL DISEÑO DE MEZCLA ……………..….….…....

………………….

16

2.1 Extracción del agregado en la cantera de Chullqui ……...………….…..….……..

16

2.2 Análisis de los agregados

….………………………...

……………………...….….……... 2.3 Resultados

…….

18

….……………………………...………...

……………………………..……...

23

2.4 Calculo del Diseño de Mezcla …………………………….….…...

….…….…...………... 25

2.4.1 Método de los pesos

…….……...………….

……………………...….……….……..

26

2.4.2 Método delos volúmenes absolutos ……………….…....……...

….………………....

28

2.5 Preparación de las Probetas de concreto ………...……………..……...

….……………...

30

2.6 Evaluación de las propiedades del Concreto en estado Fresco ...……..……….….……...

32

2.6.1 Ensayo de Consistencia

…...…...

………………………………...……..….….…….. 2.6.2 Resultados del Ensayo ……………...………….……..

…….……...………….……. 33

2.6.3 Peso Unitario del Concreto Fresco …………………….……...

32

….………................

33

2.7 Determinación de la resistencia a la compresión a edades tempranas

…….….….……..

2.7.1 Resultados del ensayo ………………………….……... 2.7.2 Análisis del Diseño …………………..……...

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34 ….……………………….... 36

….………………………...……….... 37

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ……………………………..……..….......……. ANEXOS

38

……………………….…………………………………………..

……………..…..

41

INTRODUCCIÓN El concreto es el material de construcción de mayor uso en la actualidad. Sin embargo, si bien su calidad final depende en forma muy importante tanto de un profundo conocimiento del material como de la calidad profesional del ingeniero, el concreto en general es muy desconocido en muchos de sus grandes

aspectos:

naturaleza,

materiales,

propiedades,

selección de las proporciones, control de calidad e inspección, y tratamiento de los elementos estructurales. La selección de las proporciones por unidad cúbica de concreto debe permitir obtener un colocación,

densidad,

concreto con

resistencia,

la

facilidad

durabilidad

u

de

otras

propiedades que se consideran necesarias para el caso particular de la mezcla diseñada. Por ello es que en esta oportunidad se ha realizado el diseño de mezclas de concreto

utilizando los métodos: Método del

módulo de finura de la combinación de agregados, con el fin de observar y analizar los resultados obtenidos para finalmente realizar un cuadro comparativo. Para ello se nos encargó la utilización de los agregados procedentes de la cantera ubicada en Chullqui para el

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respectivo análisis y diseño de mezcla para un concreto cuya resistencia debe ser de 210 kg/cm2.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:  Realizar el diseño de mezclas de concreto utilizando los métodos:

Modulo

de

finura

de

la

agregados.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

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Combinación

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 Elaborar probetas de concreto en laboratorio, a partir de los diseños realizados, según los 9 pasos a realizar para el diseño.  Encontrar las propiedades tanto en estado fresco como en estado endurecido del concreto utilizado en cada diseño.  Usando material de nuestra zona (regional) conocer las características de los agregados como el peso específico, tamaño máximo del agregado.

I. MARCO TEORICO I.1. PESO ESPECIFICO DEL CONCRETO El peso

unitario

del concreto

es

la

suma

de todos

los

componentes que intervienen en él. Nos proporciona un valor que lo podemos comparar tanto en estado fresco como en estado endurecido.

Se

pueden

comparar

concretos

características diferentes que son:

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con

tres

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a) Concretos normales cuyo peso por unidad de volumen se encuentra entre 2200 a 2400 Kg/m³. b) Concretos livianos son aquellos con un peso por unidad de volumen inferior a los 1900 Kg/m³. c) Concreto pesado cuyo peso por unidad de volumen se encuentra entre 2800 a 6000 Kg/m³. I.2. CANTIDAD DE MATERIAL POR METRO CUBICO Una vez logrado hallar las condiciones necesarias del diseño de mezcla, se procede a cuantificar la cantidad de material que se necesitó por metro cúbico para un determinado diseño. En nuestro caso hemos obtenido diferentes valores para cada una de las relaciones agua/cemento y cada una de ellas con su cambio de módulo de finura global. Con esto tendremos un estimado de cuanto material

necesitemos para lograr un metro cúbico de

concreto. Estos valores son hallados tanto en el diseño seco como en el diseño de obra, en nuestro caso como las propiedades de todos los elementos utilizados se encuentran con valores normales, solo es necesario poner atención al diseño en seco, ya que el diseño en obra puede variar por el procedimiento constructivo que se siga y por el grado de control que en ella se esté tomando en cuenta. I.3. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO Antes

de

que

empieces

la

preparación

del concreto,

es

importante que conozcas algunas de las características que tiene este importante material. a) Su elevada resistencia a fuerzas de compresión.

