Diseño de mezclas - metodo ACI

CAPITULO VII

DISEÑO DE MEZCLAS 1- Definición 1Definición:: Es la selección selección de las proporciones de los materiales materiales que intervienen ccomo omo integrantes inte teggran rantes de una unidad cúbica d dee concreto conc concre reto to en forma forma forma adecu adecuad adaa para par para ara que que el resultado de un concreto tenga la suficiente trabajabilidad trabajabilidad  yy consistencia en el estado fresco  y y la resistencia resistencia  y y durabilidad en el estado endurecido endurecido..

2.2.

Información Básica sobre los materiales materiales::

Es impo import rtan ante te eenn el diseño de mezclas el el conocimiento conocimiento fund fu fundamental fundam ndame amenta ental ntall de los componentes componen componentes tes que que intervienen, yy eenn base a datos d a t os proporcionados proporcionados por el fabricante fabricante  yy resultados resultados de los ensayos que se realicen en el laboratorio, estas informaciones básicas son las siguientes: siguientes:

A). Cemento Cemento:: - Tipo yy Marca del cemento seleccionado - Peso Específico - peso específico de la puzolana si se trata de cemento adicionales - Superficie especifica. especifica.

B). Agua Agua:: uan uando Cuando

se se empl emplea ea el el agua ag agua ua pota po pottabl able ble no habrá habr habráá necesidad nece necesi sida dad d de real realiza aliz izar arr ningú ning nin ningún gún únn ensa en ensayo sayo yo en eell laboratorio,  ya ya que esta agua cumple con todos los requisitos de la norma pero si el agua no es potable, habrá que realizar realizar el análisis químico en un labora lab labo la bora oratori rato torio tori rioo espec esp especia espe ecia cializa ializ lizad lizado ado doo ya ya qquuee el agua agua cuando no es normalizado puede influir sobre el tipo tipo de fra fr fraguado, o, calor or de hidratación, hidratación, resistencia de concreto. concreto.

C). Agregados Agregados: Esta componente componente tanto el agregado fino como el grueso son los componente de mayor variabilidad en cuanto a sus propiedades en la mezcla, ya ya que

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

- % de absorción yy contenido de humedad - Pérdida por abrasión cuando se trata de concretos para pavimentos pavimentos.. - Materia orgánica orgánica..

D). Aditivos Aditivos:: Cuando

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

- Tipo yy marca de aditivos - Fecha de vencimiento - Efectos sobre las propiedades del concreto -Tomar en cuenta las recomendaciones del fabricante.. fabricante

3.-

Recomendaciones

Preliminares:

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

Cálculo de la resistencia Promedio F´cr = F´c + 1,34 s F´cr = F´c + 2,33s 33s ± 35

Caso de no tener desviación estándar F´c

Menor de 210 210 a 350 sobre 350

F¶ cr F¶ F¶c + 70 F¶c + 84 F¶c + 98

c)Selección de tamaño máximo nominal del c)Selección agregado grueso en base al sistema de colocación.. colocación

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

e)Determinación del volumen de agua de e)Determinación mezclado por unidad de volumen del concreto tomando en cuenta él tamaño máximo nominal de agregado grueso  y y el slump.. slump f)Determinación f) Determinación del % de aire total  ya ya sea que se trate de concreto normales o con aire incorporado. incorporado. g)Selección g) Selección de la relación agua/cemento, en base a la resistencia especificada especificada  yy a la condición de durabilidad eligiéndose la menor de estas dos relaciones. relaciones.

h)Determinación del componente cemento por h)Determinación unidad cúbica de concreto en función del volumen unitario de agua  y y de la relación a/c seleccionada.. seleccionada i)Determinación i) Determinación de las proporciones proporciones relativas de los agregados finos  yy gruesos gruesos de acuerdo al método de diseño escogido, tomando en cuenta que el agregado se encuentra en estado seco  yy que por lo tanto debe realizarse la corrección de las proporciones del agregado en función del % de absorción absorción  yy el contenido de humedad. humedad.  j)Ajustar  j) Ajustar los diseños de mezclas de acuerdo con los resultados finales de resistencia a la compresión que se realicen en el laboratorio. laboratorio.

4.-

Métodos de Diseños de Mezclas

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

a). Método del ACI - Conceptos Generales Generales:: Este sistema ha sido desarrollado por el comité N° 211 del ACI se trata de un diseño bastante simple con el que se pueden emplear algunas tablas que pueden obtener con facilidad las proporciones de los componentes. componentes. Este método se recomienda su aplicación en concretos de peso normal. normal.

- Desarrollo del Método: Método: -Selección de la resistencia promedio -Selección del tamaño máximo nominal de agregados finos -Selección del asentamiento -Selección del volumen unitario de agua (tablas) -Selección de Contenido de aire (tablas) -Selección de la relación agua /cemento (tablas) -Determinación del cemento -Determinación del agregado (tablas) -Determinación de los volúmenes absolutos absolutos de sus componentes.. componentes -Determinación del peso seco del agregado fino -Determinación de los valores de proporciones de sus componentes yy su correspondiente corrección

EJEMPLO : METODO ACI Datos:: Datos F·c = 210 Kg/cm Kg/cm2 2 Tamaño Máximo Nominal ½ µ

Materiales: Materiales: A) Cemento Cemento:: YURA tipo IP Peso Específico 2.86

B) AGREGADOS AGREGADOS:: Agrdo. Fino Agrdo. Grueso

Peso Volumétrico varillado

1,539

1,581

Peso Específico SSS Contenido de Humedad Porcentaje Absorción % Modulo de Fineza Pasante Malla #200

2.611

2.74

0,301

0,05

2.249 2.59 1.72

0,783

2.-

Determinación Resistencia Promedio

En este caso no se cuenta con la desviación estándar por lo que utilizara utilizara la siguiente tabla dada por ACI. I.

