dosificaciÓn del concreto.doc

7/28/2019 DOSIFICACIN DEL CONCRETO.doc

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Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera CivilDepartamento Acadmico de Construccin

DISEO DE

MEZCLAS DE

CONCRETO

TECNOLOGIADEL CONCRETO I

.

Prof. : Ing. Ana Torre C.

2008

ING. ANA TORRE CARRILLO115


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CURSO BSICO DE TECNOLOGA DEL CONCRETO PARA INGENIEROS CIVILES

Capitulo 06

DOSIFICACION DEL CONCRETO

6.1. INTRODUCCIN

El diseo de mezclas, consiste en aplicar tcnicamente los conocimientos sobre sus componentes paraobtener requerimientos particulares del concreto requerido en el Proyecto u Obra.

Como se sabe el Diseo de Mezclas de Concreto ha estado enfocado muy a menudo de acuerdo a lasNormas que debiera cumplir cada elemento del diseo, pero estas Normas estn enfocadas a un ciertonmero de condiciones especificas que muchas veces, van en contra de las nuevas circunstancias que segeneran en el desarrollo de la Tecnologa del Concreto a nivel mundial.

En la actualidad existen una variedad de Mtodos de Diseo de Mezclas.El Mtodo Tradicional del ACI especifica que al mezclar el cemento, el agua, el aire atrapado, el agregado(arena y piedra y/o agregado grueso y agregado fino) y en algunos casos aditivos y/o adiciones,

obtendremos finalmente un slo material El CONCRETO. Pero observamos que los agregados son partedel concreto y por lo tanto no tenemos por que separarlos en su estudio, pero podemos ver suspropiedades independientemente para un mejor control de ellos.

Si logramos que los agregados del concreto cumplan con las especificaciones tcnicas necesarias,entonces nosotros podemos lograr que el concreto sea mezclado por varios equipos mecnicos:mezcladora, trompo, mixer u otros, y podemos colocarlo mediante carretillas, canaletas, cubetas ybombeo, para lo cual solo cambiamos el Mdulo de Finura del Agregado Global y podemos optimizar laspropiedades que nosotros queremos, sabiendo que el concreto debe cumplir con las propiedades quesean necesarias para un tipo particular de obra, y adems sus propiedades intrnsecas en estado frescocomo son su trabajabilidad, su peso unitario, su exudacin, su fluidez, etc. y en estado endurecido comoson su resistencia, su durabilidad, su elasticidad, etc. y su economa a corto y largo plazo.

Actualmente los concretos que comnmente se estn utilizando son las que tienen relaciones a/c que nosproporcionarn resistencias a compresin del concreto que varan desde fc de 140, 175 y 210 Kg/cmnormalmente, espordicamente concretos con resistencia fc de 245, 280, 315 Kg/cm y de 350, 385, 420 oms.

6.2. DEFINICIN

La seleccin de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cbica de concreto, es definidacomo el proceso que, en base a la aplicacin tcnica y prctica de los conocimientos sobre suscomponentes y la interaccin entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de la manera mseficiente y econmica los requerimientos particulares del proyecto constructivo.

El concreto es un material heterogneo, el cual est compuesto por material aglomerante como el cementoPrtland, material de relleno (agregados naturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado ointencionalmente incorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno de estoscomponentes propiedades y caractersticas que tienen que ser evaluadas as como aquellas que puedenaparecer cuando se combinan desde el momento del mezclado.

QUE ES UN DISEO DE MEZCLA?

Es determinar las proporciones en que deben intervenir los componentes de una mezcla de concreto parael logro de ciertas caracteristicas en particular.

Realizar inicialmente un calculo terico.Validar y lograr obtener en obra lo esperado tericamenteArte ciencia aporte personal

6.3. CONSIDERACIONES Y/O CRITERIOS PARA EL DISEO DE LAS MEZCLAS

ING. ANA TORRE CARRILLO 116


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En necesario enfocar el concepto del diseo de mezcla para producir un buen concreto tan econmicocomo sea posible, que cumpla con los requisitos requeridos para el estado fresco (mezclado, transporte,colocacin, compactado y acabado, etc.) y en el estado endurecido (la resistencia a la compresin ydurabilidad, etc.).

En general, se piensa que todas las propiedades del concreto endurecido estn asociadas a la resistenciay, en muchos casos, es en funcin del valor de ella que se las califica. Sin embargo, debe siemprerecordarse al disear una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectarotras propiedades.

Es usual suponer que el diseo de mezclas consiste en aplicar ciertas tablas y proporciones yaestablecidas que satisfacen prcticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual est muyalejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resulta primordial la laborcreativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.