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b) Su escasa capacidad para soportar fuerzas de estiramiento. c) Su elevada resistencia para soportar altas temperaturas, provenientes, por ejemplo, de incendios. d) Su impermeabilidad, es decir, la dificultad de no dejar pasar el agua u otro líquido a su interior. e) Su consistencia, es decir, el grado de fluidez de la mezcla para que le sea fácil desplazarse dentro del encofrado y llegar hasta el último "rincón". f) El concreto, como cualquier material, puede experimentar deterioro con el tiempo debido al medio que lo rodea. I.4. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE MEZCLA Usando las normas de la ACI 211.1 en el cual se resume el procedimiento de diseño de mezclas de concreto, en 9 pasos que son: 1. Elección del revenimiento. 2. Elección del tamaño máximo de agregado. 3. Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire. 4. Selección de la relación agua- cemento. 5. Cálculo del contenido de cemento. 6. Estimación del contenido de agregado grueso. 7. Estimación del contenido de agregado fino. 8. Ajuste por humedad del agregado. 9. Ajustes en las mezclas de prueba. Estos métodos descritos proporcionan una aproximación preliminar de las cantidades de materiales necesarios para elaborar la mezcla de concreto, que luego deben ser verificadas mediante mezclas de prueba en el laboratorio o en el campo y efectuar los ajustes que sean necesarios con el objetivo de lograr las características deseadas en el concreto fresco y endurecido. 1. Elección del revenimiento Si las especificaciones de la obra no está proporcionado el asentamiento de la mezcla a ser diseñada, utilizando la siguiente tabla podemos seleccionar un valor adecuado para el trabajo que se va a realizar. Se deberán usar la mezcla de la

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consistencia

más

densa

que

puedan

ser

colocadas

eficientemente.

Tipos de -

Máximo

Mínimo

3”

1”

3”

1”

4” 4” 3” 2”

1” 1” 1” 1”

Construcción Zapatas y muros de cimentación

-

reforzadas Zapatas simples, cajones y muros de

-

subestructura. Vigas y muros

-

reforzados Columnas de

-

edificios Pavimentos y

-

losas Concreto

ciclópeo Tabla 1(a). Asentamiento por tipo de construcción a realizar Estos valores de asentamiento mostrado, se aplicaran cuando el método de consolidación utilizado sea vibración. Cuando se usen métodos de consolidación del concreto, diferentes al vibrado, estor valores pueden ser incrementados en 1”. Concreto

bombeables

deben

tener

como

mínimo

5”

asentamiento (Slump).

Consistencia Seca Plástica Fluida

Asentamiento 0” a 2” 3” a 4” ≥ 5”

Tabla 1(b). Asentamiento por tipo de construcción a realizar

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de

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2. Elección del tamaño máximo del agregado Por regla general, tamaño máximo de agregado debe ser el mayor disponible económicamente y guardar relación con la dimensiones de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo debe exceder de: - 1/5 de la menor dimensión entre los costados de los moldes -

o encofrado. 1/3 del espesor de las losas. 3/4 del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo individuales, paquete de varillas o torones de pretensado.

3. Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire. La cantidad de agua por unidad de volumen del concreto necesario para obtener el asentamiento deseado, depende del tamaño máximo, textura y granulometría de los agregados, así como la cantidad de aire incorporado no siendo muy afectada por la cantidad de cemento, además lo podemos determinar en el siguiente cuadro: NOTA: Se puede observar que estos valores son los suficiente aproximado para un primer cálculo además estos valores requeridos de agua de mezclado pueden estar por encima o debajo de dichos valores, estas diferencias en las demandas de agua no repercute en la resistencia final del concreto necesariamente debido a otros factores de compensación que están involucrados.

Asentamiento o Slump

3 Agua en lt/ m de concreto para los

tamaños máximos de agregados gruesos y consistencia indicados.

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3/8”

½”

¾”

1”

1 ½”

3” 1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

6” CONCRETOS SIN AIRE INCORPORADO 205 200 185 180 160

155 225

145 125 215 200

195

175

170 240

160 140 230 210

205

185

180

170

1.5

1

---

Cantidad aproximada de aire atrapado, en porcentaje. 1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

3

2.5

0.5

0.3

2 0.2

CONCRETOS CON AIRE INCORPORADO 180 175 165 160 145 140 200

135 120 190 180

175

160

155 215

150 135 205 190

185

170

165 160 --Promedio recomendado 8 7 6 5 4.5 para el contenido total 4 3.5 3 de aire, en porcentaje. Tabla 2. Contenido de agua para distintos tamaños de agregado y asentamiento 4. Selección de la relación agua- cemento. La relación agua-cemento requerido es determinada teniendo en cuenta en consideraciones no solamente la resistencia sino también factores como durabilidad y propiedades de acabado del concreto. Desde diferentes

agregados

y

cementos,

producen

generalmente resistencias para una misma relación de aguacemento, es muy útil desarrollar las interrelaciones entre la resistencia y la relación agua-cemento para los materiales a ser

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2”

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usados en la preparación de la mezcla, el cual podemos observar en el siguiente cuadro:

Resistencia a

Relación agua – cemento de diseño en

la compresión

peso

a los 28 días

Concreto sin aire

Concreto con aire

incorporado incorporado 450 0.38 --400 0.43 --350 0.48 0.40 300 0.55 0.46 250 0.62 0.53 200 0.70 0.61 150 0.80 0.71 Tabla 3. Relación agua – cemento de acuerdo a la resistencia requerida. 5. Cálculo del contenido de cemento. La cantidad de cemento por unidad de volumen de concreto es igual al agua de mezclado (paso 3) dividido entre la relación agua – cemento (paso 4).

