INGENIERIA CIVIL

Huerta Campos, Carlos Alberto.

INGENIERO CIVIL

Profesor.

Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, Carrera ingeniería civil EPE.

Universidad Cesar Vallejo, Carrera de ingeniería civil.

Lima , 22 de mayo 2013

DISEÑO DE MEZCLAS DE

CONCRETO

Índice.

1. introducción

2. Diseño de mezcla por el método de ACI

3. Diseño de mezcla por el método de Walker

4. Diseño de mezcla por el método de la combinación de

los módulos de fineza de los agregados

5. Tablas de diseño.

I. INTRODUCIÓN:

En la actualidad, el concreto es el elemento más usado en el

mundo para la construcción, por lo que el correcto diseño de

este material tiene un papel importante en el desarrollo de la

ingeniería civil de nuestro país.

La correcta selección de los materiales que integran la

mezcla de concreto; el conocimiento profundo de las

propiedades del concreto; los criterios de diseño de las

proporciones de la mezcla más adecuadas para cada caso

según la necesidad en un proyecto, el proceso de puesta y

colocación en obra; el control de la calidad del concreto los

adecuados procedimientos de mantenimiento y reparación

de las estructuras, son aspectos que tienen que ser

considerados por los profesionales de la construcción y más

que nada por los ingenieros civiles a cargo de las obras, pues

cuando se construyen estructuras de concreto estas deben

cumplir con los requisitos de calidad, seguridad, y

durabilidad en el tiempo de servicio para el cual las

estructuras de concreto fueron diseñadas.

Por lo tanto existen diferentes Métodos de Diseño de mezcla

están dirigidos a mejorar la resistencia, la calidad, la

durabilidad y las demás propiedades del concreto teniendo

en cuenta las diferentes condiciones de servicio para que el

concreto fue diseñado.

¿Qué es el diseño de mezclas de concreto?

El diseño de mezclas de concreto es el proceso de calcular las

proporciones de los materiales que conforman el concreto,

con el fin de obtener los mejores resultados en las

condiciones frecas y endurecidas es decir que el concreto que

se prepare tenga las mejores propiedades para ser utilizado

en las obras de construcción según sea el caso.

Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos

pueden ser complejos como consecuencia de la existencia de

muchas variables de las que dependen los resultados de

dichos métodos, aun así, se desconoce el método que ofrezca

resultados exactos, sin embargo el adecuado

proporcionamiento de los componentes del concreto dan a

este la resistencia, durabilidad, consistencia, trabajabilidad y

otras propiedades para que el concreto en determinadas

condiciones de trabajo y exposición respondan de manera

óptima, además con un buen proporcionamiento se logrará

evitar las principales anomalías en el concreto fresco y

endurecido como la segregación, exudación, fisuramiento

por contracción plástica y secado entre otras que son

preocupacion constante en las obras de construcción que

tiene un control de calidad profesional responsable.

F’cr (resistencia promedio requerida)

Es la resistencia promedio necesaria para el diseño de una

mezcla de concreto; la cual está en función al F’C (resistencia

a la compresión del concreto a utilizar) que la

determinaremos de tres maneras aunque existen otras más.

a) Cuando tenemos desviación estándar, el coeficiente de

variación. Los cuales son indicadores estadísticos que

permiten tener una información cercana de la

experiencia del constructor.

f’cr=f’c+1.33s…………..I

f’cr=f’c+2.33s-35………II

De I y II se asume la de mayor valor.

Donde s es la desviación estándar, que viene a ser un

parámetro estadístico que demuestra la performance o

capacidad del constructor para elaborar concretos de

diferente calidad.

√

,…. valores de las resistencias obtenidas en probetas

estándar hasta la rotura (probetas cilíndricas de 15 cm de

diámetro por 30 cm de altura).

X = es el promedio de los valores de la resistencia a la rotura

de las probetas estándar.

N = es el número de probetas ensayadas, que son

mínimamente 30.

b) Cuando no se tiene registro de resistencia de probetas

correspondientes a obras y proyectos anteriores.

f’c f’cr

Menos de 210 f’c+70

210 – 350 f’c+84

>350 f’c+98

c) Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la

obra.

Nivel de Control f’cr

Regular o Malo 1.3 a 1.5 f’c

Bueno 1.2f’c

Excelente 1.1f’c

A continuación veremos el desarrollo de un diseño de mezcla

de concreto por los métodos ACI, Walker, Método del

módulo de fineza de combinación de los agregados.

