UNIVERSIDAD PERUANA DEL CENTRO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Ing. CLEMENTE CONDORI LUIS

TECNOLOGIA DEL CONCRETOJUNIO - 2014

Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1Objetivo general: Determinar la combinacin ms prctica de los materiales con los que se dispone para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso

Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1 Para lograr tal objetivo una mezcla de concreto deber poseer las siguientes propiedades:

En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.En el concreto endurecido, resistencia, durabilidad, densidad y aparienciaEconoma

Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1 El procedimiento descrito en ACI 211.1 detalla 2 mtodos de proporcionar mezclas de concreto de peso normal y denso que son:

Basado en un peso estimado del concreto por volumen unitario.Basado en el clculo del volumen absoluto ocupado por los componentes del concreto

Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1Los mtodos descritos proporcionan una aproximacin preliminar de las cantidades de materiales necesarios para elaborar la mezcla de concreto, que luego deben ser verificadas mediante mezclas de prueba en el laboratorio o en el campo y efectuar los ajustes que sean necesarios con el objetivo de lograr las caractersticas deseadas en el concreto fresco y endurecido.

Eleccin del revenimientoEleccin del tamao mximo de agregadoClculo del agua de mezclado y el contenido de aireSeleccin de la relacin agua- cementoClculo del contenido de cementoEstimacin del contenido de agregado gruesoEstimacin del contenido de agregado finoAjuste por humedad del agregadoAjustes en las mezclas de prueba

El documento ACI 211.1 resume el procedimiento de diseo de mezclas de concreto, en 9 pasos que son:

1er paso Eleccin del asentamiento (SLUMP)

Por regla general, el tamao mximo de agregado debe ser el mayordisponible econmicamente y guardar relacin con las dimensionesde la estructura. En ningn caso el tamao mximo debe exceder de: 1/5 ancho del elemento. 1/3 del espesor de las losas. 3/4 del espacio libre mnimo entre varillas de refuerzo individuales, paquetes de varillas.2do paso - Seleccin del tamao mximo Nominal del agregado

La tabla 5.3.3 del apndice A1 del documento ACI 211.1, proporciona la cantidad de agua (en kg/m de concreto) y el porcentaje de aire atrapado en funcin de las siguientes variables:a) Tipo de concreto-Sin aire incluido-Con aire incluido (dependiendo si el nivel de exposicin es bajo, medio o extremo)b) Slump-De 1 a 2-De 3 a 4-De 6 a 7c) Tamao mximo nominal del agregado (Para 3/8,1/2,3/4,1, 1 ,2,3 y 6)3er Paso Clculo del agua de mezclado y el contenido de aire

Tabla 5.3.3: Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaos mximos nominales recomendados

Hoja1

Tipos de construccinRevenimiento (cm)

MximoMnimo

Muros de cimentacin y zapatas reforzadas7.525

Muros de sub estructuras, cajones y zapatas sin refuerzo7.525

Vigas y muros reforzados10.025

Columnas de edificios10.025

Losas y pavimentos7.525

Concreto masivo7.525

Hoja2

RevenimientoAgua, kg/m de concreto para los tamaos mximos nominales de agregado indicados

(cm)(pulg)9.5 mm (3/8")*12.5 mm (1/2")*19 mm (3/4")*25 mm (1")*37.5 mm (1 1/2")*75 mm (3")++150 mm (6") ++

Concreto sin aire incluido

2.5 a 5.01 a 2207199190179166154130113

7.5 a 103 a 4228216205193181169145124

15 a 17.56 a 7243228216202190178160----

Cantidad aproximada de aire atrapado en el concreto sin aire incluido, %32.521.510.50.30.2

Concreto con aire incluido

2.5 a 5.01 a 2181175168160150142122107

7.5 a 103 a 4202193184175165157133119

15 a 17.56 a 7216205197184174166154----

ExposicinBaja4.54.03.53.02.52.01.5**xx1.0**xx

Media6.05.55.04.54.54.03.5**xx3.0**xx

Extrema+++7.57.06.06.05.55.04.5**xx4.0**xx

Hoja3

Relacin agua/cemento, por peso

Esfuerzo a compresin a 28 das, kgf/cmConcreto sin aire incluidoConcreto con aire incluido

