6. diseno de_mezcla

DISEÑO DE MEZCLA DE

CONCRETO HIDRÁULICO

Por:

LADY PEÑA

http://goo.gl/33DxT - 15/05/2012

http://goo.gl/33DxT

COMBINACIÓN CORRECTA

CONCRETO ESPECIFICADO

RESISTENCIA TRABAJABILIDAD

Endurecido a una edad especificada.

Facilidad de colocación, compactado y acabado.

AGREGADOS

AGUA ADITIVOS

CEMENTO

AIRE

Principios

empíricos

“ARTE”

Principios

científicos

“TECNICOS”

DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

VARIABLES

AGREGADO

ADITIVO

CEMENTO

ARENA

GRAVA

PASTA DE CEMENTO

AGUA

TRABAJABILIDAD

COSTOS RESISTENCIA DURABILIDAD


PROCEDIMIENTOS PARA DETERMINAR EL PROPORCIONAMIENTO

METODO DE PESO

METODO DE VOLUMEN

ABSOLUTO


COMPONENTES DE LA MEZCLA DE CONCRETO

HIDRÁULICO

7%

59%

14%

1%

COMPONENTES MÍNIMOS DE LA MEZCLA DE

CONCRETO

Cemento Portland

Agregados (Finos y Gruesos)

Agua

Aire y Aditivos

15%

76%

18%

3%

COMPONENTES MÁXIMOS DE LA MEZCLA DE

CONCRETO

Cemento Portland

Agregados

Agua

Aire y Aditivos

MEZCLA (Relación) CEMENTO (Kg) ARENA (m3) GRAVA (m3)RESISTENCIA A LOS 28 DÍAS

(Kg/cm2)

1:2:2 420 ~ 8,1/2 0,670 0,670 220 ~ 260

1:2:21/2 380 ~ 7,1/2 0,600 0,760 210 ~ 260

1:2:3 350 ~ 7 0,550 0,835 200 ~ 240

1:2:31/2 320 ~ 6,1/2 0,515 0,900 190 ~ 240

1:2:4 300 ~ 6 0,475 0,950 180 ~ 240

1:21/2:4 280 ~ 5,1/4 0,555 0,890 170 ~ 230

1:3:3 300 ~ 6 0,715 0,715 150 ~ 190

1:3:4 260 ~ 5,1/4 0,625 0,835 140 ~ 180

1:3:5 230 ~ 4,1/2 0,555 0,920 110 ~ 140

1:3:6 210 ~ 4 0,500 1,000 100 ~ 130

1:4:7 175 ~ 3,1/2 0,555 0,975 80 ~ 110

1:4:8 160 ~ 3,1/4 0,515 1,025 70 ~ 100


PROPORCIONES DE MATERIAL PARA 1 m3 DE MATERIAL


DATOS NECESARIOS PARA REALIZAR EL DISEÑO DE

MEZCLA

1. GRANULOMETRIA del agregado (Modulo de finura).

2. PESO UNITARIO varillado seco del agregado grueso.

3. DENSIDAD de los materiales.

4. CONTENIDO DE HUMEDAD libre en el agregado (Absorción).

5. Requerimientos aproximados de agua para la mezcla (Tabla).

6. Relaciones entre la resistencia y la relación agua-cemento para las

combinaciones de cemento agregado (Tabla).

7. ESPECIFICACIONES de la obra.


Calcular la proporción del material en

kilogramos: de cemento, agua, grava y arena,

para elaborar el concreto de una zapata.

http://goo.gl/fnK7p - 15/05/2012

EJEMPLO

http://goo.gl/fnK7p

1. Tipo de construcción: Zapata de concreto reforzado.

2. Exposición del concreto: Mediana.

3. Tamaño máximo del agregado: 38 mm.

4. Asentamiento: de 7,5 a 10 cm.

5. Resistencia a la compresión especificada a los 28

días: 24,5 MPa (250 kg/cm2).


