dosificación de hormigón convencional

CENTRO TÉCNICO DEL HORMIGÓN

MÉTODOS DE PROPORCIONAMIENTOPARA OBTENER UNA MEZCLA DE PRUEBA

1) Utilice una mezcla previamente probada.

2) Realice ajustes de un diseño previamente satisfactorio.

3) Tradición

4) Experiencia.

5) Utilice práctica y procedimientos recomendados.

CONCLUSIÓN:

El método no es tan importante, lo que importa son los resultados.

FACTORES QUE DEBEN SERCONSIDERADOS EN EL DISEÑODE MEZCLAS DE HORMIGÓNDE CALIDAD

• TRABAJABILIDAD • DURABILIDAD

• RESISTENCIA • AGREGADOSDE CALIDAD

• ECONOMÍA

• RESISTENCIA• RELACIÓN AGUA/CEMENTO• TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO• PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS• VOLUMEN DE AGREGADO• GRANULOMETRÍA• CONTENIDO DE AIRE• CONSISTENCIA Y TRABAJABILIDAD• CONTENIDO DE AGUA• CONTENIDO DE CEMENTO• TIPO DE CEMENTO• ADITIVOS (opcional)

REQUERIMIENTOS TÉCNICOSDE DISEÑO

RESISTENCIA

Generalmente se considera que la resistencia del hormigón es su propiedad más valiosa

Sin embargo, otras propiedades del hormigón, en determinados casos, pueden ser mas importantes:

DURABILIDAD e IMPERMEABILIDAD

Estas propiedades dependen del diseño de la mezcla que se utilice

RESISTENCIA

Para un hormigón curado a una determinada edad curado a una temperatura prescrita, la resistencia depende de:

1) Relación agua-cemento

La resistencia de la pasta de cemento.

La resistencia de la interfase pasta-agregado.

2) Grado de compactación

3) Propiedades de los agregados

RELACIÓN RESISTENCIA-POROSIDAD

La relación inversa entre porosidad y resistencia de los sólidos para materiales homogéneos se describe por la expresión

S = So -kp

S = resistencia del material a porosidad pSo = resistencia intrínseca a porosidad cerok = coeficiente constante (depende del tipo de cemento)

Para muchos materiales la relación s/so vs porosidadsigue la misma curva

Powers ha determinado que la relación entre el desarrollo de la resistencia y la relación gel/espacio es igual a:

a = resistencia intrínseca del material a porosidad cero

x = relación gel/espacio = (1-p)

f’c = ax3

c/w2

1

k

kc'f

RELACIÓN AGUA-CEMENTO

Cuando un hormigón está completamente compactado, se dice que es inversamente proporcional a la relación agua-cemento.Duff Abrams 1919:

Donde:w/c = relación agua-cementok1 y k2 = constantes empíricas que dependen del curado, tipo de cemento, características superficiales del agregado.

Vibración

Compactación manual

Compactación suficiente

Compactación insuficiente

Relación agua/cemento

Re

sis

ten

cia

a la

co

mp

resió

n

Figura 3.2 Ley de AbramsCorrespondencia entre la resistenciay la relación agua-cemento del concreto

Método de Dosificación recomendado por el ACI 211Standard Practice for Selecting Proportions for Normal,Heavy Weight and Mass concrete.

Método del Volumen Absoluto:

Se indican 8 pasos a seguir y se deben tener como datos:

• Análisis granulométrico de agregado fino y grueso; Módulos de finuras

• Peso volumétrico suelto y compactado del agregado grueso

• Densidades saturadas superficialmente seca de los agregados

• Absorción de los agregados

• Relación Resistencia vs agua-cemento para el cemento que se utilice

• Especificaciones del hormigón a utilizarse:

Máxima relación agua-cemento

Contenido mínimo de cemento

Mínimo contenido de aire

Mínimo revenimiento

Tamaño máximo del agregado

Resistencia a la edad requerida

PASO 1Escoger el revenimiento. Si el revenimiento no está especificado se lo puede seleccionar de la tabla del ACI 211

PASO 2

Elección del tamaño máximo nominal del agregado.

REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211)

• Temperatura de moldeo 20-25°C• Agregados angulares que cumplan con normas ASTM• Agregado redondeado requiere -18 kg de agua• Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento• El asentamiento aumenta o decrece en + 2 ó 3 mm por cada + 1°C de temperatura.• Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado

Asentamiento mm

9,5 12,5 19 25 37,5 50 75 150

25-50 207 199 190 179 166 154 130 113 75-100 228 216 205 193 181 169 145 124 150-175 243 228 216 202 190 178 160 -- Cantidad aprox. de aire atrapado, %

3,0

2,5

2

1,5

1

0,5

0,3

0.2

AGUA PARA HORMIGÓN CON T.M.A.kg/m3

(hormigón sin aire incorporado)

PASO 3 Elección de la cantidad de agua (efectiva) de mezclado y el contenido de aire atrapado

PASO 4

Selección de la relación agua-cemento:

Dependiendo del caso puede ser:

• Por durabilidad

PASO 4 (continuación)

• Por resistencia

RELACIONES TÍPICAS ENTRE RELACIÓN AGUA-CEMENTOY RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN (ACI 211)

• Valores de resistencia media para hormigones de no más de 2 y 6% de aire para hormigón convencional y con aire incorporado, respectivamente.• Tamaño máximo de agregado entre 19-25 mm.• Resistencia para cilindros 152x305 mm.

