7 diseño de mezcla i parte - copia
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TECNOLOGIA DEL CONCRETO
7. Diseño de Mezclas de
Concreto ACI – I Parte
Ing. Ana García2016
Logro
Conocer los distintos métodos de dosificación de mezclas deconcreto en la actualidad.
TECNICAS PARA EL DISEÑO
DE MEZCLAS DE CONCRETO
CONVENCIONALES
QUE ES HACER UN DISEÑO DE MEZCLA?
Determinar las proporciones en que
deben intervenir los componentes de una
mezcla de concreto para el logro de
ciertas metas en particular.
Realizar Inicialmente un cálculo teórico
Validar y lograr obtener en obra lo
esperado teóricamente
Arte y Ciencia Aporte Personal
Cuáles son las metas que se buscan al diseñar tecnológicamente
mezclas de concreto?
Trabajabilidad adecuada al proyecto
Facilidad de colocación
Facilidad de compactación
Acabado satisfactorio
Resistencia especificada controlada
Durabilidad
! ECONOMIA Producir lo que queremos, en
el volumen exacto y al Costo – Beneficio esperado!
! CONCRETO DE BUENA CALIDAD !
Factores influyentes en los diseños de mezcla
La obra, sus dificultades y problemas
constructivos
Las especificaciones técnicas del proyecto
Las condiciones ambientales durante la
construcción
Las condiciones de servicio
Nuestros conocimientos sobre los materiales y
su empleo tecnológico.
Nuestras expectativas particulares
Errores Frecuentes en relación a los diseños de mezcla
Encargarlos a un “Laboratorio Autorizado” sin
especificar requisitos adicionales al slump y f’c.
Suponer que es trabajo de los “laboratoristas” y
que cualquier “técnico” puede hacerlos.
Considerar que son estáticos e invariables
Estimar que no vale la pena refinarse en las
pruebas de “laboratorio”
Tomarlos sólo como un formalismo ya que en la
obra se “arreglan” sin problemas.
Subestimar su importancia
REVISION DE CONCEPTOS SOBRE LOS
AGREGADOS EN EL DISEÑO DE
MEZCLAS DE CONCRETO
1)Los diseños de mezcla teóricos se hacen para condición seca o S.S.S. que
sólo existe en laboratorio, para poder estandarizar el procedimiento y tener
resultados comparables.
2)Para poder usar los diseños de mezcla teóricos en obra, es necesario
corregirlos por absorción y humedad para ponerlos en la condición real de los
agregados al momento de usarlos en la producción de concreto.
LAS TECNICAS DE DISEÑO DE MEZCLA TOMAN LOS AGREGADOS EN CONDICION DE
LABORATORIO Y APLICAN EL CRITERIO DEL BALANCE DE LOS VOLUMENES ABSOLUTOS DE
LOS COMPONENTES
1. Peso Específico Seco
Gd = Peso Seco /Volumen con poros
Gd = Pd /V
2. Peso Específico S.S.S.
Gsss = Peso S.S.S. /Volumen con poros
Gsss = Psss /V
CONCEPTOS BASICOS SOBRE PESOS ESPECIFICOS, ABSORCION Y HUMEDAD
3. Absorción : Peso S.S.S - Peso Seco
% A = (Psss - Pd) / Pd ) x 100
% A = (Psss / Pd - 1) x 100
4. Humedad : Peso Natural - Peso Seco
% H = Pn / Pd x 100
CONCEPTOS BASICOS SOBRE PESOS ESPECIFICOS, ABSORCION Y HUMEDAD
PORQUE ES TAN IMPORTANTE LA PRECISION EN EL
MANEJO DE LOS PARAMETROS FISICOS?
RENDIMIENTO
RENDIMIENTO DE LAS MEZCLAS DE CONCRETO
Definición : Medida relativa de la precisión en
obtener en la realidad la unidad de volumen de
concreto calculada teóricamente.
RENDIMIENTO = PUTeórico / PUReal
PUTeórico = Peso Unitario Calculado corregido por absorción y
humedad en kg/m3
PUReal = Peso Unitario in situ en kg/m3 del concreto fresco
R > 1.00 Rinde más de 1m3 Menos cemento Sobra concreto
R < 1.00 Rinde menos de 1m3 Más Cemento
Falta concreto
Tolerancia máxima : ± 0.02
AGUA/CEMENTO = 0.50
PESO UNITARIO EN OBRA :
2,355 kg/m3 > TEORICO
RENDIMIENTO :
2,289kg/m3/2,355 kg/m3 = 0.97
CADA M3 TEORICO SOLO RINDE 0.97 M3
! FALTA CONCRETO !
