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Diseño de mezclas - ACI / Walker / DIN
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Procedimientos, Aplicación y Comparación de los métodos ACI 211, Walker y del módulo de fineza de la combinación de agregados.

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    Diseño de mezclas - ACI / Walker / DIN Diseño de mezclas - ACI / Walker / DIN Document Transcript

    • DDIISSEEÑÑOO DDEE MMEEZZCCLLAASSIng. José Alvarez CangahualaCIP 58077IInnttrroodduucccciióónnSiendo el concreto un material que posee características de resistencia a lacompresión, de impermeabilidad, durabilidad, dureza y apariencia entremuchas otras, se convierte en la única roca elaborada por el hombre. Elconcreto no es un bien genérico como las piedras naturales o la arena, sinoun material de construcción que se diseña y se produce de conformidad connormas rigurosas, para los fines y aplicaciones que se requieren en unproyecto determinado y con las características de economía, facilidad decolocación y consolidación, velocidad de fraguado y apariencia adecuadasegún su aplicación.El concreto y sus derivados son resultados de diseños, trabajos reales deingeniería, susceptibles de toda acción de ajuste, modificación y lo que esmás importante, de optimización. Ello no debe implicar que hacer un buenconcreto sea difícil. La experiencia ha demostrado que los materiales yprocedimientos de un concreto bueno y uno malo pueden ser los mismos yque la diferencia entre los dos radica en los criterios juiciosos que se aplicandurante su diseño, elaboración, transporte, colocación, compactación, curadoy protección; lo cual en ningún momento genera un costo adicional comogeneralmente se cree.Tenemos que tener en cuenta que la calidad del concreto estará determinadatanto cuando el concreto se encuentre en estado no endurecido (dependiendoal tipo y característica de la obra así como el proceso a emplearse para sucolocado), en el estado ya endurecido (señaladas por el Ingeniero estructural,las cuales se encuentran indicadas en los planos y/o especificaciones deobra) y por el costo de la unidad cúbica del concreto.Es muy importante señalar la necesidad de adaptar las tecnologías foráneasa las condiciones técnicas, geográficas, económicas y sociales de nuestroPaís; no es correcto o en todo caso estaríamos ante un riesgo innecesariopretender trasladar técnicas de un lugar a otro sin antes evaluar lasconsecuencias de la adopción y hacer los ajustes necesarios para obtener lasventajas buscadas sin sorpresas ni sobresaltos.1
    • DDeeffiinniicciióónn::La selección de las proporciones de los materiales integrantes de la unidadcúbica de concreto, es definida como el proceso que, en base a la aplicacióntécnica y práctica de los conocimientos científicos sobre sus componentes yla interacción entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de lamanera más eficiente y económico los requerimientos particulares delproyecto constructivo.El concreto es un material heterogéneo, el cual está compuesto por materialaglutinante (como el cemento Portland), material de relleno (agregadosnaturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado o intencionalmenteincorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno deestos componentes propiedades y características que tienen que serevaluadas así como aquellas que pueden aparecer cuando se combinandesde el momento del mezclado.CCoonnssiiddeerraacciioonneess yy//oo ccrriitteerriiooss ppaarraa eell ddiisseeññoo ddee llaass mmeezzccllaass::Debemos enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir unconcreto, tan económicamente sea posible, que cumplan con los requisitosrequeridos para los estados fresco como mezclado, transporte, colocación,compactado y acabado; y en el estado endurecido, la resistencia a lacompresión y durabilidad.En general, prácticamente todas las propiedades del concreto endurecidoestán asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en función del valorde ella que se las cuantifíca o cualifica. Sin embargo, debe siemprerecordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos ala resistencia pueden afectar otras propiedades.Es usual el suponer que esta técnica consiste en la aplicación sistemática deciertas tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prácticamentetodas las situaciones normales en las obras, lo cual está muy alejado de larealidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resultaprimordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y enconsecuencia el criterio personal.Debemos advertir finalmente que la etapa de diseño de mezclas de concretoantes que el fin de un proceso, representa sólo el inicio de la búsqueda de lamezcla más adecuada para el caso particular que abordaremos y ninguno delos métodos que trataremos puede soslayar la prueba definitiva que supone elempleo de los diseños bajo condiciones reales y su optimización en obra, conlos procedimientos, los equipos y en las cantidades que en la practica se van2
    • a emplear, teniendo en cuenta que algunas veces las especificacionestécnicas indican las condiciones que se presentarán en el momento delvaciado.Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos oespacios entre partículas y consecuentemente cumplir con las propiedadesrequeridas es lo que la tecnología del concreto busca en un diseño demezclas.Antes de proceder a dosificar una mezcla se debe tener conocimiento delsiguiente conjunto de información:a) Los materialesb) Del elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructurasc) Resistencia a la compresión requeridad) Condiciones ambientales durante el vaciadoe) Condiciones a la que estará expuesta la estructuraPPaarráámmeettrrooss bbáássiiccooss eenn eell ccoommppoorrttaammiieennttoo ddeell ccoonnccrreettooa) La trabajabilidadEs una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con queeste puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sinque pierda su homogeneidad (exude o se segregue). El grado detrabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamaño y formadel elemento que se vaya a construir, de la disposición y tamaño del refuerzoy de los métodos de colocación y compactación.Los factores más importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezclason los siguientes: La gradación, la forma y textura de las partículas y lasproporciones del agregado, la cantidad del cemento, el aire incluido, losaditivos y la consistencia de la mezcla.Un método indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consisteen medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento conel cono.El requisito de agua es mayor cuando los agregados son más angulares y detextura áspera (pero esta desventaja puede compensarse con las mejorasque se producen en otras características, como la adherencia con la pasta decemento).b) La resistencia3
    • La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica masimportante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad yla resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.c) DurabilidadEl concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlode su capacidad de servicio tales como congelación y deshielo, ciclosrepetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustanciasquímicas, ambiente marino y otras semejantes. La resistencia a algunas deellas puede fomentarse mediante el uso de ingredientes especiales como:cemento de bajo contenido de álcalis, puzolanas o agregados seleccionadospara prevenir expansiones dañinas debido a la reacción álcalis – agregadosque ocurre en algunas zonas cuando el concreto esta expuesto a unambiente húmedo, cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos paraconcretos expuestos al agua de mar o en contacto con suelos que contengansulfatos; o agregados libres de excesivas partículas suaves, cuando serequiere resistencia a la abrasión superficial. La utilización de bajasreacciones agua/cemento prolongara la vida útil del concreto reduciendo lapenetración de líquidos agresivos.La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente acongelación y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejoranotablemente incorporando aire correctamente distribuido. El aire