Diseño de Mezclas

Diseño y Proporcionamiento de Mezclas de Concreto Normal

Marlon Valarezo [email protected]

28 de junio del 2001

mailto:[email protected]

12/04/2023 [email protected] 2

Características

• Trabajabilidad• Durabilidad• Resistencia• Apariencia• Economía Materiales

• Cemento• Materiales cementantes

suplementarios• Agua• Agregado• Aditivos• Fibras


Requisitos para Condiciones de Exposición

Condición de exposiciónRelación a/c máxima

en masa

Resistencia min, f'c, kg/cm2 (MPa)

[lb/pulg.2]

Concreto protegido de la exposición congelación-deshielo, descongelantes y

sustancias agresivas

Elija basándose en la resistencia, trabajabilidad y

requisitos de acabado

Elija 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 reforzado expuesto a cloruros 0.40 360 (35) [5000]


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]

InsignificanteMenor que 0.10

Menor que 150

Ningún tipo especial

— —

Moderada 0.10 a 0.20 150 a 1500Moderada resistencia sulfatos

0.50280 (28) [4000]

Severa 0.20 a 2.001500 a 10,000

alta resist. a sulfatos

0.45320 (31) [4500]

Muy severaMayor que 2.00

Mayor 10,000alta resist. a sulfatos

0.40360 (35) [5000]

Requisitos para Concreto Expuesto a Sulfatos en Suelo o Agua


Contenido de Aire y Tamaño del Agregado

Demanda Aproximada de Agua para Varios Tamaños de Agregado y

Asentamientos


Contenidos Máximos de Iones Cloruros para la Protección contra la Corrosión

Tipo de elemento

Contenido máximo de ión cloruro (Cl-) en el concreto, porcentaje

por masa de cemento

Concreto pretensado 0.06

Concreto reforzado expuesto a cloruro durante servicio 0.15

Concreto reforzado que estará seco o protegido de la humedad durante servicio

1.00

Otras construcciones de concreto reforzado 0.30


Métodos para el Proporcionamiento de Mezclas de Concreto

• Método de la relación agua-cemento

• Método del peso

• Método del volumen absoluto

• Experiencia de campo (datos estadísticos)

• Mezclas de prueba


Resistencia de Diseño: A partir de Datos de Campo

Número de EnsayosFactor de corrección para la

desviación estándarMenos de 15 N.A.

15 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o más 1.00

Factor de Corrección para la Desviación Estándar ( 30 Ensayos).


Cuando están disponibles datos para establecer la desviación estándar.

Resistencia a compresión especificada, f'c, MPa

Resistencia a compresión media requerida, f'cr, MPa

35

f'cr = f'c+ 1.34s

f'cr = f'c + 2.33s – 3.45

Use el mayor valor

más de 35

f'cr = f'c+ 1.34s

f'cr = 0.90f'c + 2.33s

Use el mayor valor


Resistencia a compresión especificada, f'c, MPa

Resistencia a compresión media requerida, f'cr, MPa

Menos de 21 f'c + 7.0

21 a 35 f'c + 8.5

Más de 35 1.10f'c + 5.0

Cuando NO están disponibles datos para establecer la desviación estándar.

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ACI 211:DISEÑO DE MEZCLAS DE

CONCRETO

12/04/2023 [email protected]


ACI 211PASO 1:

Si el asentamiento no esta especificado se puede utilizar la tabla A.1.5.3.1

SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO



ACI 211 PASO 2:

Cuando no este especificado, considerar:• 1/5 ANCHO DEL ELEMENTO• 3/4 ESPACIAMIENTO ENTRE BARRAS• 1/3 ESPESOR DE LOS

SELECCIÓN TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO


ACI 211 PASO 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:

VERIFICAR SI EXISTEN REQUERIMIENTOS CON RESPECTO AL CONTENIDO MINIMO CEMENTO

CALCULO DEL CONTENIDO CEMENTO

CANT. CEMENTO = CANT. AGUA MEZCLADO / (W/C)

CANT. CEMENTO = 181 kg/0.55

CANT. CEMENTO = 329 kg.


ACI 211 PASO 6: ESTIMACION DEL CONTENIDO

DE AGREGADO GRUESO

Para concretos menos trabajables, como el empelado en la construcción de pavimentos puede incrementarse en un 10%.

0.71masa volumétrica compactada (OD)

Masa requerida

0.71 x =

[email protected] 20

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

Volumen absoluto = 715.5/(2.65 • 1000) = 0.27 m3

El agregado grueso es el 27% del volumen absoluto del concreto.