SE CONSUME MAS CEMENTO :
EN 0.97 M3 SE EMPLEAN 330 KG
EN 1.00 M3 SE EMPLEAN 340 KG
A UN PRECIO REFERENCIAL DEL CEMENTO
DE $ 90.00/TON
SE GASTA $ 0.90 MAS POR M3
AGUA/CEMENTO ES MENOR = 0.48
Y SE OBTIENE > f’c INNECESARIAMENTE
EJEMPLO 1 : RENDIMIENTO < 1.00
ELEMENTO PESO
EN
KG/M3
VOLUMEN EN
M3/M3
Agua 165.00 0.1650
Cemento 330.00 0.1048
Aditivo 0.33 0.0003
Aire 0.0500
Piedra 1,100.5 0.4233
Arena 692.8 0.2566
Balance
Total
2,289 1.0000
AGUA/CEMENTO = 0.50
PESO UNITARIO EN OBRA :
2,222 kg/m3 < TEORICO
RENDIMIENTO :
2,289kg/m3/2,222 kg/m3 = 1.03
CADA M3 TEORICO RINDE 1.03 M3
! SOBRA CONCRETO !
SE CONSUME MENOS CEMENTO :
EN 1.03 M3 SE EMPLEAN 330 KG
EN 1.00 M3 SE EMPLEAN 320 KG
A UN PRECIO REFERENCIAL DEL CEMENTO
DE $ 90.00/TON
SE GASTA $0.90 MENOS POR M3
AGUA/CEMENTO ES MAYOR = 0.52
SE OBTIENE < f’c ! PROBLEMAS!
EJEMPLO 2 : RENDIMIENTO > 1.00
ELEMENTO PESO
EN
KG/M3
VOLUMEN EN
M3/M3
Agua 165.00 0.1650
Cemento 330.00 0.1048
Aditivo 0.33 0.0003
Aire 0.0500
Piedra 1,100.5 0.4233
Arena 692.8 0.2566
Balance
Total
2,289 1.0000
CARACTERISTICAS GENERALES DE LAS TECNICAS PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO
Todas son sólo aproximaciones a la solución
definitiva mientras no se validen en obra.
Existen muchas y cada día surge una diferente
Todas tienen mayor o menor sustento científico –
experimental y mayor o menor sofisticación
Se diferencian en la manera como establecen la
combinación y proporciones de agregado grueso y
fino
La mejor es aquella que satisface más
eficientemente nuestras expectativas.
1) METODO DEL COMITÉ 211.1-91/02
El más difundido y referenciado a nivel mundial, y en el Perú es el más aceptado
Data de la década de 1940 Mucha información
Fácil Tablas Receta
Se basa indirectamente en el principio del módulo defineza total y en el empleo de agregados que cumplencon ASTM C-33
No analiza el agregado global ni la forma y textura de
los agregados individualmente, ni en conjunto
Subestima las cantidades de agua por m3
Tiende a producir mezclas pedregosas y no bombeables, restrictivo
No es el más indicado para mezclas con requerimientos particulares o especiales
TECNICAS ACTUALES DISPONIBLES, SUS ALCANCES Y LIMITACIONES
i ntenido erde aiocygre odagae
ara ntes
slump, tamaño máx m do
ediferpodasaprox maedaugaedsadamiasedant diaC
Slump Tamaño máximo nominal de agregado
3/8” 1/2” 3/4” 1” 11/2” 2” 3” 4”
Concreto sin Aire incorporado
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -----
%Aire
atrapado
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incorporado
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----
%de Aire incorporado en función del grado de exposición
Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3
Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4
Relación Agua/Cemento vs f’c
f’c a 28 Días
( Kg/cm2 )
Relación Agua/Cemento en peso
Sin aire
incorporado
Con aire
incorporado
450 0.38 -----
400 0.42 -----
350 0.47 0.39
300 0.54 0.45
250 0.61 0.52
200 0.69 0.6
150 0.79 0.7
Relación Agua/Cemento vs f’c
Volumen de agregado grueso compactado en seco
por metro cúbico de concreto
Tamaño
Máximo
Nominal del
agregado
Volumende agregadogrueso
compactadoensecopara diversos
módulos de finezade la arena
2.40 2.60 2.80 3.00
3/8” 0.5 0.48 0.46 0.4
1/2” 0.59 0.57 0.5 0.53
3/4” 0.6 0.64 0.62 0.6
1” 0.71 0.69 0.67 0.65
11/2” 0.75 0.73 0.71 0.69
2” 0.78 0.76 0.74 0.72
3” 0.82 0.79 0.78 0.75
6” 0.87 0.85 0.83 0.81
2) AJUSTE A CURVAS TEORICAS
Muy difundido a nivel mundial, especializado pero no estandarizado / Algo difundido en el Perú y poco aceptado
Data de la década de 1920 / Mucha información
Relativamente Fácil / Parábolas
Más conocidas : Fuller, Bolomey, Faury, Popovics
Se basan en el principio de la máxima densidad del
agregado global e indirectamente la forma y textura
