Este documento describe los pasos básicos para el diseño de mezclas de concreto, incluyendo la selección de materiales, determinación de proporciones, y consideraciones de economía, trabajabilidad y resistencia. Explica que el proceso involucra cumplir con requisitos de costo, facilidad de colocación, resistencia mínima y durabilidad. También proporciona información sobre las pruebas e información necesarias para el diseño como análisis granulométrico, peso específico y absorción de los agregados.

1. DISEÑO DE MEZLAS
Ing. Cristhian Erick Arellano Vega
MECANICA DE SUELOS Y
DISEÑO DE MEZCLAS.
IESTP
“Adolfo Vienrich”
Tarma
Jr. Los Próceres 137
Tlf. 064323876

2. PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE CONCRETO DE PESO
NORMAL.
El proporcionamiento de mezclas de concreto, mas
comúnmente llamado
diseño de mezclas es un proceso que consiste de pasos
dependientes entre si:
a) Selección de los ingredientes convenientes (cemento,
agregados, agua
y aditivos).
b) Determinación de sus cantidades relativas
“proporcionamiento” para
producir un, tan económico como sea posible, un concreto de
trabajabilidad, resistencia a compresión y durabilidad
apropiada.

3. PROPORCIONAMIENTO DE MEZCLAS DE
CONCRETO DE PESO NORMAL.
Estas proporciones dependerán de cada ingrediente en
particular los cuales a
su vez dependerán de la aplicación particular del concreto.
También podrían
ser considerados otros criterios, tales como minimizar la
contracción y el
asentamiento o ambientes químicos especiales.
Aunque se han realizado gran cantidad de trabajos
relacionados con los
aspectos teóricos del diseño de mezclas, en buena parte
permanece como un
procedimiento empírico.

4. CONSIDERACIONES BÁSICAS.
Economía
El costo del concreto es la suma del costo de los materiales, de la mano de
obra empleada y el equipamiento. los costos
de los materiales son los más importantes y los que se deben
tomar en cuenta
para comparar mezclas diferentes.
- Utilizando el menor Slump que permita una adecuada
colocación.
- Utilizando el mayor tamaño máximo del agregado
- Utilizando una relación óptima del agregado grueso al
agregado fino.
- Y cuando sea necesario utilizando un aditivo conveniente.
Es necesario además señalar que en adición al costo, hay otros
beneficios
relacionados con un bajo contenido de cemento.

5. CONSIDERACIONES BÁSICAS.
Trabajabilidad
Claramente un concreto apropiadamente diseñado debe permitir ser colocado y
compactado apropiadamente con el equipamiento disponible.
El acabado que permite el concreto debe ser el requerido y la
segregación y sangrado deben ser minimizados.

7. CONSIDERACIONES BÁSICAS.
Resistencia y durabilidad
En general las especificaciones del concreto requerirán una resistencia mínima
a compresión. Estas especificaciones también podrían imponer limitaciones en
la máxima relación agua/cemento (a/c) y el contenido mínimo de cemento.
Es importante asegurar que
estos requisitos no sean
mutuamente incompatibles.
Como veremos en otros capítulos, no necesariamente la
resistencia a
compresión a 28 días será la más importante, debido a esto la
resistencia a
otras edades podría controlar el diseño.
Las especificaciones también podrían requerir que el concreto
cumpla ciertos requisitos de durabilidad, tales como resistencia
al congelamiento y deshielo ó ataque químico.
Entonces, el proceso de
diseño de mezcla,
envuelve cumplir con
todos los requisitos
antes vistos.

8. INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO
DE MEZCLAS.
1. - Análisis granulométrico de los agregados
2. - Peso unitario compactado de lo agregados (fino y grueso)
3. - Peso específico de los agregados (fino y grueso)
4. - Contenido de humedad y porcentaje de absorción de los
agregados (fino y grueso)
5. - Perfil y textura de los agregados
6. - Tipo y marca del cemento
7. - Peso específico del cemento
8. - La relación agua/cemento.