inyectadodebe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperaturadel punto de congelación.MMaatteerriiaalleess qquuee iinntteerrvviieenneenn eenn uunnaa mmeezzccllaa ddee ccoonnccrreettooCementoEs por excelencia el pegante más barato y más versátil, y sus propiedadesfísicas y mecánicas son aprovechadas en multitud de usos.Es el principal componente del concreto, el cual ocupa entre el 7% y el 15%del volumen de la mezcla, presentando propiedades de adherencia ycohesión, las cuales permiten unir fragmentos minerales entre sí, formandoun sólido compacto con una muy buena resistencia a la compresión así comodurabilidad.Tiene la propiedad de fraguar y endurecer sólo con la presencia de agua,experimentando con ella una reacción química, proceso llamado hidratación.Agua4
    • Componente del concreto en virtud del cual, el cemento experimentareacciones químicas para producir una pasta eficientemente hidratada, que leotorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempoAdemás este componente proporciona a la mezcla una fluidez tal que permitauna trabajabilidad adecuada en la etapa del colocado del concreto.Este componente que ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla.En una porción de pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formasdiferentes, como agua de hidratación y agua evaporable.AgregadoEste componente que ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, sonesencialmente materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales,las cuales han sido separadas en fracciones finas (arena) y gruesas (piedra),en general provienen de las rocas naturales.Gran parte de las características del concreto, tanto en estado plástico comoendurecido, dependen de las características y propiedades de los agregados,las cuales deben ser estudiadas para obtener concretos de calidad yeconómicos.Los agregados bien gradados con mayor tamaño máximo tienen menos vacíoque los de menor tamaño máximo; por consiguiente, si el tamaño máximo delos agregados en una mezcla de concreto se aumenta, para un asentamientodado, los contenidos de cemento y agua disminuirán.En general, el tamaño máximo del agregado deberá ser el mayoreconómicamente disponible y compatible con las dimensiones de laestructura.Las partículas de agregado alargadas y chatas tienen efecto negativo sobre latrabajabilidad y obligan a diseñar mezclas más ricas en agregado fino y porconsiguiente a emplear mayores cantidades de cemento y agua. Seconsidera que dentro de este caso están los agregados de perfil angular, loscuales tienen un más alto contenido de vacíos y por lo tanto requieren unporcentaje de mortero mayor que el agregado redondeado. El perfil de laspartículas, por sí mismo, no es un indicador de que un agregado está sobre obajo el promedio en su capacidad de producir resistencia.AireAire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla,están en función a las características de los materiales que intervienen en lamezcla, especialmente de los agregados en donde el tamaño máximo y lagranulometría son fuentes de su variabilidad, también depende del procesode construcción aplicado durante su colocación y compactación.5
    • También puede contener intencionalmente aire incluido, mayormente entre el3% a 7% del volumen de la mezcla, con el empleo de aditivos.La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia delconcreto por incremento en la porosidad del mismo.AditivosEl ACI 212 la define como un material distinto del agua, agregados y cementohidráulico, que se usa como ingrediente de concretos y morteros y se añade ala mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.Su empleo puede radicar por razones de economía o por mejorarpuntualmente alguna propiedad del concreto tanto en estado fresco oendurecido como por ejemplo: reducir el calor de hidratación, aumentar laresistencia inicial o final, etc.PPaassooss bbáássiiccooss ppaarraa ddiisseeññaarr uunnaa mmeezzccllaa ddee ccoonnccrreettoo::1. Recaudar el siguiente conjunto de información: Los materiales Del elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras Resistencia a la compresión requerida Condiciones ambientales durante el vaciado Condiciones a la que estará expuesta la estructura2. Determinar la resistencia requeridaf´c = resistencia a la compresión (kg/cm2)resistencia de diseño establecida por el IngenieroestructuralDel ACI 318-99 se tiene:f´c r = f´c + 1.33 σ …….. (1)f´c r = f´c + 2.33 σ - 35 …….. (2)donde: σ : desviación standard (kg/cm2)f´c r : resistencia a la compresión requerida (kg/cm2)Se escogerá el mayor valor de las fórmulas (1) y (2)3. Seleccionar el tamaño máximo nominal del agregado grueso.6
