aci 211
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Diseño y Proporcionamiento de Mezclas de Concreto Normal
Clase 05‐Tecnologia del Concreto y el AceroAcero
Marlon Valarezo A.mfvalarezo@utpl edu [email protected]
Características
• Trabajabilidad
• Durabilidad
• ResistenciaResistencia
• Apariencia
E í Materiales• Economía Materiales• Cemento• Materiales cementantes
suplementarios• Agua• Agua• Agregado• AditivosAditivos• Fibras
Requisitos para Condiciones de Exposición
Condición de exposiciónRelación a/c máxima en
masaResistencia min, f'c,
kg/cm2 (MPa) [lb/pulg.2]Condición de exposición masa kg/cm (MPa) [lb/pulg. ]
Concreto protegido de la exposición congelación-deshielo, descongelantes y
sustancias agresivas
Elija basándose en la resistencia, trabajabilidad y
requisitos de acabadoElija basándose en los requisitos estructurales
Concreto con baja permeabilidad, expuesto al agua 0.50 280 (28) [4000]
Concreto expuesto a congelación-deshielo en la condición húmeda y a
descongelantes0.45 320 (31) [4500]
Para protección del concreto reforzadoPara protección del concreto reforzado expuesto a cloruros 0.40 360 (35) [5000]
Resistencia
Requisitos para Concreto Expuesto a Sulfatos en Suelo o Agua
Exposición a sulfatos
Sulfatos (SO4) en el suelo , % en masa
Sulfatos (SO4) en el agua , ppm Tipo de cemento
Relación a/c max., en masa
Resistencia mínima, f'c, kg/cm2 (MPa) [lb/pulg.2]
Menor q e Menor q e Ningún tipoInsignificante Menor que 0.10
Menor que 150
Ningún tipo especial — —
M d d 0 10 0 20 150 1500Moderada
i t i 0 50 280 (28) [4000]Moderada 0.10 a 0.20 150 a 1500 resistencia sulfatos
0.50 280 (28) [4000]
Severa 0.20 a 2.00 1500 a 10,000 alta resist. a lf t 0.45 320 (31) [4500], sulfatos ( ) [ ]
Muy severa Mayor que 2.00 Mayor 10,000 alta resist. a
sulfatos 0.40 360 (35) [5000]
Contenido de Aire y Demanda Aproximada de Agua para Varios Tamaños de Agregado yTamaño del Agregado Varios Tamaños de Agregado y
Asentamientos
Contenidos Máximos de Iones Cloruros para la Protección contra la Corrosión
Contenido máximo de ión cloruro (Cl‐) en el concreto porcentaje
Tipo de elemento(Cl ) en el concreto, porcentaje
por masa de cemento
Concreto pretensado 0.06C t f d tConcreto reforzado expuesto a cloruro durante servicio 0.15
Concreto reforzado que estará seco o protegido de la humedad 1 00seco o protegido de la humedad durante servicio
1.00
Otras construcciones de concreto reforzado 0.30reforzado
Métodos para el Proporcionamiento de Mezclas de ConcretoMezclas de Concreto
• Método de la relación agua‐cementoMétodo de la relación agua cemento
• Método del peso
• Método del volumen absoluto
E i i d (d dí i )• Experiencia de campo (datos estadísticos)
• Mezclas de prueba
Resistencia de Diseño: A partir de Datos de Campo
Factor de Corrección para la Desviación Factor de Corrección para la Desviación EstándarEstándar ((≤≤ 30 Ensayos30 Ensayos).).
Factor de corrección para la Número de Ensayos
pdesviación estándar
Menos de 15 N.A.15 1.1620 1.0825 1 0325 1.03
30 o más 1.00
C dC d á di ibl dá di ibl dCuando Cuando están disponibles datos para están disponibles datos para establecer la desviación establecer la desviación estándar.estándar.
Resistencia a compresión especificada, f'c, MPa
Resistencia a compresión media requerida, f'cr, MPa
≤ 35f'cr = f'c+ 1.34sf'cr = f'c + 2.33s – 3.45
U l lUse el mayor valor
más de 35f'cr = f'c+ 1.34sf'cr = 0.90f'c + 2.33scr c
Use el mayor valor
Cuando Cuando NO NO están disponibles datos para están disponibles datos para t bl l d i iót bl l d i ió tá dtá destablecer la desviación establecer la desviación estándar.estándar.
