diseÃ±o de mezclas aci 211 sar 2 [modo de compatibilidad]

Diseño de Mezclas ACI 211

Ing. Sergio Aragón Masís

Productos de Concreto

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Objetivo del Diseño de Mezcla

� Seleccionar los ingredientes adecuados

� Calcular sus cantidades relativas para producir un

concreto de determinadas propiedades

� Que pueda elaborarse tan económicamente sea posible

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Requisitos de una Mezcla

� En el concreto fresco:

� Trabajabilidad

� Consistencia

� Plasticidad

� En el concreto endurecido

� Resistencia

� Durabilidad

� Buena apariencia

� Economía

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Elección de las Características de la Mezcla

� Uso del Concreto

� Tamaño y forma de los elementos

� Condiciones de exposición

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Diseño de Mezcla ACI 211

� PRIMER PASO:

Cuando no se especifica, se procede a la elección del

revenimiento*

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� SEGUNDO PASO:

Elección del tamaño máximo de agregado (ACI 318)

3.3.2 El tamaño máximo nominal del agregado grueso no debe ser superior a:

a) 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado, ni a

b) 1/3 de la altura de la losa, ni a

c) ¾ del espaciamiento mínimo libre entre barras de refuerzo, paquetes de barras,

tendones individuales, paquetes de tendones o ductos.

� TERCER PASO:

Estimación del agua de mezclado y contenido de aire

La cantidad requerida de agua depende de: tamaño máximo del agregado, forma de

la partícula, granulometría de los agregados, temperatura del concreto, empleo

de aditivos.

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� Condición de exposición LEVE:

� Condición de servicio interior y exterior

� No expuesto a congelación

� No expuesto a sales descongelantes

� Cuando se desea trabajabilidad, cohesión

� Condición de exposición MODERADA:

� Se espera ocurrencia de congelación

� No hay exposición continua a la humedad o agua libre por

periodos largos.

� No expuesto a sales descongelantes o químicos agresivos

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� Condición de exposición SEVERA:

� Expuesto a sales descongelantes o químicos agresivos

� Exposición continua a la humedad o agua libre por periodos

largos antes de la congelación

� CUARTO PASO:

Selección de la relación a/c o a/mc de acuerdo a:

� Requisitos de resistencia

� Requisitos de durabilidad

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� Diseño por RESISTENCIA:

� Determinar a/c según tabla si se conoce f’c

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� Diseño por DURABILIDAD:

� Determinar a/c según tabla para varias condiciones de

exposición.

� Determinar a/c según tabla para concreto expuesto a

ataque de sulfatos del suelo y del agua.

� Para condiciones de exposición severa, la relación a/c

debe mantenerse baja aunque la resistencia resulte

excedida notablemente.

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� QUINTO PASO:

Cálculo del contenido de cemento

Despejando de la fórmula a/c = x

� SEXTO PASO:

Estimación del contenido de grava

Este volumen se convierte en PESO SECO (para 1 m3 de concreto)

multiplicándolo por su PESO UNITARIO SECO.

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� SEPTIMO PASO:

Estimación de la arena

Se puede determinar por el Método de Volumen Absoluto (6.3.7.2)

o por el Método de Peso (6.3.7.1)

� OCTAVO PASO:

Ajustes por humedad del agregado

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� NOVENO PASO:

Ajuste de la mezcla por rendimiento (ASTM C 138)

La variación se produce por cambio de la densidad de los materiales - principalmente los agregados - fallas del equipo de pesaje, no efectuar la corrección de humedad en los agregados, etc.

El ajuste por rendimiento se puede explicar de una manera simple como la corrección de una mezcla para dosificar los ingredientes de tal manera que 1 m3 de concreto corresponda a 1000 litros, es decir que no existan ni mermas ni sobrantes.

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Ejemplo:

� PROBLEMA

Se requiere un concreto para una sección de una

estructura que estará bajo el nivel del suelo, no expuesto a

condiciones ambientales severas ni al ataque de sulfatos.

Se requiere un f’cR = 250 Kg/cm2 y un revenimiento entre

80 a 100 mm. El TMA disponible es de 37 mm.

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Ejemplo:

DATOS DE LOS MATERIALES:

� Cemento tipo I, sin aire incluido y densidad aparente de 3.15.

� Agregados de buena calidad física que cumplen con las

granulometrías requeridas por la especificación ASTM C 33.

� Densidad del agregado grueso de 2.68, absorción de 0.5% y

Peso Unitario (seco) de 1600 Kg/m3. La humedad de la grava es

de 2%

� Densidad de la arena de 2.64, absorción de 0.7% y módulo de

finura de 2.80. La humedad de la arena es de 6%

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Ejemplo:

� PRIMER PASORevenimiento: 8 a 10 cm.

