Guia de elaboración de concreto. métodos y materiales utilizados

1. Diseño de mezcla
de concreto ACI
Ing. Patrick Milla

2. Diseño de mezcla ACI
• El metodo mas usado comunmente es EUA y el mundo es el
establecido por el ACI.
• Cualquier diseno de mezcla proveera un proporcion
aproximada a la requerida pero esta debera ser comprobada.
• Todas la caracteristacas de los materiales locales deben de
ser consideradas.
• La siguiente secuencia debera ser seguidad:
– Determinar el parametro para el que se necesita:
• Propiedades de los agregados
• Tamano maximo del agregado
• Revenimiento (Slump)
• a/c
– Calcular los pesos
– Ajustar los pesos de la mezcla basados en las pruebas

3. Diseño de mezcla ACI
• Relación agua / cemento, la teoría nos dice que para una
combinación de materiales dados y estos sean trabajables se
obtendrá un consistencia en la mezcla, la resistencia del
concreto a cierta edad depende de esta relación.
• Mientras menos sea la relación a/c, mayor será la resistencia
del concreto.
• Mientras que la resistencia depende de la relación a/c, la
economía depende del porcentaje del agregado para obtener
un mezcla trabajable.
• El objetivo principal para la realizacion de la mezcla es
obtener la mezcla para la resistencia deseada con un bajo
contenido de cemento y con una trabajabilidad aceptable.

4. Diseño de mezcla ACI

5. Diseño de mezcla ACI
• Una vez que la relación agua cemento es
establecida y la trabajabilidad o
consistencia necesaria para la mezcla han
sido seleccionadas, el resto solo depende
de la manipulación de tablas y diagramas.
• Estas tablas y diagramas permiten estimar
una proporción para la mezcla requerida
para ciertas condiciones predeterminadas.

6. Diseño de mezcla ACI
• En el siguiente esquema se representan
las propiedades principales de un “buen”
concreto.
– Cemento
– Relacion a/c
– Mortero mas agregado
– Mezcla
– Manejo del concreto fresco
– Curado

7. Diseño de mezcla ACI

8. Desino de mezcla ACI
• Consideraciones básicas
– Economía: El costo de los materiales es lo mas
importante para determinar el costo del concreto.
– El costo de la mano de obra y el equipo, excepto por
casos especiales, generalmente son independiente
del diseño de la mezcla.
– Como el costo del cemento es mayor que es de los
agregados, claramente entonces este debe de ser
minimizado.
– Esto se puede lograr con:
• Usar un bajo revenimiento que permita su manejo.
• Usar un buen modulo de finura para agregado fino.
• Uso de aditivos

9. Diseño de mezcla ACI
• Trabajabilidad: Un buen diseño de mezcla
debe de ser capaz de ser colocada y
compactada, con la minima exudacion y
segregacion, y que pueda darle acabado.
• El requerimiento de agua depende agregado
como de las caracteristicas del cemento
• La trabajabilidad puede ser mejorada
simplemente agregando agua, despues de
un rediseno. “Ojo”

10. Diseño de mezcla ACI
• Concideracione basicas
• Esfuerzo y durabilidad: En general, para
una mezcla de concreto se necesita
minimo conocer la capacidad compresiva
y un rango de relacion agua cemento.
• Se debe de condiderar resistencia a bajas
temperaturas y exposiciones a quimicos.
• Por eso, debe de haber un balance entre
el esfuerzo y la trabajabilidad.