9. • Antiguamente se decía que los
agregados eran elementos inertes
dentro del concreto ya que no
intervenían directamente dentro de
las reacciones químicas, en la
tecnología moderna se establece, que
siendo este material el que mayor
porcentaje de participación posee,
tendrá dentro del concreto
propiedades y características diversas
influyendo en todas las propiedades
del concreto.

10. PROCEDIMIENTO:
• Se procederá a mezclar
adecuadamente la muestra
representativa.
• Con esta muestra procedemos a
formar un montón al cual le
daremos base circular
ayudándonos de una pala.

11. PROCEDIMIENTO:
• Dividimos entonces en cuatro
partes cortando el montón
diametralmente.
• Procedemos ahora a mezclar las
partes opuestas y se volverá a
repetir el procedimiento descrito
anteriormente.
• El procedimiento se repetirá hasta
que obtengamos la cantidad
necesaria para el ensayo.

12. GRANULOMETRIA DE LA ARENA Y LA PIEDRA (NTP
400.012:2001)
• Pesar la muestra "seca" con una
aproximación de 0.1 %..

13. GRANULOMETRIA DE LA ARENA Y LA PIEDRA (NTP
400.012:2001)
• El tamizado se hace usando los
tamices que se indican en la
TABLA 1; colocados en orden
decreciente según tamaño de
abertura.

14. GRANULOMETRIA DE LA ARENA Y LA PIEDRA (NTP
400.012:2001)
• El material a tamizar se coloca en la malla superior, y mediante el
empleo de la Máquina Vibradora se imprime movimientos de vaivén a
la muestra (No se debe forzar el paso de una partícula con la mano).

15. GRANULOMETRIA DE LA ARENA Y LA PIEDRA (NTP
400.012:2001)
• Se procede a retirar cada tamiz y
pesar el material retenido
(Verificar que la suma total
corresponda al peso inicial).
AGREGADO TAMICES NTP
GRUESO
3"
2 1/2"
2"
11/2"
1"
3/4"
1/2"
3/8"
FINO
N° 4
N° 8
N° 16
N° 30
N° 50
N° 100

16. • Usando el formato adjunto, se procede a obtener los % retenidos y
los % retenidos acumulados, estos % se redondean a números
enteros, excepto el correspondiente a la malla N° 200 que se da con
una aproximación del 0.1%.

17. TAMIZ PESO RET EN
C/MALLA (GR)
% RET EN C/MALLA
% ACUM
RET.
% ACUM.
QUE PASAPulg. mm
2" 50.8
1 1/2" 38.1
1" 25.4
¾" 19
½" 12.7
3/8" 9.51
¼" 6.35
FONDO
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO GRUESO
(NORMA NTP 400.012)
MUESTRA: PETICIONARIO:
PESO DE LA MUESTRA:
FECHA: PROCEDENCIA:
MF =

18. TAMIZ PESO RET EN
C/MALLA (GR)
% RET EN C/MALLA
% ACUM
RET.
% ACUM.
QUE PASAPulg. mm
3/8" 9.51
1/4" 6.35
N 4 4.68
N 8 2.38
N 16 1.23
N 30 0.60
N 50 0.31
N 100 0.15
FONDO
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO GRUESO
(NORMA NTP 400.012:2001)
MUESTRA: PETICIONARIO:
PESO DE LA MUESTRA:
FECHA: PROCEDENCIA:
MF =

19. CURVA GRANULOMETRICA DEL AGREGADO
FINO
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
3/8"
N°4
N°8
N°16
N°30
N°50
N°100
FONDO
%PASA
TAMICES ASTM
A. FINO
A. FINO

20. CURVA GRANULOMETRICA DEL AGREGADO
GRUESO
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
1"3/4"1/2"3/8"N°4N°8N°16N°30N°50
%PASA
TAMICES
A. GRUESO
A. GRUESO

21. TAMIZADO DEL AGREGADO FINO

22. TAMIZADO DEL AGREGADO GRUESO

23. PESO ESPECIFICO PARA LA ARENA
• Saturar una muestra mayor de
500 gramos.
• Coger 500 gramos de muestra
saturada superficialmente seca
(Método del Cono)

24. Método del cono

25. PESO ESPECIFICO PARA LA ARENA
• Pesar la fiola.
• Introducir la muestra saturada
superficialmente seca en la fiola.
• Llenar con agua hasta la marca
de 500 cc.
• Eliminar las burbujas de aire
agitando la fiola.

