DISEÑO DE MEZCLA TECNOLOGIA DEL CONCRETO

La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de

los diferentes Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los

usuarios conocer no sólo las dosis precisas de los componentes del

concreto, sino también la forma más apropiada para elaborar la

mezcla.

UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO N° 09

DISEÑO DE MEZCLA

ASIGNATURA:

TECNOLOGIA DEL CONCRETO

CICLO:

VI

ALUMNO:

CALDERÓN ALAYO, Jhordy Eduardo

DOCENTE:

Ing. HURTADO ZAMORA, Oswaldo

HORARIO:

JUEVES 7:50 – 9:35 pm NRC: 4277

TRUJILLO – PERÚ

2015 – I

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA

PROBLEMA:

Se desea calcular las proporciones de los materiales integrantes en una

mezcla de concreto a ser empleada en la construcción de muros y

pavimentos que será construido en la ciudad de Trujillo. Las especificaciones

de obra indican:

a) El tipo de cemento a usar en el diseño será Cemento Portland MS

“Pacasmayo” con un peso específico de 3.15 Kg/cm3.

b) La resistencia a la compresión del diseño de mezcla especificada a

los 28 días es f’c = 280 Kg/cm2.

c) No existen limitaciones en el diseño por presencia de procesos de

congelación; presencia de ión cloruro o ataques por sulfatos.

d) Agua potable, de la red de servicio público de Trujillo.

e) Materiales:

CARACTERÍSTICAS AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO

Cantera Huanchaco

Perfil Arena Gruesa Piedra Chancada de

¾’’

Módulo de Fineza 2.5 7.5

T.M.N 3/8’’ 1’’

P.U.S 1 759 kg/m3 1 425 kg/m3

P.U.C. 1 884 kg/m3 1 546 kg/m3

Cont. de Humedad 0.36 % 0.84 %

Peso específico seco 2.72 2.69

% Absorción 2.04 % 0.71 %

Se desea conocer cuáles serán las proporciones en peso y en volumen en

obra.

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

SOLUCION:

[¡] IMPORTANTE: Determinamos la resistencia promedio para el diseño:

RESISTENCIA DE LA COMPRENSIÓN PROMEDIO

𝐅´𝐜 𝐅´𝐜𝐫

Menos de 210

210 a 350

Sobre 350

F´c + 70 F´c + 84 F´c + 98

F’cr = F’c + 84

F’cr = 280 + 84

F’cr = 364 kg/cm2

PASO 1º Selección y determinación del Asentamiento

TABLA Nº 1

RESISTENCIA DE LA COMPRENSIÓN PROMEDIO

TIPO DE ESTRUCTURA SLUMP

MÁXIMO

SLUMP

MÍNIMO

Zapatas y muros de cimentación reforzados 3’’ 1’’

Cimentaciones simples y calzaduras 3’’ 1’’

Vigas y muros armados 4’’ 1’’

Columnas 4’’ 2’’

Muros y Pavimentos 3’’ 1’’

Concreto ciclópeo 2’’ 1’’

Como el enunciado nos dice que el tipo de estructura será Muros y

Pavimentos entonces usaremos un asentamiento seca - plástica, es decir:

Slump = 3’’ – 1’’

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

PASO 2º Cálculo del aire atrapado.

TABLA Nº 2

CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO

TMN del Agregado Grueso Aire Atrapado %

3/8’’ 3.0

1/2’’ 2.5

3/4’’ 2.0

1’’ 1.5

1 1/2'’ 1.0

2’’ 0.5

3’’ 0.3

4’’ 0.2

Como el tamaño máximo nominal (TMN) del agregado grueso es de 1’’

entonces:

Aire atrapado = 1.5 %

PASO 3º Cálculo de la cantidad de agua de mezclado.

TABLA Nº 3

VOLUMEN DE AGUA POR M2

Asentamiento

Agua, en lt/m3, para los tamaños máximo nominales de

agregados grueso y consistencias indicados

3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 ½” 2” 3” 6”

Concreto sin aire incorporado

1” a 2”

3” a 4”

6” a 7”

207

228

243

199

216

228

190

205

216

179

193

202

166

181

190

154

169

178

130

145

160

113

124

.....

Concreto con aire incorporado

1” a 2”

3” a 4”

6” a 7”

181

202

216

175

193

205

168

184

197

160

175

184

150

165

174

142

157

166

122

133

154

107

119

…..

Slump = 3’’ – 1’’ y TMN = 1’’ => Agua de mezclado = 193 lt/m3.

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

PASO 4º Cálculo de la relación agua – cemento (a/c).

TABLA Nº 4

RELACIÓN AGUA / CEMENTO POR RESISTENCIA

f’cr

Kg/cm2

Relación Agua /Cemento en peso

Concreto sin

aire incorporado

Concreto con

aire incorporado

150 0.80 0.71

200 0.70 0.61

250 0.62 0.53

300 0.55 0.46

350 0.48 0.40

400 0.43 ***

450 0.38 ***

Como no se menciona, si el diseño es con aire incorporado, consideramos

que éste será un concreto sin aire incorporado.

Con el valor de f’cr = 364 Kg/cm2, de la tabla n° 4 tenemos:

F’cr a/c

400 0.43

364 X

350 0.48

Entonces Interpolamos:

400 − 350

364 − 350=

0.43 − 0.48

𝐗 − 0.48

50

14=

−0.05

𝐗 − 0.48

𝐗 − 0.48 =−0.05

5014

𝐗 − 0.48 = −0.014

𝐗 = −0.014 + 0.48

𝐗 = 0.466

La Relación agua – cemento es igual a:

C

AR = 0.466

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

[¡] Importante: Calculamos la cantidad de cemento estimada.

