diseño mezcla aci fic-uncp-2015

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

DISEO DE MEZCLA METODO ACI

Ing. Luis Clemente Condori

ABRIL 2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

DISEO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PROPORCIONAMIENTO DE LAS MEZCLAS DE CONCRETO

COMBINACION CORRECTA

CEMENTO AGREGADO AGUA ADITIVOS

CONCRETO

ESPECIFICADO

Principios

cientificos

TECNICOS

Principios

empiricos

ARTE

TRABAJABILIDAD del

concreto fresco: Facilidad de

colocacion, compactado y acabado

RESISTENCIA del concreto

endurecido a una edad

especificadaIng. LUIS CLEMENTE 2


CONCRETO

VARIABLES

ADITIVO

COSTO

PASTA DE CEMENTO

AGREGADO

AGUA

CEMENTO

ARENA

GRAVA

RESISTENCIA Y

DURABILIDAD

TRABAJABILIDAD

Ing. LUIS CLEMENTE 3


PROCEDIMIENTOS PARA

DETERMINAR EL

PROPORCIONAMIENTO

METODO DE

PESO

METODO DE

VOLUMEN

ABSOLUTO



DATOS QUE SE REQUIEREN PARA EL DISEO

DE LA MEZCLA

1. GRANULOMETRIA del agregado (Modulo de finura o fineza)

5. Requerimientos aproximados de agua para la mezcla. (tabla)

2. PESO UNITARIO varillado seco del agregado grueso

3. DENSIDAD de los materiales

4. CONTENIDO DE HUMEDAD libre en el agregado (Absorcion)

6. Relaciones entre la resistencia y la relacin agua cemento

para las combinaciones de cemento agregado. (tablas)

7. ESPECIFICACIONES de la obra

Ing. LUIS CLEMENTE5


EJEMPLO

Calcular la proporcion del material en kilogramos:

de cemento, agua, grava y arena, para elaborar el

concreto de una zapata.



ESPECIFICACIONES DE LA OBRA

1. Tipo de construccion: Zapata de concreto

reforzado

2. Exposicin del concreto: Mediana

3. Tamao mximo del agregado: 38 mm (1 1/2)

4. Revenimiento: de 7,5 a 10 cm (3 4)

5. Resistencia a la compresin especificada a los 28

das: 24,5 Mpa (250 kg/cm2)



CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES SELECCIONADOS

CARACTERISTICA CEMENTO ARENA GRAVA

Densidad relativa 3.15 2.6 2.7

Peso unitario (kg/m3) 3150 2600 2700

P.U. Varillado seco (kg/m3) 1600

Modulo de finura 2.8

Desviacin de humedad a condicion SSS (%) +2.5 +.05



PASO 1. SELECCIN DEL REVENIMIENTO

Verificar el revenimiento especificado

o bien seleccionar un valor apropiado

Revenimiento = 7.5 a 10 cm, valor especificado, ver tabla

siguiente.

Por lo que se puede aceptar el valor propuesto:

Revenimiento = 7.5 a 10 cm (3 4), valor especificado.



PASO 1. SELECCIN DEL REVENIMIENTO

REVENIMIENTO RECOMENDADO PARA VARIOS TIPOS DE CONSTRUCCION

TIPOS DE CONSTRUCCION

REVENIMIENTO

(cm)

Mximo Mnimo

Cimentaciones reforzadas, muros y zapatas 7.5 2.5

Zapatas simples, estribos y muros de sub estructuras 7.5 2.5

Vigas y muros reforzados 10 2.5

Columnas de edificios 10 2.5

Pavimentos y losas 7.5 2.5

Concreto masivo 7.5 21.5



PASO 2. SELECCIN DEL TAMAO MAXIMO DEL AGREGADO

Generalmente, el tamao mximo del agregado grueso debera ser lo

mayor que este disponible econmicamente y en concordancia con las

dimensiones de la estructura.