4200.41---

3500.480.40

2800.570.48

2100.680.59

1400.820.74

Tipo de estructuraEstructura continua o frecuentemente mojada y expuesta a congelacin y deshielo+Estructura expuesta al mar o a sulfatos

Secciones esbeltas (barandales, guarniciones, umbrales mnsulas, trabajos ornamentales) y secciones con menos de 5 cm de recubrimiento sobre el acero de refuerzo0.450.40++

Todas la dems estructuras0.500.45++

Hoja4

Tamao mximo nominal del agregadoVolumen de agregado grueso varillado en seco por volumen unitario de concreto para diferentes mdulos de finura del agregado fino

2.402.602.803.00

9.5 mm3/8"0.500.480.460.44

12.5 mm1/2"0.590.570.550.53

19 mm3/4"0.660.640.620.60

25 mm1"0.710.690.670.65

37.5 mm1 1/2"0.750.730.710.69

50 mm2"0.780.760.740.72

75 mm3"0.820.80.780.76

150 mm6"0.870.850.830.81

Tamao mximo nominal del agregadoPrimer estimado del peso unitario de concreto, kgf/m

Concreto sin inclusin de aireConcreto con aire incluido

9.5 mm3/8"22802200

12.5 mm1/2"23102230

19 mm3/4"23452275

25 mm1"23802290

37.5 mm1 1/2"24102350

50 mm2"24452345

75 mm3"24902405

150 mm6"25302435

Exposicin ligera: Cuando se desee la inclusin de aire por otros efectos benficos que no sean la durabilidad, por ejemplo para mejorar la cohesin o la trabajabilidad, o para incrementar la resistencia del concreto con un bajo factor de cemento, pueden emplearse contenidos de aire inferiores a los necesarios para la durabilidad. Esta exposicin incluye servicio interior o exterior en climas en los que el concreto no estar expuesto a agentes de congelacin o deshielo.3- Clculo del agua de mezclado y el contenido de aire

Exposicin moderada: Implica servicio en climas donde es probable la congelacin, pero en los que el concreto no estar expuesto continuamente a la humedad o a agua corriente durante largos periodos antes de la congelacin, ni a agentes descongelantes u otros productos qumicos agresivos.

3- Clculo del agua de mezclado y el contenido de aireComo ejemplos pueden sealarse: vigas exteriores, columnas, muros o losas que no estn en contacto con el terreno hmedo y que estn ubicadas de manera que no reciban aplicaciones directas de sales descongelantes

Exposicin severa: Cuando el concreto estar expuesto a productos qumicos descongelantes u otros agentes agresivos, o bien, cuando el concreto pueda resultar altamente saturado por el contacto continuo con humedad o agua corriente antes de la congelacin.

3- Clculo del agua de mezclado y el contenido de aireEjemplos de lo anterior son: pavimentos, pisos de puentes, cunetas, desages, aceras, revestimiento de canales, tanques exteriores para agua o resumideros.

Nota: Para obtener informacin sobre las condiciones relativas al contenido de aire, consultar los comits ACI 201, 301 y 302.

Si se mantienen constantes las cantidades de agregado seco en una determinada proporcin de concreto, se observa que a medida que La relacin agua/cemento (A/C) se incrementa, esto conlleva una disminucin en la resistencia del concreto. Por eso es importante tener un adecuado balance de dicha relacin, de forma que permita que, para una determinada cantidad de cemento fija en la mezcla, se disponga de la suficiente cantidad de agua que permita una adecuada colocacin del concreto y lograr la resistencia especificada (f`c).

