D I S E Ñ O D E

M E Z C L A S P A R A

A D O Q U I N E S D E

C O N C R E T O *

A. J. Dowson

R E S U M E N

Este artículo es un enfoque basado en la experiencia y en lasconsideraciones de ingeniería para el diserIo de mezclas, elcual puede considerarse como el proceso de selección delas proporciones de los diferentes componentes del concretopara obtener un producto de la calidad requerida.

SUMMAR Y

lhis paper deals with an approach based on both experienceand eng’ineering points of views for mixes design which canbe regarded as the process of selection of the proportion ofthe different constituents of concrete to produce a productof the required quality.

INTRODUCCIONPuede parecer sorprendente queexista difusión para un articulosobre los principios del diseño demezclas, en una época en que. elconcreto se ha venido empleandocomo material para pavimentacibncon adoquines de concreto, duran-te más de 50 años. El autor estáampliamente informado de muchosde estos principios, pero ha sidoúnicamente en los últimos años,que ingenieros y productores handemostrado más inter6s en el usode este producto, por lo que se hainsistido en que los principios dediseño de mezclas se incluyan enesta conferencia.

El cambio ha sido propiciadopor el desarrollo de equipo dise-ñado para mejorar la uniformidaddel concreto y por la considsra-ción de los beneficios obtenidosde este control. La tecnología delconcreto se ha desarrollado demanera diferente en diversos paí-ses y existen muchas maneras deenfocar el problema, pero en estearticulo se expone un enfoquebasado tanto en la experienciacomo en los puntos de vista de laingenierla.

ANTECEDENTES DEL DISEÑODE MEZCLASEl diseño de mezclas puede consi-derarse como el proceso deselección de!las proporcionesde losdiferentes componentes del con-creto para producir un productode la calidad requerida.

En el pasado, el diseño de mez-clas era muy sencillo y la calidaddel concreto y las proporciones dela mezcla eran consideradas comosinónimos. Se ha descubierto quela calidad del concreto, evaluadaen función de su resistencia a lacompresión, dista mucho de serconstante, existe la tendencia decambiar la especificación de mane-ra que, en vez de expresar las

mente, se indican tambi6n laspropiedades requeridas del con-creto.

Este método de especificar,brinda al fabricante una completalibertad en la selección de lasmaterias primas para el mejoraprovechamiento del suministrode agregados disponibles. Así, eldiseño de mezclas se convierte enparte importante del cumplimien-to de las especificaciones y debeelaborarse de acuerdo con unbuen control de calidad.

GENERALIDADES DELDISEIÜO DE MEZCLASEl propósito del diseño de mezclases seleccionar las propiedades máseconómicas de cada uno de losmateriales disponibles, para pro-ducir un adoquín de concretoresistente, de la calidad mínimarequerida.

El costo del adoquín dependeráde las variaciones de la resistenciaobtenida, si se reduce el rango devariaciones, el costo del materialserá menor.

El grado de control de calidadempleado, es esencial para laselección de las proporcionesadecuadas de la mezcla y se debejustificar desde el punto de vistaeconómico.

El problema básico del diseñode mezclas es lograr la calidadadecuada cuando éstas endurecen,así como la trabajabilidad y cohe-sión suficientes del concreto enestado plástico, con una mezcla lomás pobre posible.

Generalizando, la resistencia ala compresión y la durabilidad deun concreto de proporciones de-terminadas elaborado Gori un tipode cemento dado, mejoran alreducir la relación agua/cemento,pero al mismo tiempo, se reduce

proporciones de la mezcla sola- su trabajabilidad. Por otra parte,

e l incremento en la relaciónaguakemen to au men ta la trabaja-bilidad y la cohesión, pero reducela resistencia a la compresión.

En los concretos convencionaleses posible incrementar el conteni-do de cemento alterando lagranulometría, pero debido a queestamos empleando máquinas paracompactar el concreto, se nulificacualquier cambio de la mezclaespecificada. La adición de máscemento a la mezcla, no incremen-ta la resistencia a la compresión.

PROPIEDADES DELCONCRETOLas propiedades más importantesdel concreto son su resistencia a lacompresión y su durabilidad enestado endurecido, así como sutrabajabilidad y cohesión en esta-do plástico. El problema funda-mental del diseño de mezclas esla relación entre estas propiedadesy las características de la mezcla,lo que, naturalmente, rige elprocedimiento para seleccionar lasproporciones de la mezcla.

