CAPITULO VIICAPITULO VIIDISEÑO DE MEZCLASDISEÑO DE MEZCLAS

1- Definición:1- Definición:

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

2.- 2.- Información Básica sobre los Información Básica sobre los materialesmateriales::

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

A). Cemento:A). Cemento:

- Tipo y Marca del cemento seleccionado- Tipo y Marca del cemento seleccionado

- Peso Específico- Peso Específico

- peso específico de la puzolana si se trata de - peso específico de la puzolana si se trata de

cemento adicionalescemento adicionales

- Superficie especifica.- Superficie especifica.

B). Agua:B). Agua:

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

C). Agregados:C). Agregados:

Esta componente tanto el agregado fino como Esta componente tanto el agregado fino como el grueso son los componente de mayor el grueso son los componente de mayor variabilidad en cuanto a sus propiedades en la variabilidad en cuanto a sus propiedades en la mezcla, ya quemezcla, ya que

proviene de diversas canteras y yacimientos proviene de diversas canteras y yacimientos

con origen de muchos tipos de rocas, por con origen de muchos tipos de rocas, por ello es importante los ensayos que se ello es importante los ensayos que se realicen en el laboratorio, recomendando realicen en el laboratorio, recomendando que aunque sea de una misma cantera cada que aunque sea de una misma cantera cada cierto promedio de tiempo, deberá volverse cierto promedio de tiempo, deberá volverse a realizar los ensayos de sus propiedades. a realizar los ensayos de sus propiedades. Los informes que se deben obtener en el Los informes que se deben obtener en el laboratorio deberán ser los siguientes:laboratorio deberán ser los siguientes:- Perfil y textura superficial- Perfil y textura superficial- Análisis granulométrico.- Análisis granulométrico.- Peso específico de masa- Peso específico de masa- Peso unitario seco y compactado- Peso unitario seco y compactado

- % de absorción y contenido de humedad- % de absorción y contenido de humedad

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

- Materia orgánica- Materia orgánica..

D). Aditivos:D). Aditivos:

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

- Tipo y marca de aditivos- Tipo y marca de aditivos

- Fecha de vencimiento- Fecha de vencimiento

- Efectos sobre las propiedades del concreto- Efectos sobre las propiedades del concreto

-Tomar en cuenta las recomendaciones del -Tomar en cuenta las recomendaciones del

fabricante.fabricante.

3.- Recomendaciones Preliminares:3.- Recomendaciones Preliminares:

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

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

Cálculo de la resistencia PromedioCálculo de la resistencia Promedio F´cr = F´c + 1,34 sF´cr = F´c + 1,34 s F´cr = F´c + 2,33s – 35F´cr = F´c + 2,33s – 35 Caso de no tener desviación estándarCaso de no tener desviación estándar

F´c F´c F’ crF’ cr Menor de 210 F’c + 70Menor de 210 F’c + 70 210 a 350 F’c + 84 210 a 350 F’c + 84 sobre 350 F’c + 98sobre 350 F’c + 98

c)c)Selección de tamaño máximo Selección de tamaño máximo

nominal delnominal del agregado grueso en agregado grueso en base al sistema de colocación.base al sistema de colocación.

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

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

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

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

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

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

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

4.- Métodos de Diseños de Mezclas4.- Métodos de Diseños de Mezclas

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

a). Método del ACI a). Método del ACI

- Conceptos Generales:- Conceptos Generales:

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

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

- Desarrollo del Método:- Desarrollo del Método:

-Selección de la resistencia promedio-Selección de la resistencia promedio-Selección del tamaño máximo nominal de -Selección del tamaño máximo nominal de

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

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

sus componentes y su correspondiente sus componentes y su correspondiente correccióncorrección

EJEMPLO :EJEMPLO :

METODO ACIMETODO ACI

Datos:Datos:

F’c = 210 Kg/cm2F’c = 210 Kg/cm2

Tamaño Máximo Nominal ½ ”Tamaño Máximo Nominal ½ ”

Materiales:Materiales:

A) Cemento:A) Cemento: YURA tipo IPYURA tipo IP

Peso Específico 2.86Peso Específico 2.86

B)B) AGREGADOS:AGREGADOS:

Agrdo. FinoAgrdo. Fino Agrdo. GruesoAgrdo. Grueso

Peso Volumétrico varilladoPeso Volumétrico varillado 1,5391,539 1,5811,581

Peso Específico SSSPeso Específico SSS 2.6112.611 2.742.74

Contenido de HumedadContenido de Humedad 0,301 0,05 0,301 0,05

Porcentaje Absorción %Porcentaje Absorción % 2.2492.249 0,7830,783

Modulo de FinezaModulo de Fineza 2.592.59

Pasante Malla #200Pasante Malla #200 1.721.72

2.- Determinación Resistencia Promedio2.- Determinación Resistencia PromedioEn este caso no se cuenta con la desviación En este caso no se cuenta con la desviación

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

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

F’cr = 210 + 84 = 294F’cr = 210 + 84 = 294

3.- Tamaño Máximo Nominal,3.- Tamaño Máximo Nominal, de de acuerdo a las especificaciones de obra acuerdo a las especificaciones de obra 1/21/2

4.- Selección Asentamiento4.- Selección Asentamiento 3” a 4” 3” a 4”

Tabla 1Tabla 1

TIPO DE CONSTRUCCION ASENTAMIENTO

MAXIMO MÍNIMO

*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 Agua5.- Volumen Unitario de Agua Tabla # Tabla # 22

