DISEÑO DE MEZCLAS

3. Módulo 1 : especificaciones técnicas y reglamentación para diseñar un
concreto acorde a las necesidades de obra
– M. Sc Ing. Cristian Sotomayor




 


4. Módulo 1 : especificaciones técnicas y reglamentación para diseñar un
concreto acorde a las necesidades de obra
– M. Sc Ing. Cristian Sotomayor
Concreto fresco
• Trabajabilidad
• Economía
Concreto endurecido
• Resistencia
• Durabilidad
• Acabado
• Peso volumétrico

6. 

7. ACI 211
ASTM C 33

8. SECUENCIA DE DISEÑO SEGÚN ACI 211

9. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO
ANÁLISIS ESTADÍSTICO


10. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO
•
•
Tabla 1 7.3.6
Ensayos Factor de corrección
Menos de 15 Usar Tabla 1.A
15 1.16
20 1.08
25 1.03
30 1

11. •
•
DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE DISEÑO

12. Selección del TMN

13. 6 - 15 1/2" - 3/4" 3/4" 3/4" - 1" 3/4" - 1 1/2"
19 - 29 3/4" - 1 1/2" 1 1/2" 1 1/2" - 3" 3/4" - 1 1/2"
30 - 74 1 1/2" - 3" 3" 1 1/2" - 3" 3"
75 o más 1 1/2" - 3" 6" 1 1/2" - 3" 3" - 6"
Tamaño Máximo Nominal (pulgadas)
Dimensión
mínima del
elemento (cm)
Muros
reforzados, vigas
Muros sin
refuerzos
Losas muy
reforzadas
Losas sin refuerzo
o poco reforzadas
Selección del TMN

14. Concreto bombeado

 
Selección del TMN

15. •
•
•

16. Tabla 3 (ACI Comité 211) 9.2.2
Tipo de Construcción Máxima Mínima
Zapatas y muros de cimentación armados 3" 1"
Cimentaciones simples, cajones y subestructuras de muros 3" 1"
Vigas y muros armados 4" 1"
Columnas de edificios 4" 1"
Losas y pavimentos 3" 1"
Concreto ciclópeo 2" 1"

18. 
Tabla 3.A Valores recomendados de asentamiento para diversas clases de construcción
Asentamiento
(pulgadas)
Consistencia
Grado de
trabajabilidad
Tipo de estructura y condiciones de colocación
0" a 1" Muy seca Muy bajo
Vigas o pilotes de alta resistencia con vibración
de encofrado
2" a 4" Media Medio
Losas medianamente reforzadas y pavimentos
compactados manualmente. Columnas, vigas,
fundaciones y muroscon vibración
4" a 6" Húmeda Alto
Secciones con mucho refuerzo. Trabajos donde la
colocación sea difícil. Revestimiento de túneles.
1" a 1 1/2" Seca Bajo Pavimentos vibrados con maquinaria mecánica
1 1/2" a 2" Semi - seca Bajo
Construcciones masivas. Losas medianamente
reforzadas con vibración. Fundaciones en
concreto simple. Pavimentos con vibradores

19. ESTIMACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA
•
•
•
•

20. 


3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"
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 -
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 -
Asentamiento
Agua en l/m3, para los TMN de agregado grueso y consistencia indicados
Sin aire incorporado
Con aire incorporado
Tabla 4 (ACI Comité 211)
La cantidad de agua en la
tabla, asume que los
agregados son lisos y no
absorbentes, o sea que
están en la condición
saturada y superficialmente
seca (SSS).
ESTIMACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA

21. 


 ACI 318 S-08
Tabla 6
TMN 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%
6" 0.2%
Tabla 7
Exposición suave Exposición moderada Exposición severa
3/8" 4.50% 6.00% 7.50%
1/2" 4.00% 5.50% 7.00%
3/4" 3.50% 5.00% 6.00%
1" 3.00% 4.50% 6.00%
1 1/2" 2.50% 4.50% 5.50%
2" 2.00% 4.00% 5.00%
3" 1.50% 3.50% 4.50%
6" 1.00% 3.00% 4.00%
* Admite una tolerancia de 1.5%
TMN
Contenido de aire total, en % (*)
Selección del contenido de aire

22. 

