diseño de mezclas metodo aci - clase 05
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1
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL - ANDAHUAYLAS
DISEÑO DE MEZCLA
METODO ACI
s esConcepto general :
El comite 211 del ACI ha desarrollado un procedimiento dediseño de mezclas bastante simple el cual, básandose en
algunas tablas elaboradas mediante ensayos de los agregados,
nos permiten obtener valores de los diferentes materiales que
integran la unidad cubica del concreto.
Es usual que las caracteristicas de la obra establezcan
limitaciones a quien tiene la responsabilidad de diseñar la
mezcla. Entre dichas limitaciones
Relación agua cemento.
Contenido de cemento.
Contenido maximo de aire.
Asentamiento.
pueden estar:
Tamaño maximo del agregado grueso.
Resistencia en compresión minima.
Requisitos especiales relacionados con la resistencia
promedio, el empleo de aditivos o la utilizacíon de tipos
especiales de cemento.
Secuencia de diseño
Selección de la resitencia promedio a partir de la resistencia en
compresión especificada, y la desviación estandar de la
compañía
Selección
Selección
Selección
Selección
Seleccion
constructora.
de tamaño maximo de agregado
del asentamiento.
del volumen de agua de diseño.
del contenido del aire.
de la relacion agua-cemento, por resistencia
y
durabilidad.
Determinacion del factor cemento.
Determinación del contenido de agregado grueso.
Determinacion de volumenes absolutos de cemento, agua de
diseño, aire y agregado grueso.
Determinación del volumen absoluto del agregado fino.
Determinacion del peso seco del agregado fino.
Determinacion de los valores de diseño del cemento, agua
aire agregados finos y gruesos.
Correción de los valores de diseño por humedad del
agregado.
Determinación de la proporción en peso, de diseño y de obra
Determinación de los pesos por tanda de un saco.
DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
PROPORCIONAMIENTO DE LAS MEZCLAS DE CONCRETO
CEMENTO AGREGADO AGUA ADITIVOS
cientificos
TRABAJABILIDAD delconcreto fresco: Facilidad de
colocacion, compactado y acabado
RESISTENCIA del concretoendurecido a una edad
especificada
CONCRETOESPECIFICADO
Principios
“TECNICOS”
Principios empiricos “ARTE”
COMBINACION CORRECTA
DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
ARENA
TRABAJABILIDADGRAVA
ADITIVO
CONCRETO
VARIABLES
PASTA DE CEMENTO
AGREGADO
AGUA
CEMENTO
COSTO RESISTENCIA Y DURABILIDAD
DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
METODO DE VOLUMEN ABSOLUTO
METODO DE PESO
PROCEDIMIENTOS PARA DETERMINAR EL
PROPOCIONAMIENTO
es
lo
Especificacion : se desea calcular las proporciones de losmateriales integrantes de una mezcla de concreto a ser empleadaen la vigas y columnas de un edificio de departamentos a ser construido en la ciudad de Lima. Las especificaciones de la obra indican:a. No existen limitaciones en el diseño por presencia de
procesos de congelación; presencia de ion cloruro o ataquespor sulfatos.
b. La resistencia en compresión de diseµo especificada210 kg/cm2, a los 28 dias. La desviación estandar eskg/cm2
La condicion de colocación requieren que la mezcla una consistencia plástica.El tamaño maximo del agregado grueso es de 1 ½”
es dede 20
c. tenga
d.
Ejemplo :
Deacuerdo a las
agregado grueso
especificaciones de obra , a la granulometria del
le corresponde un tamaño maximo de 1 ½ “
De acuerdo a las especificaciones, las condiciones de colocación
requieren que la mezcla tenga una consistencia plastica,
correspondiente a un asentamiento de 3” y 4”
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO
SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO
Deacuerdo a la siguiente tabla se determina que el volumen unitario
de agua, o agua de diseño, necesario para una mezcla de concreto
cuyo asentamiento es de 3” a 4” en una mezcla de agua incorporado
cuyo agregado grueso tiene un tamaño maximo de 1 1/2”, es de 181
lt/m3
Desde que la estructura a ser vaciada no va ha estar expuesta a
condiciones de interperismo severo, no se considera necesario
incorporar aire a la mezcla. De la tabla anterior, se determina que el
contenido de aire atrapado para un agregado grueso de tamaño
maximo de 1 ½” es de 1,0%
UA
e 0,
No representado en este casoproblemas de interperismo ni de ataques por sulfatos, u otro tipo de acciones que pudierandañar al concreto, se
agua-por
seleccionara la relacióncementoresistencia.