1. Resistencia a la compresiónLa rapidez del desarrollo de laresistencia a la compresión de unconcreto de proporciones determi-nadas, varía según el tipo decemento y la temperatura de cu-rado; estas condiciones se deter-minan normalmente para un diseñoparticular de mezcla.

En todos los casos de diseño demezclas, se supone que el concretoestará completamente compacta-do; la resistencia a la compresiónpuede relacionarse directamentecon la relación agua/cemento.

2. DurabilidadLa resistencia del concreto a losefectos del intemperismo o a laacción de ácidos, depende de quetenga una resistencia adecuada a iapenetración de agua o cualquierotra solución dentro del material,

puesto que el ataque no se confinaa la superficie. Por lo tanto, ladurabilidad mejora al reducir losporos en el concreto, lo que selogra con una relación agua/ce-mento baja y con la compactacióntotal del concreto.

3. TrabajabilidadLa trabajabilidad es afectada porla relación agua/cemento y el con-tenido de cemento, asl como porla forma, textura, diámetro máxi-mo y distribución de las partículasdel agregado.

4. CohesiónLa cohesión es necesaria para evi-tar la separación de la mezcla yreducir la posibilidad de segrega-ción, durante el manejo, de laspartículas finas y gruesas delagregado.

En el tipo de mezcla queempleamos, no hay suficiente aguapara humedecer adecuadamen telas particulas de cemento, por loque la cohesión es baja; sin embar-go, al aumentar la finura de laspartículas, se mejora esta propiedad. La contribución principalviene del mismo cemento. Además,la cohesión depende de la forma ytextura de las partículas del agre-gado: mayor para las que son lisasy redondas y menor para lasásperas y angulares. El agregar a lamezcla de concreto ciertos pro-tiuctos químicos, mejora la cohe-sión.

DEFINICIONES

Relación aguahemen toGeneralmente se está de acuerdoen que la relación agua/cemento,es la relación entre el agua total yel cemento. El agua total es elpeso del agua contenida en el agre-gado, más el agua agregada a lamezcla.

Relación agregadohemen to

agregados de la mezcla, divididaentre la cantidad de cemento;en la mayoría de los casos esto sehace por peso.

Resistencia a la compresiónEste valor se determina dividiendola carga máxima que puede sopor-tar el elemento, entre el áreasometida a carga. Para estandarizarlos métodos de prueba, se empleanciertos procedimientos condicio-nantes como la norma británicaBS 1881 o la Especificación Inter-pave .

Desarrollo y consideraciones demétodos para diseñar mezclas paraadoquines de concretoEn este país existen actualmentedos métodos de fabricación deadoquines de concreto:

1. De presión únicamente.

2. De vibración de altafrecuencia.

Ambos métodos dependen de la

disposición conjunta de las par-tículas del agregado y delcemento, de tal manera quepermanezcan unidas después dela compactación. Este es el prin-cipio en el que se basa el méto-do de diseño presentado eneste artículo.

Disposición de las partículasYa que es imposible examinar ladisposición de los fragmentos detantas diversas formas, considera-remos las esferas del materialidealizadas.

Primero, la disposición de lasesferas en una capa, de maneraque cada una esté en contacto conla esfera vecina; ésta es una dispo-sición bidimensional con dos ma-neras contrastantes de distribu-ción: cuadrada como en la figura 1y triangular como en la figura 2.En el primer caso, los vacíosestán situados entre cuatro esferas;en el segundo lo están entre tresesferas. En ambos casos, lasesferas están apiladas de manera

Fig. l-4. Arriba a la izquierda: disposición cuadrada (o abierta) de las esferas. Arriba a la dere-cha: disposición triangular (0 cerrada). Abajo a la izquierda: disposici6n en cubo.Abajo a la derecha: disposición cerrada tridimensional.Esta es igual a la cantidad de

que las de la capa superior estánexactamente arriba de las esferasde la capa inferior. En el caso dela disposición cuadrada tenemosuna disposición de las esferas encubos, en tres dimensiones (figura3). En la disposición de capastriangulares de esferas, obtenemosuna estructura tridimensional pris-mática hexagonal. Si la capasuperior de esferas está apiladacon una esfera encajada en unvacío, en el segundo caso, seobtiene una disposición muy estre-‘cha de esferas de igual diámetro,lo que se conoce como “disposi-ción cerrada” de esferas (figura 4).