    • La mayoría de veces son las características geométricas y las condicionesde refuerzo de las estructuras las que limitan el tamaño máximo delagregado que pueden utilizarse, pero a la vez existen tambiénconsideraciones a tomar en cuenta como la producción, el transporte y lacolocación del concreto que también pueden influir en limitarlo.El tamaño máximo nominal del agregado grueso no deberá ser mayor deuno de estos puntos:- 1/5 de la menor dimensión entre las caras de encofrados- 3/4 del espacio libre mínimo entre barras o alambres individuales derefuerzo, paquetes de barras, torones o ductos de presfuerzo.- 1/3 del peralte de las losasEstas limitaciones a menudo se evitan si la trabajabilidad y los métodos decompactación son tales que el concreto puede colocarse sin dejar zonas ovacíos en forma de panal.Muchas veces la selección del tamaño máximo de agregado esta enfunción de la disponibilidad del material y por su costo.4. Selección del asentamientoSi el asentamiento no se encuentra especificado entonces se puede partircon los valores indicados en la tabla 02 en el caso de tener sólo aireatrapado y la tabla 06 si contiene aire incorporado5. Determinación del volumen de aguaLa cantidad de agua (por volumen unitario de concreto) que se requierepara producir un asentamiento dado, depende del tamaño máximo deagregado, de la forma de las partículas y gradación de los agregados y dela cantidad de aire incluido. La tabla 01 proporciona estimaciones de lacantidad de agua requerida en la mezcla de concreto en función deltamaño máximo de agregado y del asentamiento con aire incluido y sin él.Según la textura y forma del agregado, los requisitos de agua en lamezcla pueden ser mayores o menores que los valores tabulados, peroestos ofrecen suficiente aproximación para una primera mezcla de prueba.Estas diferencias de demanda de agua no se reflejan necesariamente enla resistencia, puesto que pueden estar involucrados otros factorescompensatorios. Por ejemplo, con un agregado grueso angular y unoredondeado, ambos de buena calidad y de gradación semejante, puedeesperarse que se produzcan concretos que tengan resistenciassemejantes, utilizando la misma cantidad de cemento, a pesar de queresulten diferencias en la relación agua/cemento debidas a distintosrequisitos de agua de la mezcla. La forma de la partícula, por si misma, noes un indicador de que un agregado estará por encima o por debajo delpromedio de su resistencia potencial.7
    • 6. Determinación del contenido de aireEl ACI 211 establece una tabla que proporciona aproximadamente elporcentaje de contenido de aire atrapado en una mezcla de concreto enfunción del tamaño máximo nominal del agregado grueso.La tabla 02 indica la cantidad aproximada de contenido de aire atrapadoque se espera encontrar en concretos sin aire incluido.En el caso del contenido de aire incorporado también presenta una tablaindicando valores aproximados en función además de las condiciones deexposición, suave, moderada y severa. Estos valores señalados en latabla 06 no siempre pueden coincidir con las indicadas en algunasespecificaciones técnicas. Pero muestra los niveles recomendables delcontenido promedio de aire para el concreto, cuando el aire se incluye apropósito por razones de durabilidad.7. Seleccionar la relación agua/cementoLa relación agua/cemento requerida se determina no solo por losrequisitos de resistencia, sino también por los factores como la durabilidady propiedades para el acabado. Puesto que distintos agregados ycementos producen generalmente resistencias diferentes con la mismarelación agua/cemento, es muy conveniente