unicamente
Para una resistencia promediocorrespondiente a 237 kg/cm2
Por interporlación obtenemosque la relacion agua-cementopor resistencia es d 64
Tabla 3 .- Relación Agua/Cemento vs f’c.
f’c a 28 DíasRelación Agua/Cemento en
peso
( Kg/cm2 )Sin aire
incorporadoCon aire
incorporado
450 0.38 -----
400 0.42 -----
350 0.47 0.39
300 0.54 0.45
250 0.62 0.53
200 0.70 0.61
150 0.80 0.71
RELACION AGUA / CEMENTO
= 52 m
so
Peso del agregadogrueso= 0,72 x 1600
311 kg/
Peso secocompactado
Tamaño Maximo Nominal del
Agregado Grueso
Volumen de agregado grueso, seco y compactado, por unidad de volumen del concreto, para diversos módulos de fineza del fino
2,40 2,60 2,80 3,00
3/8" 0,50 0,48 0,46 0,44
1/2" 0,59 0,57 0,55 0,53
3/4" 0,66 0,64 0,62 0,60
1" 0,71 0,69 0,67 0,65
1 1/2" 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
CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO
Conocidos los pesos del cemento, agua y agregado grueso, así como
el volumen de aire, se procede a calcular la suma de los volumenes
absolutos de estos ingredientes:
m3
m3
m3
m3
Cemento………………………….... 238/3,15 x 1000 = 0,090
Agua……………………………...... 181/1
Aire………………………………… 1,0%
x 1000 = 0,181
= 0,010
Agregado grueso…………………... 1152/2,68 x 1000 = 0,430
m3 Suma de volumenes conocidos = 0,711
CALCULO DE VOLUMENES ABSOLUTOS
El volumen absoluto de agregado fino será igual a la diferencia entre
la unidad y la suma de los volumenes absolutos conocidos. El peso
del agregado fino será igual a su volumen absoluto multiplicado
el peso sólido.
por
m3Volumen absoluto de agregado fino = 1 – 0,711 = 0,289Peso del agregado fino seco = 0,289 x 2,64 x 1000 = 763 kg/m3
CONTENIDO DE AGREGADO FINO
Las cantidades de materiales a ser empleados como valores de
diseño serán:
Cemento………………………………………..
Agua de diseño…………………………………
Agregado fino seco…………………………….
Agregado grueso seco………………………….
283 kg/m3
181 lt/m3
763 kg/m3
1152 kg/m3
VALORES DE DISEÑO
Las proporciones de los materiales que integran la unidad cubica
del concreto
de humedad
los valores a
debe ser corregida en
de los agregados finos
ser utilizados en obra.
funcion de las condiciones
y gruesos, a fin de obtener
+ 6%Peso humedo del:
Agregado fino………………....
Agregado grueso………………
= 809 kg/m3
= 1175 kg/m3
763 x 1,060
1152 x 1,020
+2%
CORRECCION POR HUMEDAD DEL AGREGADO
A continuación determinamos la humedad superficial del agregado:
Humedad superficial del:
Agregado fino……………………………..
Agregado grueso…………………………..
Y los aportes de los agregados serán:
Aportes de humedad del:
6,0 – 0,7 = +5,3%
2,0 – 0,5 = +1,5%
Agregado fino ……………… 763 x (+0,053) = +40 lt/m3
Agregado grueso……………. 1152 x (+0,015) = +17 lt/m3
= + 57 lt/m3 Aporte de humedad de los agregados
Agua efectiva = 181 – 57 = 124 lt/m3
Y los pesos de los materiales ya corregidos por humedad
agregado, a ser empleados en las mezclas de prueba, serán:
del
283 kg/m3
124 lt/m3
809 kg/m3
1175 kg/m3
Cemento ………………………………….
Agua efectiva …………………………….
Agregado fino humedo …………………..
Agregado grueso húmedo ………………..
Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en un tanda
de un saco, es necesario multiplicar la proporción en peso, ya
corregida por humedad del agregado, por el de un saco de cemento.