Datos del Diseño

DISEÑO POR LOS METODOS ACI, WALKER, MODULOS DE FINEZA

DE COMBINACIÓN DE LOS AGREGADOS

CEMENTO

- Sol/ tipo I - f´c = 240 Kg/m^2 - Pe = 3,15 gr/cm^3 - slump = 4” - Agua = 1000 kg/m^3

MÉTODO DEL ACI

1. f ’cr = 240+84 = 324 kg/m^2

2. Tamaño máximo nominal= 1 ½”

3. Asentamiento = 4” slump

4. Contenido de agua (tabla 1) Agua = 181 Lt.

5. Contenido del aire (tabla 2)

Vol. Aire atrapado = 1%

6. Relación a/c (por resistencia = f ’cr) (tabla 5) 300 --------- 0,55

AGREGADOS FINO GRUESO

Perfil Angular

Pus(kg/cm^3) 1660 1577

Puc(kg/m^3) 1770 1677

Pes(kg/m^3) 2750 2610

Mf 2,60 6,70

TMN ---- 1,5”

% abs 5,7% 2,8%

% w 2,5% 1,7%

324 --------- x

350 --------- 0,48 X= 0,56= a/c

7. Contenido cemento C= 181/0,516= 350,775

Factor cemento= 350,775/42,5= 8,254

8. Selección del peso de agregado grueso (tabla 4) B kg/m^3= 0.74 x 1677 B kg/m^3= 1240,98 kg

9. Cálculo de la suma de lo valores de los volúmenes absolutos de todos los

materiales sin considerar al Agregado fino.

Cemento = 350,775= 0,111 3,15 x 1000

Cemento = 0,111m^3

Agua = 181/1000= 0,181 m^3

Vol. Aire = 0,01 m^3

Vol. Grueso= 1240,98/2610= 0,475 m^3 Suma = 0,777 m^3

10. Calcula el vol. del Agregado fino.

Vol. agregado fino= 1 – 0,777= 0,223 m^3

11. Calcular el peso del agregado fino. Paf= 0,223 x 2750= 613,25 kg

12. Presentación del diseño en estado seco: Cemento = 350,775 kg Agregado fino = 613,25 kg Agregado grueso = 1240,98 kg Agua = 181 Lt.

13. Corrección por humedad de los agregados.

Agregado fino = peso seco x ((%w/100)+1) = = 613,25 x (2,5/100+1) = 628,581

Agregado grueso = peso seco x ((w/100)+1) =

= 1240,98 x (1,7/100+1) = 1262,077

14. Humedad superficial.

(W % - % abs) Humedad superficial para el: Agregado fino = (2,5 – 5,7) = -3,2 : Agregado grueso = (1,7 – 2,8) = -1,1 Suma = - 4,3

15. Aporte de agua a la mezcla. (% w - % abs) x A. seco/100

Agregado fino = - 3,2 x 613,25/100 = - 19,624 Agregado grueso = -1,1 x 1240,98/100 = -13,651

Suma = - 33,275

16. Agua efectiva. d litros – (- 33,275) = 181 + 33,275 = 241,275 Lt

17. Proporcionamiento del diseño.

CEMENTO AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO AGUA 350,775 628,581 1262,077 214,275 Lt

350,775/350,775 : 628,581/350,775: 1262, 077/350,775 : 214,275/8,254

1 : 1, 80 : 3, 60 : 26 Lts

MÉTODO WALKER

1. f ‘ cr = 240 + 84 = 324 kg/m^2 2. TMN = 1 ½” 3. Slump = 4” 4. Contenido de agua (table 9)

185 Lt = >agua

5. Contenido de aire (table 2) Aire = 1%

6. Relación agua/cemento: a/c (tabla 5)

a/c = 0,516

7. Contenido de cemento Cemento = 185/0,516 = 358,527 kg f. cemento = 358,527/42,5 f. cemento = 8,436

8. Calcular el vol. pasta.

Cemento = 358,527/3150 = 0,114 m^3 Agua = 185/1000 = 0,185 m^3 Aire = 1% = 0,01 m^3 Suma de vol. = 0,309 m^3

9. Calculo de volumen de los agregados 1 – 0,309 = 0,691 m^3

10. Calculo % agregado fino (tabla 8)

40 %

11. Calculo del volumen agregado fino y agregado grueso.

0,691 x 0,4 = 0,276 m^3 = Vol.Ag.fino

0,691 – 0,276 = 0,415 m^3= Vol.Ag.grueso

12. Calculo de los pesos de los agregados.

o Peso seco A. fino = 0,276 x 2750 = 759 kg o Peso seco A. grueso = 0,415 x 2610 = 1083,15 kg