conocer o desarrollar larelación entre la resistencia y la relación agua/cemento de los materialesque se usaran realmente.Para condiciones severas de exposición, la relación agua/cemento deberámantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedancumplirse con un valor mas alto.Las tablas 05 y 07 muestran estos valores limites.8. Cálculo del contenido de cementoSe obtiene dividiendo los valores hallados en los pasos (5)/(7)9. Cálculo de los pesos de los agregados.Está en función del método de diseño específico a emplear o basadopuntualmente en alguna teoría de combinación de agregados.10.Presentar el diseño de mezcla en condiciones secas.11.Corrección por humedad del diseño de mezcla en estado seco8
    • Hay que tener en cuenta la humedad de los agregados para pesarloscorrectamente. Generalmente los agregados están húmedos y a su pesoseco debe sumarse el peso del agua que contienen, tanto absorbida comosuperficial.Peso agregado húmedo = Peso agregado seco x (1 + C.H. (%))C.H. (%) : Contenido de humedad del agregadoEl agua que va agregarse a la mezcla de prueba debe reducirse en unacantidad igual a la humedad libre que contiene el agregado, esto es,humedad total menos absorción.Aporte de humedad de los agregados:Por absorción: L1 = peso agregado seco x %absorción del agregadoPor contenidode humedad : L2 = peso agregado seco x %C.H. del agregadoEntonces:Agua efectiva = Agua de diseño + L1 – L212.Presentar el diseño de mezcla en condiciones húmedas.13.Realizar los ajustes a las mezclas de pruebasPara obtener las proporciones de la mezcla de concreto que cumpla conlas características deseadas, con los materiales disponibles se preparauna primera mezcla de prueba con unas proporciones iniciales que sedeterminan siguiendo los pasos que a continuación se indican. A estamezcla de prueba se le mide su consistencia y se compra con la deseada;si difieren, se ajustan las proporciones.Se prepara, luego, una segunda mezcla de prueba con las proporcionesajustadas, que ya garantiza la consistencia deseada; se toman muestrasde cilindro de ella y se determina su resistencia a la compresión; secompara con la resistencia deseada y si difieren, se reajustan lasproporciones. Se prepara una tercera mezcla de prueba con lasproporciones reajustadas que debe cumplir con la consistencia y laresistencia deseadas; en el caso de que no cumpla alguna de lascondiciones por algún error cometido o debido a la aleatoriedad misma delos ensayos, se pueden ser ajustes semejantes a los indicados hastaobtener los resultados esperados.Como puede verse el procedimiento de dosificación de mezclas se basaen el método de “ensayo y error” que en este caso converge rápidamentecon el sistema de ajuste y reajuste.9
    • GGrraannuulloommeettrrííaa GGlloobbaall::Las diferentes investigaciones desarrolladas para obtener una granulométricade combinación ideal se basan en la capacidad de acomodamiento ycompactación de las partículas en un volumen dado, para lograr una máximadensidad y por ende una máxima resistencia.No existe una granulometría global que sea la más adecuada para todas lascondiciones de obra, la tendencia del concreto a segregar varía con lascaracterísticas de la mezcla.Cada método de diseño de mezcla, señala un procedimiento para la elecciónde los porcentajes respectivos pero en general o como regla general losporcentajes definitivos o finales deben basarse en pruebas baja condicionesde obra.SSeeccuueenncciiaass ddee llooss pprriinncciippaalleess mmééttooddooss ddee ddiisseeññooss ddee mmeezzccllaass::Método ACI 211Este procedimiento propuesto por el comité ACI 211, está basado en elempleo de tablas.Secuencia:1. Selección de la resistencia requerida (f´c r)f´c r = f´c + 1.33 σf´c r = f´c + 2.33 σ - 35donde σ : desviación standard (kg/cm2)2. Selección del TMN del agregado grueso.3. Selección del asentamiento4. Seleccionar el contenido de agua TABLA 015. Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 026. Selección de la relación agua/cemento sea por resistencia a compresióno por durabilidad. TABLAS 05 y 077. Cálculo del contenido de cemento (4)/(5)10
