CAPITULO VII

DISEÑO DE MEZCLAS

1- Definición: Es la selección de las proporciones de los

materiales que intervienen como integrantes de una unidad cúbica de concreto en forma adecuada para que el resultado de un concreto tenga la suficiente trabajabilidad y consistencia en el estado fresco y la resistencia y durabilidad en el estado endurecido.

2.- Información Básica sobre los materiales:

Es importante en el diseño de mezclas el conocimiento fundamental de los componentes que intervienen, y en base a datos proporcionados por el fabricante y resultados de los ensayos que se realicen en el laboratorio, estas informaciones básicas son las siguientes:

A). Cemento: - Tipo y Marca del cemento seleccionado - Peso Específico - peso específico de la puzolana - Superficie especifica.

B). Agua: Cuando se emplea el agua potable no

habrá necesidad de realizar ningún ensayo en el laboratorio, ya que esta agua cumple con todos los requisitos de la norma pero si el agua no es potable, habrá que realizar el análisis químico en un laboratorio especializado ya que el agua cuando no es normalizado puede influir sobre el tipo de fraguado, calor de hidratación, resistencia de concreto.

C). Agregados: Esta componente tanto el agregado fino

como el grueso son los componente de mayor variabilidad en cuanto a sus propiedades en la mezcla, ya que provienen de diversas canteras y yacimientos con origen de muchos tipos de rocas, por ello es importante los ensayos que se realicen en el laboratorio, recomendando que aunque sea de una misma cantera cada cierto promedio de tiempo, deberá volverse a realizar los ensayos de sus propiedades.

O

C). Agregados: Los informes que se deben obtener en el laboratorio deberán ser los siguientes: - Análisis granulométrico. - Peso específico de masa - % de absorción y contenido de

humedad - Peso unitario seco y compactado - Perfil y textura superficial

- Pérdida por abrasión cuando se trata de concretos para pavimentos.

- Materia orgánica.

D). Aditivos:

Cuando se tenga que emplear aditivos se debe obtener la siguiente información sobre ellos:

- Tipo y marca de aditivos

- Fecha de vencimiento

- Efectos sobre las propiedades del concreto

-Tomar en cuenta las recomendaciones del

fabricante.

3.- Recomendaciones Preliminares:

a)Se tomará en cuenta las especificaciones del Ingeniero Estructural.

b)Seleccionar la resistencia promedio requerida en base a la resistencia de diseño especificada por el proyectista y la durabilidad, además se considerará la desviación estándar y el coeficiente de variación de las operaciones realizadas por la empresa constructora.

Cálculo de la resistencia Promedio F´cr = F´c + 1,34 s

F´cr = F´c + 2,33s – 35

Caso de no tener desviación estándar

F´c F’ cr

Menor de 210 F’c + 70

210 a 350 F’c + 84

sobre 350 F’c + 98

c)Selección de tamaño máximo nominal del agregado grueso en base al sistema de colocación.

d)Elección de asentamiento o slump en base a la trabajabilidad, colocación y compactación del concreto

e)Determinación del volumen de agua de

mezclado por unidad de volumen del concreto tomando en cuenta él tamaño máximo nominal de agregado grueso y el slump.

f)Determinación del % de aire total ya sea que se trate de concreto normales o con aire incorporado.

g)Selección de la relación agua/cemento, en base a la resistencia especificada y a la condición de durabilidad eligiéndose la menor de estas dos relaciones.

h)Determinación del componente cemento por unidad cúbica de concreto en función del volumen unitario de agua y de la relación a/c seleccionada.

i)Determinación de las proporciones relativas de los agregados finos y gruesos de acuerdo al método de diseño escogido, tomando en cuenta que el agregado se encuentra en estado seco y que por lo tanto debe realizarse la corrección de las proporciones del agregado en función del % de absorción y el contenido de humedad.

j)Ajustar los diseños de mezclas de acuerdo con los resultados finales de resistencia a la compresión que se realicen en el laboratorio.

4.- Métodos de Diseños de Mezclas -Para determinar las proporciones de

los diversos componentes que intervienen en un concreto para determinadas condiciones, existen muchos métodos en los que, los creadores de estos sistemas dan sus recomendaciones para su uso adecuado, y sobre todo considerando las propiedades de resistencia a la comprensión, durabilidad consistencia y permeabilidad

a). Método del ACI

- Conceptos Generales:

Este sistema ha sido desarrollado por el comité N° 211 del ACI se trata de un diseño bastante simple con el que se pueden emplear algunas tablas que pueden obtener con facilidad las proporciones de los componentes.

Este método se recomienda su aplicación en concretos de peso normal.

- Desarrollo del Método: -Selección de la resistencia promedio -Selección del tamaño máximo nominal de

agregados finos -Selección del asentamiento -Selección del volumen unitario de agua (tablas) -Selección de Contenido de aire (tablas) -Selección de la relación agua /cemento (tablas) -Determinación del cemento -Determinación del agregado (tablas) -Determinación de los volúmenes absolutos de

sus componentes. -Determinación del peso seco del agregado fino -Determinación de los valores de proporciones de

sus componentes y su correspondiente corrección

EJEMPLO :

METODO ACI

Datos:

F’c = 210 Kg/cm2

Tamaño Máximo Nominal ½ ”

Materiales:

A) Cemento: YURA tipo IP

Peso Específico 2.86

B) AGREGADOS:

Agrdo.Fino Agrdo.grueso

Peso Volumétrico varillado 1,539 1,581

Peso Específico SSS 2.611 2.74

Contenido de Humedad 0,301 0,05

Porcentaje Absorción % 2.249 0,783

Modulo de Fineza 2.59

Pasante Malla #200 1.72

2.- Determinación Resistencia Promedio En este caso no se cuenta con la desviación

estándar por lo que utilizara la siguiente tabla dada por ACI.