Finalmente debemos advertir que la etapa de diseo de mezclas de concreto representa slo el inicio de labsqueda de la mezcla ms adecuada para algn caso particular y que esta necesariamente deber serverificada antes reconvertirse en un diseo de obra.

Conseguir una mezcla con un mnimo de pasta y volumen de vacos o espacios entre partculas yconsecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnologa del concreto busca enun diseo de mezclas.

Antes de dosificar una mezcla se debe tener conocimiento de la siguiente informacin:

Los materiales. El elemento a vaciar, tamao y forma de las estructuras. Resistencia a la compresin requerida. Condiciones ambientales durante el vaciado. Condiciones a la que estar expuesta la estructura.

6.4. PARMETROS BSICOS EN EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO

6.4.1. La trabajabilidad

Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con que este puede ser mezclado,manejado, transportado, colocado y terminado sin que pierda su homogeneidad (exude o se segregue). Elgrado de trabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamao y forma del elemento que sevaya a construir, de la disposicin y tamao del refuerzo y de los mtodos de colocacin y compactacin.Los factores ms importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezcla son los siguientes:

La gradacin, la forma y textura de las partculas

Las proporciones del agregado La cantidad del cemento El aire incluido Los aditivos y la consistencia de la mezcla.

Un mtodo indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consiste en medir su consistencia ofluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono de Abrams. El requisito de agua es mayorcuando los agregados son ms angulares y de textura spera (pero esta desventaja puede compensarsecon las mejoras que se producen en otras caractersticas, como la adherencia con la pasta de cemento).

El ACI 318; establece que la trabajabilidad y consistencia debe ser tal que permite trabajar, colocarfcilmente el concreto dentro del encofrado y alrededor del refuerzo bajo las condiciones de colocacinque vayan a emplearse, sin segregacin, ni exudacin.



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6.4.2. La resistencia

La resistencia a la compresin simple es la caracterstica mecnica ms importante de un concreto, perootras como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo de similarimportancia.

Tambin es necesario considerar la resistencia a exposiciones especiales tales como exposicin alcongelamiento y deshielo, exposicin a sulfatos, proteccin contra la corrosin.

6.4.3. Durabilidad

El concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlo de su capacidad de serviciotales como congelacin y deshielo, ciclos repetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento,sustancias qumicas, ambiente marino y otras. La resistencia a algunas de ellas puede fomentarsemediante el uso de ingredientes especiales como:

Cemento de bajo contenido de lcalis, puzolanas o agregados seleccionados para prevenirexpansiones dainas debido a la reaccin lcalis - agregados que ocurre en algunas zonas cuando elconcreto esta expuesto a un ambiente hmedo

Cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos para concretos expuestos al agua de mar o encontacto con suelos que contengan sulfatos; o agregados libres de excesivas partculas suaves,cuando se requiere resistencia a la abrasin superficial.

La utilizacin de bajas relaciones a/c prolongara la vida til del concreto reduciendo la penetracin delquidos agresivos.La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelacin y deshielo y a salesutilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido. El aireinyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto decongelacin.

TABLA 6.1Contenido total de aire para concreto resistente al congelamiento

tamao Contenido de aire, porcentaje

mximo

nominal del Exposicin Exposicin

agregado*(mm) severa moderada

9.5 7.5 6

12.5 7 5.5

19 6 5

25 6 4.5

37 5.5 4.5

50 5 4

75 4.5 3.5

TABLA 6.2



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Requisitos para condiciones de exposicin especiales

Concreto de peso

Normal; relacin* Concreto con

Condicin de exposicin Mxima agua-material Agregado normal

Cementante en y ligero. f'c

peso MINIMA, MPa*

Concreto que se pretende tenga baja

permeabilidad en exposicin al agua 0.5 28

Concreto expuesto a congelamiento y

deshielo en condicin hmeda o a

productos qumicos descongelantes 0.45 31Para proteger el refuerzo en el concreto de

la corrosin cuando este expuesta a

cloruros de sales congelantes, sal, agua 0.4 35

salobre, o salpicaduras del mismo origen.

TABLA 6.3Requisitos para el concreto expuesto a productos qumicos descongelantes

Porcentaje mximo

sobre el total de

materiales

Materiales cementantes cementantes en peso*

Cenizas volantes u otras puzolanas que

cumplen ASTM 618 25

Escoria que cumple ASTM C 989 50

Humo de slice que cumple ASTM C 1240 10

Total de cenizas volantes u otras

puzolanas, escorias y humo de slice 50+

Total de cenizas volantes u otras

puzolanas y humo de slice 35+

TABLA 6.4Requisitos para concretos expuestos a soluciones que contienen sulfatos



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Sulfato Concreto de peso

acuosoluble normal relacin Concreto de

(SO4) en suelo, Sulfato (SO4) mxima agua - peso normal

Exposicin porcentaje en el agua, Tipo de material cementante y ligero

a sulfatos en peso Ppm cemento en peso f'c mnimo MPa*

Insignificante 0.0


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6.6.1. El Cemento

Es el principal componente del concreto, el cual ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla,presentando propiedades de adherencia y cohesin, las cuales permiten unir fragmentos minerales entres, formando un slido compacto con una muy buena resistencia a la compresin as como durabilidad.