    • 8. Seleccionar el peso del agregado gruesoTABLA 04 proporciona el valor de b/bo, donde bo y b: son los pesosunitarios secos con y sin compactar respectivamente del agregadogrueso.9. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los materiales sinconsiderar el agregado fino.10. Cálculo del volumen del agregado fino.11. Cálculo del peso en estado seco del agregado fino.12. Presentación del diseño en estado seco.13. Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados.14. Presentación del diseño en estado húmedo.Método WalkerSecuencia:1. Selección de la resistencia requerida (f´c r)f´c r = f´c + 1.33 σf´c r = f´c + 2.33 σ - 35donde σ : desviación standard (kg/cm2)2. Selección del TMN del agregado grueso.3. Selección del asentamiento4. Seleccionar el contenido de agua TABLA 095. Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 026. Selección de la relación agua/cemento sea por resistencia a compresióno por durabilidad. TABLAS 05 y 077. Cálculo del contenido de cemento (4)/(5)8. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los componentessin incluir los agregados.9. Determinar el volumen del agregado total.11
    • 10. Calcular el porcentaje del agregado fino TABLA 0811. Calcular el volumen del agregado grueso.12. Cálculo de los pesos de los agregados gruesos y finos.13. Presentación del diseño en estado seco.14. Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados.15. Presentación del diseño en estado húmedo.Método del módulo de fineza de la combinación de agregadosSecuencia:1. Selección de la resistencia requerida (f´c r)f´c r = f´c + 1.33 σf´c r = f´c + 2.33 σ - 35donde σ : desviación standard (kg/cm2)2. Selección del TMN del agregado grueso.3. Selección del asentamiento4. Seleccionar el contenido de agua TABLA 015. Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 026. Selección de la relación agua/cemento sea por resistencia a compresióno por durabilidad. TABLAS 05 y 077. Cálculo del contenido de cemento (4)/(5)8. Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los componentessin incluir los agregados.9. Cálculo del volumen absoluto de los agregados.10. Cálculo del módulo de fineza de la combinación de agregados. TABLA 0311. Cálculo del porcentaje de agregado fino (rf)mg – mmg – mfrf =12. Cálculo de los volúmenes absolutos de los agregados.12
    • 13. Cálculo del pesos secos de los agregados.14. Presentación del diseño en estado seco.15. Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados.16. Presentación del diseño en estado húmedo.Aplicación y comparación de los principales diseños de mezclas:A continuación se señalan los principales parámetros a conocer para elaborarun diseño de mezclas y se calculará el diseño de mezcla con 3 métodosdiferentes, indicando los pasos correspondientes para cada uno.Párametros principales a conocerCaracterísticas de los materiales:CementoMarca y tipo SolProcedencia Cementos LimaDensidad relativa 3.11AguaAgua potable de la red pública de San Juan de Miraflores - LimaPeso específico 1000 Kg/m3.Agregados: Fino GruesoCantera Jicamarca JicamarcaPerfil angularPeso unitario suelto (Kg/m3) 1560 1587Peso unitario compactado 1765 1660Peso específico seco 2690 2780Módulo de fineza 2.70 6.50TMN 3/4"Porcentaje de absorción 0.70% 0.60 %Contenido de humedad 7.5% 3.0 %Características del concreto:Resistencia a compresión del proyecto : 210 Kg/cm2.Desviación standard–Planta concretera : 18 Kg/cm2.Asentamiento : Concreto superplastificado13
    • Condiciones ambientales y de exposición:Durante el vaciadoTemperatura promedio ambiente : 20°CHumedad relativa : 60%Condiciones a la que estará expuesta:Normales1. Resistencia requerida:De las especificaciones técnicas se tiene:f´c = 210 Kg/cm2. σ = 18 Kg/cm2.reemplazando en las fórmulas (1) y (2):f´c r = 210 + 1.33 (18) = 233.94 Kg/cm2.f´c r = 210 + 2.33 (18) - 35 = 216.94 Kg/cm2.Se tiene entonces como f´c r = 233.94 Kg/cm2.2. TMN:De acuerdo a las especificaciones indicadas para la obra TMN= 3/4"3. Asentamiento:Según las especificaciones el concreto es superplastificado, por lo tantopresentará un asentamiento de 6” a 8”.4. Contenido de aguaM. Módulo de finezaM. ACI 211 M.Walker combinación agregadosTabla 01 Tabla 09 Tabla 01Se tiene:agua = 216 lt. 227 lt. 216 lt.5. Contenido de aire total:Dado las condiciones especificadas no se requiere incluir aire.M. Módulo de finezaM. ACI 211 M.Walker combinación agregadosTabla 02 Tabla 02 Tabla 02Se tiene:aire = 2.0 % 2.0 % 2.0 %6. Relación agua/cemento:Dado que no se presenta problemas por durabilidad, el diseño sólotomará en cuenta la resistencia.M. Módulo de finezaM. ACI 211 M.Walker combinación agregados14