� SEGUNDO PASOTamaño máximo del agregado: 37.5 mm

� TERCER PASO (9-5)Agua de mezcla: 181 litros/m 3

Vacíos en el concreto: 1%

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Ejemplo:

� CUARTO PASO

Relación a/c, diseño por RESISTENCIA:

Para f’cR = 250 kg/cm2, a/c = 0.62 (tabla 9-3)

� QUINTO PASO

Con base a la información del tercero y cuarto paso, se determina el contenido de cemento

181/0.62 = 292 kg/m 3

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Ejemplo:

� SEXTO PASO

El contenido de grava se obtiene con la información del MF de

la arena = 2.80 y el TMA = 38 mm, (tabla 9-4):

� volumen de agregados gruesos que se puede usar en 1 m3

de concreto es igual a 0.71 m3 .

Puesto que el Peso Unitario es igual a 1600 Kg/m3, se requiere

entonces de:

1 600 x 0.71 = 1 136 Kg de grava

por m 3 de concreto de concreto

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Ejemplo:

� SEPTIMO PASO

Contenido de arena por Método de Volumen Absoluto:

Vol. cemento = 292 / 3 150 = 0.093 m3

Vol. agua = 181 / 1 000 = 0.181 m3

Vol. de grava = 1 136 / 2 680 = 0.424 m3 (SECO)

Vacíos = 0.010 m3

SUMA = 0.708 m 3

l Arena 1 - 0.708 = 0.292 m3

Peso de arena = 0.292 x 2.64 x 1000 = 771 kg (SECO)

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Ejemplo:

� Diseño de mezcla sin corrección de humedad:

Cemento = 292 Kg.

Agua = 181 L.

Arena = 771 Kg.

Grava = 1 136 Kg.

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Ejemplo:

�OCTAVO PASO

La humedad total de la arena = 6%

La humedad total de la grava = 2%

Empleando la proporción calculada, los pesos corregidos de los agregados quedarán:

Grava húmeda = 1 136 x 1.02 = 1 159 Kg

Arena húmeda = 771 x 1.06 = 817 Kg

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Ejemplo:

� Puesto que el agua de absorción no forma parte del agua de mezcla, esta debe excluirse del ajuste del agua adicional, por tanto el agua superficial aportada por el agregado será:

WLGrava = 2.0% - 0.5% = + 1.5% x 1136 = + 17.04 L

WLArena = 6.0% - 0.7% = + 5.3% x 771 = + 40.86 L

El agua de mezclado estimado es: 181 -17 - 41 = 123 L

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Ejemplo:

� Diseño de mezcla con corrección de humedad:

Cemento = 292 Kg.

Agua = 123 L.

Arena = 817 Kg.

Grava = 1 159 Kg.

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Criterio de Aceptación

Una mezcla de concreto se considera apta para ser

empleada en el campo cuando :

� A nivel laboratorio se determina que la mezcla posee el

revenimiento especificado y buenas características de

trabajabilidad.

� El tiempo de fraguado inicial es adecuado.

� El concreto endurecido cumple con los requisitos de

resistencia a la compresión y/o flexión.

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Ajustes de la Mezcla

� Cuando aparezca agua en la superficie del concreto en

cantidades excesivas después del acabado.

� Cuando se cambie de bancos de agregados.

� Cuando el promedio de resistencia sea menor a la

especificada a los 28 días.

� Cuando el promedio de de la resistencia a la flexión a los 7

días de edad - calculado con los 10 últimos valores en los

ensayes de vigas (15x15x50 cm) elaboradas con la misma

mezcla (a/c)- se aparte en más del 4% del valor mínimo

especificado.

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Resumen

� El diseño de la mezcla deberá estar dirigido a la obtención

de resistencia compatible con el diseño estructural, así como

alcanzar características de durabilidad conforme a las

expectativas de vida y condiciones de servicio del pavimento

de concreto.

� La calidad de los agregados juega un papel importantísimo

en la calidad del concreto.

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Resumen

Se debe establecer límites para los factores que se emplean

en el proporcionamiento de mezclas, tales como:

� relación agua/cemento máxima.

� relación grava-arena mínima.

� resistencia mínima.

� contenido mínimo de cemento.

� contenido de aire mínimo y máximo.

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Resumen

� tamaño máximo de agregado.

� separación de gravas en 2 tamaños (por lo menos).

� empleo de un aditivo reductor de agua y otro.

� tiempo de fraguado.

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Resumen

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PREGUNTASPREGUNTAS

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