Contenidode cemento

de mezclado ( mkg )= aguarelacion a 3

c

6. Estimación del contenido de agregado grueso. Los agregados de esencialmente el mismo tamaño máximo y granulometría, producirán concreto satisfactoria trabajabilidad, cuando un volumen dado de agregado grueso seco y compactado, es empleado por unidad de volumen de concreto.

TAMAÑO MAXIMO DEL

Volumen de agregado grueso seco y compactado por unidad de volumen de concreto, para diferentes módulos de fineza de

AGREGAD

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agregado fino.

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O GRUESO

MODULO DE FINEZA DE AGREGADO FINO 2.40 2.60 2.80 3.00 3/8” 0.50 0.48 0.46 0.44 ½” 0.59 0.57 0.55 0.53 ¾” 0.66 0.64 0.62 0.60 1” 0.71 0.69 0.67 0.65 1 ½” 0.76 0.74 0.72 0.70 2” 0.78 0.76 0.74 0.72 3” 0.81 0.79 0.77 0.75 6” 0.87 0.85 0.83 0.81 Tabla 4. Volumen de agregado a utilizar de acuerdo al módulo de fineza de agregado fino. 7. Estimación del contenido de agregado fino. Cantidad de agregado en kg=¿ La estimación de la determinación del contenido de agregado fino, ambos se basan en el hecho de concluir el paso N° 6, todos los ingredientes a excepción del agregado fino son conocidos por metro cubico de concreto, pudiendo hallarse el mismo por diferencia, empleando el método de los pesos o el método de los volúmenes. Es decir: a) Método de los Pesos: El peso unitario del concreto fresco es conocido con relativa aproximación de experiencias si de presentarse la ausencia de tal información se usa la siguiente formula.

γ

γ

γ

PU = 10 ag (100-A) + C (1- ag / ce ) – PU = peso del concreto fresco. γ ag = Peso específico promedio de la combinación de agregado fino y grueso. γ ce = peso específico del cemento generalmente 3,15. A = Contenido de aire en porcentaje. W = Agua de mezclado requerido. C = Cantidad de cemento requerido. b) Método de los Volúmenes Absolutos

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Es un procedimiento para el cálculo de cantidad de agregado fino por metro cubico de concreto, en este caso el volumen absoluto del agregado fino es igual a la diferencia entre el volumen unitario de concreto y la suma de los volúmenes absolutos de los ingrediente ya conocidos (cemento, agua, aire, agregado grueso). De esa manera el volumen absoluto ocupado en el concreto por cualquier ingrediente es igual a su peso dividido por su peso específico.

Volumen=

peso seco peso especifico

8. Ajuste por humedad del agregado. Generalmente los agregados utilizados en la preparación de un concreto, se encuentran húmedos por lo cual sus pesos se incrementan en el porcentaje de agua que contengan absorbida como superficial. Así el agua de mezclado libre aportara por los agregados, considerándose como tal el contenido total de humedad del agregado menos su porcentaje de absorción.

Peso del agregado

=

Peso del agregado

x

Wg %

Peso del agregado fino

=

Peso del agregado fino

x

Wg %

Agua neta o añadida

=

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Agua de

-

Peso del agregad o fino húmedo

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+

Peso del agrega do

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9. Ajustes en las mezclas de prueba. Las proporciones de la mezcla, calculadas siguiendo estas recomendaciones deben ser comprobadas para lo cual se prepara mezclas de ensayos o de pruebas con los materiales a ser empleados en obra, de acuerdo a la norma C192 del ASTM o empleando tandas reales. Se verificaran en estos

ensayos

las

condiciones

de

trabajabilidad, adecuada ausencia de segregación y buen acabado, debiendo ajustar si son necesarias las proporciones de la siguiente manera. a.)La cantidad de agua de mezclado necesaria para obtener el mismo asentamiento que el de la mezcla de prueba, deberá ser igual a la cantidad neta de agua de mezclado empleado. Si el asentamiento de la mezcla de prueba no fue el correcto, se debe incrementar o disminuir el contenido de agua estimada en 2 litros por metro cubico por cada 1 cm en el asentamiento deseado. b.)Para ajustar por el efecto de un contenido de aire incorrecto en un mezcla de prueba de un concreto con aire incorporado, se debe incrementar o reducir el contenido de agua de mezclado para reducirlo. c.) El peso unitario estimado nuevamente del concreto fresco para el ajuste de proporción de la mezcla para prueba, es igual al peso unitario medido en la mezcla de prueba reducido o incrementado por el porcentaje de incremento o disminución del contenido de aire ajustada respecto a la primera mezcla de prueba. d.)Deben calcularse nuevos pesos de mezcla, comenzando con el paso N°4 si es necesario se modifica el volumen del agregado

grueso

de

la

tabla

N°5

para

obtener

trabajabilidad apropiada. Otros modos de ajustar las pruebas son de la siguiente forma:

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una

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Evaluación del grado de control. a. Desviación estándar ( σ ). la cual se usa para evaluar la dispersión de datos respecto al promedio. El cual depende de la cantidad de muestras hechas en el diseño de mezcla. - Para un número de muestras menores de 30. σ=

√

∑ ( x−´x )2 n−1

σ=

√

Para un número de muestras mayores de 30.