Selección de relación agua - cemento

23. Diseño de mezcla
Método ACI
 

eligiendo la menor.
Por Resistencia:

Tabla 8 (ACI Comité 211) 12.2.2
Concretos sin aire incorporado Concretos con aire incorporado
150 0.8 0.71
200 0.7 0.61
250 0.62 0.53
300 0.55 0.46
350 0.48 0.4
400 0.43 -
450 0.38 -
a/c de diseño, en peso
f'cr (28 días)
Selección de relación agua - cemento

24. Selección de relación agua - cemento

25. • Por durabilidad:


 

Tabla 12 13.2.5
Condiciones de exposición
a/c máxima, agregados
convencionales
f'c mínima, agregados
livianos
Concretos de baja permeabilidad
a) Expuesto a agua dulce 0.5
b) Expuesto a agua de mar o aguas salobres 0.45
c) Expuesto a la acción de aguas cloacales 0.45
Concretos expuestos a procesos de congelación y deshielo
en condición húmeda
a) Sardineles, cunetas, secciones delgadas 0.45
b) Otros elementos 0.5
Si el recubrimiento mínimo se incrementa en 15mm 0.45 300
EXPOSICIÓN A CONGELACIÓN Y DESHIELO
260
300
Protección contra la corrosión de concreto expuesto a la
acción de agua de mar, aguas salobres, neblina o rocío de
0.4 325
Selección de relación agua - cemento

26. • Por durabilidad:
  
 
 

Tabla 13 13.3.2
Muy severo SO4 > 2.00 SO4 > 10000 V más puzolana 0.45 310
Severo 0.20 < SO4 < 2.00
1500 < SO4 <
10000
V 0.45 310
Moderado 0.10 < SO4 < 0.20 150 < SO4 < 1500
II, IP (MS), IS (MS),
P (MS), I (PM)(MS),
I (SM)(MS)
0.5 280
Despreciable 0.00 < SO4 < 0.10 0 < SO4 < 150 - - -
Exposición a
sulfatos
Sulfato soluble en
agua (SO4),
presente en ele
suelo, % en peso
Sulfato (SO4) en
agua ppm
Tipo de cemento
Concreto con
agregado de peso
normal. Máxima
a/c, en peso
Concreto con
agregado de peso
normal y ligero.
Mínima f'c
(kgf/cm2)
Selección de relación agua - cemento

27. • Por durabilidad:


 análisis químico

 % 𝑖ó𝑛 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜 =
σ 𝑎𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
× 100
Tabla 14 13.4.1
Concreto pretensado
0.06
Concreto armado expuesto a la acción de
cloruros 0.15
Concreto armado que deberá estar seco o
protegido de la humedad durante su vida 1.00
Otras construcciones de concreto armado
3.00
CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZO
Elemento
Máximo ión cloruro soluble en el
agua en el concreto, expresado
como % en peso del cemento
Selección de relación agua - cemento

28. CÁLCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO

29. ESTIMACIÓN DE LA PROPORCIÓN DE LOS AGREGADOS
•
•

30. 100 mm 90 mm 75 mm 63 mm 50 mm 37.5 mm 25 mm 19 mm 12.5 mm 9.5 mm 4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm 300 µm
(4") (3.5") (3") (2.5") (2") (1.5") (1") (3/4") (1/2") (3/8") (N°4) (N°8) (N°16) (N°50)
90 mm a 37.5mm
(3.5" a 1.5")
63 mm a 37.5mm
(2.5" a 1.5")
50 mm a 25mm
(2.0" a 1.0")
50 mm a 4.75mm
(2.0" a N°4)
37.5 mm a 19.0mm
(1.5" a 3/4")
37.5 mm a 4.75mm
(1.5" a N°4)
25 mm a 12.5mm
(1.0" a 1/2")
25 mm a 9.5mm
(1.0" a 3/8")
25 mm a 4.75mm
(1.0" a N°4)
19 mm a 9.5mm
(3/4" a 3/8")
19 mm a 4.75mm
(3/4" a N°4)
12.5 mm a 4.75mm
(1/2" a N°4)
9.5 mm a 2.36mm
(3/8" a N°8)
12.5 mm a 9.5mm
(1/2" a 3/8")
4.75 mm a 1.18mm
(N°4 a N°16)
8
89
9˄
100 90 a 100 -
- - -
-
5
56
57
6
67
7
1
2
3
357
4
467
25 a 60
- - 100 90 a 100
- - - 100
100
- - - -
- - - -
- -
- - - -
- - -
- - - -
- - - -
Huso TMN
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- -
- - - -
35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 - -
- 0 a 15 - 0 a 5 - -
- - - -
90 a 100 35 a 70 0 a 15 - 0 a 5 - - - - -
95 a 100 - 35 a 70 - 10 a 30 - 0 a 5 - - -
100 90 a 100 20 a 55 0 a 5 - 0 a 5 - - - -
100 95 a 100 - 35 a 70 - 10 a 30 0 a 5 - - -
- 100 90 a 100 20 a 55 0 a 10 0 a 5 - - - -
- 100 90 a 100 40 a 85 10 a 40 0 a 15 0 a 5 - - -
- 100 95 a 100 - 25 a 60 - 0 a 10 0 a 5 - -
- - 100 90 a 100 20 a 55 0 a 15 0 a 5 - - -
- - 100 90 a 100 - 20 a 55 0 a 10 0 a 5 - -
- - - 100 90 a 100 40 a 70
90 a 100
0 a 15 0 a 5 - -
- - - - 100 85 a 100
85 a 100 10 a 40 0 a 10 0 a 5
Porcentaje que pasa por los tamices normalizados
20 a 55 5 a 30 0 a 10 0 a 5
- - - - - 100
10 a 30 0 a 10 0 a 5 -
- - - - 100
Abertura de
tamiz o malla
Porcentaje
pasante (%)
9.75 mm (3/8”) 100
4.75 mm (N°4) 95 a 100
2.36 mm (N°8) 80 a 100
1.18 mm (N°16) 50 a 85
600 µm (N°30) 25 a 60
300 µm (N°50) 5 a 30
150 µm (N°100) 0 a 10

32. ACI Comité 211
 agregado grueso
seco compactado
 No toma en cuenta la resistencia deseada.
 No toma en cuenta el perfil de los agregados.
2.4 2.6 2.8 3
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
TMN de Ag.
Grueso
Volumen de agregado grueso, seco y compactado,
por unidad de volumen de concreto, para diversos
módulos de fineza
Tabla 15 (ACI Comité 211)
ESTIMACIÓN DE LA PROPORCIÓN DE LOS AGREGADOS

33. •
•
ESTIMACIÓN DE LA PROPORCIÓN DE LOS AGREGADOS

34. ESTADO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

35. CORRECCIÓN POR HUMEDAD



 
 
•
•

36. DISEÑO DE MEZCLA

37. USO DE ADITIVOS


















38. MEZCLA DE PRUEBA
•
•
•
•
•
•Cemento: 290 kg
•Agua 181 L
•Ag. Fino 880 kg
•Ag. Grueso 1035 kg
Primera mezcla
(teórica)
•Cemento: 320 kg
•Agua 201 L
•Ag. Fino 900 kg
•Ag. Grueso 974 kg
Mezcla ajustada •Evaluar f’c
•Comparar con f’c de
diseño
•Debe cumplir con
propiedades en estado
fresco
Mezcla
reajustada
Slump: 3” a 4”
Moldeo de testigos