13. Presentación del diseño seco.

Cemento = 358,527 kg Agua = 185 Lt A.fino = 759 kg

A. grueso = 1083,15 kg

14. Corrección por humedad de los agregados.

o A.fino = 759 x ((2,5/100) + 1) = 777,975 kg o A.grueso = 1083,15 ((1,7/100) + 1) = 1101,564 kg

15. Humedad superficial.

- A.fino = ( w % - % abs ) - A.grueso = (1,7 – 2,8) - A.fino = (2,5 – 5,7) = -3,2 - A.grueso = -1,1

Suma = - 3,2 – 1,1 = - 4,3

16. Aporte de agua a la mezcla.

o A.fino = - 3,2 x 759/100 = - 24,288 o A.grueso = - 1,1 x 1083,15/100 = - 11,915

Suma = - 36,203

17. Agua efectiva.

185 – (- 36,203) = 221,203 Lt

18. Proporcionamiento.

Cemento = 358,527 kg

A.fino = 777,975 kg A.grueso = 1101,564 kg Agua = 221,203 Lt.

19. Para obra.

CEMENTO AG.FINO AG. GRUESO AGUA

358,527 : 777,975 : 1101,564 : 221,203 358,527 358,527 358,527 8,436

1 : 2,17 : 3,07 : 26,22 Lt

MÉTODO DEL MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACIÓN DE AGREGADOS

1. f ‘ cr = 240 + 84 = 324 kg/m^2 2. TMN = 1 ½” 3. Slump = 4”

4. Contenido de agua (tabla 1) Vol. H2O = 181 Lt.

5. Contenido de aire atrapado (tabla 2) Vol. aire atrapado = 1%

6. Relación a/c (tabla 5) a/c = 0,516

7. Contenido de cemento

C = 181/0,516 = 350,775 Factor cemento = 350,775/42,5

= 8,254 8. Calculo de volumen absoluto de la pasta.

o Cemento = 350,775/3150 = 0,111 m^3 o Agua = 181/1000 0 0,181 m^3

o Aire = 1% = 0,01 m^3 Suma = 0,302 m^3

9. Determine el vol. de los agregados.

1 – 0,302 = 0,698 m^3

10. Calculo del modulo de fineza (MF) de la combinación de los agregados (tabla 3).

Fc = 8,254 8 ------------ 5,71 8,254 -------- x 9 ------------ 5,79 x = 5,73

11. Calculo del % A. fino.

A.fino = 6,7 – 5,73/6,7 – 2,6 = 0,237 - % A.fino = 23,7% - % A.grueso = 76,3%

12. Calculo del volumen de A. fino y A. grueso.

o Vol. A.fino = 0,698 x 0,237 = 0,165 m^3 o Vol. A. grueso = 0,698 x 0,763 = 0,533 m^3

13. Calculo de los pesos secos de los agregados.

o Peso seco A.fino = 0,165 x 2750 = 453,75 kg o Peso seco A.grueso = 0,533 x 2610 = 1391,13 kg

14. Diseño seco.

o Cemento = 350,775 kg

o Agua = 181 Lt = kg o Ag. Fino = 453,75 kg o Ag. Grueso = 1391,13 kg

15. Corrección por humedad de los agregados.

o Ag. Fino = peso Ag.fino x ((% w/100)+1)

o Ag. Fino = 453,75 x ((2,5/100/+1) = 465,094 kg. o Ag. Grueso = 1391,13 X ((1,7/100)+1) = 1414,78 Kg.

16. Humedad superficial.

o Ag. Fino = (2,5 – 5,7) = - 3,2 % o Ag. Grueso = (1,7 – 2,8) = - 1,1 %/- 4,3%

17. Aporte de agua a la mezcla.

o Ag. Fino = - 3,2 x 453,75/100 = -14,52 ….. (A)

o Ag. Grueso = - 1,1 x 1391,13/100 = - 15,30/- 29,82 …..(B) Suman = (A) + (B)

18. Agua efectiva.

181 + 29,82 = 210,82 Lt

19. Proporcionamiento del diseño.

CEMENTO AG.FINO AG.GRUESO AGUA 350,775 : 465,094 : 1414,78 : 210,82

350,775 350,775 350,775 8,254

1 : 1,33 : 4,03 : 25,54 Lt

Tablas

Tablas de diseño