26. PESO ESPECIFICO PARA LA ARENA
• Dejar reposar por 15 - 20
minutos.
• Determinar el peso total.
• Tratar de botar un poco de agua
del frasco.

27. PESO ESPECIFICO PARA LA ARENA
• Llevar al horno 24 horas.
• Dejar enfriar a temperatura
ambiente durante 1 hora y
pesar.

28. PESO ESPECIFICO PARA LA PIEDRA
• Lavar la muestra eliminando
polvo e impurezas.
• Sumergir en agua por 24 + 4
horas.
• Sacar la muestra del agua y secar
con una franela la superficie de
las partículas, así se tendrá la
muestra saturada con la
superficie seca, anotar el peso
de la muestra saturada
superficialmente seca.

29. PESO ESPECIFICO PARA LA PIEDRA
• Colocar la muestra saturada con
superficie seca en la canastilla de
alambre de la balanza hidrostática
y determinar su peso sumergido
en agua a temperatura de 23 + 2°
C .
• Secar la muestra hasta obtener el
peso constante y pesar.

30. PESO UNITARIO COMPACTADO
• De acuerdo al tamaño máximo
del agregado se elige la
capacidad del recipiente como
se indica en la siguiente tabla:
CAPACIDAD DEL
RECIPIENTE (PIE3)
TAMAÑO MAXIMO DE
AGREGADO (PULG)
1/10 1/2
1/3 1
1/2 1 1/2
1 4

31. PESO UNITARIO COMPACTADO
• Con el material seco y bien
muestreado (Método del cuarteo),
se llena la tercera parte del
recipiente y se apisona con la
varilla compactadora de 5/8", de
60 cm de longitud mediante 25
golpes distribuidos
uniformemente sobre la
superficie, se llena hasta las 2/3
partes y compactar nuevamente
con 25 golpes, llenar la ultima
capa y golpear nuevamente, lo
sobrante eliminarlo con ayuda de
la barra compactadora.

32. PESO UNITARIO COMPACTADO
• Al compactar la primera capa
se procura que la barra no
golpee el fondo del recipiente.
Al compactar las 2 últimas
capas la barra debe penetrar
la capa anterior
aproximadamente 5 cm.

33. PESO UNITARIO COMPACTADO
• Pesar el recipiente así llenado y
descontar el peso del recipiente
con lo cual se obtendrá el peso
del Material Compactado.
• El peso Unitario Compactado se
obtendrá de dividir el Peso del
material Seco Compactado
entre el Volumen del recipiente:

34. PESO UNITARIO SUELTO
• El recipiente se llena con una
pala dejando caer el agregado
desde una altura aproximada de
5 cm de la parte superior. Una
vez lleno, se enrasa con la varilla.

35. PESO UNITARIO SUELTO
• Pesar el recipiente mas agregado
suelto y restar el peso del
recipiente.
• El peso unitario Suelto se
obtiene:

36. CONTENIDO DE HUMEDAD
• Tomamos una muestra de material seco natural al ambiente 1kg de
piedra y 500 gr de arena.
• Llevamos la muestra al horno por 24 horas.

37. CONTENIDO DE HUMEDAD
• Retiramos la muestra y se realizan los
cálculos.
• P ag.: peso del agregado.

38. FORMATO DE LABORATORIO
PESO UNITARIO DEL AGREGADO FINO GRUESO
1. PESO APARENTE SUELTO
Peso de la muestra + vasija
Peso de la vasija
Peso de la muestra suelta
PESO APARENTE SUELTO (g/m3)
1. PESO APARENTE COMPACTADO
Peso de la muestra + vasija
Peso de la vasija
Peso de la muestra compactada
PESO APARENTE COMPACTADO (g/m3)
1. CONTENIDO DE HUMEDAD
Peso de la muestra húmeda
Peso de la muestra secada al horno
Contenido de agua
CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

39. ABSORCION
• Es la cantidad de agua absorbida
por el agregado después de ser
sumergido 24 horas en este, y se
expresa como porcentaje del
peso.