∑ ( x−´x )2 n

Dónde: x = Resistencia a la compresión de la muestra ´x = Resistencia a la compresión promedio n = número de muestras b. Coeficiente de variación (v). el coeficiente de variación es el resultado de dividir la desviación estándar entre la resistencia promedio. v=

σ ´x

Este coeficiente es adimensional y se expresa generalmente en porcentaje. c) Resistencia promedio (f´cp). Para diseñar una mezcla de concreto de tal modo que no más de un cilindro de entre las muestras tenga una resistencia menor que la resistencia especificada por el proyectista (f c) se tiene que proporcionar la mezcla para una resistencia promedio mayor (f´cp). Este se puede logra con la experiencia previa se usa el siguiente expresión según el Comité Europeo del Concreto. f ´ cp=

I.5.

fc 1−tv

HUMEDAD

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En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con él podríamos saber si nos aporta agua a la mezcla. I.6. ABSORCION EN LOS AGREGADOS La absorción es la cantidad de agua absorbida por el material en este caso el agregado, el cual estima la porosidad de las partículas del agregado. Conocer la cantidad de agua que puede ser alojada por el agregado siempre resulta de mucha utilidad, ya que además en ocasiones se emplea como un valor que sirve para aprobar o rechazar el agregado en ciertas aplicaciones. I.7.

MODULO DE FINURA DE LOS AGREGADOS

El módulo de finura, también llamado modulo granulométrico por algunos autores, no es un índice de granulometría, ya que un número infinito de tamizados da el mis movalor para el módulo de finura. Sin embargo, da una idea del grosor o finura del agregado, por este motivo se prefiere manejar el termino de Modulo de Finura. El modulo de finura se calcula sumando los porcentajes reteni dos acumuladosen los tamices estándar (nombrados más abajo) y dividiendo la suma entre 100. Cambios significativos en la granulometría de la arena tienen u na repercusiónimportante en lademanda de agua y, en consecue ncia, en la trabajabilidad del hormigón, por lo que si hubiese una variación significativa en la granulometría de la arena deben hacerse ajustes en el contenido de cemento y agua para conservar la resistencia del hormigón.

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Los tamices especificados que deben usarse en la determinación del módulo de finura son: N°100, N°50, N°30, N°16, N°8, N°4, 3/8”, 3/4”, 1½”, 3” y de 6” y el módulo de finura será: MF = % peso retenido(N°100+ N°50+N°30+N°16+N°8+N°4+3/8”+3/4”+1½”+3”)/100 I.8. CURADO DEL CONCRETO El curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el concreto hasta que los espacios de cemento fresco, originalmente llenos de agua sean reemplazados por los productos de la hidratación

del

cemento.

El

curado

pretende

controlar

el

movimiento de temperatura y humedad hacia dentro y hacia afuera del concreto. Busca también, evitar la contracción de fragua hasta que el concreto alcance una resistencia mínima que le permita soportar los esfuerzos inducidos por ésta. La falta

de curado del concreto reduce drásticamente su

resistencia. Existen diversos métodos de curado: curado con agua, con materiales sellantes y curado al vapor. El primero puede ser de cuatro tipos: por inmersión, haciendo uso de rociadores, utilizando coberturas húmedas como yute y utilizando tierra, arena o aserrín sobre el concreto recién vaciado. I.9. RESISTENCIA A LA COMPRESION DEL CONCRETO Resistencia a la compresión NTP 339.034 (1999). Método de ensayo para el esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de concreto. Objeto: La presente Norma establece el procedimiento para determinar la resistencia a la compresión de probetas

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cilíndricas, moldeadas con hormigón o de testigos diamantinos extraídos de concreto endurecido. RESUMEN DEL MÉTODO Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial en compresión a los moldes cilíndricos o corazones en una velocidad tal que esté dentro del rango especificado antes que la falla ocurra. El esfuerzo a la compresión de la muestra está calculado por el cociente de la máxima carga obtenida durante el ensayo entre el área de la sección transversal de la muestra. VELOCIDAD DE CARGA La carga deberá ser aplicada en forma continua, evitando choques. Para máquinas de Tornillo, el desplazamiento del cabezal móvil será de aproximadamente 1,3 mm/min, cuando lo hace libremente. Para máquinas operadas hidráulicamente la velocidad de la carga estará en el rango de 0,14 a 0,34 MPa/s. Se aplicará la velocidad de carga continua y constante desde el inicio hasta producir la rotura de la probeta. TIPOS DE FRACTURA Los cuales son observados en las imágenes (a), (b), (c), (d), (e).

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EXPRESIÓN DE RESULTADOS La resistencia a la compresión de la probeta se calcula con la siguiente fórmula: Rc = 4×G /

π×d

2

Dónde: -

Rc: Es la resistencia de rotura a la compresión, en kilogramos

-

por centímetro cuadrado. G: La carga máxima de rotura en kilogramos. d: Es el diámetro de la probeta cilíndrica, en centímetros.

INFORME El informe incluye los siguientes datos: -

Identificación de la probeta. Diámetro y longitud de la probeta, en centímetros. Carga máxima en kilogramos. Resistencia de rotura. Edad de ensayo de la probeta. Defectos observados en la probeta, si los hubiera. Tipo de fractura, en el caso que no sea en forma de cono. Peso de la muestra sin capa de terminado.

II. ENSAYOS PARA AL DISEÑO DE MEZCLA

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II.1.