11. Diseño de mezcla ACI
• Una medida del grado de trabajabilidad y
consistencia es el Revenimiento o Slump
• La prueba para el revenimiento de un
especimen es en base al cono de Abrams
(ASTM Standard C-143)

12. Diseño mezcla ACI
• En la siguiente grafica, se muestra las
principales propiedad para el diseño de
mezcla ACI
– Trabajabilidad – revenimiento
– Agua y aire contenido
– Relación a/c
– Cemento
– Agregado grueso
– Agregado fino
– Ajustes por absorción
– Prueba de mezcla

13. Diseño mezcla ACI
Inicio
Decidir el revenimiento, tabla 3.1
Decidir tamaño máximo de agregado
Decidir la cantidad de agua y aire, usar
tabla 3.2
Seleccionar relación agua / cemento

14. Diseño mezcla ACI
Calcular contenido de cemento = c/a x peso de agua
Elegir cantidad de agregado grueso de la tabla 3.4
Calcular la cantidad de agregado fino usando el peso
estimado del concreto fresco con la tabla 3.5.
El paso anterior, se resuelve conociendo todos los
pesos anteriores (agua, cemento y agregado grueso)
Se ajustan los datos con la absorción de los
agragados y se conpueba la mezcla

15. Diseño mezcla ACI
• Procedimiento para el diseño de la mezcla
1. Requerimiento para el diseño:
• Análisis granulométrico de agregado grueso y
fino.
• Peso unitario.
• Gravedad especifica.
• Capacidad de absorción.
2. Seleccionar el revenimiento:
• Generalmente este valor no es dado, sino
seleccionado según el trabajo para el cual se
necesita la mezcla

16. Diseño de mezcla ACI

17. Diseño de mezcla ACI
• Procedimiento para el diseño de la mezcla:
3. Tamano maximo del agregado grueso: este
detalle tiene las siguientes limitantes:
• El tamano maximo no debe de ser mayor a 1/5 de la
dimension minima del miembro estructural, 1/3 del
espesor de una losa o ¾ del claro de una pastilla de
concreto. O sea el maximo agregado puede ser de
1.5 pulgadas
• A pesar de esto, se sugiere reducir el tamano del
agregado en relacion a/c, para obterne mayor
resistencia al esfuerzo. Tambien en ciertas zonas
solo se puede encontrar grava de ¾ o 1 pulgada

18. Diseño de mezcla ACI
• Procedimiento para el diseño de la mezcla
4. Estimación de mezcla de agua y aire: Un
estimado del contenido de agua requerido para
aire contenido o sin aire en el concreto puede
ser obtenido de la tabla 2.
• Una gran desventaja del concreto es que es
susceptible a daño debido a uno o varios ciclos de
frio.
• Sin embargo, el concreto puede hacerse resistente al
frio mediante aditivos para el contenido de aire. Esto
se utiliza mucho en paises con temporadas de
invierno muy frias

19. Diseño de mezcla ACI
Sin aire, (lb/yd3)
Con aire, (lb/yd3)

20. Diseño del mezcla ACI

21. Diseño de mezcla ACI
5. Relacion agua cemento: este componente
es gobernado por el esfuerzo y la
durabilidad requerida:
• Esfuerzo: sin el dato de esfuerzo vs relacion a/c
para algunos materiales, un estimado muy
conservador a 28 dias puede ser el dado en la
tabla 3.
• Durabilidad: Si existe alguna condiciones
extremas como se el frio o deshielos, agua
salada o sulfatos, la relacion a/c tendra un
ajuste

22. Diseño de la mezcla ACI
• Relacion agua cemento según la fuerza
del concreto

23. Diseño de mezcla ACI
• Calculo de contenido de cemento:

24. Diseño de mezcla ACI
• Estimacion de contenido de agregado
grueso
– El porcentaje de agregado grueso para el
concreto es dado según el modulo de finura
de la arena y el tamano maximo del agregado
tabla 4
– Este valor debe de ser multiplicado por peso
unitario seco compactado por lo necesitado
en para realizar un pie cubico de concreto.

25. Diseño de mezcla ACI

26. Diseño de mezcla ACI

27. Diseño de mezcla ACI
• Estimacion de agregado fino: existen dos
métodos estándar para encontrar el
contenido de agregado fino, el metodo de
la masa y el metodo del volumen. Nosotro
usaremos el metodo del volumen
– Metodo del volumen: es el metodo preferido,
debido a que es un metodo mas preciso.
– El volumen de arena es encontrado restando
todos los demas volumenes

28. Diseño de mezcla ACI
• Ajunte de absorción en el agregado: El
contenido de agua en agregado puede
afectar al concreto.

