FABRICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO BASADO EN NORMATIVA AASHTO Y EJEMPLO DE DISEÑO DE MEZCLA

1. FABRICACIÓN DE MEZCLAS DE
CONCRETO
FERNANDO DAVID RODRÍGUEZ SUÁREZ
S23000955
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO EN LA INFRAESTRUCTURA VIAL
MAESTRÍA EN VÍAS TERRESTRES
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
16 de Febrero de 2024

2. INTRODUCCIÓN
• La especificación, producción y entrega del concreto se hacen de diversas maneras. Las
normas ASTM C 94, IRAM 1666, Nch 1934, NTC 3318 y NTP 339.114 dan
especificaciones de norma para la producción y entrega del concreto fresco.
• La ASTM C 94 describe tres opciones para pedir y especificar concreto:
• 1. Opción A se basa en el desempeño. Ésta requiere que el comprador especifique sólo
la resistencia a compresión, mientras que el productor del concreto selecciona las
proporciones de la mezcla necesarias para la obtención de la resistencia a compresión
requerida.
• 2. Opción B se basa en prescripción. El comprador especifica las proporciones de la
mezcla, incluyendo el contenido de cemento, agua y aditivos.
• 3. Opción C es una opción mezclada. Ésta requiere que el productor de concreto
seleccione las proporciones con el contenido mínimo de cemento y la resistencia
especifica por el comprador.

3. DOSIFICACIÓN
• La dosificación es el proceso de medida, por masa o por volumen, de los
ingredientes del concreto y su introducción en la mezcladora. Para producir
un concreto con calidad uniforme, los ingredientes se deben medir con
precisión para cada revoltura (bachada, amasada, pastón). La mayoría de las
especificaciones requiere que la dosificación sea por masa y no por
volumen.
• Las especificaciones normalmente requieren que los materiales se midan
para revolturas (bachada, pastón) individuales con la siguiente precisión:
material cementante ±1%, agregados ±2%, agua ±1% y aditivos ±3%.
• Los aditivos químicos líquidos se deben adicionar a la mezcla en soluciones
acuosas. El volumen del líquido, si es significante, se debe substraer de la
cantidad de agua de mezcla de la revoltura.

4. MEZCLADO DEL CONCRETO
• Todo concreto se debe mezclar completamente hasta que tenga una
apariencia uniforme, con todos sus ingredientes igualmente distribuidos.
• Si el concreto fue adecuadamente mezclado, las muestras tomadas de
diferentes porciones de la mezcla van a tener esencialmente la misma
masa volumétrica, contenido de aire, revenimiento (asentamiento) y
contenido de agregado grueso.
• El concreto ligero (liviano) estructural se puede mezclar de la misma
manera que el concreto de peso normal, cuando el agregado tiene
menos que 10% de absorción total en masa o cuando la absorción es
menor que 2% en masa en las dos primeras horas de inmersión en agua.
Para agregados que no respeten estos límites, los procedimientos de
mezclado se describen en PCA (1986).

5. ESTACIONARIO
• El concreto a veces se mezcla en la obra a través de una mezcladora estacionaria
o de una mezcladora pavimentadora. Pueden ser del tipo basculante o fijo o del
tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta.
• Se debe tomar una atención cuidadosa en relación al tiempo de mezclado
requerido. Muchas especificaciones requieren un tiempo mínimo de mezclado de
1 minuto más 15 segundos para cada metro cúbico.
• Periodos cortos de mezclado pueden resultar en mezclas no homogéneas,
distribución pobre de los vacíos de aire (resultando en baja resistencia a
congelación), desarrollo de resistencia pobre y problemas de endurecimiento
rápido.
• Bajo las condiciones normales, hasta un 10% del agua de mezcla se debe ubicar
en el tambor antes que los materiales sólidos sean adicionados. El agua restante
se debe adicionar uniformemente con los materiales sólidos, dejando cerca de
un 10% para ser añadido después que todos los materiales estén en el tambor.
• En caso de utilizar agua caliente en clima frío, la adición de los materiales
cementantes se debe retrasar hasta que casi todo el agregado y el agua se
mezclen en el tambor.