EXTRACCION DEL AGREGADO EN LA CANTERA DE

CHULLQUI La extracción de los agregados para la elaboración del diseño de nuestra mezcla, se realizó de la cantera ubicada en Chullqui; la cantera está ubicada en las proximidades del rio Huallaga.

Imagen (1) (a). Trayecto hacia la cantera ubicada en Chullqui.

Imagen (1) (b). Localización de la cantera ubicada en Chullqui.

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Imagen (1) (c). Ingreso a la cantera para realizar la extracción de los agregados.

Imagen (2). Selección de los agregados a ser extraídos para el diseño.

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Imagen (3). Extracción del agregado a mano por parte del grupo de trabajo II.2. ANALISIS DE LOS AGREGADOS Se realiza el zarandeo del hormigón (nombre típico en la zona), para separar el material grueso del fino usando para ello los tamices desde el N°100 hasta 3”. Aquí realizamos los ensayos relacionas a las características físicas del agregado como el módulo de finura en el material fino y grueso, el tamaño máximo del agregado, peso específico, humedad y absorción.

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Imagen (4). Traslado del hormigón al Laboratorio de Suelos para su secado. Imagen (5). Luego de ser secado se realiza el pesado de una muestra representativa de 6kg de hormigón para su posterior análisis granulométrico.

Imagen (6). Análisis granulométrico de la muestra de hormigón a través de los tamices, para luego calcular los porcentajes retenidos para el cálculos del módulo de finura.

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Imagen (7) para tamaños mayores al tamiz N°4 son considerados agregado grueso en el diseño de mezcla.

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Imagen (8) para tamaños menores al tamiz N°4 son considerados agregado fino en el diseño de mezcla.

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(a)

Imagen (9). (a) Pesado el

material retenido de cada tamiz se obtienen los datos para el cálculo

de

sus características. (b)Pesado de los agregados para el cálculo de la humedad y absorción. (c) Secado en el horno a 110°C. (b)

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(c) II.3. RESULTADOS: a) PESO ESPECÍFICO: se realizó con el volumen de la bandeja con la muestra. GRUESO: Volumen: 1cm.9cm.15cm = 135 cm3 Peso: 215 gr γ=

215 =1.592 gr /cm3 135

FINO: Volumen: 1cm.9cm.15cm = 135 cm3 Peso: 208.98 gr γ=

208.98 =1.548 gr /cm3 135

b) PORCENTAJE DE HUMEDAD: FINO: Peso Húmedo: 222 gr Peso Seco: 215 gr w=

222−215 ×100=3.25 215

GRUESO: Peso Húmedo: 145.6 gr

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Peso Seco: 143 gr w=

145.6−143 ×100=1.81 143

c) PORCENTAJE DE ABSORCION: FINO: Peso Seco: 232.4 gr Peso Superficie Seca: 237.69 gr ws =

237.69−232.4 ×100=2.28 232.4

GRUESO: Peso seco: 178.3 gr Peso Superficie Seca: 180.85 gr ws =

180.85−178.3 × 100=1.43 178.3

d) MODULO DE FINURA: se realiza con los pesos acumulados de los tamices normalizados para su cálculo. Tamiz 1 ½” Tamiz ¾” Tamiz 3/8” Tamiz N°4 Tamiz N°8 0 401 gr 401 gr 418 gr 538 gr Porcentaje de pesos retenido acumulados 0 7.05% 6.67% 7.09% 8.07%

Tamiz N°16 Tamiz N°30 Tamiz N°50 Tamiz N°100 1181 gr 1962 gr 856 gr 252 gr Porcentaje de pesos retenido acumulados 19.22% 31.77% 18.82% 4.1% FINO: mf = (7.09+15.76+34.88+66.75+80.68+84.78)/100 = 2.9 GRUESO: mg = (0+7.03+13.72+100+100+100+100+100+100)/100 = 6.2

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Todos estos resultados nos servirán para el diseño de mezcla para una resistencia de 210 kg/cm2 TABLA DE RESULTADOS

AGREGADO FINO Peso Específico

HORMIGON 2.5 g/cm3

Aparente Peso específico Suelto

1592 kg/m3

Seco Humedad Natural Absorción Módulo de Finura AGREGADO GRUESO Perfil Tamaño Máximo Peso Específico

3.25% 2.28 % 2.9 HORMIGON Redondeado 3/4” 2.7 g/cm3

Aparente Peso específico Suelto

1548 kg/m3

Seco Humedad Natural Absorción Módulo de Finura

II.4.

1.81% 1.43% 6.5

CALCULO DEL DISEÑO DE MEZCLA

Para la realización de nuestro diseño en base a los agregados extraídos de la cantera ubicada en Chullqui, usaremos como ejemplo los 9 pasos de diseño ya mencionados además el cálculo se realizara en base a pesos y volúmenes. Nuestro diseño constara de lo siguiente:  El diseño constara la realización de probetas cilíndricas de concreto cuya resistencia requerida es la de 210 kg/cm 2.  El ensayo de resistencia se realizara a los 7 luego del curado.  En base a los resultados lograr la resistencia óptima a edades tempranas del concreto.