En todos estos casos de disposi-ción tridimensional de esferas deigual diámetro, debe darse la ma-yor importancia al volumen relati-vo del espacio entre las esferas.Los cálculos demuestran que, enlos casos de disposición libre,como en la figura 3, el vacío es de47.64 % , mientras que en el casode disposición cerrada (figura 4),el vacío es de 25.95 % ,

Existe una relación entre la su-perficie total de la esfera y elvolumen del agregado mismo; estarelación es la superficie específica.

Superficie específica = área de lasuperficie de la esfera/volumen dela esfera, lo que es igual a:

I d2 6ti-nd3/6 d

Conociendo esta relación, supo-niendo un cierto mo!elo de dispo-sición y conociendo el diámetropromedio de las esferas, podemoscalcular fácilmente la superficieespecífica del agregado. Este en-foque tiene aplicación en la arenade origen natural, porque usual-mente está compuesta de diversostamaños de grano.

Disposición

Cerrada

C ú blca

Octahédrica

Tetrahédrica

Triangular

tabla 1.

N C D C

1 2 1 .oo

8 0.732

6 0.414

4 0.225

3 0.155

Al examinar los contornos decualquiera de las esferas de ladisposición cerrada (figura 2),podemos observar que cada esferaestá en contacto estrecho con seisesferas en su propia capa, y ademáscon tres esferas arriba y tresabajo, lo que da un total de doceesferas. El número de coordina-ción (NC) de una esfera es, segúnse ha demostrado, 12. Considere-mos ocho esferas centradas en lasesquinas de un cubo, tocándosetodas unas a otras como en lafigura 3; coloquemos otra esferaen el centro del cubo tocandotodas las ocho esferas y encontra-remos que, utilizando el ejemploanterior, el número de coordina-ción es 8. Matemáticamente, eldiámetro de esta esfera central esaproximadamente de tres cuartaspartes de las esferas circundantes.Procediendo más a fondo, pode-mos calcular el número de coordi-nacibn y el diámetro de la esferacentral (DC) para diversas confi-guraciones sencillas (tabla 1). Estatabla muestra claramente que,mientras menor sea el número decoordinación, menor será el espa-cio entre las esferas.

Estas consideraciones, exami-nadas aquí brevemente, puedenayudar a explicar la complejidadde la distribución de granos dediferentes tamaños.

MEDICION DE VACIOSEl contenido de vacíos de unmaterial granular, cuya gravedadespecífica es conocida y que esconstante en toda la muestra, secalcula fácilmente mediante lamedición de la densidad delvolumen total. La norma BS 812proporciona el procedimiento delaboratorio para determinar lagravedad específica y los vacíos,pero completarlo puede requerirvarios días.

Un método sencillo para medirel contenido de vacíos, es median-te la determinación del volumende agua que puede ser vertidadentro de un recipiente de volu-men conocido, que contenga losagregados ya mezclados; pero estemétodo no es preciso debido alatrapamiento de aire, a la porosi-dad y al abundamiento. La BuildingResearch Station desarrolló unmétodo cuyo aparato puesto a laventa por Jenconcs (Scientific)Ltd, se ilustra en la figura 5. Esteprocedimiento está basado en elprincipio de que la abertura de lallave, permite que la columna deagua del tubo de medición actúesobre el volumen total de airedentro del aparato (el volumen demuestras de aire más el volumende aire desde la parte superior dela muestra al nivel del agua en eltubo de vidrio) ocasionando un

Fig. 5. Aparato

rior de la muestra es constante, lasvariaciones en la altura que cae lacolumna, están directamente rela-cionadas con el volumen de airede la muestra.

Método para medir el contenidode vacíos.El material se coloca en el reci-piente, distribuyéndose de maneraapropiada para el contenido devacíos (figura 6). Se tapa y se sellael recipiente y se abre la llave desalida de aire, a la presión atmosfé-rica en esta etapa.

