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