No es posible lograr dichas granulometrías ideales enobra, salvo que se procese agregado por tamaños individuales, lo cual es impracticable industrialmente
La solución es un ajuste relativo que depende del criterio y la experiencia del que lo aplica
Pueden producir mezclas pedregosas o plásticas y bombeables dependiendo de la curva en particular
TECNICAS ACTUALES DISPONIBLES, SUS ALCANCES Y LIMITACIONES
Curvas Granulométricas teóricas
3) AJUSTE A CURVAS EXPERIMENTALES
Muy difundido en Europa y USA, especializado y en algunos
casos estandarizado Poco difundido y aceptado en el Perú
Data de la década de 1960 Mucha información
Fácil Husos granulométricos
Más conocidas : Husos DIN, Husos Británicos, Husos ACI para
bombeo y Shotcrete
Se basan en el principio del módulo de fineza total, la eficiencia
empírica del agregado global e indirectamente la forma y textura
Son generalizaciones que no siempre funcionan con agregados
de otras realidades
La solución es un ajuste relativo que depende del criterio y la
experiencia del que lo aplica
Pueden producir mezclas pedregosas o plásticas y bombeables
dependiendo del huso en particular
TECNICAS ACTUALES DISPONIBLES, SUS ALCANCES Y LIMITACIONES
10.00
0.00
20.00
40.00
30.00
50.00
60.00
100.00
90.00
80.00
70.00
0.010 0.100 1.000
DIAMETRO DEPARTICULAS (mm)
10.000 100.000
PO
RC
EN
TAJE
QU
EPA
LIMITES PARA
C.BOMBEABLE
GRANULOMETRIA
GLOBAL
AJUSTE A HUSO ACI 304
AJUSTE A HUSO DIN 1045
HUSOS GLOBALES DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES YSEGURIDAD MUNICIPIO DE LOS ANGELES – CALIFORNIA - USA
4) AJUSTE A CARACTERIZACIONES NUMERICASEMPIRICAS
Difundido en Europa y en USA entre especialistas, no estandarizado Poco difundido y aceptado en el Perú
Data de la década de 1970 Información académica con poca estadística práctica disponible
Fácil Cálculo relativamente simple
Más conocidas : Módulo de fineza optimo, Superficie específica óptima
Se basan en el principio del módulo de fineza total y la superficie específica empleando valores empíricos que icluyen indirectamente la forma y textura
Simplificaciones que en unos casos subestiman o sobrestiman el efecto de los finos
No analizan granulometrías individuales
Pueden producir mezclas pedregosas o plásticas y bombeables si no se validan adecuadamente.
TECNICAS ACTUALES DISPONIBLES, SUS ALCANCES Y LIMITACIONES
l i
l ler y Barte
Módu os de fi a t ale pt mos es ble ara
clas de piedra por Wa tyanearzme
psodciats óotzneMódulos de fineza totales óptimos establecidos para
mezclas de arena y piedra por Walter y Bartel
Nota:
Los valores son válidos para arena natural y piedra zarandeada
redondeada, pudiendo reducirse entre 0.25 a 1.0 si el agregado es
chancado y de forma alargada con aristas agudas.
Tamaño
Maximo
Contenido de Cemento en Kg por m3 de Concreto
167 223 279 334 390 446 502 557
3/8” 3.9 4.1 4.2 4.4 4.6 4.7 4.9 5
1/2” 4.1 4.4 4.6 4.7 4.9 5 5.2 5.4
3/4” 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8
1” 4.9 5.2 5.4 5.5 5.7 5.8 6 6.1
11/2” 5.4 5.6 5.8 6 6.1 6.3 6.5 6.6
2” 5.7 5.9 6.1 6.3 6.5 6.6 6.8 7
TECNICAS ACTUALES DISPONIBLES, SUS ALCANCES Y
LIMITACIONES
4) METODOS PREDICTIVOS EN BASE A MODELOSMATEMATICOS
Difundidos sólo en círculos especializados en Europa y en USA, no estandarizados No difundidos en el Perú
Datan de la década de 1990 Información académica con muy poca estadística práctica disponible.
Complejos Cálculo computarizado
Permiten soluciones originales y aplicaciones especiales
Más conocidos : Dewar, De Larrard, Shilstone, Golterman
Se basan en el principio del “packing” o empaque con el
menor volumen de vacíos controlando la reología
Sumamente sofisticados
Requieren análisis cuantificado de parámetros de forma, textura. angularidad, etc.
No aseguran el resultado deseado mientras no se validen en obra pero permiten aproximaciones cuantificadas
ANALISIS DE VARIABLES MULTIPLES
Gracias.