Tiene la propiedad de fraguar y endurecer slo con la presencia de agua, experimentando con ella unareaccin qumica, proceso llamado hidratacin.

6.6.2. El Agua

Componente del concreto en virtud del cual, el cemento experimenta reacciones qumicas para produciruna pasta eficientemente hidratada, que le otorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempo.

Adems este componente proporciona a la mezcla una fluidez tal que permita una trabajabilidad adecuadaen la etapa del colocado del concreto. Este componente que ocupa entre el 14% y el 18% del volumen dela mezcla.

En una porcin de pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formas diferentes, como agua de hidratacin

y agua evaporable.

6.6.3. Los Agregados

Este componente que ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, son esencialmente materialesinertes, de forma granular, naturales o artificiales, las cuales han sido separadas en fracciones finas(arena) y gruesas (piedra), en general provienen de las rocas naturales.

Gran parte de las caractersticas del concreto, tanto en estado plstico como endurecido, dependen de lascaractersticas y propiedades de los agregados, las cuales deben ser estudiadas para obtener concretosde calidad y econmicos.

Los agregados bien graduados con mayor tamao mximo tienen menos vaco que los de menor tamao

mximo; por consiguiente, si el tamao mximo de los agregados en una mezcla de concreto se aumenta,para un asentamiento dado, los contenidos de cemento y agua disminuirn. En general, el tamao mximodel agregado deber ser el mayor econmicamente disponible y compatible con las dimensiones de laestructura.

Las partculas de agregado alargadas y chatas tienen efecto negativo sobre la trabajabilidad y obligan adisear mezclas ms ricas en agregado fino y por consiguiente a emplear mayores cantidades de cementoy agua. Se considera que dentro de este caso estn los agregados de perfil angular, los cuales tienen unalto contenido de vacos y por lo tanto requieren un porcentaje de mortero mayor que el agregadoredondeado.

El perfil de las partculas, por si mismo, no es un indicador de que un agregado est sobre o bajo elpromedio en su capacidad de producir resistencia.

6.6.4. El Aire

Aire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla, estn en funcin a lascaractersticas de los materiales que intervienen en la mezcla, especialmente de los agregados en dondeel tamao mximo y la granulometra son fuentes de su variabilidad, tambin depende del proceso deconstruccin aplicado durante su colocacin y compactacin.

Tambin puede contener intencionalmente aire incluido mayormente entre el 3% a 7% del volumen de lamezcla, con el empleo de aditivos. La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia delconcreto por incremento en la porosidad del mismo.

6.6.5. Los Aditivos

El ACI 212 define como: un material distinto del agua, agregados y cemento hidrulico, que se usa como



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ingrediente de concretos y morteros el cual se aade a la mezcla inmediatamente antes o durante sumezclado.

Su empleo puede radicar por razones de economa o por mejorar puntualmente alguna propiedad delconcreto tanto en estado fresco o endurecido como por ejemplo: reducir el calor de hidratacin, aumentarla resistencia inicial o final, etc.

El aditivo seleccionado debe comprobarse que es compatible con el cemento utilizado as como aditivoconteniendo cloruro de calcio no deben usarse en el concreto preesforzado o conteniendo elementos dealuminio embebidos donde se piense usar encofrado metlico.

6.7. PASOS BSICOS PARA DISEAR UNA MEZCLA DE CONCRETO

Nota: Las tablas para el diseo de mezclas estn dadas en la parte final del captulo

a. Recaudar el siguiente conjunto de informacin:

De los Agregados : peso especifico, absorcin, humedad, peso unitario, granulometra, modulo de

finura. De los Aditivos : densidad, porcentaje de dosificacin, efectos esperados. Del cemento: tipo peso especifico, peso unitario. Del elemento a vaciar: tamao y forma de las estructuras. Resistencia a la compresin : especificada y requerida. Condiciones ambientales durante el vaciado. Condiciones a la que estar expuesta la estructura: hielo deshielo, sulfatos, cloruros, etc.

b. Determinar la resistencia requerida

Esta resistencia va estar en funcin a la experiencia del diseador o la disponibilidad de informacin quetenga el mismo, pero siempre vamos a tener que disear para algo ms de resistencia de tal manera que

solo un pequeo porcentaje de las muestras (normalmente el 1%, segn el ACI) puedan tener resistenciasinferiores a la especificada, como se muestra en la siguiente figura:

El comit ACI 318 - 99 muestra tres posibles casos que se podran presentar al tratar de calcular laresistencia requerida fcrCaso 1: Si se contarn con datos estadsticos de produccin en obra as como resultados de larotura de probetas

En este caso, se utilizarn las siguientes frmulas para calcular el fcr

Dscfcrf 34.1'' += (1)3533.2'' += Dscfcrf (2)



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Dscfcrf 33.2'9.0' +=

(3)

Nota 1: Las expresiones (1) y (2); se usan cuando el fc es menor o igual a 350 kg/cm2Nota 2: Las expresiones ( 1) y (3); se usan cuando el fc es mayor que 350 kg/cm2

Donde:fc : Resistencia a la compresin especificada (Kg/cm)fcr : Resistencia a la compresin requerida (Kg/cm)Ds : Desviacin estndar en obra (Kg/cm)

De ambos resultados ( ver notas 1 y 2) se escoger el mayor valor resultante de aplicar las frmulas,siendo este el fcr requerido con el cual vamos a disear.

Nota: Los registros de ensayo a partir del cual se calcula Ss deben cumplir las siguientes condiciones.

Representar materiales, procedimientos de control de calidad y condiciones similares a lasesperadas, y las variaciones en los materiales y en las proporciones dentro de la muestra nodeben haber sido mas restrictivas que las de la obra propuesta.

Representar un concreto producido para que cumpla con una resistencia o resistenciasespecificadas, dentro de 7 Mpa fc.

Consistir al menos de 30 ensayos consecutivos, o de dos grupos de ensayos consecutivostotalizando al menos 30 ensayos.

Caso 2: No contamos con suficientes datos estadsticos (entre 15 y 30 resultados)

En este caso se utilizarn las frmulas anteriores, donde al valor de Ds se amplificar por un factor deacuerdo a la siguiente tabla:

TABLA 6.6

Factor de Incremento

N ENSAYOS FACTOR DE INCREMENTO

Menos de 15 Usar tabla Caso 3

15 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o ms 1.00

Entonces para calcular el fcr tendremos:

)(34.1'' Dscfcrf +=

35)(33.2'' += Dscfcrf

Donde: = factor de amplificacin

Donde Ds = desviacin estndar que se calcula:

DESVIACIN ESTNDAR:

ING. ANA TORRE CARRILLO

)(33.2'' += Dsc0.9fcr

f

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Cuando una planta de concreto tenga un registro adecuado de 30 ensayos consecutivos con materiales ycondiciones similares a las esperadas, la desviacin estndar de la muestra , Ss, se calcula a partir dedichos resultados con la formula siguiente.

Ss = (xi x)2 1/2

(n - 1)

Donde :

Ss = Desviacin estndar de la muestra, MpaXi = Ensayo individual de resistenciaX = Promedio de n resultados de ensayos de resistenciaN = Numero de ensayos consecutivos de resistencia

La desviacin estndar de la muestra se emplea para determinar la resistencia promedio requerida.

Cuando se emplean dos registros de ensayos para obtener como mnimo 30 ensayos, la desviacin

estndar de la muestra empleada debe ser el promedio estadstico de los valores calculados de cadaregistro de ensayos, de acuerdo con la siguiente formula:

Ss = (n1 1)(Ss1)2 + (n2 1)(Ss2)2 1/2

(n1 + n2 -2)

Donde:

Ss = Promedio estadstico de la desviacin estndar cuando se emplean dos registros de ensayos paracalcular la desviacin estndar de la muestra.

Ss1 ,Ss2 = Desviacin estndar de las muestras calculadas de dos registros de ensayo, 1 y 2,respectivamente

n1 ,n2 = Numero de ensayos en cada registro de ensayos respectivamente.

Caso 3: Contamos con escasos (menos de 15 ensayos) o ningn dato estadstico

Para este caso el Comit del ACI nos indica aplicar la siguiente tabla para determinar el fcr.

TABLA 6.7

Determinacin del fcr

fc especificado Fcr ( Kg/cm )

< 210 fc + 70

210 a 350 fc + 83

> 350 1.1fc +50

c. Seleccionar el tamao mximo nominal del agregado grueso (TNM).

La mayora de veces son las caractersticas geomtricas y las condiciones de refuerzo de las estructuraslas que limitan el tamao mximo del agregado que pueden utilizarse, pero a la vez existen tambin

consideraciones a tomar en cuenta como la produccin, el transporte y la colocacin del concreto quetambin pueden influir en limitarlo.