39. Ejemplo Diseño por resistencia

40. Ejemplo Diseño por resistencia

41. Ejemplo Diseño por resistencia

42. Ejemplo Diseño por resistencia

43. Ejemplo Diseño por resistencia

44. Ejemplo Diseño por resistencia

45. Ejemplo Diseño por resistencia

46. Ejemplo Diseño por resistencia

47. Ejemplo Diseño por resistencia

48. Ejemplo Diseño por resistencia

49. Ejemplo Diseño por resistencia

50. Ejemplo Diseño por Durabilidad
Datos
Elemento Pilar de Puente
Expuesto a agua dulce
f´c= 280 kg/cm2
s= 20 kg/cm2
Materiales
Cemento Tipo I Peso especifico 3.15 g/cm3
Agregado fino Agregado grueso
Peso especifico 2.64 g/cm3 Peso especifico 2.68 g/cm3
Absorción 0.70% Absorción 0.50%
Humedad 6.00% Humedad 2.00%
MF 2.8 TMN 1 1/2"
P.U.C. 1520 kg/m3

51. 1. Determinar f'cr
Ecuación 1
f'cr= f'c + 1.34 s 306.8kgf/cm2
Ecuación 2 f'cr= 306.8kgf/cm2
f'cr= f'c + 2.33 s - 35 291.6kgf/cm2
2. Identificar TMN
TMN 1 1/2"
Ejemplo Diseño por Durabilidad

52. Tabla 3.A Valores recomendados de asentamiento para diversas clases de construcción
Asentamiento
(pulgadas)
Consistencia
Grado de
trabajabilidad
Tipo de estructura y condiciones de colocación
0" a 1" Muy seca Muy bajo
Vigas o pilotes de alta resistencia con vibración
de encofrado
1" a 1 1/2" Seca Bajo Pavimentos vibrados con maquinaria mecánica
1 1/2" a 2" Semi - seca Najo
Construcciones masivas. Losas medianamente
reforzadas con vibración. Fundaciones en
concreto simple. Pavimentos con vibradores
normales
2" a 4" Media Medio
Losas medianamente reforzadas y pavimentos
compactados manualmente. Columnas, vigas,
fundaciones y muros con vibración
4" a 6" Húmeda Alto
Secciones con mucho refuerzo. Trabajos
donde la colocación sea difícil. Revestimiento
de túneles.
3. Elegir asentamiento
Ejemplo Diseño por Durabilidad

53. 4. Cantidad de agua
Tabla 4 (ACI Comité 211)
Asentamiento
Agua en l/m3, para los TMN de agregado grueso y consistencia
indicados
3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"
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 -
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 -
Ejemplo Diseño por Durabilidad

54. Tabla 6
TMN 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%
6" 0.2%
5. Contenido de aire
Por durabilidad
Tabla 12
Condiciones de exposición
a/c máxima, agregados
convencionales
f'c mínima, agregados
livianos
Concretos de baja permeabilidad
260
a) Expuesto a agua dulce 0.5
b) Expuesto a agua de mar o aguas
salobres
0.45
c) Expuesto a la acción de aguas
cloacales
0.45
Concretos expuestos a procesos de
congelación y deshielo en condición
húmeda
300
a) Sardineles, cunetas, secciones
delgadas
0.45
b) Otros elementos 0.5
Protección contra la corrosión de
concreto expuesto a la acción de agua
de mar, aguas salobres, neblina o rocío
de estas aguas.
0.4 325
Si el recubrimiento mínimo se
incrementa en 15mm
0.45 300
6. Determinación relación a/c
Ejemplo Diseño por Durabilidad

55. a/c= 0.50
Vol Agua= 181 Lts
c= 362 kg
7. Contenido de cemento
Ejemplo Diseño por Durabilidad