Después se cierra la llave desalida de aire y se levanta el tubode nivelación de su posición supe-rior y se coloca en su posiciónen el hueco provisto en la caja(fiSura 7). Esto permite que el

incremento en el volumen y lacorrespondiente disminución enla presión. El equilibrio de lacolumna de agua se obtiene cuan-do la presión del aire en el sistema,más la presión debida a la alturade la columna de agua, es igual a lapresión atmosférica. Puesto que elvolumen de aire en la parte supe-

Fii. 7. Prueba de vaclos

Fig. 6. Compactación del agregado

agua fluya desde el tubo de medi-ción hasta que se detenga en elpunto que indique el porcentajedel contenido de vacíos de lasmuestras. El proceso de mediciónpuede repetirse varias veces paraobtener un valor medio claro yeliminar la posibilidad de haceruna lectura errónea.

FACTORES QUE AFECTANLOS PROCEDIMIENTOS DEDISENO DE MEZCLAS

a) Contenido de cementoPuesto que el proceso depende dela baja trabajabilidad, el agua exis-tente en la mezcla es suficientepara hidratar completamente elcemento. Agregar cantidades adi-cionales de cemento provoca lareducción de la trabajabilidad y,debido a la carencia de agua, elcemento actúa como relleno yreduce la resistencia (figura 8).

b) Pigmentos1. Concentraciones. Al igual quecon todos los métodos para colo-rear materiales, existe una con-centración óptima para una inten-sidad máxima (figura 9).

2. Requerimiento de agua. Debidoa la forma de la particula delpigmento, diferentes colores re-quieren diferentes contenidos deagua (figura 10).

Si la relación agua/cemento esconstante, entonces es posiblemedir la trabajabilidad midiendoel área de esparcimiento delconcreto (figura ll ). La figura 12muestra el efecto de resistencia delas concentraciones de pigmentocon una relación constante agua/cemento.

c) CementoEn el Reino Unido la calidad delcemento es controlada por lanorma BS-12, pero todos losfabricantes exceden los I ímitesmínimos especificados.

d 1 AgregadosLas propiedades de los agregadospueden afectar las propiedades delconcreto y en esta sección seanaliza la importancia que tienenlos agregados en el control de estaspropiedades. Las propiedades delos agregados que ejercen mayorinfluencia sobre la calidad del

Fig. 8. Efecto de la adición de cemento

Pigmento

Fig. 10. Requerimiento de agua para diferentes colores

concreto son: la limpieza, la formay la textura de la superficie, asicor’no la granulometría.

i) LimpiezaTodos los agregados deben estarlibres de materiales perjudiciales(ya sea partículas finas 0 impure-zas químicas que puedan afectarla hidratación del cemento) y departículas de tamaño inadecuado.

Es esencial que el agregado finono contenga más de 25 % de mate-rial soluble en ácido, en la porciónretenida por la malla de 600 mi-

o adición 6ptimz

Fig. 9. Niveles 6ptimos de pigmento, basados en el peso delcemento

Sin pigmento

Fig. ll. Trabajabilidad indicada por esparcimiento del concreto

cras o la que pase a través de lamisma. Este material afecta alpulido y debe tenerse cuidadoespecial con los agregados quecontengan conchas, extraídos pordragado marino.

ii) Forma y texturaLas caracterkticas de la superficiede las partlculas de agregado detodos tamaños, ejercen muchainfluencia sobre las propiedadesdel concreto fresco y sobre laresistencia a la compresión de losconcretos de alta resistencia.

Para la producción de adoqui-nes de concreto con maquinaria, elagregado debe ser de origen natu-ral, redondeado y de texturauniforme 0 alternativamente angu-lar o cúbico.

e) Efecto de la densidad sobre laresistencia y la absorción

Al igual que con todos los buenosdiseños de mezclas, el objetivo esla total compactación y la obten-ción de la densidad máxima (ladensidad de concretos compacta-dos totalmente depende de ladensidad de los agregados emplea-

dos). En la figura 13 se muestra elefecto de reducir la densidad, loque se logró mediante el ajuste dela máquina. Todos los adoquinesfueron compactados totalmente.

por cada diez ciclos en la Tabla 3:se muestran los resultados de laspruebas vigésima quinta y quin-cuagésima.

h) Régimen y condiciones def) Efecto del contenido de agua curado

s o b r e l a r e s i s t e n c i aEmpleando los dos parámetrosmarcados por la máquina (conte-nidos mlnimo y máximo de agua)en la tabla 2 se muestra el efectosobre diferentes tipos de agregadoscon diferentes contenidos de ce-mento.