El TNM del agregado grueso no deber ser mayor de :



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1/5 de la menor dimensin entre las caras de encofrados. 3/4 del espacio libre mnimo entre barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barras,

torones o ductos de preesfuerzo. 1/3 del peralte de las losas

Estas limitaciones a menudo se evitan si la trabajabilidad y los mtodos de compactacin son tales que elconcreto puede colocarse sin dejar zonas o vacos en forma de panal.

d. Seleccin del asentamiento

Si el asentamiento no se encuentra especificado entonces se puede partir con los valores indicados en latabla 01 (Tipo de Estructura)

e. Determinacin del contenido de aire

El ACI 211 establece una tabla que proporciona aproximadamente el porcentaje de contenido de aireatrapado en una mezcla de concreto en funcin del tamao mximo nominal del agregado grueso. La tabla02 indica la cantidad aproximada de contenido de aire atrapado que se espera encontrar en concretos sin

aire incluido.

En el caso del contenido de aire incorporado tambin presenta una tabla indicando valores aproximadosen funcin adems de las condiciones de exposicin, suave, moderada y severa. Estos valores sealadosen la tabla 06 no siempre pueden coincidir con las indicadas en algunas especificaciones tcnicas. Peromuestra los niveles recomendables del contenido promedio de aire para el concreto, cuando el aire seincluye a propsito por razones de durabilidad.

f. Determinacin del volumen de agua

La cantidad de agua (por volumen unitario de concreto) que se requiere para producir un asentamientodado, depende del tamao mximo de agregado, de la forma de las partculas y gradacin de losagregados y de la cantidad de aire incluido. La tabla 03 proporciona estimaciones de la cantidad de aguarequerida en la mezcla de concreto en funcin del tamao mximo de agregado y del asentamiento conaire incluido y sin l. Segn la textura y forma del agregado, los requisitos de agua en la mezcla puedenser mayores o menores que los valores tabulados, pero estos ofrecen suficiente aproximacin paro unaprimera mezcla de prueba. Estas diferencias de demanda de agua no se reflejan necesariamente en laresistencia, puesto que pueden estar involucrados otros factores compensatorios. Por ejemplo, con unagregado grueso angular y uno redondeado, ambos de buena calidad y de gradacin semejante, puedeesperarse que se produzcan concretos que tengan resistencias semejantes, utilizando la misma cantidadde cemento, a pesar de que resulten diferencias en la relacin a/c debidas a distintos requisitos de aguade la mezcla. La forma de la partcula, por si misma, no es un indicador de que un agregado estar porencima o por debajo del promedio de su resistencia potencial.

g. Seleccionar la relacin agua/cemento

La relacin a/c requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino tambin por losfactores como la durabilidad y propiedades para el acabado. Puesto que distintos agregados y cementosproducen generalmente resistencias diferentes con la misma relacin a/c, es muy conveniente conocer odesarrollar la relacin entre la resistencia y la relacin a/c de los materiales que se usaran realmente.

Para condiciones severas de exposicin, la relacin a/c deber mantenerse baja, aun cuando los requisitosde resistencia puedan cumplirse con un valor mas alto. Las tablas 04 y 07 muestran estos valores limites.

h. Clculo del contenido de cemento

Se obtiene dividiendo los valores hallados en los pasos (f)/(g)

i. Clculo de los pesos de los agregados.

Est en funcin del mtodo de diseo especfico a emplear o basado puntualmente en alguna teora decombinacin de agregados.



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j. Presentar el diseo de mezcla en condiciones secas.

k. Correccin por humedad del diseo de mezcla en estado seco

Hay que tener en cuenta la humedad de los agregados para pesarlos correctamente. Generalmente los

agregados estn hmedos y a su peso seco debe sumarse el peso del agua que contienen, tantoabsorbida como superficial.

Peso agregado hmedo = Peso agregado seco (1 + Cont. humedad del agregado (%))

l. Clculo del agua efectiva

El agua a utilizarse en la mezcla de prueba debe incrementarse o reducirse en una cantidad igual a lahumedad libre que contiene el agregado, esto es, humedad total menos absorcin. Para esto se utilizar lasiguiente formula

Aporte de humedad de los agregados = Peso agregado seco (% Cont. de humedad - % absorcin)

Entonces:

Agua efectiva = Agua de diseo Aporte de humedad de los agregados

m. Presentar el diseo de mezcla en condiciones hmedas.

n. Realizar tos ajustes a las mezclas de pruebas

Para obtener las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla con las caractersticas deseadas, conlos materiales disponibles se prepara una primera mezcla de prueba con unas proporciones iniciales quese determinan siguiendo los pasos que a continuacin se indican.