Resistencia a compresión especificada, f'c, MPa
Resistencia a compresión media requerida, f'cr, MPac cr
Menos de 21 f'c + 7.0
21 a 35 f'c + 8.5c
Más de 35 1.10f'c + 5.0
ACI 211:ACI 211:DISEÑO DE MEZCLAS DE
CONCRETO
ACI 211PASO 1:Si el asentamiento no esta especificado se puede utilizar la tabla A 1 5 3 1
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO
Si el asentamiento no esta especificado se puede utilizar la tabla A.1.5.3.1
ACI 211 PASO 2: SELECCIÓN TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO
Cuando no este especificado, considerar:• 1/5 ANCHO DEL ELEMENTO
• 3/4 ESPACIAMIENTO ENTRE BARRAS
• 1/3 ESPESOR DE LOS
ACI 211 PASO 3: ESTIMACIÒN DE LA CANTIDAD DE AGUA Y CONTENIDO DE AIREPASO 3: ESTIMACIÒN DE LA CANTIDAD DE AGUA Y CONTENIDO DE AIRE
ACI 211PASO 4: SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA‐CEMENTO (W/C)
ACI 211PASO 5: CALCULO DEL CONTENIDO CEMENTO
CANT. CEMENTO = CANT. AGUA MEZCLADO / (W/C)
CANT. CEMENTO = 181 kg/0.55
CANT. CEMENTO = 329 kg.
VERIFICAR SI EXISTEN REQUERIMIENTOS CON RESPECTO AL CONTENIDO MINIMO CEMENTO
ACI 211 PASO 6: ESTIMACION DEL CONTENIDOPASO 6: ESTIMACION DEL CONTENIDO
DE AGREGADO GRUESO
0 71l ét i 0.71masa volumétrica compactada (OD)
Masa requerida
0.71 x =
Para concretos menos trabajables, como el empelado en la construcción de pavimentos puede incrementarse en un 10%.
ASTM C29‐03
Dado: 0.46 m3 de agregado gruesoMasa unitaria = 1567 kg/m3, varilladaMasa específica relativa = 2.65Agua = 1000 kg/m3
0.46 m3 • 1567 kg/m3 = 715.5 kg
1 m3
g/ g
Volumen absoluto = 715.5/(2.65 • 1000) = 0.27 m3
El agregado grueso es el 27% del volumen absoluto del concreto.
0.46 m3
ACI 211PASO 7 ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINOPASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO
A METODO BASADO EN EL PESOA. METODO BASADO EN EL PESO
( ) ( )GA ⎞⎜⎛( ) ( )1GW
GG1CA100G10U AM
C
AMAM −−
⎠⎞
⎜⎝⎛ −+−=
UU MM it iit i tt ffUUMM = = MasaMasa unitariaunitaria concretoconcreto fresco fresco kg/mkg/m33
GGAA = = GravedadGravedad especificaespecifica media del media del dd fifi (SSD(SSD))agregadoagregado gruesogrueso y y finofino (SSD(SSD))
GGCC = = GravedadGravedad especificaespecifica del del cementocemento (3.15)(3.15)
A = A = ContenidoContenido de de aaireire %%W = Agua de W = Agua de mezcladomezclado kg/mkg/m3 3
CCMM == ContenidoContenido dede cementocemento kg/mkg/m33CCMM ContenidoContenido de de cementocemento kg/mkg/m
1 Estimar un valor en función de la tabla o la ecuación:1. Estimar un valor en función de la tabla o la ecuación:
Peso del concreto estimado: 2410 kg Tabla A1.5.3.7.1
Agua 181 kg
2. Sumar las masas conocidas de los materiales:
g gCemento 292 kgAgregado Grueso 1136 kg
TOTAL 1609 kg
3 Estimar la masa del agregado fino:3. Estimar la masa del agregado fino:
Masa del Ag. Fino = 2410‐1609 = 801 kg.
ACI 211PASO 7 ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINOPASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO
A METODO BASADO EN EL VOLUMEN ABSOLUTOA. METODO BASADO EN EL VOLUMEN ABSOLUTO
Temperatura, °C Densidad, kg/m3
• USA VOLUMENES OCUPADOS POR INGREDIENTES:AIRE, AGUA, CEMENTO AGREGADO
Temperatura, C Densidad, kg/m
16 998.93
18 998 58, ,CEMENTO, AGREGADO GRUESO
• RESTA DEL VOLUMEN TOTAL (UNITARIO) DEL
18 998.58
20 998.19
22 997 75TOTAL (UNITARIO) DEL CONCRETO EL VOLUMEN DE LOS INGREDIENTES.