El curado de los adoquines de con-creto es esencial para mantener lacalidad requerida, los principiosdel curado son similares a los delconcreto convencional. El curadopuede ser de dos tipos principales:curado natural al aire y curadoacelerado.

g) Efecto del contenido de aguasobre la durabilidad

Utilizando las condiciones ante-riores; los adoquines se probaronbajo el régimen RI LEM y losresultados se muestran en la Tabla3; la pérdida de peso se registró

Como se señaló antes, no haysuficiente cantidad de agua en lamezcla para hidratar totalmente elcemento y se ha observado que sieste tipo de concreto se curaempleando humedad y temperatu-ra ligeramente elevadas, tanto la

T8blr2.

Tipo de agregado Contenido de Contenido de Resistencia media,cemento humedad kg/cm2mglmm2 %

Arena natural 456 5.9 590

Y 570 6.1 704

grava 570 7.1 686

380 5.2 541

Arena

Y

granito

380 7.0 546

456 5.0 561

456 6.8 571

570 5.2 622

570 6.9 683

456 6.9 566

Granito 570 5.4 602

570 6.9 632

resistencia a edad temprana comola adquirida a los 28 días sonmayores en comparación con elcurado natural. También puedeemplearse el curado con vapor, yen un día la resistencia se incre-menta, pero la resistencia a los28 d ías puede ser 20 % menor quela de adoquines curados en formanatural. Aunque es imposible con-trolar el curado de los adoquinesuna vez que se encuentran apila-dos en el área de almacenamiento,en la figura 14 se muestran losefectos bajo diferentes condicio-nes.

j ) Substitutivos parciales delcemento

Son varios los materiales quepueden utilizarse para reemplazarparte del cemento. Estos son laspuzolanas de origen natural ylas puzolanas artificiales, escoriasde altos hornos y productosquímicos.

PUZOLANAS ARTIFICIALESLa ceniza de combustibles pulve-rizada (CPC) es un producto deri-vado de la industria generadora deelectricidad y, en gran parte, unmaterial sil (ceo que puede mejoraralgunas de las propiedades delconcreto, tanto en estado plásticocomo en estado endurecido, as/como impartirle otras propiedadesdeseables con las que no cuentanormalmente el cemento Portlandnormal. Las puzolanas reaccionanmás rápidamente en temperaturasincrementadas y, por lo tanto, sonde gran beneficio para algunasformas de curado con calor; tam-bién contribuye, bajo condicionesnormales, a mejorar la resistenciaa edades posteriores.

ESCORIA DE ALTOS HORNOSLa escoria de altos hornos es unproducto derivado de la fabrica-ción de hierro de fundición enaltos hornos y se forma por lacombinación de sílice y alúmina,etc., con fluidificante de piedra

caliza. Sus componentes principa-les son los mismos óxidos queestán presentes en el cementoPortland, pero en proporcionesdiferentes.

PUZOLANAS DE ORIGENNATURALLas puzolanas de origen naturalse extraen de áreas volcánicas ytrasses d e I t a l i a , A l e m a n i a yGrecia; de las tierras diatomáceasde Escocia y Escandinavia, deesqueletos de diatomeas, que aveces son conocidas como “mo-lers”.

PRODUCTOS QUIMICOSEn todo el mundo se ha incremen-tado el empleo de aditivos en lafabricación de concretos conven-cionales. En el proceso semi secovarias compañias del Reino Unidohan desarrollado sistemas quecombinan un aditivo fluidificantey aditivos inclusores de aire, loque permite reducir el contenidode cemento. En la tabla 4 se mues-tra el reemplazo parcial de cemen-to con cenizas pulverizadas y unaditivo.

Método de diseño de mezclas paraadoquines de concretoAunque este procedimiento reco-mendado para diseñar mezclaspara adoquines ha sido muysimplificado, la experiencia deldiseñador juega un papel impor-tante en la selección de materiales,con base en sus conocimientos delos principios que rigen las propie-dades del cqncreto.