ESPECIFICACIONES DE LA OBRA


CARACTERISTICA CEMENTO ARENA GRAVA

Densidad relativa. 3,15 2,6 2,7

Peso unitario (kg/m3). 3150 2600 2700

P.U. Agitado seco (kg/m3). 1600

Modulo de finura 2,8

Desviación de humedad a condición

SSS (%).+ 2,5 + 0,05

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES SELECCIONADOS


1. SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO

ASENTAMIENTO RECOMENDADO PARA VARIOS TIPOS DE CONSTRUCCIÓN

TIPOS DE CONSTRUCCIÓNAsentamiento (cm)

Máximo Mínimo

Cimentaciones reforzadas, muros y zapatas. 7,5 2,5

Zapatas simples, estribos y muros de subestructuras. 7,5 2,5

Vigas y muros reforzados. 10 2,5

Columnas de edificios. 10 2,5

Pavimentos y losas. 7,5 2,5

Concreto masivo. 7,5 21,5

Verificar el asentamiento especificado o bien seleccionar un valor

apropiado en este caso 7,5 a 10 cm (ver tabla).

Por lo que se puede aceptar el valor propuesto:

Asentamiento = 7,5 a 10 cm.


2. SELECCIÓN TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO

Generalmente, el tamaño máximo del agregado grueso deberá ser lo

mayor que este disponible económicamente y en concordancia con las

dimensiones de la estructura.

En ningún caso deberá exceder el tamaño máximo a:

• Un quinto de la dimensión mas angosta entre los lados de la cimbra.

• Un tercio del peralte de las losas.

• Tres cuartos del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo.

Tamaño máximo del agregado = 38 mm.


3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO Y CONTENIDO DE

AIRE

La cantidad de agua por unidad de volumen de concreto requerida para

producir un asentamiento dado, depende:

• Del tamaño máximo de las partículas.

• De la forma y la granulometría de los agregados.

• Así como la cantidad de aire incluido.

Pero el contenido de cemento no afecta seriamente la mezcla.

Entonces para determinar la cantidad de agua, vemos la siguiente tabla

para un asentamiento de 7,5 a 10 cm y un agregado máximo de 38 mm.


AGUA DE MEZCLADO APROXIMADO (kg/cm3)

Concreto sin aire incluido

Asentamiento (cm)Tamaño máximo nominal de los agregados (mm)

10 13 20 38 50 75

2,5 a 5 208 199 190 166 154 130

7,5 a 10 228 216 205 181 169 145

15 a 17,5 243 228 216 190 178 160

Aire atrapado (%) 3 2,5 2 1 0,5 0,3

3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO Y CONTENIDO DE

AIRE

Cantidad de agua es de 181 kg; con 1% de

aire atrapado.


4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

• La f‘c es la resistencia especificada del concreto.

• La f‘cr es la resistencia promedio a la compresión del concreto.

La f‘cr que ha de utilizarse como base para calcular las proporciones de la

mezcla, deberá ser la que resulte mayor de las siguientes ecuaciones.

1. f‘cr = f‘c + 1.34 S; donde hay 1% de probabilidad de que el promedio

de tres pruebas este debajo de f‘c.

2. f‘cr = f‘c + 2.33 S - 35; donde hay 1% de probabilidad de que una

prueba (solo una) este 35 kg o mas por debajo de f‘c.


f’cr

f’cr


f’cr f’c

S


f’cf’cr

f’cr = f´c + 1.34 S


Cuando no se cuenta con datos adecuados para establecer una

desviación estándar, la resistencia promedio requerida puede

determinarse en la forma siguiente:

f’c (kg/cm2) f’cr (kg/cm2)

< 210 f’c + 70

210 a 350 f’c + 84

> 350 f’c + 99

Calculando la resistencia promedio de las ecuaciones, suponiendo una

desviación estándar de 2,1 MPa, según experiencias pasadas.

• f‘cr = f‘c + 1,34 S; donde: f’cr = 245 + 1,34 x 21 = 27,3 MPa.

• f‘cr = f‘c + 2,33 S - 35; donde: f’cr = 245 + 2,33 x 21- 35 = 25,9 MPa.

Por lo que tomamos el mayor valor que resulte.

f‘cr = 27,3 MPa.


La relación agua cemento lo determinamos según la siguiente tabla:

Relación Agua-Cemento

Resistencia a la

compresión a 28 días

(MPa)

Relación Agua-Cemento (por peso)

Concreto sin aire incluido Concreto con aire incluido

40 0,42 -

35 0,47 0,39

30 0,54 0,45

25 0,61 0,52

20 0,69 0,60

15 0,79 0,70

Interpolamos, y tenemos que para f’cr = 27.3 MPa.

Relación Agua-Cemento = 0,58.


5. CALCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO

Formula para determinar la cantidad de cemento:

𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝐴𝑔𝑢𝑎

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐴𝑔𝑢𝑎 − 𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

Entonces tenemos:

𝐶𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =181 𝐾𝑔

0,58

Cemento = 312 kg.


6. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO

GRUESO

Para un grado adecuado de TRABAJABILIDAD, el volumen de agregado

grueso por unidad de volumen del concreto depende solamente de su

TAMAÑO MAXIMO y del MODULO DE FINURA del agregado fino.

Cuanto mas fina es la arena y mayor el tamaño de las partículas del

agregado grueso, mayor es el volumen de agregado grueso que puede

utilizarse para producir una mezcla de concreto de trabajabilidad

satisfactoria.

Si tenemos un tamaño máximo de grava de 38 mm y 2,8 para un modulo

de finura de la arena, recurrimos a una tabla para determinar el factor

que nos servirá para determinar el volumen de la grava.


VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DE CONCRETO

Tamaño máximo del

agregado (mm)

Volumen de agregado grueso varillado en seco por unidad de volumen de

concreto para diferentes módulos de finura

2,4 2,6 2,8 3

10 0,5 0,48 0,46 0,44

13 0,59 0,57 0,55 0,53

20 0,66 0,64 0,62 0,6

25 0,71 0,69 0,67 0,65

38 0,75 0,73 0,71 0,69

59 0,78 0,76 0,74 0,72

Entonces, el peso de grava varillado en seco es:

• Grava = Fvg x PUVS

• Grava = 0.71 x 1600

Grava = 1136 Kg.


• METODO DE PESO: Si el peso unitario del concreto fresco se conoce por

una previa experiencia entonces el peso requerido del agregado fino

es simplemente la diferencia entre el peso por unidad del concreto y los

pesos totales del agua, cemento y agregado grueso.

• METODO DE VOLUMEN ABSOLUTO: El volumen total desplazado por los

ingredientes conocidos (agua, aire, cemento, grava) se resta al

volumen unitario del concreto (1 m3) para obtener el volumen

requerido del agregado fino. Este a su vez es convertido en unidades

de peso multiplicándolo por la densidad del material.

7. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO FINO


Primera estimación del peso de concreto fresco ( kg/m3 )

Tamaño máximo del agregado (mm) Peso del concreto, sin aire incluido

10 2280

13 2310

20 2350

25 2380

38 2415

50 2445

Si no se tiene el peso del concreto, hay que estimarlo conforme a la

siguiente tabla:

Según la tabla estimamos el peso del concreto para una grava de 38 mm

y nos da un valor de 2415 kg/m3.

Entonces, el peso de la arena es:

• Arena = Concreto - ( agua + cemento + grava )

• Arena = 2415 - ( 181 + 312 + 1136 )

Arena = 786 Kg.


8. AJUSTES POR HUMEDAD DEL CONCRETO

Generalmente los agregados en el almacén están húmedos, mas que los

considerados en el calculo, con base a los agregados superficialmente

secos.

Para la mezcla por tanteo, dependiendo de la cantidad de humedad

libre de los agregados, el agua de mezclado se reduce y la cantidad de

los agregados se incrementa correspondientemente.

Ajuste por humedad para la mezcla de prueba de laboratorio.

Reducimos los valores para 30 litros.


Material kg/m3 Factorkg/30

litrosCorrecciones Kg

Cemento 312 0,3 9,36 * 9,360

Arena 751 0,3 22,5322,53 * 0,025 = 0,56

22,53 + 0,5623,09

Grava 1136 0,3 34,0834,08 * 0,005 = 0,17

34,08 + 0,1734,25

Agua 181 0,3 5,43 5,4 - (0,56 + 0,17) 4,700

Total 2380 0,3 7,1 71,4


8. AJUSTES DE LA MEZCLA POR TANTEO

Debido a las muchas suposiciones, los cálculos teóricos deberán ser

verificados en pequeños volúmenes de concreto ( 30 litros ), la verificación

deberá ser en:

• Asentamiento.

• Trabajabilidad (Sin segregación).

• Peso unitario.

• Contenido de aire.

• Resistencia a la edad especificada.

• NORMA TECNICA COLOMBIANA (NTC) - documento

electrónico - fecha de consulta: 20 de Mayo de 2012.• SANCHEZ DE GUZMAN, Diego - Tecnología del concreto y del

mortero - Capitulo 11 (Diseño de Mezcla) - 5ª Edición - Bhandar

Editores - Bogotá D.C. - 2000 - consultado el 18 Mayo de 2012.

http://goo.gl/dhWQ5 - 21/03/2012

http://goo.gl/dhWQ5

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Sales

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