1 m3

0.46 m3

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ACI 211PASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO

A. METODO BASADO EN EL PESO

1GWG

G1CA100G10U AM

C

A

MAM

UM = Masa unitaria concreto fresco kg/m3

GA = Gravedad especifica media del agregado grueso y fino (SSD)

GC = Gravedad especifica del cemento (3.15)

A = Contenido de aire %W = Agua de mezclado kg/m3

CM = Contenido de cemento kg/m3


Agua 181 kgCemento 292 kgAgregado Grueso 1136 kg

TOTAL 1609 kg

1. Estimar un valor en función de la tabla o la ecuación:

2. Sumar las masas conocidas de los materiales:

3. Estimar la masa del agregado fino:

Masa del Ag. Fino = 2410-1609 = 801 kg.

Peso del concreto estimado: 2410 kg Tabla A1.5.3.7.1


• USA VOLUMENES OCUPADOS POR INGREDIENTES:AIRE, AGUA, CEMENTO, AGREGADO GRUESO

• RESTA DEL VOLUMEN TOTAL (UNITARIO) DEL CONCRETO EL VOLUMEN DE LOS INGREDIENTES.

• VOLUMEN = MASA/DENSIDAD• VOLUMEN = MASA/(Gr.Sp.

*Densidad W)

ACI 211PASO 7: ESTIMACIÒN DEL CONTENIDO DE AGREGADO FINO

A. METODO BASADO EN EL VOLUMEN ABSOLUTO

Temperatura, °C

Densidad, kg/m3

16 998.93

18 998.58

20 998.19

22 997.75

24 997.27

26 996.75

28 996.20

30 995.61


Volumen de agua: 181/1000 = 0.181 m3Cantidad de agua = 181 kg Tabla 9.5

Volumen de cemento:Cantidad de cemento = 292 kg

292/(3.15x1000) = 0.093 m3

Volumen de agregado grueso:Cantidad de agregado grueso = 1136 kg

1136/(2.68x1000) = 0.424 m3

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• HUMEDAD SUPERFICIAL• REDUCCION DEL AGUA DE MEZCLADO = HUMEDAD LIBRE

ADJUSTES POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

H2O LIBRE = TOTAL H2O - ABSORCIÓN H20

A. Grueso: (CH) 2%, (A) 0.5%A. Fino: (CH) 6%, (A) 0.7%

A. Grueso (húmedo): 1136 (1.02) = 1159 kgA. Fino (húmedo): 771 (1.06) = 817 kg

Ejemplo:

1. Ajuste en las masas de los agregados:

2. Ajuste en el agua de la mezcla:

Agua de la mezcla = 181-1136(0.015)-817(0.053)= 121 kg

A. Grueso: 2% - 0.5% = 1.5% = 0.015A. Fino: 6% - 0.7% = 5.3% = 0.053


Las masas estimadas para 1 metro cubico de concreto son:

Agua 121 kgCemento 292 kgAgregado grueso 1159 kgAgregado fino 817 kgTOTAL 2389 kg

Se debe verificar si las cantidades propuestas producen un concreto que obedece a los requisitos de construcción.


ACI 211PASO 9:

Concreto suficiente (0.1m3) para ensayos de asentamiento, contenido de aire y fabricaciòn de 3 probetas cilindricas (o vigas si es necesario) para ensayo de compresiòn (o flexiòn).

• AÑADA H2O GRADUALMENTE• VERIFICAR ASENTAMIENTO• VERIFICAR CONT. AIRE

MEZCLAS DE PRUEBA EN EL LABORATORIO

Mezcla no.Asentamiento,

mmContenido de aire, %

Masa volumétrica,

kg/m3

Contenido de cemento,

kg/m3

Agregado fino, porcentaje del total de

agregadosTrabajabilida

d

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 Buena

4 36 6.8 2324 348 40.2 Buena

Relación agua/cemento = 0.45

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Tamaño max. nominal del agregado grueso,

mm

Concreto con aire incluido

Cemento,kg

Agregado fino húmedo,

kg

Agregado grueso húmedo,

kgAgua,

kg

9.5 46 85 74 16

12.5 43 74 88 16

19.0 40 67 104 16

25.0 38 62 112 15

37.5 37 61 120 14

Proporciones para producir 0.1 m3 de Concreto para Pequeñas Obras

Tamaño max. nominal del agregado grueso, mm

Concreto sin aire incluido

Cemento,kg

Agregado fino húmedo,

kg

Agregado grueso húmedo,

kgAgua,

kg

9.5 46 94 74 1812.5 43 85 88 1819.0 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 temprana para identificar el efecto de retardo de los reductores de agua.


Fuentes 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

Mixtures, 2004• Valarezo, M., www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo• Fotografías y artículos de internet.

Marlon Valarezo [email protected]

http://www.utpl.edu.ec/blog/mfvalarezo

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