El problema del diseño demezclas para un propósito deter-minado puede reducirse en suforma más simple, a la obtenciónde concreto de resistencia y traba-jabilidad requeridas, al menorcosto posible, mediante la elecciónadecuada de los materiales y lasproporciones que se deben utili-zar. Las cifras y curvas representanun medio de llegar a una elección

Tabla 3: coa@acl6ndahiolo

Tipo de Resistencia Porcentaje Contenido de P&dida de peso,agregado kg/cm2 de humedad cemento, mg/mm2

mg/mm2

25 ciclos 50 ciclos

536 6.1 . 570 0.102 0.186

Grava 5 8 1 7 . 1 570 0.103 0.188Y

arena 525 6.0 456 0.520 0.989

4 9 5 5.9 456 0.193 - -

525 5.2 570 0.135 0.219

581 6.9 570 0.135 0.202

Arena 474 5.0 456 0.115 0.169Y

granito 484 5.8 456 0.183 0.284

4 5 9 5.2 380 0.110 1 . 1 9 1

459 7.0 380 0.195 0.336

510 5.4 570 0.095 0.149

Granito 536 6.9 570 0.073 0.161

-4 7 9 6.9 456 0.132 1.272

razonablemente satisfactoria y eco-nómica de las proporciones.

Resistencia a la compresiónEl desarrollo de la resistencia enconcretos de materiales y propor-ci ones determinados, aumentadurante muchos meses bajo condi-ciones favorables; no obstante, enla mayoría de las especificacionesse especifica la resistencia a los28 días. Debido a la variabilidadde la resistencia del concreto, lamezcla debe diseñarse para obte-ner una resistencia media consi-derablemente mayor que la resis-tencia especificada.

La resistencia característica estáreemplazando actualmente el viejoconcepto de resistencia m írima.La diferencia entre la resistencia

característica especificada y laresistencia media requerida seconoce como “margen”. Estemargen se basa en el conocimientode la variabilidad de la resistenciadel concreto obtenida de datos deproducciones anteriores, expresa-da como desviación estándar; oalternativamente, se aplica unmargen substancial hasta obtenerun número adecuado de resultados.Puede considerarse que los facto-res globales de variación se formanpor:

1. Variación de la calidad delmaterial empleado.

2. Variación de las proporcionesde la mezcla en el proceso.demezclado.

Pigmento

L

o/O AbsorciónResistencia,/

714 2 - 4%Ni8 3‘oI 6 1 2 -3 AbsorcMn

.b?5102

237e

Absorción d e agua _ 2

I I 723ao 230 24oQ

Dewidad, kg/m3

Fig. 12. Efecto de la resistencia de pigmentos sobre una relación mg. 1s. trecto ae la reauccion ae aenslaaaconstante agua/cemento

737 1 4

Y en laboratorio6 1 2 0 Humedad

A Agua0 Exterior

8 2 J‘Edad en meses

Fig. 14. Efecto de las condiciones de almacenamiento sobre la resistencia

3. Variación debida a muestreoy pruebas. Generalmente seacepta ahora que la distribu-ción de resultados siga lacurva que aparece en la figura15. Esta es la curva normalde distribución y tiene unaecuación matemática exacta.El área bajo la curva repre-senta el número total deresultados, y la proporciónde resultados menores quealgún valor especificado estárepresentado por el área bajola curva, a la izquierda de unaI ínea vertical, trazada a través

La desviación estándar (SD) esuna medida de la variabilidad y secalcula con la fórmula:

s= E (x- m)2rn - l

donde, x = resultadosindividuales

n = número de resultados

m = la media aritméticade los resultados

l-

Resistencia medieResistencia medie

ResistenciaResistencia

Rerktencia a la oomprusibn, kg/cm2

del valor especificado. Fig. 15. Distribución de resultados

Tabla 4.

cemento CPC Rasistencia prwnedio,kg/&=

100% - 6i2

75 % 25 s/o 6 1 2

6 4 % 3 6 % 6 0 2

Prodwros qulmicos

Control 62.8

10 % de reducciónde cemento 60.4

Resistencia característicaSiempre existe la posibilidad, aun-que sea remota, de que se obtengaun resultado menor que la resis-tencia especificada. La prácticaactual consiste en tomar la resis-tencia característica como unmedio para especificar la calidaddel concreto, debajo de la cualpueda esperarse que caiga unaparte especificada de resultados.