Agua = 216 l/m3 sin aire incorporadoAgua = 216 l/m3 sin aire incorporado

Concretos con aire incorporado

Concretos sin aire incorporado

1” a 2”3” a 4”6” a 7”

207228243

199216228

166181190

113 124 ,,,

130145160

154169178

190205216

179193202

1” a 2”3” a 4”6” a 7”

107 119 ,,,

122133154

142157166

150165174

160175184

168184197

175193205

181202216

TABLA N O 02TABLA N O 02 VOLUMEN UNITARIO DE AGUAVOLUMEN 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 Aire6.- Contenido de Aire

Tabla # 3 Para ½ Tabla # 3 Para ½ 2,5% aire 2,5% aire atrapadoatrapado

Tamaño máximoNominal

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 Cemento7.- Relación Agua Cemento Tabla # 4 Tabla # 4interpolando interpolando

a/c = 0.56a/c = 0.56

f” cr(28 días)

Relación agua-cemento de diseño en pesoConcretos sin

aire incorporadoConcreto con

aire incorporado150200250300350400450

0.800.700.620.550.480.430.38

0.710.610.530.460.40,,,,,,

RELACION AGUA -CEMENTO POR RESISTENCIA

8.- Factor Cemento8.- Factor Cemento

agua agua

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

a/c a/c

9.- Contenido Agregado grueso9.- Contenido Agregado grueso

Tabla #5Tabla #5

Modulo fineza 2.59 y TMN ½ ”Modulo fineza 2.59 y TMN ½ ”

Agregado grueso seco compactado Agregado grueso seco compactado

= 0.571 m/m3= 0.571 m/m3

Peso Agregado gruesoPeso Agregado grueso

= 0.571 x 1.581 = 902,75= 0.571 x 1.581 = 902,75

Peso Del Agregado SSSPeso Del Agregado SSS

Peso agr. Seco + absorción= 909.82Peso agr. Seco + absorción= 909.82

Tamaño MáximoTamaño Máximo

Nominal delNominal del

AgregadoGruesAgregadoGruesoo

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

0.500.590.660.710.760.780.810.87

0.480.570.640.690.740.760.790.85

0.440.530.600.650.700.720.750.81

0.460.550.620.670.720.740.770.83

TABLA #5

PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL

CONCRETO

10.- Cálculo Volúmenes Absolutas10.- Cálculo Volúmenes Absolutas

Volúmenes AbsolutosVolúmenes Absolutos

CementoCemento 385,71/2.86*1000385,71/2.86*1000 = 0.13 = 0.13 m3m3

Agua Agua 216/1000 216/1000 = 0.216 = 0.216 m3m3

AireAire 2,5%2,5% = 0.025 = 0.025 m3m3 Agregado gruesoAgregado grueso 909.82/2740 909.82/2740 = = 0.332 m30.332 m3

0.703 0.703 m3m3

11.- Contenido Agregado Fino11.- Contenido Agregado Fino

Volumen Absoluto de Agregado finoVolumen Absoluto de Agregado fino

1-0.703 = 0.2971-0.703 = 0.297

Peso Agregado Fino SSSPeso Agregado Fino SSS

0.297 x 2.611 = 775,470.297 x 2.611 = 775,47

12.- Valores de Diseño12.- Valores de Diseño

Cemento: 385,71 Cemento: 385,71 kg/m3kg/m3

Agua de diseño 216 lt/m3Agua de diseño 216 lt/m3

Agregado fino 775,47 Agregado fino 775,47 kg/m3kg/m3

Agregado grueso 909,82kg/m3Agregado grueso 909,82kg/m3

13.- Corrección por humedad de Agregado 13.- Corrección por humedad de Agregado

Peso Humedo dePeso Humedo de:: Agregado finoAgregado fino : : Humedad –Absorción= 0,301-2,249=-1,948 Humedad –Absorción= 0,301-2,249=-1,948

%%1,948 % de 775,47 -15,111,948 % de 775,47 -15,11775,47 - 15,11 = 760,36 kg/m3775,47 - 15,11 = 760,36 kg/m3 Agregado Grueso:Agregado Grueso: Humedad –Absorción= 0,05-0,783=-0,733 %Humedad –Absorción= 0,05-0,783=-0,733 %0,733% de 909,82 -6,670,733% de 909,82 -6,67909,82 - 6,67 = 903,15 kg/m3909,82 - 6,67 = 903,15 kg/m3

Aporte de HumedadAporte de Humedad

Agregado Fino -15,11Agregado Fino -15,11

Agregado Grueso -6,67Agregado Grueso -6,67

Aporte de Humedad de Agregados = -Aporte de Humedad de Agregados = -21,78 21,78

Agua efectiva 216 + 21,78 = 237,78 Agua efectiva 216 + 21,78 = 237,78 lt/m3lt/m3

14.-Materiales Corregidos14.-Materiales Corregidos

Cemento 385,71 Kg/m3Cemento 385,71 Kg/m3

Agregado fino 760,36 Kg/m3Agregado fino 760,36 Kg/m3

Agregado Grueso 903,15 Kg/m3Agregado Grueso 903,15 Kg/m3

Agua Efectiva 237,78 lt/m3Agua Efectiva 237,78 lt/m3

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

1 : 1,97 : 2.341 : 1,97 : 2.34

Cemento : Agregado Fino :Agregado Cemento : Agregado Fino :Agregado gruesogrueso