(a

c) = 0.466

c =a

0.466

c =193

0.466

Cemento = 414,1631 Kg/m3 => 9.8 bolsas/m3.

PASO 5º Determinar la cantidad de Agregado Grueso.

TABLA Nº 5

PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL CONCRETO

T.M.N. DEL

AGREGADO

GRUESO

Volumen del agregado grueso seco, compactado (*) por

unidad de volumen de concreto, para diversos módulos

de fineza del agregado fino (b/bo)

MODULO DE FINEZA DEL AGREGADO 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

MF (Ag. Fino) = 2.5 y TMN (Ag. Grueso) = 1’’

2.60 0.69

2.50 X

2.40 0.71

Entonces Interpolamos:

2.60 − 2.40

2.50 − 2.40=

0.69 − 0.71

𝐗 − 0.71

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

0.2

0.1=

−0.02

𝐗 − 0.71

𝐗 − 0.71 =−0.02

0.20.1

𝐗 − 0.71 = −0.01

𝐗 = −0.01 + 0.71

𝐗 = 0.70

Volumen del Ag. Grueso = 0.70

Entonces, se multiplica el volumen del agregado grueso seco y

compactado, por el peso unitario seco y compactado del agregado

grueso.

Peso Ag. Grueso = 0.70 x 1546

Peso Ag. Grueso = 1080.20 Kg/m3

PASO 6º Volúmenes absolutos de los agregados para hallar el agregado fino

de los materiales por m3.

Volumen = 𝑃𝑒𝑠𝑜

𝑃𝑒∗1000

VCemento = 414.1631

3.15 x 1000 = 0.131 m3

VAgua = 193

1000 = 0.193 m3

VAire = 1.5 % = 1.5

100 = 0.015 m3

VAg. Grueso = 1080.20

2.69 x 1000 = 0.402 m3

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

Volumen Parcial = VCemento + VAgua + VAire + VAg. Grueso

Volumen Parcial = 0.131 + 0.193 + 0.015 + 0.402 [m3]

VParcial = 0.741 m3

[¡] Importante: Cálculo del Peso del Agregado Fino.

Volumen del Ag. Fino = 1 m3 – VParcial

VAg. Fino = 1 m3 – 0.741 m3

VAg. Fino = 0.259 m3

Entonces, multiplicamos el volumen del agregado fino seco y compactado,

por el peso unitario seco y compactado del agregado fino.

Peso Ag. Fino = VAg. Fino x PEAg. Fino x 1000

Peso Ag. Fino = 0.259 x 2.72 x 1000

Peso Ag. Fino = 704.48 Kg/m3

PASO 7º Cuadro de Resumen por m3 de concreto.

MATERIAL PESO

Cemento 414.16 kg/m3

Ag. Fino 704.48 kg/m3

Ag. Grueso 1080.20 kg/m3

Agua 193 lt/m3

PASO 8º Corrección por Humedad Relativa de los Agregados.

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐀𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 (𝑯) = 𝐏 𝐀𝐠(𝐬) × [ 𝟏 +𝐇%

𝟏𝟎𝟎 ]

Donde:

PAg(s) = Peso del Agregado seco.

H [%] = Contenido de humedad [%].

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

Agregado Fino = 704.48 x (1 +0.36

100)

Agregado Fino (H) = 707.016 kg/m3

Agregado Grueso = 1080.20 x (1 +0.84

100)

Agregado Grueso (H) = 1089.274 kg/m3

PASO 9º Corrección por Absorción de Agregados y Agua Efectiva.

𝐏𝐞𝐬𝐨 𝐀𝐠𝐫𝐞𝐠𝐚𝐝𝐨 (𝑨𝒃𝒔) = 𝐏 𝐀𝐠(𝐬) × [ 𝐇% − 𝐀𝐛𝐬%

𝟏𝟎𝟎 ]

Donde:

PAg(s) = Peso del Agregado seco.

H [%] = Contenido de humedad [%].

Abs [%] = Absorción [%].

Agregado Fino = 704.48 x (0.36 − 2.04

100)

Agregado Fino (Abs) = – 11.84 lt/m3

Agregado Grueso = 1080.20 x (0.84 − 0.71

100)

Agregado Grueso (Abs) = + 1.40 lt/m3

Entonces, la humedad de los agregados sería:

Humedad de agregados = Ag. Fino (Abs) + Ag. Grueso (Abs)

Humedad de agregados = -11.84 +1.40 [lt/m3]

HAgregados = – 10.44 lt/m3

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

PASO 10º Calculamos el agua neta efectiva.

Agua Efectiva = ADiseño - HAgregados

Agua Efectiva = 193 – 10.44 [lt/m3]

Agua Efectiva = 182.56 lt/m3

[¡] Importante: Calculamos la

C

AR efectiva.

C

AR Diseño = 0.466

C

AR Efectiva =

182.56

414.163

C

AR Efectiva = 0.441

PASO 11º Cuadro de Resumen Final.

MATERIAL PESO

Cemento 414 kg/m3

Ag. Fino 707 kg/m3

Ag. Grueso 1089 kg/m3

Agua 183 lt/m3

PASO 12º Las proporciones en obra serán (Dosificación):

CEMENTO : AG. FINO : AG. GRUESO / AGUA

414

414 ∶

707

414 ∶

1089

414 /

183

414 𝑥 42.5

DOSIFICACIÓN:

1 : 1.71 : 2.63 / 18.79 [lt/bol]