6. CONCRETO PREMEZCLADO
(ELABORADO)
• El concreto premezclado se dosifica y se mezcla fuera de la obra y se entrega en la
construcción en el estado fresco y no endurecido.
• 1. El concreto mezclado en central se mezcla completamente en la mezcladora
estacionaria, se lo entrega en un camión mezclador operando a una velocidad de
agitación o en un camión no mezclador.
• 2. El concreto se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se
completa en el camión mezclador.
• 3. El concreto mezclado en el camión se mezcla completamente en el camión
mezclador.
• La ASTM C 94 (AASHTO M 157) resalta que cuando se usa un camión mezclador se
requieren de 70 a 100 revoluciones del tambor, la cual es la velocidad de mezclado,
una vez alcanzadas las 100, se cambiará la tasa de rotación a una velocidad de
agitación.
• Normalmente la velocidad de agitación es de 2 a 6 rpm, y la de mezclado es de 6 a 18
rpm.
• El mezclado en velocidades elevadas durante un tiempo prolongado puede generar
una pérdida de resistencia, aumento de la temperatura, pérdida excesiva del aire
incluido y pérdida acelerada de revenimiento del concreto.

8. MEZCLADO EN DOSIFICADORA
MÓVIL
• Mezcladoras móviles volumétricas son camiones
especiales que dosifican por volumen y mezclan el
concreto continuamente a medida que los ingredientes
secos, el agua y los aditivos se van alimentando en la
mezcladora a través de un sistema de barrena.
• El concreto se ajusta fácilmente para las condiciones de
colocación (colado) del proyecto y las condiciones del
clima.
REMEZCLADO DEL CONCRETO
• El concreto fresco que se agita en el tambor de la
mezcladora tiende a rigidizarse antes del desarrollo del
fraguado inicial. Este concreto se puede utilizar si bajo el
remezclado se vuelve suficientemente plástico para que
se lo compacte en las cimbras.
• Se permite cuando el camión llega a la obra y el
revenimiento es menor que lo especificado, siempre que
se cumplan las siguientes condiciones:
• 1. No se exceda la relación agua/cemento permisible
calculada.
• 2. No se exceda el revenimiento.
• 3. No se excedan los tiempos máximos de mezclado y
agitación.
• 4. El concreto sea remezclado por lo menos 30
revoluciones o hasta que se logre la uniformidad del
concreto.

9. TRANSPORTE Y MANEJO DEL CONCRETO
• Es importante saber elegir el método más apropiado para una aplicación,
considerando principalmente 3 situaciones que pueden ocurrir durante el
manejo y el colado, ya que afectarían seriamente la calidad del trabajo
acabado.
• 1. RETRASOS: Optimizar tiempos, fuerza laboral y equipos.
• 2. ENDURECIMIENTO PREMATURO Y SECADO: El concreto empieza a
endurecerse al momento que el agua se mezcla con el cementante, sin
embargo, los primeros 30 minutos no son un problema. Cuando se mantiene en
agitación, puede alcanzar 1 ½ hora después del mezclado, a menos que se
presenten temperaturas altas o contenido elevado de cemento y aceleren la
hidratación.
• 3. SEGREGACIÓN: Es la tendencia del agregado grueso de separarse del mortero
de cemento y arena.

11. ELECCIÓN DEL MEJOR MÉTODO
TRABAJO A NIVEL Y ABAJO DEL NIVEL DE
TERRENO
• Son los mayores volúmenes de concreto. Puede variar
significantemente, desde la colocación de pilas perforadas
de gran diámetro o losas masivas de cimientos hasta
trabajos complicados en las paredes del sótano. Se puede
usar una grúa para manejar la cimbra, el acero y el concreto,
o para el concreto tal vez deban emplearse otros métodos
para la colocación de gran volumen en tiempo menor.
TRABAJO SUPERIORES AL NIVEL DEL
TERRENO
• La estera (banda, cinta) transportadora, la grúa y el cubo, el
montacargas, la bomba y el moderno gancho aéreo se
pueden usar para levantar concreto hasta las posiciones
superiores al nivel del terreno. La torre grúa y el aguilón
(pluma) de bombeo son las herramientas correctas para
edificios altos.
Dependiendo el tipo de obra, su tamaño físico, la cantidad total de concreto y el tiempo programado. El estudio más profundo de
los detalles de la obra va a determinar cuánto del trabajo está abajo o arriba del nivel del terreno, lo cual ayuda en la elección del
equipo. El concreto se debe mover de la mezcladora al punto de colocación lo más rápido posible, sin segregación o pérdida de
los ingredientes. Y evitar las juntas frías.

