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DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETO

TM CONCRETE - SIKA PERÚ SACNOVIEMBRE-2017

DEFINICIÓN DE CONCRETO

«Mezcla de arena, piedra, agua y cementante

hidráulico, que inicialmente tiene características

de plasticidad y moldeabilidad, para

posteriormente endurecer y adquirir propiedades

resistentes permanentes, haciéndolo ideal como

material de construcción»

Fuente: ACI 318

TIPOS DE CONCRETO SEGÚN SU DENSIDAD

Densidad entre 800 kg/m3 y 2000 kg/m3

Densidad entre 2000 kg/m3 y 2400 kg/m3

Densidad > 2600 kg/m3

November 25, 20174 Title of Presentation / Meeting Name

MÉTODOS PARA DISEÑAR CONCRETO

ACI

WALKER

COMBINACIÓN DE AGREGADOS

POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTABLECER UN DISEÑO DE MEZCLA

• Encuentra una solución estableciendo proporciones para una dosificación de materiales con componentes múltiples que cumpla con las especificaciones y requisitos.

• Ofrecer soluciones al cliente (Diseño-Prueba-Interpretación, adaptación in situ).

• Analizar la estructura de costos de la optimización del concreto > Agregar valor.

• Aprender sobre los materiales y su interacción (para poder resolver posibles problemas en el futuro).

¿POR QUÉ ES TEMA DIFÍCIL?

Retos del diseño de la mezcla:• Diferencias de una región a otra,

de un país a otro ...• Estándares• Filosofías y preferencias• Lobbies que influyen en las

normas y estándares• Materiales• Comunicaciones• Variación de materiales

constituyentes• Interacción de los materiales en

la mezcla• Logística (disponibilidad)• Nivel de precios

ERRORES FRECUENTES EN LOS DISEÑOS DE MEZCLA!!!

Suponer que es trabajo de los “Laboratoristas” y que

cualquier “técnico” puede hacerlos.

Considerar que son estáticos e invariables

Estimar que no vale la pena refinarse en las pruebas de

laboratorio

Subestimar su importancia

NO EXISTE CONCRETO MULTIPROPOSITO

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://desmotivaciones.es/carteles/aciertos/comentarios&ei=vTNuVaKYBIukyASlx4LoAQ&bvm=bv.94911696,d.cWc&psig=AFQjCNGrqmUcrzAxkhA94Q-aqJ0kopT7Nw&ust=1433371945498619

IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLACOMPONENTES

Aggregates(~70%)

Water(18%)

Cement(9%)

Additive(2%)

Admixtures(0.5%)

Air(1%)

Vol.-%

IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: VOLUMEN

volumetric calculation: 1m3 concrete = 1000 liter

important differentiation

mass kg/m³ volume liter/m³density

DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETOS

NORMALES

CONCEPTOS PREVIOS SOBRE LOS

AGREGADOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS DE

CONCRETO

IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: CONOCIMIENTOS BÁSICOS RESPECTO A LOS AGREGADOS

CONDICIONES DE HUMEDAD

E

S

T

A

D

0

SECO AL HORNO:Ninguna humedad

SECO AL AIRE:Humedad < absorción

SSS:Humedad = absorción

HÚMEDO:Humedad > absorción

Naturalmente o

después de

proceso de

extracción

Influye en el cálculo del agua de mezcla: Corrección por humedad y absorción


Pesos Específicos - Cálculo


% Absorción y % Humedad - Cálculo

IMPLEMENTACIÓN DE DISEÑOS DE MEZCLA: PROPORCIONES TÍPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO

Agregados (70%) Agua

(18%)

Cemento

(9%)

Adiciones

(2%)

Aditivos

(0,5%) Aire

(1%)

Vol.-

%

1 m3

Criterio de balance de volúmenes absolutos

PASOS EN EL CÁLCULO DE DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETO

1. Definición de parámetros básicos: f´c, p. específicos

de todos los materiales, T.M. de agregados, Slump,

relación a/c, % aire, etc.

2. Averiguar lo máximo que se pueda sobre el proyecto:

condiciones climáticas, tipo de estructura, sistema de

vaciado, sistema de curado, dispersión del equipo de

producción, sistema de control de calidad.

FICHA TÉCNICA + ESPECIFICACIONES


3. Estimar la cantidad de agua / m3 y el % aire

• Tabla comité ACI 211

• Experiencia práctica

• Generalmente entre 180 y 200 L / m3

• Tener en cuenta si se usan aditivos

CANTIDADES APROXIMADAS DE AGUA DE AMASADO PARA

DIFERENTES SLUMP, T.M. DE AGREGADO Y CONTENIDO DE AIRE

Slump

(pulgadas)

Tamaño máximo del agregado

3/8 ½ ¾ 1 1 ½ 2 3 4

Concretos sin aire incorporado

1 a 2

3 a 4

6 a 7

207

228

243

199

216

228

190

205

216

179

193

202

166

181

190

154

169

178

130

145

160

113

124

----

% Aire

incorporad3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2

Concretos con aire incorporado

1 a 2

3 a 4

6 a 7

181

202

216

175

193

205

168

184

197

160

175

184

150

165

174

142

157

166

122

133

154

107

119

---

% Aire incorporado en función al grado de exposición

Normal

Moderado

Extremo

4.5

8

7.5

4

5.5

7

3.5

5

6

3

4.5

6

2.5

4.5

5.5

2

4

5

1.5

3.5

4.5

1

3

4


4. Definir la relación a/c

• En base a f´cr y Tabla ACI 211

• La establecen las especificaciones técnicas por durabilidad.