Resistencia a compresión

Relación a/c por peso

28 días MPa

Hormigón sin aire incorporado Hormigón con aire incorporado

40 0,42 --- 35 0,47 0,39 30 0,54 0,45 25 0,61 0,52 20 0,69 0,60 15 0,79 0,70

PASO 4 (continuación)

• Por resistenciaRELACIONES AGUA-CEMENTO MÁXIMAS

PERMITIDAS PARA HORMIGONES CUANDONO SE DISPONE DE DATOS BASADOS EN MEZCLASDE PRUEBA O EXPERIENCIA DE CAMPO (ACI 318)

PASO 4 (continuación)

• Por resistencia

RESISTENCIA vs. RELACIÓN AGUA–CEMENTO

PASO 5

Cálculo del contenido de cemento:

Se obtiene a través del agua efectiva (paso 3) dividida para la relación agua-cemento (paso 4).

PASO 6Estimación del contenido de agregado grueso.

Depende del tamaño máximo del agregado y del módulo de finura del agregado fino.

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGÓN (ACI 211)

PASO 7

Estimación del contenido de agregado fino.(Método del volumen absoluto)

VT = VA + V A.GRUESO + V A.FINO + V CEMENTO + V AIRE

PASO 8

Ajuste por humedad del agregado

EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN

A) ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

• f'c = 27.5 MPa (280 kg/cm2) 28 días.• Tamaño máximo de agregado: 25 mm.• Consistencia en cono de Abrams: 50 +/- 25 mm• Hormigón de vertido directo.

B) DATOS FISICOS DE COMPONENTES

• Cemento: Rocafuerte IP. Densidad Relativa = 2,95

• Agua: Potable (red de Guayaquil)

•Desviación estándar de planta:3.0•Desviación estándar de planta:3.0

Resistencia de diseño requerida ACI 318 (5.3.2.1)

Paso 1

f'r = f'c + (desviación estándar) x 1,34

f'r = 27,5 + 4,02 = 31,52 MPa

Revenimiento

50 mm (dato del problema)

Paso 2

Tamaño Máximo del Agregado

25 mm (dato del problema)

Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapado

Paso 3

REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211)

• Temperatura de moldeo 20-25°C• Agregados angulares que cumplan con normas ASTM• Agregado redondeado requiere -18 kg de agua• Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento• El asentamiento aumenta o decrece en + 2 ó 3 mm por cada + 1°C de temperatura.• Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado

Asentamiento mm

9,5 12,5 19 25 37,5 50 75 150

25-50 207 199 190 179 166 154 130 113 75-100 228 216 205 193 181 169 145 124 150-175 243 228 216 202 190 178 160 -- Cantidad aprox. de aire atrapado, %

3,0

2,5

2

1,5

1

0,5

0,3

0.2

(hormigón sin aire incorporado)

AGUA PARA HORMIGÓN CON T.M.A.Kg/m3

Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapado

Paso 3

Agua efectiva = 180 kg/m3

Contenido de aire atrapado = 1.5%

Paso 4

Selección de la relación AGUA / CEMENTO

Por Resistencia (compresión)

ea/c =

0.583

(f’cm - 10.615) / (-38.61)

a/c =

Cálculo del contenido de Cemento

Paso 5

Agua = 180 = 310,00 kgA/C 0,583

Estimación del contenido de agregado grueso

Paso 6

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO

POR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGÓN

(ACI 211)

Peso de piedra = 0,65m3 x PUC = 0,65m3 x 1445Kg/m3 = 940 kg

Volúmenes absolutos parciales

Cemento IP: 310 Kg / 2950 Kg/m3 = 0,1051 m3 =Agua efectiva: 180 Kg / 1000 Kg/m3 = 0,1800 m3 =

Agregado grueso: 940 Kg / 2600 Kg/m3 = 0,3615 m3 =Aire atrapado: 1.50 Kg/ 1000 Kg/m3 = 0,0150 m3 =

Volumen parcial =

105,10 dm3

180,00 dm3

361,50 dm3

15,00 dm3

661,60 dm3

Estimación del contenido de agregado fino

Paso 7

Volumen requerido de arena:

1000,00 - Vol. parcial = 1000,00 - 661.60 = 338.40 dm3 = 0,3384 m3

Paso 8:

Peso de arena:

Peso Arena = Vol. Arena x Dsss = 0.3384m3 x 2550 Kg./m3 = 863 Kg.