Resistencia característica = Resis-tencia promedio - (k x SD)

donde, k = constante paraproductosdefectuosos

SD = desviación estándar

Para adoquines de concretok = 1.64 (representa el 5 % deadoquines defectuosos)

SD - cuando no hay resultadosdisponibles

Máquina de presión tipo, númeroreducido por ciclo = 36 kg/cm2

Vibración, gran número de ado-quines por ciclo = 71 kg/cm2

Selección del contenido de aguaComo antes se mencionó, la má-quina es el factor que rige la elec-ción del contenido de agua, quenormalmente es de 5 a 7 % delpeso total de la mezcla.

Contenido de cementoDebido al requisito de resistenciarelativamente elevado, en el ReinoUnido la relación agregado/cemen-to varía de 3:l a 6:l. En la figura8 se muestra una curva típica deresistencia-contenido de cemento,

y un valor aproximado puedeobtenerse después de calcular laresistencia especificada o la carac-ter ística.

GranulometríaEl agregado debe ser seleccionadoy combinado si fuere necesario,para ajustarse lo más posible a lacurva de la figura 16. Esta curvaestá diseñada para dar una texturacerrada en la superficie, pero sise aumenta el contenido de agre-gado grueso en la mezcla, se pro-duce un acabado de textura abierta.La curva se obtuvo mediante elempleo del medidor de vacíos paradeterminar el porcentaje mínimoposible de vacíos para una ampliagama de agregados, y ha sidoconfirmada por un gran númerode análisis de materiales cribadosy obtenidos de plantas de produc-ción en toda Europa.

Análisis de la distribución de laspartículasExisten diversas maneras de medirla distribución de las partículas,siendo la más común el análisisdel material cribado. El métodoexacto del procedimiento se des-cribe en la norma BS 812, Parte 1,1975, pero a continuación se

SO-70-SQ-

Poran*eso -que para 1o -

Fig. 16.Fig. 16. Curva granulombtrica del agregadoCurva granulombtrica del agregado

Tabla 5. Ejemplo que muestra Iá combinaci&n de dos agregados

Diferentes tamahs de mallas tndice de Brea de % de granubrh3trfa entresuperficie mallas

Requerido Grueso Fino Requerido Grueso Fino

38a19mm 1 3

19alOmm 2 27 58

lOa5mm 4 12 40

5 a 2.36 mm 8 9 2 3

2.36a 1.18 mm 16 8 16

1.18 mma 600 micras 32 10 23

600a 300 micras 64 18 46

Pase por300 micras 128 13 12

Total 3121 292 6496

Indicedeáreedesuperficie

Indice de área de superficie

3

54

48

72

128

320

832

1664

116

160

16 24

256

736

2944

1536

31.21 2.92 64.96

Supongamos que X es el porcentaje de material fino que va a emplearse, entonces se combinan los agregados grueso y fino para tener el mismoIndice de Lea de superficie:

2.92 (100 - X) + 64.96 = 31.21 x 100 .‘. X = 49.0

Asl pues, la relacith agregado fino/grueso es igual a 49/60.

presenta una breve descripción de resultados se calculan y se regis-la misma. tran como:

Se toma una muestra represen-tativa del material y se reduce a lacantidad mínima apropiada y seseca antes de pesarla y cribarla. Lamuestra del material seco se pesay se criba sucesivamente, a travésde las mallas apropiadas comen-zando por la más grande. Lasmallas deben estar bien secas ylimpias antes de usarse. Despuésde agitar cada malla no menos dedos minutos, el material retenidoen cada una se pesa junto con elmaterial limpio de la malla. Los

a) el porcentaje acumulado delvolumen total de la muestra quepasa a través de cada una de lasmallas, 0 como

b) el porcentaje del volumentotal de la muestra que pasa através de una malla y que esretenido por la malla siguientede menor tamaño. ,

Métodos para combinar agregadosLa disponibilidad de los agregadospara usarse en la fabricación de

adoquines de concreto, requierela mezcla de dos o más agregadospara lograr las granulometr íasrequeridas empleadas en el méto-do de diseño de la mezcla. Paralograr esto, existen diversos méto-dos; a continuación se resumen losmás comunmente empleados.