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MATERIALES Y SUS CARATERISTICAS:  Cemento: CEMENTO PORTLAND ASTM C-150 TIPO I ANDINO. PESO ESPECIFICO: 3150 Kg/m3  Agregados: Agregado Fino Peso Específico Aparente Peso específico Suelto Seco Humedad Natural Absorción Módulo de Finura Agregado Grueso

:

Perfil Tamaño Máximo Nominal Peso Específico Aparente Peso específico Suelto Seco Humedad Natural Absorción Módulo de Finura  Agua: Potable.

: : :

: : :

: : :

2.5 g/cm3 : 1592 kg/m3 3.25% 2.28 % 2.9 Redondeado 3/4” 2.7 g/cm3 : 1548 kg/m3 1.81% 1.43% 6.5

 Concreto: Las especificaciones del concreto son: -

fc = 210 kg/cm2 valor requerido en su uso para elementos

-

estructurales como zapatas, vigas, columnas. Consistencia Plástica = 3”- 4” en cual debe cumplir en el

-

ensayo con el cono de Abrams en el ensayo de Slump. Ensayo de resistencia a la compresión a 7 días.

II.4.1.

METODO DE LOS PESOS

PASO 1º Selección de la consistencia. Consistencia plástica: SLUMP: 3”- 4” PASO 2º Selección del TM del Agregado Grueso según el ensayo de granulometría realizado en laboratorio: TM: 3/4’’

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PASO 3º Selección de la cantidad de agua de mezclado y aire atrapado, para un concreto sin aire incorporado, utilizando la tabla (2) obtenemos los siguientes resultados: Agua de mezclado = 200 litros/m3 Contenido de aire = 2% PASO 4º Selección de la Relación Agua/Cemento: Usando la tabla (3) realizamos el cálculo obteniendo los siguientes datos: Interpolando: 250 ---------------------------------------- 0.62 210 ----------------------------------------- X 200 --------------------------------------- 0.70 (250 – 210)/(210 – 200)=(0.7 – 0.62)/Z Z=0.016 X = 0.7 - Z = 0.684 A/C = 0.68 PASO 5º Determinación de la cantidad de Cemento Se utiliza la siguiente relación para determinar la cantidad de cemento en kg. Cemento = (V. agua)/(A/C) = (200 lts)/ (0.68 lts/kg) = 294.12 kg PASO 6º Cálculo del peso del Agregado Grueso. Aquí en necesario la utilización de la Tabla (4) para determinar la cantidad de agregado en peso. TAMAÑO MAXIMO

2.80

¾”

0.62

MODULO DE FINURA 2.9 3.00 X

Interpolando X = (0.62-0.60)/2 X = 0.61 Agregado Grueso = X . Peso especifico

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0.60

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Agregado Grueso = 0.61m3.1548kg/m3 AG = 944.28 kg PASO 7º Cálculo del volumen del Agregado Fino. Usando el método de los pesos calcularemos la cantidad de agregado en peso. Peso específico del concreto fresco: 2355 kg/m 3 Agua: 200 lts Cemento: 294.12 kg Agregado grueso: 944.28 kg Agregado Fino = 2355 – (200 + 294.12 + 806.42) AF = 914.5 kg PASO 8º Ajustes por humedad del agregado. Usando el método de los pesos calcularemos la cantidad de agua de diseño a ser retirada en peso.  AGUA DE DISEÑO: 200 lts  AGREGADO GRUESO Humedad del AG: 1.81% × 1548 = 28.01 lts Absorción del AG: 1.43% × 1548 = 22.13 lts  AGREGADO FINO Humedad del AF: 3.25% × 1592 = 51.74 lts Absorción del AF: 2.28% × 1592 = 36.29 lts Agua efectiva = 200 – (28.01 – 22.13 + 51.74 – 36.29) Agua efectiva = 178.67 lts DOSIFICACION USANDO EL PESO DE LOS MATERIALES Para ello redondeamos los resultados del diseño. Cemento: 294 kg Agregado fino: 915 kg Agregado grueso: 944 kg Agua efectiva: 179 lts VALORES DE DISEÑO EN OBRA

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1: 3.05: 3.39 / 0.61 lts/bolsa PROPORCIONES DE CADA MATERIAL PARA REALIZAR 3 PROBETAS Volumen de probeta: ((π.D2)/4.h)= =0.0053m3 Factor =3•volumen de probeta = 0.0159

(π(0.15)2)/4*0.3)

Cemento: 294 × 0.0159 = 4.6 kg. Agregado Fino: 915 × 0.0159 = 14.1 kg. Agregado Grueso: 944 × 0.0159 = 15.3 kg. Agua efectiva: 179 × 0.0159 = 2.85 Lts.

II.4.2. METODO ABSOLUTOS

DE

LOS

VOLUMENES

PASO 1º Selección de la consistencia. Consistencia plástica: SLUMP: 3”- 4” PASO 2º Selección del TM del Agregado Grueso según el ensayo de granulometría realizado en laboratorio: TM: 3/4’’ PASO 3º Selección de la cantidad de agua de mezclado y aire atrapado, para un concreto sin aire incorporado, utilizando la tabla (2) obtenemos los siguientes resultados: Agua Efectiva = (0.61× 42.5)/1000 = 0.025 m 3 Contenido de aire = 2% = 0.02 m3 PASO 4º Selección de la Relación Agua/Cemento: Usando la tabla (3) realizamos el cálculo obteniendo los siguientes datos: Interpolando: 250 ---------------------------------------- 0.62 210 ----------------------------------------- X 200 --------------------------------------- 0.70 (250 – 210)/(210 – 200)=(0.7 – 0.62)/Z Z=0.016 X = 0.7 - Z = 0.684