En ningn caso deber exceder el tamao mximo a:

- Un quinto de la dimensin mas angosta entre los lados de la

cimbra.

- Un tercio del peralte de las losas.

- Tres cuartos del espacio libre mnimo entre varillas de refuerzo.

Tamao maximo del agregado = 38 mm (1 ), valor dado.



PASO 3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO

Y CONTENIDO DE AIRE

La cantidad de agua por unidad de volumen de concreto

requerida para producir un revenimiento dado, depende:

Del tamao maximo de las particulas.

Pero el contenido de cemento no afecta seriamente la mezcla.

De la forma y la granulometria de los agregados.

Asi como la cantidad de aire incluido.



PASO 3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO

Y CONTENIDO DE AIRE

Entonces para determinar la cantidad de agua, vemos la siguiente tabla

y para un revenimiento de 7.5 a 10 cm y un agregado mximo de 38 mm,

la cantidad de agua es de 181 kg; con 1% de aire atrapado.

AGUA DE MEZCLADO APROXIMADO (kg/cm3)

Concreto sin aire incluido

Revenimiento

(cm)

Tamao mximo nominal de los agregados (mm)

10 13 20 25 38 50 75

2.5 a 5 208 199 190 179 166 154 130

7.5 a 10 228 216 205 193 181 169 145

15 a 17.5 243 228 216 202 190 178 160

Aire atrapado (%) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3



PASO 4. SELECCIN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

La fc es la resistencia especificada del concreto.

La fcr es la resistencia promedio a la compresin del concreto.

La fcr que ha de utilizarse como base para calcular las proporciones de la mezcla, deber ser la que resulte mayor de las

siguientes ecuaciones.

1. fcr = fc + 1.34 S; donde hay 1% de probabilidad de que el promedio de tres pruebas este debajo de fc .

2. fcr = fc + 2.33 S - 35; donde hay 1% de probabilidad de que una prueba (solo una) este 35 kg o mas por debajo de fc .




- fcr

- fcr

Ing. LUIS CLEMENTE15



- fcr - fc

- S




- fcr - fc

- fcr = fc + 1.34 S




Cuando no se cuenta con datos adecuados para establecer una

desviacion estandar, la resistencia promedio requerida puede

determinarse en la forma siguiente:

fc(kg/cm2)

fcr (kg/cm2)

< 210 - fc + 70

210 a 350 - fc + 84

> 350 - fc + 99




Calculando la resistencia promedio de las ecuaciones, suponiendo una desviacin estndar de 2.1 Mpa (21 kg/cm), segn experiencias pasadas.

1. fcr = fc + 1.34 S; donde: fcr = 245 + 1.34 x 21 = 27.3 Mpa.

2. fcr = fc + 2.33 S - 35; donde: fcr = 245 + 2.33 x 21 35 = 25.9 Mpa.

Por lo que tomamos el mayor valor que resulte que es: fcr = 27.3 Mpa.

Ing. LUIS CLEMENTE 191 Mpa = 10.1972 kg/cm



La relacion agua cemento lo determinamos segn la siguiente tabla:

Interpolamos, y tenemos que para fcr = 27.3 Mpa la relacion es 0.58

RELACION AGUA CEMENTO

Resistencia a la

compresin

A 28 dias (Mpa)

Relacion agua / cemento, por peso

Concreto sin aire

incluido

Concreto con aire

incluido

40 0.42 *

35 0.47 0.39

30 0.54 0.45

25 0.61 0.52

20 0.69 0.60

15 0.79 0.70



PASO 5. CALCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO

Formula para determinar la cantidad de cemento:

agua

Cemento =

relacin agua cemento (A/C)

Entonces tenemos:

Cemento = 181 kg / 0.58 = 312 kg

Por lo que necesitamos 312 kg de cemento



PASO 6. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO

GRUESO GRAVA

Para un grado adecuado de TRABAJABILIDAD, el volumen de agregado

grueso por unidad de volumen del concreto depende solamente de su

TAMAO MAXIMO y del MODULO DE FINURA del agregado fino.