12. PROCEDIMIENTO DEL AMERICAN CONCRETE INSTITUTE ACI
211.1 PARA EL DISEÑO DE CONCRETOS
 Características de los agregados (Obtenidas de laboratorio)
GRAVA
Densidad 2.30
Absorción 4.65% %
TMN 19 mm
Peso vol. V. 1357 kg/m3
ARENA
Densidad 2.51
Absorción 3.98% %
MF 2.12
Peso vol. V 1665 kg/m3
1.- Elección del revenimiento
Tabla 6.3.1 Revenimientos recomendados para diversos tipos de
construcción
Tipos de construcción
Revenimiento, cm
Máximo Mínimo
Muros de cimentación y zapatas 7.5 2.5
Zapatas, cajones de cimentación y
muros de sub-estructura sencillos
7.5 2.5
Vigas y muros reforzados 10 2.5
Columnas para edificios 10 2.5
Pavimentos y losas 7.5 2.5
Concreto masivo 7.5 2.5

13. 2.- Cálculo del agua de mezclado
Tabla 6.3.3 Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales de agregado
Revenimiento, cm
Agua, Kg/m3 para el concreto de agregado de tamaño nominal máximo (mm) indicado
9.5 mm 12.5 mm 19 mm 25 mm 38 mm 50 mm 75 mm 150 mm
Concreto sin aire incluido
2.5 a 5.0 207 199 190 179 166 154 130 113
7.5 a 10 228 216 205 193 181 169 145 124
15.0 a 17.5 243 228 216 202 190 178 160 -
Cantidad aproximada de aire en
concreto sin aire incluido, por ciento
3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incluido
2.5 a 5.0 181 175 168 160 150 142 122 107
7.5 a 10 202 193 184 175 165 157 133 119
15.0 a 17.5 216 205 197 174 174 166 154 -
Promedio recomendado de
contenido de aire total, por ciento,
según el nivel de exposición
Exposición ligera 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
Exposición moderada 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0
Exposición severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0

14. 3.- Relación agua/cemento y resistencia a compresión
Tabla 6.3.4 (a) Correspondencia entre la relación agua/cemento o
agua/materiales cementantes y la resistencia a la compresión del
concreto
Resistencia a la compresión a los
28 días kg/cm2
Relación agua/cemento por peso
Concreto sin aire
incluido
Concreto con
aire incluido
420 0.41 -
350 0.48 0.4
280 0.57 0.48
210 0.68 0.59
140 0.82 0.74
𝐶 =
𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝑘𝑔)
𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐴/𝐶
4.- Cálculo de la cantidad de cementante
Para una resistencia de 350 kg/cm2 sin aire incluido
𝐶 =
168 𝑘𝑔
0.48
= 350 𝑘𝑔

15. 5.- Cálculo de la cantidad de agregado grueso (grava)
Tabla 6.3.6 Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto
Tamaño máximo nominal del
agregado, mm
Volumen de agregado grueso varillado en seco, por volumen
unitario de concreto para distintos módulos de finura de la
arena
2.40 2.60 2.80 3.00
9.5 (3/8") 0.5 0.48 0.46 0.44
12.5 (1/2") 0.59 0.57 0.55 0.53
19 (3/4") 0.66 0.64 0.62 0.6
25 (1") 0.71 0.69 0.67 0.65
37.5 (1 1/2") 0.75 0.73 0.71 0.69
50 (2") 0.78 0.76 0.74 0.72
75 (3") 0.82 0.8 0.78 0.76
150 (6") 0.87 0.85 0.83 0.81
Agregado grueso = 𝑃𝑉𝑉𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎 ∗ (𝑋)
Agregado grueso = 1357 ∗ 0.66 = 895.62 𝑘𝑔

