El documento describe el diseño de una mezcla de concreto que utiliza un aditivo incorporador de aire para evitar el fenómeno de congelamiento en zonas con condiciones ambientales severas. El diseño se realiza siguiendo el método del Comité 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI) y determina las cantidades de cemento, agua, aire, agregado fino y agregado grueso requeridas para alcanzar una resistencia especificada de 250 kg/cm2 a los 28 días. Adicionalmente, se evalúan las propiedades

1. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO CON ADITIVO INCORPORADOR DE AIRE SIKA
AER; POR EL MÉTODO A.C.I. COMITÉ 211.
I. RESUMEN:
En casos donde el proyecto se va a desarrollar en zonas con condiciones
ambientales severas, es necesario utilizar un aditivo incorporador de aire
para evitar el fenómeno de congelamiento.
La finalidad del presente es realizar el diseño de mezclas de concreto
utilizando el método planteado por el comité 211 del Instituto Americano
del Concreto (ACI).
Este método requiere de una serie de operaciones previas, tales como
determinar las propiedades físicas de los materiales a usar:
- Peso específico de masa, grado de absorción, contenido de humedad,
módulo de finura (agregado fino y agregado grueso).
- Tamaño Máximo Nominal, peso seco compactado y como requisito
primordial, el perfil (agregado grueso).
- Tipo, fábrica y peso específico del cemento.
- Calidad de agua.
Una vez completado el diseño y determinadas las cantidades en peso de
cada uno de los constitutivos del concreto se procedió con su preparación,
para luego determinar su SLUMP y peso unitario (concreto fresco);
posteriormente se efectuó el vaciado en los moldes metálicos previamente
engrasados.
El concreto reposó en el molde metálico por espacio de 24 horas, al cabo
de las mismas, las probetas fueron desmoldadas y sumergidas completamente
en agua por 7 días, luego de ello se secaron al ambiente por 24 horas.
A los 7 días de vida, las probetas, fueron sometidas al Ensayo de
Resistencia a la Compresión, previa determinación de sus dimensiones y peso
seco, considerando que a esta edad alcanza el 70% de la resistencia
especificada a los 28 días.
Cabe hacer notar que la preparación del concreto se realizó
mecánicamente, utilizando para ello una carretilla y una palana.
INGENIERIA CIVIL 1

2. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
II. INTRODUCCIÓN
Las características del concreto están en función de su uso. Por ello la
selección de las proporciones por unidad cúbica de concreto debe permitir
obtener un concreto con la facilidad de colocación, densidad, resistencia,
durabilidad u otras propiedades que se consideran necesarias para el caso
particular de la mezcla diseñada.
Al seleccionar las proporciones de la mezcla debe tenerse en cuenta las
condiciones de colocación, la calidad y experiencia del personal profesional y
técnico, la interrelación entre las diversas propiedades del concreto.
El concreto está compuesto principalmente de cemento, agregados, agua
y aire (atrapado).
El Comité 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI) ha desarrollado
un procedimiento de diseño de mezclas de concreto bastante simple, el cual
permite obtener valores de los diferentes materiales que integran la unidad
cúbica de concreto.
La determinación de las cantidades de materiales requeridas para
preparar una unidad cúbica de concreto implica una secuencia cuyo
cumplimiento permite, en función de las características de los materiales,
preparar la mezcla adecuada para el trabajo que se va a efectuar.
INGENIERIA CIVIL 2

3. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
III. OBJETIVOS
- Realizar el diseño de una mezcla de concreto usando el método
del Comité 211 del Instituto Americano del Concreto (ACI), basándonos en
una resistencia especificada (resistencia requerida)
con incorporador de aire.
- Determinar las propiedades tanto del concreto fresco (slump, peso
unitario, segregación, exudación), como del concreto endurecido
(esfuerzo de rotura, esfuerzo máximo, módulo de elasticidad).
- Evaluar la resistencia a compresión alcanzada por el concreto endurecido.
- Determinar las características del concreto fresco y endurecido al
incorporarle aire mediante un aditivo.
IV. MARCO TEORICO
- En el método de Diseño A.C.I. (American Concrete Institute), se
determina en primer lugar los contenidos de cemento, agua, aire y
agregado grueso por diferencia de la suma de volúmenes absolutos en
relación con la unidad cubica, el volumen absoluto y peso seco del
agregado fino.
- De esta manera, sea cual fuere la resistencia deseada, en tanto se
mantengan constantes el tamaño máximo nominal del agregado grueso y
el módulo de finura del agregado fino, el contenido total de agregado
grueso en la mezcla será el mismo, independientemente del contenido de
pasta.
- Para el método estudiado, los contenidos de agregados grueso y fino
varían para las diferentes resistencias, siendo esta variación función,
principalmente, de la relación agua cemento y del contenido total de
agua, expresados a través del contenido de cemento de la mezcla.
INGENIERIA CIVIL 3

4. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
V. ESPECIFICACIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
1. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:
En el diseño de mezclas se especificó un de 250Kg/cm2
a los 28 días.
Teniendo en cuenta estos datos elaboramos las muestras de prueba.
2. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
Cemento: Cemento Pacasmayo tipo I Peso Específico 3.11 gr/cm3
.
Agua: Potable de la red de servicio público, ciudad universitaria.
AGREGADO GRUESO
T.M.N 1”
Ensayo Valor Comentario
Puss 1281.1Kg./m3 Este valor se encuentra dentro del rango
<1350Kg./m3
;1680Kg./m3
>
Pusc 1575.6Kg./m3
No hay Rango que determine la norma técnica
Mf 7.786 No hay Rango que determine la norma técnica
Pemasa 2.50gr./cm3
Los pesos específicos sí se encuentran en el rango <2.45 ;
2.71>
Pe sss 2.53gr./cm3
Pea 2.57gr./cm3
Absorción 1.09% No hay Rango que determine la norma técnica
ω(%) 1.10% No hay Rango que determine la norma técnica
AGREGADO FINO
Ensayo Valor Comentario
Puss 1322.7Kg./m3
Se encuentra fuera del rango <1400Kg./m3
;1700Kg./m3
>
Pusc 1596Kg./m3
Se encuentra fuera del rango <1550Kg./m3
;1750Kg./m3
>
Mf 3.2 Se encuentra fuera del límite <0.79 ; 3.81>
Pemasa 2.4gr./cm3
Los pesos específicos sí se encuentran en el rango <2.45 ; 2.71>Pe sss 2.5gr./cm3
Pea 2.7gr./cm3
Absorción 4.68% No hay Rango que determine la norma técnica
ω(%) 4,53% No hay Rango que determine la norma técnica
INGENIERIA CIVIL 4

5. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
En el diseño de la mezcla se considerará una temperatura mínima de -18°C.
Para el cálculo de la resistencia promedio tomamos como base la resistencia
especificada dada y la siguiente tabla. (Cabe señalar que para a elección de la
resistencia promedio hay varias opciones, nosotros hemos elegido este que a
continuación se presenta)
La resistencia de diseño de 250 kg/cm2
Por tratarse de un aditivo incorporador de aire se le aumentara la resistencia en
un 10%.
f’c = 250 + 10%(250) = 275 kg/cm2
.
f’cr = 275+84
f’cr = 359 kg/cm2
1. Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso.
Según la granulometría del agregado grueso tenemos el valor de
2. Selección del asentamiento o SLUMP.
Según el requerimiento de una mezcla plástica se tiene un asentamiento igual a:
3. Selección del volumen unitario de agua de diseño (tabla N°II de la separata
del docente), con el empleo de la tabla correspondiente.
Entrando a la tabla y para una mezcla con un asentamiento de 3’’ a 4’’ sin aire
incorporado y con T.M.N. del agregado grueso de 1’’, tenemos:
Contenido de agua = 175 lts.
4. Selección del contenido de aire, con el empleo de la tabla correspondiente.
Teniendo en cuenta que la mezcla va a tener problemas de congelamiento y
deshielo se determina el contenido de aire para un T.M.N. del agregado
grueso de 1’’, considerando la tabla 4.2.1. Del ACI.
Contenido de aire = 6%
5. Selección de la relación agua/cemento por resistencia, para un concreto sin
aire incorporado, interpolando valores tenemos
o Para un valor de: f’cr=359 Kg/cm2
.
INGENIERIA CIVIL 5

6. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
o Una relación por resistencia a/c = 0.4
o Una relación por durabilidad a/c = 0.5
o Luego elegiremos la menor relación:
a/c = 0.4
6. Determinación del factor cemento.
a/c = 0.4
F.C. = Vagua/(a/c) = 175/0.4 = 437.5 kg/m3
= 437.5/42.5 = 10.294 bls/m3
.
7. Determinación del contenido de agregado grueso:
Módulo de finura del agregado fino = 3.2
T.M.N. del agregado grueso = 1”
8. Determinación de la sumatoria de volúmenes absolutos de cemento, agua de
diseño, aire y agregado grueso.
INGENIERIA CIVIL 6

7. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
Elemento Peso en kg/m3
Volumen en m3
Agua 175 0.1750
Cemento 437.5 0.1407
Aire 6% 0.0600
Agregado grueso 975.86 0.3903
Aditivo 1.108*F.C. 0.000445
SUMA - 0.766445
9. Determinación de agregado fino:
Vagr.fino = 1 - .766445 = 0.23355 m3
.
10. Determinación de los valores de diseño del cemento, agua, aire, agregado
fino y agregado grueso.
Cemento 437.5 kg/m3
Agua 175 lts
Aire 6%
Agregado Grueso seco 975.86 kg/m3
Agregado Fino seco 560.52 kg/m3
11. Corrección por humedad de los agregados.
Los pesos húmedos de los agregados fino y grueso serán igual al respectivo
peso seco multiplicado por la unidad mas el contenido de humedad expresado
en forma decimal.
-Peso húmedo del agregado:
Fino……………………………………… 560.52 x 1.0453 = 585.912 kg/m3
Grueso…………………………………. 975.86 x 1.0100 = 985.619 kg/m3
* El agua de absorción no es parte del agua de mesclado, por lo que deberá
ser excluida de las correcciones por humedad del agregado, para ello se debe
calcular la humedad superficial.
-Humedad superficial del agregado:
Fino……………………………………….4.53-4.68= -0.15%
Grueso……………………………………1.10-1.09= +0.01%
INGENIERIA CIVIL 7

8. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
*Conocida la humedad superficial se puede determinar el aporte de cada uno
de los agregados al agua de mezcla. Para ello se multiplicara el peso seco del
agregado por la humedad superficial del mismo expresada en fracción
decimal.
-Aporte de humedad del agregado:
Fino…………………………………… 560.52 x – 0.0015= -0.841 lts/m3
Grueso………………………………… 975.86 x 0.00010 = +0.0976 lts/m3
Total………………………………………. -0.7434 lt/m3
*Como el agregado quita agua del diseño de mezcla, dicha cantidad deberá
ser aumentada al agua de diseño para así poder determinar el agua efectiva
para el diseño.
*agua efectiva………………………………….175 +0.7434 = 175.7434 lts/m3
= 175.7L
12. Materiales al pie de obra:
AL PIE DE OBRA
CEMENTO
437.5 Kg
AGUA DE DISEÑO 175.7 L
AGREGADO FINO HUMEDO 585.9 Kg
AGREGADO GRUESO HUMEDO 985.6 Kg
ADITIVO 445.4 cm3
13. *Proporción en Peso para un metro cubico:
437.5 585.9 985.6 175.7
---------- : ----------- : ------- / --------
437.5 437.5 437.5 10
1 : 1.34 : 2.25 / 17.57 lts/bolsa
*Pesos húmedos:
*Volumen del espécimen0.01333m3
o Cemento = 5.83 Kg.
o A° Fino = 7.81 Kg.
o A° Grueso = 13.14 Kg.
o Agua Efectiva = 2.34 lts.
o Aditivo = 5.937 ml.
INGENIERIA CIVIL 8

9. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
IX.- DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO Y EL
CONCRETO ENDURECIDO
1. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO
a. SLUMP
En teoría el slump alcanzado deberá estar entre 3” y 4”.
El slump determinado con la prueba del cono de Abrams es 2.8’’
b. PESO UNITARIO
Teóricamente el peso unitario del concreto fresco deberá fluctuar
entre 2300 Kg/m3
y 2400 Kg/m3
. Según el diseño un m3
de concreto
deberá pesar 2307.5Kg.
El peso unitario del concreto elaborado es como sigue:
PESO VOLUMETRICO DEL CONCRETO DISEÑADO
Probeta W Probeta Vacía
(Kg.)
W Probeta +Mezcla
(Kg.)
W mezcla
1 11.260 24.280 13.02
Vol de
Probeta
5.65 litros 0.00565m3
PROBETA PESO UNITARIO POR
PROBETA
PESO UNITARIO POR
m3
1 13.02 Kg 2304.42 Kg/m3
c. SEGREGACIÓN
El concreto elaborado tiene una segregación LEVE, casi NULA.
d. EXUDACIÓN
La exudación, en el concreto elaborado es LEVE.
2. PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO
INGENIERIA CIVIL 9

10. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
a. ESFUERZO MÁXIMO, ESFUERZO DE ROTURA Y MÓDULO DE
ELASTICIDAD
Para determinar estas características presentamos a continuación los
datos obtenidos en los ensayos de resistencia a la compresión de cada
una de las probetas, así como sus gráficas respectivas:
carga
última: 14 Tn altura (mm) diámetro (cm) Área (cm2)
tiempo: 2.9 min 301 15.08 178.605
velocidad: 4.83 Tn/min
PUNTO CARGA(kg) DEFORMACIÓN(mm) ESFUERZO (kg/cm2) esfuerzo 28 días DEF. UNITARIA
1 1000 0.3 5.599 7.999 0.0009967
2 2000 0.6 11.198 15.997 0.0019934
3 3000 0.85 16.797 23.996 0.0028239
4 4000 0.95 22.396 31.994 0.0031561
5 5000 1.14 27.995 39.993 0.0037874
6 6000 1.24 33.594 47.991 0.0041196
7 7000 1.42 39.193 55.990 0.0047176
8 8000 1.75 44.792 63.988 0.0058140
9 9000 1.98 50.391 71.987 0.0065781
10 10000 2.2 55.990 79.985 0.0073090
11 11000 2.49 61.589 87.984 0.0082724
12 12000 2.84 67.188 95.982 0.0094352
13 13000 3.2 72.786 103.981 0.0106312
14 14000 3.4 78.385 111.979 0.0112957
EXPRESIÓN DE RESULTADOS:
INGENIERIA CIVIL 10

11. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
X.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES:
 Se realizaron 01 espécimen donde se pudo observar las propiedades del
concreto fresco (manejabilidad) y endurecido (resistencia a la
compresión).
 Se obtuvo una resistencia promedio de compresión 126.45 Kg/Cm2
RECOMENDACIONES:
 Se recomienda colocar los especímenes en forma correcta en la
máquina de compresión para evitar errores en el momento de la
lectura y ejecución de la práctica.
 En el momento de calcular el SLUMP se debe lograr una compactación
adecuada, poniendo correctamente los pies, evitando el movimiento
del cono.
 Los especímenes al momento de curado deben estar totalmente
sumergidos en el agua.
XI.- BIBLIOGRAFÍA USADA:
a. Rivva López, Enrique: “NATURALEZA Y MATERIALES DEL CONCRETO”.
Edit. ACI. Perú.
b. Rivva López, Enrique: “DISEÑO DE MEZCLAS”. Perú.
INGENIERIA CIVIL 11

12. UNC TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
c. Abanto Castillo, Flavio: “TECNOLOGIA DEL CONCRETO”, Editorial San
Marcos.
d. Asociación de productores de cemento “BOLETINES TÉCNICOS”. Perú.
e. Copias del curso.
ANEXOS
INGENIERIA CIVIL 12