A esta mezcla de prueba se le mide su consistencia y se compra con la deseada: si difieren, se ajustan las

proporciones. Se prepara, luego, una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, que yagarantiza la consistencia deseada; se toman muestras de cilindro de ella v se determina su resistencia a lacompresin; se compara con la resistencia deseada y si difieren, se reajustan las proporciones. Se preparauna tercera mezcla de prueba con las proporciones reajustadas que debe cumplir con la consistencia y laresistencia deseada; en el caso de que no cumpla alguna de las condiciones por algn error cometido odebido a la aleatoriedad misma de los ensayos, se pueden ser ajustes semejantes a los indicados hastaobtener los resultados esperados.

6.8. SECUENCIAS DE LOS PRINCIPALES MTODOS DE DISEOS DE MEZCLAS

6.8.1. Mtodo ACI 211

Este procedimiento propuesto por el comit ACI 211, est basado en el empleo de tablas confeccionadaspor el Comit ACI 211; la secuencia de diseo es la siguiente:

a. Seleccin de la resistencia requerida (fcr)b. Seleccin del TMN del agregado grueso.c. Seleccin del asentamiento TABLA 01.d. Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 02.e. Seleccionar el contenido de agua TABLA 03.f. Seleccin de la relacin agua/cemento sea por resistencia a compresin o por durabilidad.

TABLAS 04 y 07.g. Clculo del contenido de cemento (e)/(f)h. Seleccionar el peso del agregado grueso (TABLA 05) proporciona el valor de b/bo, donde bo y b

son los pesos unitarios secos con y sin compactar respectivamente del agregado grueso).i. Calcular la suma de los volmenes absolutos de todos los materiales sin considerar el agregadofino.



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j. Clculo del volumen del agregado fino.k. Clculo del peso en estado seco del agregado fino.l. Presentacin del diseo en estado seco.m. Correccin del diseo por el aporte de humedad de los agregados.n. Presentacin del diseo en estado hmedo.

Comentarios al mtodo ACI 211

Es el mas conocido y utilizado en nuestro medio.

Considera que los agregados que se utilizan cumplen con ASTM C33

Es recomendable hacer tandas de prueba y reajustar en funcin a las caractersticas deseadas.

No se considera la textura del agregado.

Los contenidos de agua por m3; por lo general son menores a los necesarios par obtener slump 3a 4.

6.8.2. Mtodo del modulo de fineza de la Combinacin de Agregados

Este mtodo utiliza como base algunas tablas dadas por el ACI, la principal diferencia radica en la formaen que se calcula los pesos de los agregados, por lo dems todo es similar al mtodo anterior; lasecuencia de diseo es la siguiente:

a. Seleccin de la resistencia requerida (fcr)b. Seleccin del TMN del agregado grueso.c. Seleccin del asentamiento TABLA 01.d. Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 02.e. Seleccionar el contenido de agua TABLA 03.f. Seleccin de la relacin a/c sea por resistencia a compresin o por durabilidad TABLAS 04 y 07.

g. Clculo del contenido de cemento (e)/(f)h. Clculo del volumen absoluto de los agregados.i. Clculo del mdulo de fineza de la combinacin de los agregados. TABLA 06j. Clculo del porcentaje de agregado fino:

fg

g

mm

mmfinoAgregado

=%

k. Clculo de los pesos secos de los agregados.l. Presentacin el diseo en estado seco.m. Correccin del diseo por el aporte de humedad.n. Presentacin del diseo en estado hmedo.

6.9. APLICACIN Y COMPARACIN DE LOS PRINCIPALES DISEOS DE MEZCLAS

A continuacin se sealan los principales parmetros a conocer para elaborar un diseo de mezclas y secalcular el diseo de mezcla con 2 mtodos diferentes, indicando los pasos correspondientes para cadaParmetros principales a conocer

6.9.1. Caractersticas de los materiales:

Cemento

Marca y tipo Sol

Procedencia Cementos LimaDensidad relativa 3.11



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Agua

Agua potable de la red pblica de San Juan de Miraflores - Lima

Peso especfico 1000Kg/m

Agregados Fino Grueso

Cantera Jicamarca Jicamarca

PerfilPeso unitario suelto, Kg/m 1560 1587

Peso unitario compactado, Kg/m 1765 1660

Peso especfico seco 2690 2780

Mdulo de fineza 2.80 6.50

TMN --

% de absorcin 0.70% 0.60%

Contenido de humedad, % 7.5% 3.0%

6.9.2. Caractersticas del Concreto:

Resistencia a la compresin especificada : 210 Kg/cmDesviacin estndar promedio en obra : 20 Kg/cmTipo de Asentamiento : Concreto superplastificado