Cemento ………………………….
Agua efectiva …………………….
1 x 42,5 = 42,5 kg/saco
= 18,5 lt/saco
Agregado fino húmedo ………….. 2,85 x 42,5 = 121,0 kg/saco
Agregado grueso húmedo ……….. 4,15 x 42,5 = 176,4 kg/saco
PESO POR TANDA DE UN SACO
Puzolanas y escorias asi como aditivos de diversa naturaleza son
algunas veces adiconados a la mezcla de concreto como un
reemplazo parcial del cemento, para mejorar su trababilidad,
resitencia al ataque de sulfatos y la reactividad alkali. Si un aditivo
es requerido en la mezcla esta debe hacerse en el calculo primero del
volumen usando en la determinacion del contenido de agregado fino.
Por ejemplo:
Asumimos que 75 kg de cenizas volante con una densidad relativa
(gravedad especifica) de 2,5 fueron usados en adicion al contenido
original del cemento. El contenido en volumen de la cenizas volante
sera:
ADICIONES
Tabla factor 𝐭
Factor que depende del %de resultados < f’c que se admiten o la probabilidad de ocurrencia, su valor seobtienetabla.
de la siguiente
PRACTICA DE AULA
Se
de
un
desea calcular las proporciones de los materiales integrantes
una mezcla de concreto a ser empleada en la construcción de
pilar de un puente, elemento estructural que va a estar
expuesto a la acción del agua en una zona de la sierra peruana en
la que las temperaturas pueden descender hasta -18°C. Las
especificaciones de la obran indican:
a) En el diseño deberá considerarse la posibilidad de
congelación por presencia de húmedad y bajas temperaturas,
debiendo incorporarse aire a la mezcla.
La resistencia en compresión de diseño especificada es deb)
245 kg/cm2 a los 28 dias. La desviación estándar de la
compañía constructora es de 23 kg/cm2.
c) Las condiciones de colocación requieren una mezcla de
consistencia seca.
1. Cemento:
Portland ASTM tipo I “Pacasmayo”
Peso especifico
Agua:
3.12
2.
De río. Cumple con las condiciones de aguas no potables a
ser empleadas en concreto.
3. Agregado Fino:
Peso especifico de masa
Absorción
Contenido de humedad
Módulo de fineza
Agregado Grueso
Tamaño maximo
Peso seco compactado
Peso especifico de masa
Absorción
Contenido de humedad
2.72
1,2 %
5.0%
2.7
4.
1”
1520 Kg/m3
2.65
0.7 %
0,32 %
Tabla 1 .- Asentamientos recomendados para diversos tipos de obras.
Tipo de EstructurasSlump
máximo mínimoZapatas y muros de cimentación reforzados.
3” 1”
Cimentaciones simples ycalzaduras.
3” 1”
Vigas y muros armados 4” 1”
Columnas 4” 2”
Losas y pavimentos 3” 1”
Concreto Ciclópeo 2” 1”
Notas :
1) El slump puede incrementarse cuando se usan aditivos, siempre que no se modifique la relación Agua/Cemento ni exista segregación ni exudación.
2) El slump puede incrementarse en 1” si no se usa vibrador en la compactación.
Tabla 2 .- Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Slump
Tamaño máximo de agregado
3/8” 1/2” 3/4” 1” 11/2” 2” 3” 4”
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 -----
% Aire atrapado 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incorporado
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----
% de Aire incorporado en función del grado de exposición
Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3
Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4
peso
incorporado
Tabla 3 .- Relación Agua/Cemento vs f’c.
f’c a 28 DíasRelación Agua/Cemento en
( Kg/cm2 ) Sin aire incorporado
Con aire
450 0.38 -----
400 0.42 -----
350 0.47 0.39
300 0.54 0.45
250 0.62 0.53
200 0.70 0.61
150 0.80 0.71
Tamaño Maximo Nominal del
Agregado Grueso
Volumen de agregado grueso, seco y compactado, por unidad de volumen del concreto, para diversos módulos de fineza del fino
2,40 2,60 2,80 3,00
3/8" 0,50 0,48 0,46 0,44
1/2" 0,59 0,57 0,55 0,53
3/4" 0,66 0,64 0,62 0,60
1" 0,71 0,69 0,67 0,65
1 1/2" 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
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