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A/C = 0.68 PASO 5º Determinación de la cantidad de Cemento en m3 Se utiliza la siguiente relación para determinar la cantidad de cemento en m3 en base a la proporción obtenida por el método de pesos. Cemento = 42.5 kg Cemento = (42.5/3150) C = 0.0135 m3 PASO 6º Cálculo del volumen del Agregado Grueso. Aquí en necesario la utilización de la Tabla (4) para determinar la cantidad de agregado en peso. Volumen de Agregado Grueso = 3.33•42.5 kg = 141.5 kg AG = (141.5 kg)/2700 V. AG = 0.052 m3 PASO 7º Cálculo de la cantidad de Agregado Fino por el método de los volúmenes. Usando el método de los pesos calcularemos la cantidad de agregado en peso. Volumen del concreto fresco: 1m3 Agua: 0.2 m3 Cemento: 0.094 m3 Aire: 0.02 m3 Agregado grueso: 0.36 m3 Volumen del agregado Fino = 1 – (0.2 + 0.094 + 0.02 + 0.36) = 0.32 m3 Agregado fino = 0.32 m3×2600 kg/m3 AF = 884 kg PASO 8º Ajustes por humedad del agregado.

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Usando el método de los pesos calcularemos la cantidad de agua de diseño a ser retirada en peso.  AGUA DE DISEÑO: 200 lts  AGREGADO GRUESO Humedad del AG: 1.81% × 1548 = 28.01 lts Absorción del AG: 1.43% × 1548 = 22.13 lts  AGREGADO FINO Humedad del AF: 3.25% × 1592 = 51.74 lts Absorción del AF: 2.28% × 1592 = 36.29 lts Agua efectiva = 200 – (28.01 – 22.13 + 51.74 – 36.29) Agua efectiva = 178.67 lts DOSIFICACION USANDO VOLUMENES ABSOLUTO Para ello redondeamos los resultados del diseño. Cemento: 294 kg Agregado fino: 884 kg Agregado grueso: 944 kg Agua efectiva: 179 lts VALORES DE DISEÑO EN OBRA 1: 2.98: 3.39 / 0.61 lts/bolsa 0.0135: 0.045: 0.052: 0.025 m 3/ bolsa

m3

PROPORCIONES DE CADA MATERIAL PARA REALIZAR 3 PROBETAS Volumen de probeta: ((π.D2)/4.h)= (π(0.15)2)/4×0.3) =0.0053 Factor =3•volumen de probeta =0.0159 Cemento: 294 × 0.0159 =4.6 kg. Agregado Fino: 884 × 0.0159 =13.6 kg. Agregado Grueso: 944 × 0.0159 =15.3 kg. Agua efectiva: 179 × 0.0159 = 2.85 lts.

II.5. PREPARACION DE LAS PROBETAS DE CONCRETO Realizado el cálculo del diseño de mezcla procedemos a la preparación de la probeta a ser evaluada por su consistencia y resistencia a la compresión.

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Imagen (10). Pesa según las proporciones obtenidas por el método de los pesos del agregado grueso, fino y cemento.

Imagen (11) pesado de la cantidad de agua a añadir.

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Imagen (12) mezclado de los materiales según las proporciones calculadas en el diseño por el método de los pesos.

Imagen (13) se realizan los detalles correspondientes al llenado de las probetas (chuseado y golpes laterales para la eliminación de aire en exceso)

Imagen (14) probetas listas para su posterior curado y rotura según lo

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especificado para un concreto de 210 kg/cm2

a edades tempranas (7 dias).

II.6. EVALUACION DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO II.6.1. ENSAYO DE CONSISTENCIA Este ensayo consta en realizar la medida del asentamiento diseñado para la mezcla.

Imagen (15) vertido del concreto en el cono de Abrams.

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Imagen (16) chuseado de cada una de las 3 capas de concreto.

Imagen (17) medido del asentamiento del concreto. II.6.2.RESULTADOS: SLUMP MUESTRA

cm

OBERVACION Pulg.

N° 01 7.6 3.05 TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

consistencia Plástica Página 40

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II.6.3.

PESO UNITARIO DEL CONCRETO FRESCO

PROPIEDAD

PROBETA N° 01

W molde ( kg)

0.450

W molde + C° (kg)

12.40

Volumen(molde )(m3)

0.0053

P.U.de C° (kg/m3)

2341

II.7. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION A EDADES TEMPRANAS ENSAYO:

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(a )

(c )

(b ) Imagen (18) (a) Curado después de 24 horas de ser sacada del molde. (b) y (c) Medición de las probetas de concreto para su posterior ensayo de compresión.

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(a )

(b )

(c (d ) ) Imagen (19) (a) Colocado de la probeta, (b) rotura de la probeta en la máquina de compresión, (c) y (d) Resultado final del ensayo a compresión de la probeta para analizar los resultados de acuerdo a lo requerido.

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II.7.1.