6.9.3. Condiciones ambientales y de exposicin:

Lugar obra : LimaTemperatura promedio ambiente : 20 CHumedad relativa : 80%Condiciones de exposicin : Normales

6.9.4. Solucin del problema

Resistencia requerida:

De las Especificaciones Tcnicas se tiene:

fc = 210 Kg/cm Ds = 18 Kg/cm , reemplazando en las frmulas (1) y (2):

fcr = 210+1.34(20) = 236.8 Kg/cmfcr = 210+2.33(20) - 35 = 221.6 Kg/cm

Se tiene entonces como f 'cr = 236.8 Kg/cm

a. Tamao Nominal Mximo:

De acuerdo a las especificaciones indicadas para la obra TMN =

b. Asentamiento

Segn las especificaciones el concreto es superplastifcado, por lo tanto presentar un asentamientode 6" a 8".

c. Contenido de aire total

Dado las condiciones especificadas no se requiere incluir aire, de la tabla 02 se tiene:

Mtodo ACI 211Tabla 02 M. Mdulo de fineza Combinacin agregadosTabla 02



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2.0 % 2.0 %

d. Contenido de agua

De la tabla 03 tenemos que:

Mtodo ACI 211Tabla 03

M. Mdulo de fineza Combinacin agregadosTabla 03

216 lt 216 lt

e. Relacin a/c

Dado que no se presenta problemas por durabilidad, el diseo slo tomar en cuenta la resistencia,entonces utilizando la tabla 04 para fcr = 236.8 Kg/cm tenemos:

Mtodo ACI 211Tabla 04 M. Mdulo de fineza Combinacin agregadosTabla 04

0.65 0.65

f. Contenido de cemento

Se calcular dividiendo (e)/(f),as tenemos:

Mtodo ACI 211 M. Mdulo de fineza Combinacin agregados

332.3 Kg 332.3 Kg

Por el mtodo del AC1 211

g. Seleccin del peso del agregado grueso;

De la tabla 05 se tiene: b/bo = 0.62, adems como bo = 1660 Kg/m

Entonces el peso del agregado grueso = 1029.2 Kg

h. Clculo de la suma de los volmenes absolutos de todos los materiales sin considerar el agregado

fino:

Material Peso Seco Peso Especfico Volumen

Cemento (Kg) 332.3 3110 0.1068

Agua (lt) 216 1000 0.2160

Agregado Grueso (Kg) 1029 2780 0.3701

Aire (%) 2% 0.0200

Total 0.7129

i. Clculo del volumen del agregado fino

Volumen del agregado fino = 1 - ( i ) = 1- 0.7129 = 0.2871 m

j. Clculo del peso en estado seco del agregado fino



16/20


Peso seco A.F. = ( j ) x Peso especfico seco = 0.2871 x 2690 = 772.3 Kg

k. Presentacin del diseo en estado seco

Material Peso Seco/m

Cemento 332.3 Kg

Agua 216.0 lt

Agregado Grueso 1029.2 Kg

Agregado Fino 772.3 Kg

Aire 2%

Por el mtodo del Mdulo de fineza de la combinacin de agregados

h. Clculo de la suma de los volmenes absolutos de todos los materiales sin incluir los agregados:

Material Peso Seco Peso Especfico Volumen

Cemento (Kg) 332.3 3110 0.1068

Agua (lt) 216 1000 0.2160

Aire (%) 2% 0.0200

Total 0.3428

Volumen del agregado global = 1 - ( h ) = 1- 0.3428 = 0.6572 m

i. Clculo del mdulo de fineza de la combinacin de los agregados.

Conociendo la cantidad de cemento y el TNM del agregado, interpolando valores en la Tabla 06 setiene: m = 5.096

j. Clculo del porcentaje de agregado fino:

Se sabe de (j) que m = 5.096. Adems mg = 6.50 y mf = 2.7, entonces:

%95.3710080.250.6

096.550.6% =

= xnoagregadofi

k. Clculo de los Pesos secos de los agregados

Para el agregado finoVolumen del AF: (h) x (j) = 0.6572 x 36.95% = 0.2428 mPeso seco AF: 0.2428 x 2690 = 653.1 Kg

Para el agregado grueso

Volumen del AG: (h) x (100% - (j)) = 0.6572 x (100% - 36.95%) = 0.4144m Peso seco AG: 0.4144 x 2780 = 1152.0 Kg

l. Presentacin del diseo en estado seco

Material Peso Seco/m

Cemento 332.3 KgAgua 216.0 lt



17/20

Agregado Grueso 1152.0 Kg

Agregado Fino 653.1 Kg

Aire 2%

Resumen de los diseos de mezcla en condicin seca obtenidos con los diferentes mtodos

Material ACIMdulo de fineza de la

combinacin de agregados

Cemento 332.3 Kg 332.3 Kg

Agua 216.0 lt 216.0 lt

Agregado Grueso 1029.2 Kg 1152.0 Kg

Agregado Fino 772.3 Kg 653.1 Kg

Aire 2% 2%

Frecuencia de los ensayos

Los siguientes tres criterios establecen la mnima frecuencia de muestreo requerida para cada clase deconcreto:

a) Una vez cada da que se coloque cada clase, pero no menos queb) Una vez por cada 110 m3 de cada clase colocada cada da, ni menor quec) Una vez por cada 460 m2 de superficie de losa o muro construida cada da.