56. Tabla 15 (ACI Comité 211)
TMN de Ag. Grueso
Volumen de agregado grueso, seco y compactado, por
unidad de volumen de concreto, para diversos módulos de
fineza
2.4 2.6 2.8 3
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 VAG G Comp= 0.72m3
1 1/2" 0.76 0.74 0.72 0.70 P.U.C.= 1520kg/m3
2" 0.78 0.76 0.74 0.72
3" 0.81 0.79 0.77 0.75 Peso Ag Grueso 1094.4kg
6" 0.87 0.85 0.83 0.81
8. Peso del agregado grueso
Ejemplo Diseño por Durabilidad

57. 9. Suma de volúmenes
Material Pesos Pesos específicos Volúmenes
Cemento 362.0000 kg 3150kg/m3 0.1149
Agua 181 kg 1000kg/m3 0.1810
Aire 1.00% 0.0100
Ag. Grueso 1094.4 kg 2680kg/m3 0.4084
Suma 0.7143
10. Volumen de agregado fino
Ejemplo Diseño por Durabilidad

58. 11. Cantidad de agregado fino
12. Diseño de mezcla para 1 m3, en estado Seco
Material Cantidad Unidad
Cemento 362kg
Agua 181L
A. Fino 754kg
A. Grueso 1094kg
Ejemplo Diseño por Durabilidad

59. 13. Corrección por humedad y absorción
CH ABS
Ag. Fino 6.00% 0.70%
Ag. Grueso 2.00% 0.50%
13.1. Pesos húmedos de agregado
P.Hum Ag. Fino 800
P.Hum Ag. Grueso 1116
13.2 Humedad supeficial
HUM SUP Ag. Fino 5.30%
HUM SUP Ag. Grueso 1.50%
13.3 Aporte de humedad de agregados
AP Ag. Fino 40
Ap Ag. Grueso 16
56
13.4 Agua efectiva 125L
Proporciones corregidas por humedad y absorción
Cemento 362.0kg
Agua 124.6L
Agregado fino húmedo 799.6Kg
Agregado grueso húmedo 1116.3kg
Ejemplo Diseño por Durabilidad

60. EFECTO DE LOS ADITIVOS
Criterios de selección
Establecer
característica
principal a
modificar
Anticipar impactos
en otras
características
Definir
parámetros a
controlar

61. Concreto sin aditivo
Más
cemento
Baja a/c
Alta
resistencia
Alta
durabilidad
Baja
trabajabilidad
Más agua
y más
cemento
a/c
promedio
Resistencia
promedio
Durabilidad
promedio
Mayor
trabajabilidad
EFECTO DE LOS ADITIVOS

62. • a/c = 0.58
• Agua = 226.2 L
• Cemento = 390 Kg
• f’c = 270 Kgf/cm2
• Trabajabilidad media – Slump: 3” a 4”
EFECTO DE LOS ADITIVOS

63. Mayor resistencia
• a/c = 0.52
• Agua= 203.6 L
• Cemento= 390 kg
• f’c = 305 kgf/cm2
• Trabajabilidad media – Slump: 3” a 4”
EFECTO DE LOS ADITIVOS

64. Con aditivo reductor de agua (10% reducción)
Mayor
Trabajabilidad
• a/c = 0.58
• Agua= 226.2 L
• Cemento= 390 Kg
• f’c = 270 kgf/cm2
• Trabajabilidad alta – Slump: 4” a 6”
EFECTO DE LOS ADITIVOS

65. Menos agua
Baja a/c
Alta
resistencia
Alta
durabilidad
Trabajabilidad
promedio
No cambia
proporciones
a/c
promedio
Resistencia
promedio
Durabilidad
promedio
Alta
trabajabilidad
Concreto con aditivo
EFECTO DE LOS ADITIVOS

66. Mejor economía
• a/c = 0.58
• Agua= 203.6 L
• Cemento= 351 Kg
• f’c = 270 kgf/cm2
• Trabajabilidad media – Slump: 3” a 4”
EFECTO DE LOS ADITIVOS

67. Menos agua
y menos
cemento
a/c
promedio
Resistencia
promedio
Durabilidad
promedio
Trabajabilidad
promedio
EFECTO DE LOS ADITIVOS