    • Tabla 05 Tabla 05 Tabla 05Se tiene:a/c = 0.65 0.65 0.657. Contenido de cemento:M. Módulo de finezaM. ACI 211 M.Walker combinación agregadoscalculando(4) / (6) : 332 kg. 349 kg. 332 kg.Por el Método del ACI 2118. Selección del peso del agregado grueso:Tabla 04 se tiene: b / bo = 0.62, como bo = 1660 Kg/m3entonces el peso del agregado grueso = 1029 Kg.9. Calculo de la suma de los volúmenes absolutos de todos los materialessin considerar el agregado fino:cemento 332/3110 = 0.10675 m3agua 216/1000 = 0.2160aire = 0.0200agr. grueso 1029/2780 = 0.370140.71289 m310. Cálculo del volumen del agregado fino.Volumen del agregado fino = 1 - ( 9 )= 1 - 0.71289= 0.2871 m3.11. Cálculo del peso en estado seco del agregado fino.Peso agregado fino (seco) = ( 11 ) x Peso específico seco= 0.2871 x 2690= 772.312. Presentación del diseño en estado secoCemento 332 Kg.Agua 216 Lt.Arena 772.3 Kg.Piedra 1029 Kg.Aire 2 %15
    • Por el Método Walker8. Cálculo de la suma de los volúmenes absolutos de todos los materialessin incluir los agregados:cemento 349/3110 = 0.11222 m3agua 227/1000 = 0.2270aire = 0.02000.3592 m39. Determinar el volumen del agregado total:Volumen del agregado total = 1 - ( 8 )= 1 - 0.3592= 0.6408 m3.10. Calcular porcentaje del agregado fino Tabla 08Se tiene de la tabla : 36 %11. Calcular el volumen del agregado fino y gruesoVolumen del agregado fino:Efectuando: ( 9 ) x ( 10 ) = 0.6408 x 36%= 0.230 m3Volumen del agregado grueso:Efectuando:( 9 ) x [1 - ( 10 )]= 0.6408 x (100% - 36%)= 0.4101 m312. Cálculos de los pesos de los agregadosPeso agregado fino (seco) = ( 11 ) x Peso específico seco= 0.230 x 2690= 618.7 Kg.Peso agregado grueso(seco)= ( 11 ) x Peso específico seco= 0.4101 x 2780= 1140 Kg.13. Presentación del diseño en estado secoCemento 349 Kg.Agua 227 Lt.Arena 618.7 Kg.Piedra 1140 Kg.Aire 2 %16
    • Por el Método del módulo de fineza de la combinación e agregados8. Cálculo de la suma de los volúmenes absolutos de todos los materialessin incluir los agregados:cemento 332/3110 = 0.10675 m3agua 216/1000 = 0.2160aire = 0.02000.34275 m39. Determinar el volumen del agregado total:Volumen del agregado total = 1 - ( 8 )= 1 - 0.34275= 0.65725 m3.10. Cálculo del módulo de fineza de la combinación de agregados. Tabla 03Interpolando se tiene: m = 5.09611. Calculo del porcentaje del agregado fino:mg – mmg – mfrf =Se sabe de ( 10 ) m = 5.096 y que mg = 6.50 y mf = 2.7Reemplazando : rf = 36.95 %12. Calcular el volumen del agregado fino y gruesoVolumen del agregado fino:Efectuando: ( 9 ) x ( 11 ) = 0.65725 x 36.95 %= 0.243 m3Volumen del agregado grueso:Efectuando:( 9 ) x [1 - ( 11 )]= 0.65725 x (100% - 36.95 %)= 0.4144 m313. Cálculos de los pesos de los agregadosPeso agregado fino (seco) = ( 12 ) x Peso específico seco= 0.243 x 2690= 653.67 Kg.Peso agregado grueso(seco)= ( 11 ) x Peso específico seco= 0.4144 x 2780= 1152 Kg.14. Presentación del diseño en estado seco17
    • Cemento 332 Kg.Agua 216 Lt.Arena 653.7 Kg.Piedra 1152 Kg.Aire 2 %Resumen de los diseños de mezclas en condición secaobtenidos con diferentes métodosMETODOS DE DISEÑOS DE MEZCLASMateriales ACI 212 WalkerMódulo defineza de lacombinaciónde agregadosUnid.Cemento 332 349 332 Kg.Agua 216 227 216 Lt.Arena 772 619 654 Kg.Piedra 1029 1140 1152 Kg.Aire 2 2 2 %------------- ° -------------18
    • TABLA 01VOLUMEN UNITARIO DE AGUAAgua en l/m3, para los tamaños máx. nominales de agregado grueso yconsistencia indicada.Asentamiento 3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"Concreto sin aire incorporado1" a 2"3" a 4"6" a 7"207228243199216228190205216179193202166181190154169178130145160113124-----Concreto con aire incorporado1" a 2"3" a 4"6" a 7"181202216r175193205168184197160175184150165174142157166122133154107119-----tabla confeccionada por el comité 211 del ACI.TABLA 02CONTENIDO DE AIRE ATRAPADOTamaño MáximoNominaldel Agregado grueso.2Aire atrapado3/8 "1/2 "3/4 "1 "1 1/2 "2 "3 "4 "r3.0 %2.5 %2.0 %1.5 %1.0 %0.5 %0.3 %0.2 %19