Método gráfico 1 (figura 17)Se fijan coordenadas rectangularescon una escala vertical de 0 a100 % y se traza una línea rectaa-h a partir del origen y con unapendiente apropiada. Se trazanlíneas verticales a través de lospuntos a-h, donde las líneas a-h

1 6 0 8 0 01.18 8

1 0

300 2 . 3 6

Temaño da la malla

Fig. 17. MBtodo gráfico 1

100 % lOmm,,

3ooF

0100%

0

Fig. 18. MBtodo gráfico 2

intersectan las l íneas horizontalescorrespondientes a los valores delporcentaje del material que se

cequiere pasar a través de lasdiversas mallas, de acuerdo con lagranulometría requerida; estas I í-neas son las coordenadas para lostamaños de las mallas y estánmarcadas como corresponde. Des-pués, se grafican, separadamentepara cada agregado, los valores delporcentaje real que pasa por cadamalla y se traza a través de cadagrupo de puntos la línea con lapendiente más razonable. Se trazauna línea recta entre los puntosen que el agregado más fino inter-secta el 1 OO % y donde el agrega-do más fino siguiente intersectael 0 % De manera similar se trazauna linea recta para el agregadogrueso.

Los porcentajes anteriores, co-rrespondientes a las interseccionesde las I íneas rectas con la líneaoriginal a-h, indican las proporcio-nes en que deben combinarse losagregados.

Método gráfico 2En una hoja de papel para gráficasse marcan escalas de porcentajesen tres de sus lados, como semuestra en la figura 18. La granu-lometría del agregado fino semarca a lo largo de la escala verti-cal izquierda mediante puntosreferidos a un tamaño de malla,

de tal manera que la ordenada decada punto represente el porcen-taje de material que pasa a travésde dicha malla. La granulometríadel agregado grueso se marca a lolargo de la escala derecha, demanera similar.

Cada punto de la escala izquier-da se une mediante una línea rectacon el punto del mismo tamaño demalla de la escala derecha. Se trazauna línea vertical a través delpunto en el que la línea, cuyapendiente representa la malla 600,intersecta la línea horizontal querepresenta al porcentaje de mate-rial que pasa por la misma y quese requiere para una granulometr íacombinada. El porcentaje de agregado fino, que se requiere, talcomo se entrega, se lee en la escalasuperior, donde ésta es intersecta-da por la I ínea de agregado combi-nado.

4% todo aritmé ticoEste método está basado en diver-sas suposiciones, pero debido aque en la práctica es difícil medirlos valores reales de la superficieespecífica, por conveniencia loscálculos se hacen empleando uníndice abierto de área de superfi-cie, que se duplica al dividir a lamitad el tamaño del material, peroque no permite variaciones en laforma de las partículas de agrega-do de diferentes tamaños. Cono-

ciendo la granulometr ía requeriday el tamaño de los agregados, cadacribado se inicia con el númerocorrespondiente a cada tamaño.Para completar cada porcentajede material, cada unidad particularde la malla se multiplica por su(ndice de área de superficie apro-piado. Se obtiene el total de losresultados de los diversos tamaños‘y se dividen entre 100 para obte-ner un índice global de área desuperficie. Después, se combinanlos agregados finos y gruesos paraque tengan el mismo índice deárea de superficie que la granulo-metrla requerida. Un ejemplo delo anterior aparece en la Tabla 5.

ReconocimientosEl autor expresa su reconocimien-toa:

The Concrete & Quarrying Divisionof Marshalls (Halifax) Ltd., por suayuda y cooperación para escribireste artículo y especialmente a B.Thompson por todo el trabajode pruebas y de laboratorio.

Pozzolanic, Chester, por el sumi-nistro de la ceniza pulverizada decombustible.

Chemical Building Products, por elsuministro de aditivos.

Bayer Chemical, por su informa-ción sobre pigmentos. R. :

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REFERENCIAS

1. “Design of normal concrete mixes.” Department of Environment. 4 . Concrete Informatjon. Cement & Concrete Association, WexhamSprings, Slough.

5 .2 . British Standards. British Standards Institution, 2 Park Street,

Admixtums. Cement Admixtures Association, 15 Tooks Court,London EC4A 1 LA.

London SWI.\

6 . PFA: 1. Central Elactricity Generating Board, (Ash Marketing);2. Pozzolanic, Chester; 3. Pozament Cement Ltd, Leeds; 4. Fro-

3 . Specif icat ion for concrete block paving. Interpave, 60 Charlesdingham Cement Co. Ltd, Scunthorpe.

Street, Leicester. 7 . Void meters. Jecon of Heme1 Hempstead.