40. Forma y Textura Superficial de las Partículas de un
Agregado.
La forma y la textura superficial de las partículas de un
agregado influyen en las propiedades del concreto fresco más
que las del concreto endurecido. Las partículas con textura
áspera, angulares o alongadas requieren más agua para
producir un concreto trabajable que agregados lisos,
redondeados y compactos. Además, las partículas de agregado
angulares requieren más cemento para mantener la misma
relación agua-cemento. Sin embargo, con la granulometría
satisfactoria, tanto los agregados triturados como los no
triturados (de un mismo tipo de roca), generalmente, producen
concretos con la misma resistencia, si se mantiene el contenido
de cemento. Los agregados angulares o con granulometría
pobre también pueden ser más difíciles de bombear.
El agregado debe ser relativamente libre de
partículas planas y alongadas. Una partícula
se considera plana y alongada cuando la
relación entre longitud y espesor supera un
valor especificado. Consulte la ASTM D
4791 para la determinación de las
partículas planas y/o alongadas. La ASTM D
3398, COVENIN 0264. IRAM 1681, IRAM
1687, UNIT 1029 fornecen un método
indirecto para establecer un índice como
una medida general de la textura y forma
de las partículas, mientras que la ASTM C
295, IRAM 1649, NMX-C-265, NTC 3773 y
UNIT-NM 54 fornecen procedimientos para
el examen petrográfico del agregado.

41. Tipo y marca del cemento

42. DETERMINACION DEL PESO ESPECIFICO DEL
CEMENTO.
N O R M A : ASTM C 188-95, AASTHO T-133
“Density of hydraulic Cement” (Densidad del Cemento
Hidráulico)
El peso específico relativo del cemento Portland tipo I , oscila
entre 3.1 y 3.2. Cuando el tipo de obra no justifica la
determinación exacta del peso específico relativo del cemento,
se puede usar el valor de 3.15.
La principal utilidad que tiene el peso específico del cemento
está relacionada con el diseño y control de mezclas de
concreto.

43. La relación agua-cemento: un frágil equilibrio.
¿Pero sabía que, en lo que a
relaciones se refiere, también se
ve afectado el concreto?
la relación agua/cemento juega un
papel fundamental en cuanto a la
composición del mismo

44. Relación A/C 101: lo básico.
La relación agua-cemento se puede definir como la razón entre
el contenido efectivo de agua y el contenido de cemento en
masa del concreto fresco.
(Para los que desconocen, el contenido efectivo de agua es la
diferencia entre el agua total presente en el concreto fresco y
el agua absorbida por los áridos, mientras que el contenido de
cemento en masa del concreto se trata más bien de los kilos de
cemento.)
Frágil equilibrio o por qué no echarle agua al concreto
indiscriminadamente

45. La relación agua-cemento: un frágil equilibrio.
“Échale un poco de agua que
viene duro”
está haciendo es alterar la frágil relación agua-cemento. Y esto
puede tener dos graves repercusiones a nivel de calidad:
La pérdida de resistencia
El contenido en cemento habitual de un m3 de concreto
proyectado está entre 400-450 kg/m3. Para simplificar,
tomemos un valor intermedio de 425 kg/m3 y una relación
agua-cemento de 0,45. Esto significa que en 1 m3 de concreto
tenemos:
Cemento 425 Kg
Agua: 425 Kg cemento x 0.45 Kg agua/Kg cemento = 191.25 Kg
agua