Cuanto mas fina es la arena y mayor el tamao de las partculas del

agregado grueso, mayor es el volumen de agregado grueso que puede

utilizarse para producir una mezcla de concreto de trabajabilidad

satisfactoria.

Si tenemos un tamao maximo de grava de 38 mm (1 ) y 2.8 para un modulo de finura de la arena, recurrimos a la tabla para determinar el

factor que nos servir para determinar el volumen de la grava.



PASO 6. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO

GRUESO GRAVA

Entonces, el peso de grava

varillado en seco es:

GRAVA = Fvg x PUVS =

0.71 x 1600 = 1136 kg.

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO

Por unidad de volumen de concretoTamao

mximo

del agregado.

( mm )

Volumen de agregado grueso varillado en seco por

unidad de volumen de concreto para diferentes

Mdulos de Finura

2.4 2.6 2.8 3.0

10 .50 .48 .46 .44

13 .59 .57 .55 .53

20 .66 .64 .62 .60

25 .71 .69 .67 .65

38 .75 .73 .71 .69

50 .78 .76 .74 .72



PASO 7. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO FINO

ARENA

METODO DE PESO: Si el peso unitario del concreto fresco se conoce

por una previa experiencia entonces el peso requerido del agregado

fino es simplemente la diferencia entre el peso por unidad del concreto

y los pesos totales del agua, cemento y agregado grueso.

METODO DE VOLUMEN ABSOLUTO: El volumen total desplazado por

los ingredientes conocidos (agua, aire, cemento, grava) se resta al

volumen unitario del concreto ( 1 m3 ) para obtener el volumen

requerido del agregado fino. Este a su vez es convertido en unidades

de peso multiplicandolo por la densidad del material.

Si no se tiene el peso del concreto, hay que estimarlo conforme a la

siguiente tabla:




ARENA

PRIMERA ESTIMACIN DEL PESO DEL CONCRETO FRESCO ( kg/m3 )

Tamao mximo del agregado ( mm ) Peso del concreto, sin aire incluido

10 2280

13 2310

20 2350

25 2380

38 2415

50 2445

Segn la tabla estimamos el

peso del concreto para una

grava de 38 mm y nos da un

valor de 2415 kg/m3




ARENA

Entonces, el peso de la arena es:

ARENA = concreto ( agua + cemento + grava )

ARENA = 2415 ( 181 + 312 + 1136 ) = 786 kg



PASO 8. AJUSTES POR HUMEDAD DEL CONCRETO

Generalmente los agregados en el almacen estan humedos, mas que

los considerados en el calculo, con base a los agregados

superficialmente secos.

Para la mezcla por tanteo, dependiendo de la cantidad de humedad

libre de los agregados, el agua de mezclado se reduce y la cantidad de

los agregados se incrementa correspondientemente.

Ajuste por humedad para la mezcla de prueba de laboratorio.

Reducimos los valores para 30 litros.




MATERIAL kg/m3 Factor kg/30 litros

Cemento 312 0.3 9.36

Arena 751 0.3 22.53

Grava 1136 0.3 34.08

Agua 181 0.3 5.43

TOTAL 2380 0.3 71.4




MATERIAL kg/30 litros Correcciones kg

Cemento 9.36 * 9.360

Arena 22.53 22.53x0.025=0.56

22.53 + 0.56 = 23.09

Grava 34.08 34.08x0.005=0.17

34.08 + 0.17 = 34.25

Agua 5.43 5.4-(0.56+0.17) = 4.700

TOTAL 71.40 71.4



PASO 9. AJUSTES DE LA MEZCLA POR TANTEO

Debido a las muchas suposiciones, los calculos teoricos deberan ser

verificados en pequeos volumenes de concreto ( 30 litros ), la

verificacion debera ser en:

Revenimiento

Trabajabilidad ( sin segregacion )

Peso unitario

Contenido de aire

Resistencia a la edad especificada


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