F¶ c F¶  Menor de 210 210 a 350 sobre 350

F¶cr F¶c + 70 F¶c + 84 F¶c + 98

F¶cr = 210 + 84 = 294

3.-

acuerdo a Tamaño Máximo Nominal, de acuerdo

las especificaciones de obra 1/2

4.-

Selección Asentamiento 3µ a 4µ

Tabla 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 Agua Tabla # 2

Agua = 216 l/m3 sin aire incorporado

N O 02 VOLUMEN UNITAR IO DE TABLA

ASENTAMIENTO 3/8´

AGUA

Agua en 1/m3, para los tamaños max. Nominales de agregado grueso y con sistencia indicados 1/2´ 3/4´

1´

1 1/2´

2´

3´

6´

Concretos sin aire incorporado 1µ a 2µ 3µ a 4µ 6µ a 7µ

207 228 243

199 190 179 166 154 130 216 205 193 181 169 145 228 216 202 190 178 160

113 124 ,,,

Concretos con aire incorporado 1µ a 2µ 3µ a 4µ 6µ a 7µ

181 175 168 160 150 142 122 107 202 193 184 175 165 157 133 119 216 205 197 184 174 166 154 ,,,

6.- Contenido de Aire Tabla # 3

Para ½

2,5% aire aire atrapado

CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO Tamaño máximo Aire Atrapado Nominal 3/8µ 3.0% 2.5% 1/2µ 3/4µ 2.0% 1µ 1.5% 11/2µ 1.0% 2µ 0.5% 3µ 0.2% 6µ 0.3%

7.- Relación Agua Cemento Tabla # 4 interpolando a/c = 0.56 RELACION AGUA -CEMENTO POR RESISTENCIA f´ cr (28 días) 150 200 250 300 350 400 450

Relación agua-cemento de diseño en peso Concretos sin Concreto con aire incorporado aire incorporado 0.80 0.70 0.62 0.55 0.48 0.43 0.38

0.71 0.61 0.53 0.46 0.40 ,,, ,,,

8.-

Factor

Cemento

agua = 216/0.56 = 385,71 C= ---a/c

9.- Contenido Agregado grueso Tabla #5 Modulo fineza 2.59 y TMN ½ µ Agregado grueso seco compactado = 0.571 m/m3 Peso Agregado grueso = 0.571 x 1.581 = 902,75 Peso Del Agregado SSS Peso agr. Seco + absorción= 909.82

TABLA #5 PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL CONCRETO Tamaño Máximo

Nominal del AgregadoGr ueso 3/ 8µ

1/2µ 3/4µ 1µ 11/2µ 2µ 3µ 6µ

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 0.50 0.48 0.46 0.44 0.59 0.57 0.55 0.53 0.66 0.64 0.62 0.60 0.71 0.69 0.67 0.65 0.76 0.74 0.72 0.70 0.78 0.76 0.74 0.72 0.81 0.79 0.77 0.75 0.87 0.85 0.83 0.81

10. 0.- Cálculo Volúmenes Absolutas Volúmenes Absolutos Cemento

385 385,,71 71//2.86 86**1000 Agua 216 216//1000 Aire 2,5% Agregado grueso 909 909..82 82/  /2740 2740

= 0.13 m3 = 0.216 m3 = 0.025 m3 = 0.332 m3 0.703 m3

11.- Contenido Agregado Fino Volumen Absoluto de Agregado fino 1-0.703 = 0.297 Peso Agregado Fino SSS 0.297 x 2.611 = 775 775,,47

2.- Valores de Diseño 12.

emento: Cemento: Agua de diseño Agregado fino Agregado grueso

385 71 kg/m 385,,71 kg/m3 3 216 lt/m3 lt/m3 775 775,,47 kg/m kg/m3 3 909 909,,82 82kg/m kg/m3 3

13.- Corrección por humedad de Agregado Peso Humedo de de:: Agregado fino : Humedad ²Absorción= 0,301 301--2,249 249==-1,,948 948 % 1,948 % de 775 775,,47 -15 15,,11 775,,47 - 15 775 15,,11 = 760 760,,36 kg/m kg/m3 3 Agregado Grueso Grueso:: Humedad ²Absorción= 0,05 05--0,783 783==-0,733 % 0,733 733% % de 909 909,,82 -6,67 909,,82 - 6,67 = 909 903 903,,15 kg/m kg/m3 3

Aporte de Humedad Agregado Fino -15 15,,11 Agregado Grueso -6,67 Aporte de Humedad de Agregados Agua efectiva 216 + 21 21,,78

=

= -21 21,,78

237, 237,78 lt/m3 lt/m3

14.-Materiales Corregidos Cemento

Agregado fino Agregado Grueso Agua Efectiva

385 385,,71 Kg/m Kg/m3 3 760 760,,36 Kg/m Kg/m3 3 903 903,,15 Kg/m Kg/m3 3 237 237,,78 lt/m lt/m3 3