4 Paso - Seleccin de la relacin agua-cementoSe conoce como relacin agua/cemento (A/C) a la razn existente entre el peso del agua con respecto al peso de cemento, es decir:A/C = Peso de agua/ Peso de cemento

Dependencia de la relacin agua-cemento y la resistencia a compresin del concreto

4- Seleccin de la relacin agua-cementoAguaCementoAgregadosRelacin A/C fc (kgf/cm)Revenimiento

4-Seleccin de la relacin agua-cementoNo. de pruebas fc (kgf/cm) fc promedio

4-Seleccin de la relacin agua-cementoNo. de pruebas fc (kgf/cm) fc promedio

4-Seleccin de la relacin agua-cementoNo. de pruebas fc (kgf/cm) fc fc promedio

4-Seleccin de la relacin agua-cementoNo. de pruebas fc (kgf/cm) fc fcrDfcfcr = fc+ Dfc

Los valores que estn por debajo del valor promedio pueden representar problemas si estn significativamente por debajo de fc. De ah que en ACI 318-02 se recomiendan 3 casos para estimar el valor de fcr en funcin de la disponibilidad de registros de ensayos previos y toman en cuenta el valor de la desviacin estndar s obtenida. A continuacin se resumen las 3 situaciones descritas:

4-Seleccin de la relacin agua-cemento

Se disponen de una cantidad de 30 o ms registros. Se dispone de 15 a 29 registros.Se cuenta con menos de 15 registros.

4.1 Se dispone de una cantidad de 30 o ms registros. 4-Seleccin de la relacin agua-cemento

4.2 Se dispone de 15 a 29 registros. 4-Seleccin de la relacin agua-cemento

4.3 Se cuenta con menos de 15 registros. 4-Seleccin de la relacin agua-cemento

Tema: Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1(conceptos bsicos)4-Seleccin de la relacin agua-cementoUna vez se determina el valor de fcr y si el concreto ser con o sin inclusin de aire se procede a determinar la relacin A/C de la tabla 5.3.4 (a) que se muestra a continuacin:

5to paso Clculo del contenido de cementoEl cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado dividido entre la relacin W/C Si no obstante, la especificacin incluye un lmite mnimo separado sobre el cemento, adems de los requerimiento de resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento.

C=A/(W/C)Donde:C= Cantidad de cemento por m de concretoA= Cantidad de agua por m de concretoW/C=Relacin agua-cemento

6to Paso Estimacin del contenido de agregado gruesoEn la tabla siguiente se muestra el volumen de agregado, en m, con base al peso volumtrico varillado seco (PVV), para un m de concreto. Este volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un m de concreto, multiplicndo por el peso volumtrico varillado en seco por m de agregado grueso.

6to paso -Estimacin del contenido de agregado grueso

6-Estimacin del contenido de agregado grueso

7mo paso Estimacin del contenido de agregado finoHasta el paso 6 se han estimado todos los componentes del concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina por diferencia. ACI 211.1 proporciona 2 formas de determinarlo:Por el mtodo de pesoPor el mtodo de volumen absoluto (preferido en el pas)

7-Estimacin del contenido de agregado fino7.1 Por el mtodo de peso

7-Estimacin del contenido de agregado fino

7-Estimacin del contenido de agregado fino

Cuando se desea un clculo tericamente exacto del peso del concreto fresco por m, puede emplearse la siguiente frmula:

U = 10Ga (100-A) + CM(1-Ga/Gc) WM(Ga-1) Donde:U: Peso del concreto fresco, por m.Ga: Promedio pesado del peso especfico de la combinacin de agregado fino y grueso a granelGc: Peso especfico del cemento (generalmente es 3.15)A: Porcentaje de contenido de aire.WM: Requerimiento de agua de mezclado, kg/mCM: Requerimiento de cemento, kg/m7.1 Por el mtodo de peso

7-Estimacin del contenido de agregado fino7.1 Por el mtodo de peso

La estimacin del contenido de agregado fino se hace restando al peso del concreto fresco la suma de las cantidades de agua, cemento y agregado grueso que se han determinado previamente:

Agregado fino = Peso del concreto-(peso del agua+peso del cemento+peso agregado grueso)

En kg/m de concreto

7-Estimacin del contenido de agregado fino7.2 Por el mtodo de volumen absoluto

Un procedimiento ms exacto para calcular la cantidad requerida de agregados finos, implica el empleo de volmenes desplazados por los componentes (determinacin de gravedades especficas). En este caso, el volumen total desplazado por los componentes conocidos (el agua, aire, cemento y agregado grueso) se resta del volumen unitario del concreto para obtener el volumen requerido de agregado fino. El volumen ocupado por cualquier componente en el concreto es igual a su peso dividido entre la densidad de ese material (siendo sta el producto del peso unitario del agua por el peso especfico del material).