Ag. grueso = 940 Kg. x _1.9

= 25.89 Kg.100

Ag. fino = 863 Kg. x 3.0

= 17.87 Kg.100

(Corrección realizada para mezclas de prueba con agregados secos)

Ajuste por humedad y absorción de los agregados

Agua en exceso = 17.86 Kg. + 25.89 Kg. = 43.75 Kg.

Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso

Ag. grueso = 940 Kg. /

Ag. fino = 863 Kg. /

1.019 = 922.47 Kg.

= 837.86 Kg.1.03

Agua

Pesos de los

agregados

Peso

sss

DOSIFICACIÓN FINAL (agregados sss)

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

6,2V. PARCIALES

m3

V. PARCIALES dm3

Cemento IP 310,00 50,00 2.950,00 0,017 17Agregado grueso 940,00 151,61 2.600,00 0,058 58Arena 863,00 139,19 2.550,00 0,055 55Agua 180,00 29,03 1.000,00 0,029 29Aire atrapado 15,00 2,42 1.000,00 0,002 2

TOTAL V. PARCIALES 2.308,00 0,161 161

MATERIALESPESO Kg.

Dsss Kg./m3

VOLÚMENES ABSOLUTOS PARCIALES

DOSIFICACIÓN FINAL AJUSTADA (agregados secos)

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

6,2V. PARCIALES

m3

V. PARCIALES dm3

Cemento IP 310,00 50,00 2.950,00 0,017 17Agregado grueso 922,47 148,79 2.600,00 0,057 57Arena 837,86 135,14 2.550,00 0,053 53Agua 223,76 36,09 1.000,00 0,036 36Aire atrapado 15,00 2,42 1.000,00 0,002 2

TOTAL V. PARCIALES 2.309,09 0,166 166

MATERIALESPESO Kg.

Dsss Kg./m3

VOLÚMENES ABSOLUTOS PARCIALES

Dosificación por volumen aparente

Para dosificar un m3 de hormigón, en concretera de un saco de 50Kg. de cemento, con agregados (sss):

1. Determinamos la cantidad de sacos de cemento, que se emplearán por c/m3 de hormigón, para este caso, la cantidad de cemento es de 310,00 Kg.; por lo que, dividimos 310,00 Kg. / 50 Kg. = 6.20 sacos.

2. En la siguiente tabla, determinaremos los volúmenes absolutos parciales que se emplearán en la dosificación por volumen absoluto, en una concretera de un saco de cemento, para a partir de éstos, determinar la dosificación por volumen aparente.

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

6,2V. PARCIALES

m3

V. PARCIALES dm3

Cemento IP 310,00 50,00 2.950,00 0,017 17Agregado grueso 940,00 151,61 2.600,00 0,058 58Arena 863,00 139,19 2.550,00 0,055 55Agua 180,00 29,03 1.000,00 0,029 29Aire atrapado 15,00 2,42 1.000,00 0,002 2

TOTAL V. PARCIALES 2.308,00 0,161 161

VOLÚMENES ABSOLUTOS PARCIALESMATERIALES

PESO Kg.

Dsss Kg./m3

PESO Concretera

1 saco (Kg.)

6,2V. PARCIALES

m3

V. PARCIALES dm3

CANT. DIMEN.

Cemento IP 310 50,00 2.950,00 0,017 17A. grueso (PUS) 940 151,61 1.270,00 0,119 119 4 40X40X19

Arena (PUS) 863 139,19 1.285,00 0,108 108 4 40X40X17

Agua 180 29,03 1.000,00 0,029 29Aire atrapado 15 2,42 1.000,00 0,002 2

TOT. V. PARCIALES 2.308,00 0,276 276

PARIHUELASVOLÚMENES APARENTES

PARCIALESMATERIALESPESO Kg.

Dsss Kg./m3

Agregado grueso:

Determinación del número de parihuelas:

120,00 dm3/32dm3 = 3,75 parihuelas = 4 parihuelas,tomando en consideración una parihuela de 40x40x20 cm = 32.000,00 cm3 = 32,00 dm3.

Determinación de la altura de las parihuelas:

Ecuación 1 / A. grueso: 4 parihuelas x (40 x 40 x h) / 1000) = 120,00dm3

6.40 h = 120,00 dm3

h = 120,00 / 6.40 = 18,75 cm = 19,00 cm

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y LA ALTURA DE LAS PARIHUELAS

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y LA ALTURA DE LAS PARIHUELAS

Arena:

Determinación del número de parihuelas:

108,00 dm3/32dm3 = 3,375 parihuelas = 4 parihuelas,tomando en consideración una parihuela de 40 x40 x 20 cm = 32.000,00 cm3 = 32,00 dm3.

Determinación de la altura de las parihuelas:

Ecuación 2 / Arena:4 parihuelas x (40 x 40 x h) / 1000) = 108,00 dm3

6.40 h = 108,00 dm3

h = 108,00/ 6,40 = 16.875 cm = 17,00 cm

Gracias