46. La relación agua-cemento: un frágil equilibrio.
El contenido en cemento habitual de un m3 de concreto proyectado está entre
400-450 kg/m3. Para simplificar, tomemos un valor intermedio de 425 kg/m3 y
una relación agua-cemento de 0,45. Esto significa que en 1 m3 de concreto
tenemos:
Cemento 425 Kg
Agua: 425 Kg cemento x 0.45 Kg agua/Kg cemento = 191.25 Kg agua
Ahora bien, imagínese que el operario en cuestión tome la manguera de agua,
porque le parece que el concreto está muy duro. En tan solo un par de minutos,
suponiendo que una manguera puede dar entre 30 a 90 litros/minuto, se le ha
añadido a la cuba de concreto, que contiene 6 m3, nada más y nada menos que
entre 60 y 180 litros de agua. Esta cantidad provoca que nuestra relación agua-
cemento se vea modificada desde 0,45 a 0.473 – 0.52.
Y esto, afecta directamente la resistencia del concreto, que ha
pasado de tener 30N/mm2 a tener 24,8 N/mm2 – o una
pérdida del 17% de la resistencia a compresión a 28 días (véase
la gráfica al final de este post).

47. La relación agua-cemento: un frágil equilibrio.
La pérdida de durabilidad
Al igual que la resistencia, la durabilidad también se ve
afectada cuando se altera la relación agua-cemento. Por
ejemplo, cuando esta última es alta, las partículas de cemento
están muy espaciadas entre sí.
Esto provoca que cuando se produce el fraguado, los productos
de la hidratación del cemento no cubran todo este espacio y
queden pequeños poros. Por lo que a mayor relación agua-
cemento, mayor es la porosidad del hormigón y, por lo tanto,
menor es su durabilidad.

48. La relación agua-cemento: un frágil equilibrio.
La pérdida de durabilidad
Contrariamente, con una relación agua-cemento no elevada,
menor es la porosidad y mayor la durabilidad.
mejor resistir la tentación
Como toda relación, la de agua y cemento es compleja – y
ahora sabe por qué. Entonces en vez de alterarla echándole
agua de sobra, lo mejor es resistir la tentación. Y si el hormigón
no viene con el cono de la especificación, le recomendamos
que devuelva la cuba a la planta.

50. La relación agua/cemento. Por Condición de
ResistenciaLa relación agua-cemento, también conocida como
razón agua/cemento, a/c, es uno de los parámetros más
importantes de la tecnología del concreto, pues influye
grandemente en la resistencia final del mismo. Expresa la
íntima relación que existe entre el peso delagua utilizada en la
mezcla y el peso del cemento.
Relación entre la razón Agua libre/Cemento y la
resistencia promedio a compresión del concreto (ACI
211.1- Rev. 85)
Relación entre la razón Agua/Cemento y la resistencia a
compresión específica a 28 días (ACI 318-83)

51. La relación agua/cemento. Por Condición de
Durabilidad
Máxima razón Agua/Cemento permitida para concreto
en exposición severa (basada en ACI 201.2R)

52. Forma y Textura Superficial de las Partículas de un
Agregado.
La forma y la textura superficial de las partículas de un
agregado influyen en las propiedades del concreto fresco más
que las del concreto endurecido. Las partículas con textura
áspera, angulares o alongadas requieren más agua para
producir un concreto trabajable que agregados lisos,
redondeados y compactos. Además, las partículas de agregado
angulares requieren más cemento para mantener la misma
relación agua-cemento. Sin embargo, con la granulometría
satisfactoria, tanto los agregados triturados como los no
triturados (de un mismo tipo de roca), generalmente, producen
concretos con la misma resistencia, si se mantiene el contenido
de cemento. Los agregados angulares o con granulometría
pobre también pueden ser más difíciles de bombear.
El agregado debe ser relativamente libre de
partículas planas y alongadas. Una partícula
se considera plana y alongada cuando la
relación entre longitud y espesor supera un
valor especificado. Consulte la ASTM D
4791 para la determinación de las
partículas planas y/o alongadas. La ASTM D
3398, COVENIN 0264. IRAM 1681, IRAM
1687, UNIT 1029 fornecen un método
indirecto para establecer un índice como
una medida general de la textura y forma
de las partículas, mientras que la ASTM C
295, IRAM 1649, NMX-C-265, NTC 3773 y
UNIT-NM 54 fornecen procedimientos para
el examen petrográfico del agregado.

53. crisarellanovega@hotmail.com