F’ c F’cr

Menor de 210 F’c + 70 210 a 350 F’c + 84 sobre 350 F’c + 98 F’cr = 210 + 84 = 294

3.- Tamaño Máximo Nominal, de acuerdo a las especificaciones de obra 1/2

4.- Selección Asentamiento 3” a 4”

Tabla 1

TIPO DE CONSTRUCCION MAXIMO MÍNIMO

ASENTAMIENTO

*Zapatas y muros de cimentación 3” 1”

armados

*Cimentaciones simples , cajones ,

y subestructuras 3” 1”

*Vigas y muros armados 4” 1”

*Columnas de edificios 4” 1”

* Losas y pavimentos 3” 1”

*Concretos ciclópeo 2” 1”

5.- Volumen Unitario de Agua Tabla # 2

Agua = 216 l/m3 sin aire incorporado

Concretos con aire incorporado

Concretos sin aire incorporado

1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

207 228 243

199 216 228

166 181 190

113

124

,,,

130 145 160

154 169 178

190 205 216

179 193 202

1” a 2” 3” a 4” 6” a 7”

107 119 ,,,

122 133 154

142 157 166

150 165 174

160 175 184

168 184 197

175 193 205

181 202 216

TABLA N O 02 VOLUMEN UNITARIO DE AGUA

Agua en 1/m3, para los tamaños max. Nominales de agregado grueso y con ASENTAMIENTO sistencia indicados 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 1/2” 2” 3” 6”

6.- Contenido de Aire

Tabla # 3 Para ½ 2,5% aire atrapado

Tamaño máximo Nominal

3/8” 1/2” 3/4” 1”

11/2” 2” 3” 6”

3.0% 2.5% 2.0% 1.5% 1.0% 0.5% 0.2% 0.3%

Aire Atrapado

CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO

7.- Relación Agua Cemento Tabla # 4 interpolando a/c = 0.56

f” cr

(28 días)

Relación agua-cemento de diseño en peso

Concretos sin

aire incorporado

Concreto con

aire incorporado

150

200

250

300

350

400

450

0.80

0.70

0.62

0.55

0.48

0.43

0.38

0.71

0.61

0.53

0.46

0.40

,,,

,,,

RELACION AGUA -CEMENTO POR RESISTENCIA

8.- Factor Cemento

agua

C= ---- = 216/0.56 = 385,71

a/c

9.- Contenido Agregado grueso

Tabla #5

Modulo fineza 2.59 y TMN ½ ”

Agregado grueso seco compactado

= 0.571 m/m3

Peso Agregado grueso

= 0.571 x 1.581 = 902,75

Peso Del Agregado SSS

Peso agr. Seco + absorción= 909.82

Tamaño Máximo

Nominal del

AgregadoGrueso

3/8” 1/2” 3/4” 1”

11/2” 2” 3” 6”

Vol. de agregado grueso , seco y compactado

por c/u de vol. por concreto, para diversos

módulos de fineza del fino. 2.40 2.60 2.80 3.00

0.50 0.59 0.66 0.71 0.76 0.78 0.81 0.87

0.48 0.57 0.64 0.69 0.74 0.76 0.79 0.85

0.44 0.53 0.60 0.65 0.70 0.72 0.75 0.81

0.46 0.55 0.62 0.67 0.72 0.74 0.77 0.83

TABLA #5

PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL

CONCRETO

10.- Cálculo Volúmenes Absolutas

Volúmenes Absolutos

Cemento 385,71/2.86*1000 = 0.13 m3

Agua 216/1000 = 0.216 m3

Aire 2,5% =0.025m3

Agregado grueso 909.82/2740 = 0.332 m3

0.703 m3

11.- Contenido Agregado Fino

Volumen Absoluto de Agregado fino

1-0.703 = 0.297

Peso Agregado Fino SSS

0.297 x 2.611 = 775,47

12.- Valores de Diseño

Cemento: 385,71 kg/m3

Agua de diseño 216 lt/m3

Agregado fino 775,47 kg/m3

Agregado grueso 909,82kg/m3

13.- Corrección por humedad de Agregado Peso Humedo de:

Agregado fino : Humedad –Absorción= 0,301-2,249=-1,948 % 1,948 % de 775,47 -15,11 775,47 - 15,11 = 760,36 kg/m3 Agregado Grueso: Humedad –Absorción= 0,05-0,783=-0,733 % 0,733% de 909,82 -6,67 909,82 - 6,67 = 903,15 kg/m3

Aporte de Humedad

Agregado Fino -15,11

Agregado Grueso -6,67

Aporte de Humedad de Agregados = -21,78

Agua efectiva 216 + 21,78 = 237,78 lt/m3

14.-Materiales Corregidos

Cemento 385,71 Kg/m3

Agregado fino 760,36 Kg/m3

Agregado Grueso 903,15 Kg/m3

Agua Efectiva 237,78 lt/m3

Dividiendo cada valor entre 385..71 tenemos la dosificación en Peso

1 : 1,97 : 2.34

Cemento : Agregado Fino :Agregado grueso