    • TABLA 03MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACION DE AGREGADOSMódulo de fineza de la combinación de agregadosque da las mejores condiciones de trabajabilidadpara los contenidos de cemento en sacos/metrocúbico indicados.Tamaño máximonominal delagregadogrueso.6 7 8 93 / 8 "1 / 2 "3 / 4 "1 "1 1 / 2 "2 "3 "z3.964.464.965.265.565.866.16z4.044.545.045.345.645.946.24z4.114.615.115.415.716.016.31z4.194.695.195.495.796.096.39zTABLA 04PESO DEL AGREGADO GRUESO POR UNIDADDE VOLUMEN DEL CONCRETOVólumen de agregado grueso, seco y compactado,por unidad de volumén del concreto, para diversosmódulos de fineza del fino. ( b / bo )Tamaño máximonominal delagregadogrueso.2.40 2.60 2.80 3.003 / 8 "1 / 2 "3 / 4 "1 "1 1 / 2 "2 "3 "6 "z0.500.590.660.710.760.780.810.87z0.480.570.640.690.740.760.790.85z0.460.550.620.670.720.740.770.83z0.440.530.600.650.700.720.750.81ztabla confeccionada por el comité 211 del ACI.20
    • TABLA 05RELACION AGUA/CEMENTO POR RESISTENCIARelación agua/cemento en pesof´c(Kg/cm2)Concretos sinaire incorporadoConcretos conaire incorporado1502002503003504004500.800.700.620.550.480.430.380.710.610.530.460.40tabla confeccionada por el comité 211 del ACI.TABLA 06CONTENIDO DE AIRE INCORPORADO Y TOTALContenido de aire de total (%)Tamaño MáximoNominaldel Agregado grueso.2ExposiciónSuaveExposiciónModeradaExposiciónSevera3/8 "1/2 "3/4 "1 "1 1/2 "2 "3 "6 "r4.5 %4.0 %3.5 %3.0 %2.5 %2.0 %1.5 %1.0 %6.0 %5.5 %5.0 %4.5 %4.5 %4.0 %3.5 %3.0 %7.5 %7.0 %6.5 %6.0 %5.5 %5.0 %4.5 %4.0 %21
    • TABLA 07CONDICIONES ESPECIALES DE EXPOSICIONCondiciones de exposiciónRelación w/c máxima, enconcretos con agregados depeso normalResistencia en compresiónmínima en concretos conagregados livianosConcreto de bajapermeabilidad(a) Expuesto a aguadulce……(b) Expuesto a agua de maro aguassolubles………….(c) Expuesto a la acción deaguas cloacales……….0.500.450.452.60Concretos expuestos aprocesos de congelación ydeshielo en condicioneshúmedas(a) Bardineles, cunetas,secciones delgadas……..(b) Otros elementos …………0.450.50300Protección contra la corrosiónde concreto expuesto a laacción de agua de mar, aguassalubres, neblina, o rocío deestas aguasSí el recubrimiento mínimo seincrementa en 15 mm………..0.400.45325300La resistencia f`c no deberá ser menor de 245 Kg/Cm2 por razones de durabilidad22
    • TABLA 08PORCENTAJE DE AGREGADO FINOAgregado Redondeado Agregado AngularFactor cemento expresado ensacos por metro cúbicoFactor cemento expresado ensacos por metro cúbicoTamaño máximoNominal delAgregado Grueso5 6 7 8 5 6 7 8Agregado Fino – Módulo de Fineza de 2.3 A 2.43 / 8”1 / 8”3 / 4”1”1 1 / 2”2”60 57 54 5149 46 43 4041 38 35 3340 37 34 3237 34 32 3036 33 31 2969 65 61 5857 54 51 4848 45 43 4147 44 42 4044 41 39 3743 40 38 36Agregado Fino – Módulo de Fineza de 2.6 A 2.73 / 8”1 / 2”3 / 4”1”1 1 / 2”266 62 59 5653 50 47 4444 41 38 3642 39 37 3540 37 35 3337 35 33 3275 71 67 6461 58 55 5351 48 46 4449 46 44 4247 44 42 4045 42 40 38Agregado Fino – Módulo de Fineza de 3.0 A 3.13 / 8”1 / 2”3 / 4”1”1 1 / 2”2”74 70 66 6259 56 53 5049 46 43 4047 44 41 3844 41 38 3642 38 36 3484 80 76 7370 66 62 5957 54 51 4855 52 49 4652 49 46 4449 46 44 42. Los valores de la tabla corresponden a porcentajes del agregado fino en relación alvolumen absoluto total de agregado... los valores corresponden agregado grueso angular en concretos de peso normalsin aire incorporado.23
    • 24TABLA 09VOLUMEN UNITARIO DE AGUAVolumen unitario de agua, expresado en Lt/m3.Slump: 1” a 2” Slump: 3” a 4” Slump: 6” a 7”TamañomáximoNominal agregadoredondeadoAgregadoAngularAgregadoRedondeadoAgregadoangularagregadoredondeadoagregadoangular3/8 "1/2 "3/4 "1 "1 1/2 "2 "3 "185182170163155148136212201189182170163151201197185178170163151227216204197185178167230219208197185178163250238227216204197182Los valores de esta tabla corresponden a concretos sin aire incorporado