Solo debe considerarse una cara de la losa o muro al calcular su superficie. Si el espesor promedio de lalosa o del muro es menor que 245 mm, el criterio c) requerida de un muestreo mayor a una vez por cada110 m3 colocados

TABLAS PARA EL DISEO DE MEZCLAS



18/20


TABLA 6.7

Asentamientos recomendados para diversos tipos de estructuras

TIPO DE ESTRUCTURASLUMP

MXIMOSLUMPMNIMO

Zapatas y muros de cimentacin reforzados 3 1

Cimentaciones simples y calzaduras 3 1Vigas y muros armados 4 1Columnas 4 1Muros y pavimentos 3 1Concreto ciclpeo 3 1

TABLA 6.8

Contenido de aire atrapado

TNM delagregado Grueso

Aire Atrapado%

3/8 3.0 2.5

2.0

1 1.5

1 1.0

2 0.5

3 0.3

4 0.2

TABLA 6.9Volumen de agua por m

Asentamiento

Agua en lt/m, para TNM agregados y consistencia indicadas

3/8 1 1 2 3 6

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 --

Concreto con aire incorporado

1 a 2 181 175 168 160 150 142 122 1073 a 4 202 193 184 175 165 157 133 119

6 a 7 216 205 187 184 174 166 154 --

TABLA 6.10

Relacin agua/cemento por resistencia

fcKg/cm

Relacin a/c en pesoConcreto sin

aire incorporadoConcreto con

aire incorporado



19/20

150 0.8 0.71

200 0.70 0.61

250 0.62 0.53

300 0.55 0.46

350 0.48 0.40

400 0.43

450 0.38

TABLA 6.11

Peso del agregado grueso por unidad de volumen del concreto

TNM delagregado Grueso

Volumen del agregado grueso seco y compactado por unidad devolumen de concreto para diversos Mdulos de fineza del fino (b/bo)

2.40 2.60 2.80 3.00

3/8 0.50 0.48 0.46 0.44

0.59 0.57 0.55 0.53

0.66 0.64 0.62 0.60

1 0.71 0.69 0.67 0.65

1 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 6.12

Mdulo de fineza de la combinacin de agregados

TNM delagregadoGrueso

Mdulo de fineza de la combinacin de agregados el cual da lasmejores condiciones de trabajabilidad para distintos contenidos de

cemento en bolsas/m ( m )

6 7 8 9

3/8 3.96 4.04 4.11 4.19

4.46 4.54 4.61 4.69

4.96 5.04 5.11 5.191 5.26 5.34 5.41 5.49

1 5.56 5.64 5.71 5.79

2 5.86 5.94 6.01 5.09

3 6.16 6.24 6.31 6.39

TABLA 6.13

Contenido de aire incorporado y total

TNM delagregadoGrueso

Contenido de aire total ( % )

ExposicinSuave

ExposicinModerada

ExposicinSevera



20/20


3/8 4.5 6.0 7.5

4.0 5.5 7.0

3.5 5.0 6.0

1 3.0 4.5 6.0

1 2.5 4.5 5.5

2 2.0 4.0 5.0

3 1.5 3.5 4.5

6 1.0 3.0 4.0

TABLA 6.14

Condiciones especiales de exposicin

Condiciones de exposicin

Relacin a/c mxima,en concretos con

agregados de pesonormal

Resistencia encompresin mnima

en concretos conagregados livianos

Concreto de baja permeabilidad

Expuesto al agua dulce 0.50 260

Expuesto ala agua de mar o aguassolubles

0.45

Expuesto a la accin de aguascloacales 0.45

Concretos expuestos a procesos decongelacin y deshielo en condicioneshmedas

Sardineles, cunetas, seccionesdelgadas

0.45 300

Otros elementos 0.50

Proteccin contra la corrosin delconcreto expuesto a la accin de aguade mar, aguas salubres, neblina o rocio

de esta agua

0.40 325

Si el recubrimiento mnimo seincrementa en 15 mm.

0.45 300

La resistencia fc no deber ser menor de 245 Kg/cm por razones de durabilidad

dosificaciÓn del concreto.doc

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