• VOLUMEN =
22 997.75
24 997.27
26 996 75VOLUMEN MASA/DENSIDAD
• VOLUMEN = MASA/(Gr.Sp. *Densidad W)
26 996.75
28 996.20
30 995 6130 995.61
Volumen de agua: 181/1000 = 0.181 m3
Cantidad de agua = 181 kg Tabla 9.5
V l d t 292/(3 15 1000) 0 093 3Volumen de cemento:Cantidad de cemento = 292 kg
292/(3.15x1000) = 0.093 m3
Volumen de agregado grueso: 1136/(2.68x1000) = 0.424 m3g g g
Cantidad de agregado grueso = 1136 kg
/( )
Volumen de aire: 0.01x1000 = 0.010 m3Tabla 9.5
Volumen total: 0.708 m3
Volumen requerido de agregado fino = 1 – 0.708 = 0.292
Peso seco requerido de agregado fino = 0.292x2.64x1000 = 771 kg
ACI 211PASO 8:
• ABSORCIÓN
ADJUSTES POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS
• HUMEDAD SUPERFICIAL• REDUCCION DEL AGUA DE MEZCLADO = HUMEDAD LIBRE
H2O LIBRE = TOTAL H2O ‐ ABSORCIÓN H20
A. Grueso: (CH) 2%, (A) 0.5%Ej l A Grueso: 2% ‐ 0 5% = 1 5% = 0 015( ) , ( )
A. Fino: (CH) 6%, (A) 0.7%Ejemplo:
1. Ajuste en las masas de los agregados:
A. Grueso: 2% 0.5% = 1.5% = 0.015A. Fino: 6% ‐ 0.7% = 5.3% = 0.053
A. Grueso (húmedo): 1136 (1.02) = 1159 kgA. Fino (húmedo): 771 (1.06) = 817 kg
j g g
2. Ajuste en el agua de la mezcla:
Agua de la mezcla = 181‐1136(0.015)‐817(0.053)= 121 kg
Las masas estimadas para 1 metro cubico de concreto son:p
Agua 121 kgAgua 121 kgCemento 292 kgAgregado grueso 1159 kgAgregado fino 817 kgAgregado fino 817 kgTOTAL 2389 kg
Se debe verificar si las id dcantidades propuestas
producen un concreto que obedece a los requisitos de construcción.
ACI 211PASO 9 MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIOPASO 9:
Concreto suficiente (0.1m3) para ensayos de asentamiento,
MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIO
( ) p y ,contenido de aire y fabricaciòn de 3 probetas cilindricas (o vigassi es necesario) para ensayo de compresiòn (o flexiòn).
• AÑADA H2O GRADUALMENTE
• VERIFICAR ASENTAMIENTO• VERIFICAR ASENTAMIENTO
• VERIFICAR CONT. AIRERelación agua/cemento = 0.45
Mezcla no.Asentamiento,
mmContenido de
aire, %
Masa volumétrica,
kg/m3Contenido de
cemento, kg/m3Agregado fino, porcentaje
del total de agregados Trabajabilidad
1 50 5.7 2341 346 28.6 Áspera
2 40 6.2 2332 337 33.3 Regular
3 45 7 5 2313 341 38 0 Buena3 45 7.5 2313 341 38.0 Buena
4 36 6.8 2324 348 40.2 Buena
Proporciones para producir 0.1 m3 de Concreto para Pequeñas Obras
Tamaño max. nominal del agregado grueso
Concreto con aire incluidoConcreto con aire incluido
Cemento,Agregado fino
húmedo,Agregado grueso
húmedo, Agua,del agregado grueso, mm
Cemento,
kg
húmedo,
kg
húmedo,
kg
Agua,
kg
9.5 46 85 74 16
12 5 43 74 88 1612.5 43 74 88 16
19.0 40 67 104 16
25.0 38 62 112 15
37.5 37 61 120 14
Concreto sin aire incluidoConcreto sin aire incluido
Tamaño max. nominal del agregado grueso, mm
Cemento,
kg
Agregado fino húmedo,
kg
Agregado grueso húmedo,
kg
Agua,
kg
9 5 46 94 74 189.5 46 94 74 18
12.5 43 85 88 18
19.0 40 75 104 16
25.0 38 72 112 15
37.5 37 69 120 14
Errores en el Diseño de Mezclas
• No variar la relación agua‐cemento (curva de 3 puntos).
• No controlar la pérdida de asentamiento durante el diseño de la mezcla para identificar la tendencia de falso fraguado del cemento.
• No controlar las temperaturas del concreto en edad t id tifi l f t d t d d ltemprana para identificar el efecto de retardo de los reductores de agua.
F t d ltFuentes de consulta:
• ACI 211.1 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete
• PCA‐Portland Cement Association, Design and Control of concrete , gMixtures, 2004
• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo• Fotografías y artículos de internet.
Marlon Valarezo A.f l @ l [email protected]