RESULTADOS:

CUADRO DE DEFORMACION CARGA(K DEFORMACIO ESFUERZO(K DEFORMACION g) N(mm) g/cm) UNITARIA) 1000 0.23 5.65884 0.00153 2000 0.80 11.31768 0.00533 3000 0.97 16.97653 0.00647 4000 1.10 22.63537 0.00733 5000 1.21 28.29421 0.00807 6000 1.30 33.95305 0.00867 7000 1.37 39.61189 0.00913 8000 1.44 45.27074 0.00960 9000 1.51 50.92958 0.01007 10000 1.57 56.58842 0.01047 11000 1.64 62.24726 0.01093 12000 1.71 67.90610 0.01140 13000 1.77 73.56495 0.01180 14000 1.81 79.22379 0.01207 15000 1.87 84.88263 0.01247 16000 1.96 90.54147 0.01307 17000 2.07 96.20031 0.01380 18000 2.20 105.85916 0.01467 19000 3.15 111.51800 0.02100 20000 3.24 115.17684 0.02160 21000 3.96 122.83568 0.02640 22000 4.01 125.49454 0.02673 23000 4.32 130.15675 0.02879 GRAFICA CARGA VS DEFORMACION

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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DEVALDIZÁN INGENIERIA ESCUELA ACADEMCO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CIVIL 25000 20000 15000 CARGA (Kg)

10000 5000 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

DEFORMACION (mm)

II.7.2.ANALISIS DEL DISEÑO: La primera falla se dio a una carga de 23.5 tn y la segunda falla se dio a las 22.8 tn. El tiempo total de duración del ensayo a compresión fue de 3 minutos 45 segundos. Esfuerzo máximo alcanzado a los 7 días de curado: 133.4 kg/ cm2 Para verificar si llegamos al porcentaje de resistencia requerido para los 7 días, hacemos: 7 días………… 100%f’c = 210 kg/ cm2 7 días…………. x %f’c = 133.4 kg/ cm2 X = 63.52% f’c Por lo tanto se llegó al 63.52 % de la resistencia especificada. MÓDULO DE ELASTICIDAD POR EL METODO TEORICO E=14000 √ f ' c 28 dias

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E=14000 √ f ' c 7 dias

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UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DEVALDIZÁN INGENIERIA ESCUELA ACADEMCO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CIVIL E=14000. √ 210 E=202879.27

E=14000 √ 133.4 E=161698 .48

Kg/ cm2

Kg/

cm2

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES 1. De la muestra de arena que se obtuvo de la cantera CHULLQUI podemos concluir que de los 2 sacos se obtuvieron más agregados finos que los gruesos.

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Se muestra mayor cantidad de agregados finos que agregados gruesos.

2. Para el diseño de mezcla se utilizó la siguiente relación de agregados calculados anteriormente. El cual se diseñó para una fuerza de compresión de 210 kg/cm2 para el estudio en 7 días obteniendo buenos resultados.

3. El grado de consistencia (SLUMP) es el adecuado para el tipo de trabajo que se está haciendo (columnas).

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SLUMP= 10-12 cm 4”-5” consistencia

4. Se concluye que el procedimiento para el ensayo a fuerzas de compresión de las dos probetas estuvieron bien realizadas el cual da mayor credibilidad a los datos obtenidos.

Distribución homogénea de

A. Fino y A. Grueso embebidos en pasta

Se muestran la fractura por cono y corte de esa forma nos demuestra de que el ensayo estuvo bien.

RECOMENDACIONES: 1. Se recomienda que la cantidad de agregados que se va utilizar debe de ser de mayor cantidad ya que 2. Para poder obtener un mejor resultado y según la norma NTP 339.034 ASTM C-39 de la fuerza de compresión de las dos probetas se debe de realizar estos a 7 días y no a los 5 días como lo realizamos por la falta de tiempo.

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3. La probeta 15mm×30mm presento algunos agujeros de aire para lo cual lo recomendable es que al momento de llenar en el molde se debe de realizar los 15 golpes alrededor de este con el martillo de goma con tal de que todo el aire que pueda tener en las caras laterales de se pueda sustraer. 4. Para el correcto curado de las probetas luego de que se sacan del molde este se deben de poner en un pozo de agua con cal (3gr/L) y dejarlos ahí hasta el día de la prueba de rotura. 5. Para poder hallar la cantidad de agregado fino se utilizó el método de los volúmenes este método es menos exacto que el método de los pesos. Por lo cual se recomiendas utilizar el último método, para el exacto cálculo que se pueda hacer. 6. Por falta de materiales en el laboratorio de mecánica de suelos y pavimentos de la universidad se recomienda que el mezclado del concreto se bebe de hacer en un trompito o en una maquina más sofisticada y no en una carretilla con badilejo como el que es usado por el grupo. 7. Se recomienda que el laboratorio debe de contar con más de un Cono de Abrams para poder realizar la prueba de asentamiento (SLUMP) ya que tuvimos problema para poder hacer esa prueba. 8. Limpiar el laboratorio una vez concluido todos los ensayos desde el análisis de los agregados hasta la fracturación de las probetas en la máquina de compresión.

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ANEXOS:  Equipo de trabajo para el análisis y diseño de mezcla para el curso de Tecnología del Concreto

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 Instrumentos utilizados para la elaboración del diseño de mezcla con agregado de la cantera de Chullqui.

Horno

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Carretilla

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Moldes para

Moldespara Cono de Maquina

Lugar de realización de nuestros ensayos de análisis de agregados y diseño de mezcla

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