29. Diseño de mezcla ACI
• Ejemplo
– Haremos un concreto requerido para un columnas exterior
donde esta afectada por temperatura helada.
– Datos:
• Capacidad compresiva a 28 dias, 5,000psi
• Revenimiento 1 a 2 pulgadas
• Agregado maximo de ¾”
• Cemento tipo I, gravedad especifica =3.15
• Peso (SSD) de la grava = 2.70
• Capacidad de absorcion = 1.00%
• Superficie saturada = 0.00%
• Peso unitario compactado= 100lb/ft3
• Peso (SSD) de la arena =2.65
• Capacidad de absorcion = 1.3%
• Modulo de finura 2.70
• Superficie saturada = 3%

30. Diseño de mezcla ACI
1. Información requerida, ok
2. Seleccionamos revenimiento (tabla 1)

31. Diseño de mezcla ACI
3. Tamano maximo de agregado: ¾”
4. Obtener peso del agua y contenido de
aire (tabla 2)

32. Diseño de mezcla ACI
5. Relacion de agua / cemento: De la tabla
3, estimamos la realcion a/c requerida
para dar una resistencia al esfuerzo en
28 días de 5,000psi

33. Diseño de mezcla
6. Calculamos el contenido de cemento según los datos
de los pasos 4 y 5.
7. Obtenemos el porcentaje de grava de la tabla 4, con
el modulo de finura

34. Diseño de mezcla ACI
• Entonces, el volumen de grava que se
ocupara sera de:
• Por el peso unitario compactado seco:

35. Diseño de mezcla ACI
8. Estimar la cantidad de arena por el
metodo del volumen.
Nota: el metodo no contempla los cambios
de temperatura, nosotros si lo haremos.

36. Diseño de mezcla ACI
• Entonces calculamos los volúmenes
respectivos:
– Agua 280lb / 62.4lb/ft3 = 4.49 ft3
– Cemento 700lb / (3.15x 62.4lb/ft3) = 3.56 ft3
– Grava 1,701lb / (2.70x 62.4lb/ft3) =
10.10 ft3
– Aire 6% x 27 ft3/yd3 = 1.62 ft3
– Total = 19.77ft3
– Entonces: 27 – 19.77 = 7.23 ft3
– Lo pasamos a peso: 7.23 x 2.65 x 62.4 = 1,196 lb

37. Diseño de mezcla ACI
9. Ajuste de absorción:
• Debido a que los niveles de saturacion de la
arena pueden varia, aplicaremos una regla
simple para el requerimiento de agua
• Reducimos la cantidad de agua requerida de
la suoerficie saturada contenida en el peso
de la arena
• Luego incrementamos con material
equivalente al peso de la superficie saturada

38. Diseño de mezcla ACI
• Peso = Peso del agregado (1 +MC)
• Dif peso de agua = Peso (SM)
• Dif peso del agua = peso (SM)
• Ajuste de peso de agua = peso de agua –
dif. Peso de agua

39. Diseño de mezcla ACI
• Entonces tenemos los siguiente:
– Para agregado fino:
• 1,196lb (1+0.043) = 1,247.4lb/yd3
– Para agregado grueso
• 1,701lb (1+0.01)= 1,718lb/yd3
• Cantidad de agua requerida sera:
– Para agregado fino:
• 280lb – 1196lb (0.043-0.013) = 244lb/yd3
– Para agregado grueso:
• 280lb – 1718lb (0.01 – 0.01) = 280lb

40. Diseño de mezcla ACI
• Entonces tenemos los pesos para un yd3:
– Agua = 244lb
– Cemento = 700lb
– Agregado = 1,718lb
– Agregado fino= 1,247lb
– Total = 3,909 lb/yd3
– Relación 1:1.8:2.5, 0.3 de agua