7.2 Por el mtodo de volumen absoluto

7-Estimacin del contenido de agregado fino

Con las cantidades de cemento, agua y agregado grueso establecidos y la cantidad aproximada de aire atrapado de 1% que se determin en la tabla 5.3.3, el contenido de arena puede calcularse como sigue:

Peso volumtrico = Peso/Volumen Volumen = Peso/ peso volumtricoGravedad especfica=Peso volumtrico/Peso volumtrico del agua Peso volumtrico=gravedad especfica x peso volumtrico del agua (1000 kg/m)Volumen=Peso/(gravedad especfica x peso volumtrico del agua)7.2 Por el mtodo de volumen absoluto

Tema: Proporcionamiento de materiales para el diseo de mezclas de concreto de peso normal y denso. Segn ACI 211.1(conceptos bsicos)7-Estimacin del contenido de agregado fino7.2 Por el mtodo de volumen absoluto

Volumen de agua: 181/(1.001000)= 0.181 mVolumen slido de cemento: 292/(3.151000)= 0.093 mVolumen slido de agregado grueso: 1136/(2.681000) = 0.424 mVolumen de aire atrapado (1%): 1/100 = 0.010 mVolumen slido de los ingredientes excepto agregado fino = 0.708 mVolumen slido de agregado fino requerido = 1.000-0.708 = 0.292 m

Peso requerido de agregado fino = 0.292 2.64 1000 = 771 kg por m de concreto

7.2 Por el mtodo de volumen absoluto

8-Ajustes por humedad del agregadoDeterminacin de pesos hmedos

Agregado fino hmedo = Agregado fino seco (1+af)Agregado grueso hmedo = Agregado grueso seco (1+ag)

Agregado fino hmedo = 801 (1+0.06) = 849 kg por m de concretoAgregado grueso hmedo = 1136 (1+0.02) = 1159 kg por m de concreto

8-Ajustes por humedad del agregadob) Determinacin del agua a aadir

Agua a aadir=Agua neta de mezclado-Agua por humedad+agua por absorcinAgua a aadir=Agua neta de mezclado -Warena seca arena+Warena seca absarena -Wgrava seca grava+Wgrava seca absgrava

Agua a aadir=Agua neta de mezclado -Warena seca (arena-absarena) - Wgrava seca (grava- absgrava)

Agua a aadir=181-801(0.060-0.007)-1136(0.020-0.005)Agua a aadir=181-42.453-17.04 = 121.57 122 kg por m de concreto

8-Ajustes por humedad del agregadob) Determinacin del agua a aadir

Agua (a ser aadida) : 122 kgCemento : 292 kgAgregado grueso (hmedo) : 1159 kgAgregado fino (hmedo) : 849 kg Total : 2422 kg

9-Ajustes en las mezclas de prueba Se ha estimado que el volumen necesario para una revoltura de prueba en el laboratorio es de 0.02 m, por tanto este volumen se multiplica por los valores de agua a ser aadida, cemento, agregado grueso y fino hmedo, para obtener los pesos requeridos para realizar la revoltura de prueba, de lo anterior se tiene:

Agua (a ser aadida en laboratorio) = 122 0.02 = 2.44 kg = 2440 ml

Cemento = 292 0.02 = 5.84 kg = 5840 g

Agregado grueso (hmedo) =1159 0.02 = 23.18 kg = 23180 g

Agregado fino (hmedo) = 849 0.02 = 16.98 kg = 16980 g

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