16. 6.- Estimación del peso del concreto fresco
Tabla 6.3.7.1 Primera estimación del peso del concreto fresco
Tamaño máximo nominal del
agregado, mm
Primera estimación del peso del
concreto fresco. Kg/m3
Concreto sin aire
incluido
Concreto con aire
incluido
9.5 (3/8") 2280 2200
12.5 (1/2") 2310 2230
19 (3/4") 2345 2275
25 (1") 2380 2290
37.5 (1 1/2") 2410 2350
50 (2") 2445 2345
75 (3") 2490 2405
150 (6") 2530 2435
7.- Cálculo de la cantidad de agregado fino (arena)
Arena = 2275 𝑘𝑔 − 168 𝑘𝑔 − 350 𝑘𝑔 − 895.62 𝑘𝑔 = 861.38 𝑘𝑔
Arena = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 − 𝐴𝑔𝑢𝑎 − 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 − 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑎

17. 8.- Resumen para 1 m3 de concreto
Cantidades en kg para 1 m3 de concreto
Agua 168
Cemento 350
Grava 895.62
Arena 861.38
Concreto 2275
Nota: Cuando los agregados a utilizar están completamente secos; además del agua de mezclado, se
agrega agua extra por el efecto de absorción (agua que es absorbida por los agregados). Esta
cantidad de agua se calcula multiplicando la cantidad total en kg de cada agregado (grava o arena)
por su porcentaje de absorción. Para este caso, el agua de absorción se calcula de la siguiente
manera:
Agua de absorción para la arena = 861.38 ∗ 0.0398 = 34.28 𝑘𝑔
Agua de absorción para la grava = 895.62 ∗ 0.0465 = 41.65 𝑘𝑔
En caso de que los agregados no estén completamente secos, se calcula la humedad de los mismos y
se hace la corrección por humedad como lo indica el procedimiento del ACI 211.1
Cantidades en kg para 1 m3 de concreto
corrección por Absorción
Agua 209.65
Cemento 350
Grava 895.62
Arena 861.38
Concreto 2275

18. REFERENCIAS
• ACI Committee 301, Specifications for Structural Concrete (Especificaciones para el Concreto Estructural), ACI 301-99, ACI
Committee 301 Report, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1999.
• ACI Committee 304, Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete (Guía para Dosificación, Mezclado,
Transporte y Colocación del Concreto), ACI 304R00, ACI Committee 304 Report, American Concrete Institute, Farmington Hills,
Michigan, 2000.
• ACI Committee 304, Placing Concrete by Pumping Methods (Bombeo del Concreto), ACI 304.2R-96, ACI Committee 304 Report,
American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1996
• ACI Committee 304, Placing Concrete with Belt Conveyors (Colocación del Concreto con Esteras Transportadoras), ACI 304.4R-95,
ACI Committee 304 Report, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 1995
• Haney, James T. y Meyers, Rodney A., Ready Mixed Concrete—Plant and Truck Mixer Operations and Quality Control (Concreto
Premezclado – Operaciones de la central y del camión mezclador y control de calidad), NRMCA Publication No. 172, National
Ready Mixed Concrete Association, Silver Spring, Maryland, Mayo 1985
• Panarese, William C., Transporting and Handling Concrete (Transporte y Manejo del Concreto), IS178, Portland Cement
Association, 1987
• PCA, Concrete for Small Jobs (Concreto para Obras Pequeñas), IS174, Portland Cement Association, http://www.portce
ment.org/pdf_files/IS174.pdf, 1988
• PCA, Structural Lightweight Concrete (Concreto Estructural Ligero), IS032, Portland Cement Association, http://www.
portcement.org/pdf_files/IS032.pdf, 1986