F´c a 28 días

(Kg./cm2)

Relación agua/cemento en peso

Sin aire incorporado Con aire incorporado

450

400

350

300

250

200

150

0.38

0.42

0.47

0.54

0.61

0.69

0.79

---

---

0.39

0.45

0.52

0.6

0.7

RELACION A/C

Resistencia en compresión vs Relación Agua/Cemento

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3

Relación Agua/cemento en peso

Re

sis

ten

cia

en

co

mp

resió

n f

´c e

n k

g/c

m2


5. Calcular el cemento en peso y volumen absoluto

• Peso cemento en Kg = Peso agua en Kg. /

relación a/c

• Volumen de cemento en m3 = Peso cemento en

Kg. / PE cemento en Kg./m3


6. Calcular los aditivos en peso y volumen absoluto

• Peso aditivo en Kg. = Dosis en % x Peso de

cemento en Kg. / 100

• Volumen de aditivo en m3 = Peso de aditivo en

Kg. / PE aditivo en Kg./m3

7. Hacer un balance de pesos y volúmenes absolutos de lo ya calculado: cemento, agua, aire y aditivo. Calcular la diferencia con 1.00 m3 el volumen por completar con agregados.


8. Calcular los agregados en peso y volumen absoluto

• Tabla del comité ACI 211

• Experiencia práctica

• Cualquier método científico

PASOS EN EL CÁLCULO DE DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETOVolumen de AG compactado en seco por m3 de concreto

TM del

agregado

Volumen de agregado grueso compactado

en seco para diversos MF de arena

2.4 2.6 2.8 3

3/8

½

¾

1

1 ½

2

3

6

0.5

0.59

0.66

0.71

0.75

0.78

0.82

0.87

0.48

0.57

0.64

0.69

0.73

0.76

0.79

0.85

0.46

0.55

0.62

0.67

0.71

0.74

0.78

0.83

0.44

0.53

0.6

0.65

0.69

0.72

0.75

0.81

NOTA:

El volumen

absoluto se calcula

multiplicando el de

la tabla por el peso

unitario

compactado en

seco de la piedra y

dividiendo por su

peso específico

seco.


Teorías de curvas granulométricas

Fuller y Thompson

EMPA

Popovics (4)

Bolomey

Caquot y Faury

NTP…


9. Repartir el volumen remanente entre los %

determinados para arena y piedra, calcular los pesos:

IMPORTANTE

• Vol. Arena = % Arena x Vol. Remanente

• Peso Arena = Vol. Arena x PE Seco Arena

• Vol. Piedra = % Piedra x Vol. Remanente

• Peso Piedra = Vol. Piedra x PE Seco Piedra


10. Revisar que el balance final cuadre para 1.00 m3 y

que el peso unitario este dentro de los pesos

normales (2200 a 2400 Kg./m3).

IMPORTANTE

HASTA AQUÍ EL DISEÑO DE MEZCLA ESTA

COMPLETO PARA CONDICIÓN DE

LABORATORIO AHORA HAY QUE

CORREGIRLO PARA PLANTA Y/O OBRA


11. Corrección por absorción Pesos SSS

InsumoPeso Seco

(Kg.) (1)

%

Absorción

(%)

Agua de

Absorción

(2)

Pesos SSS

(Kg.)

Cemento 300 300

Agua 190

(1) + (2) =

190 + 18.15

= 208.15

Arena 900 1.5

900 x

1.5/100 =

13.5

900 -13.5 =

886.5

Piedra 930 0.5

930 x

0.5/100 =

4.65

930 – 4.65 =

925.35

Aditivo 3.0 3.0

Aire 1.5 1.5

Total 2324.5 18.15 2324.5


Ejercicio 1:

Diseñar por método ACI un concreto con f´c = 250

Kg./cm2, TM = 1 pulg., slump = 4 pulg. y aire normal.

1. Definir parámetros básicos.

2. Estimar la cantidad de agua / m3 y % aire

Agua = 193 Kg./m3

Aire = 1.5 %

PASOS EN EL CÁLCULO DE DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETOCantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, T.M. de agregado y contenido de aire

Slump

(pulgadas)

Tamaño máximo del agregado

3/8 ½ ¾ 1 1 ½ 2 3 4

Concretos sin aire incorporado

1 a 2

3 a 4

6 a 7

207

228

243

199

216

228

190

205

216

179

193

202

166

181

190

154

169

178

130

145

160

113

124

----

% Aire

incorporad3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2

Concretos con aire incorporado

1 a 2

3 a 4

6 a 7

181

202

216

175

193

205

168

184

197

160

175

184

150

165

174

142

157

166

122

133

154

107

119

---

% Aire incorporado en función al grado de exposición

Normal

Moderado

Extremo

4.5

8

7.5

4

5.5

7

3.5

5

6

3

4.5

6

2.5

4.5

5.5

2

4

5

1.5

3.5

4.5

1

3

4

Fuente ACI 211

PASOS EN EL CÁLCULO DE DISEÑOS DE MEZCLA DE CONCRETODEFINIR RELACIÓN A/C

• Tabla del ACI 211

F´c a 28 días

(Kg./cm2)

Relación agua/cemento en peso

Sin aire

incorporado

Con aire

incorporado

450

400

350

300

250

200

150

0.38

0.42

0.47

0.54

0.61

0.69

0.79

---

---

0.39

0.45

0.52

0.6

0.7

a/c = 0.61


4. Calcular el peso del cemento y volumen absoluto

• Peso cemento en Kg = Peso agua en Kg. /

relación a/c

• Peso cemento en Kg = 193 Kg / 0.61 = 316 Kg

• Volumen de cemento en m3 = Peso cemento en

Kg. / PE cemento en Kg./m3

• Vol. Cemento en m3 = 316 Kg / 3150 Kg/m3 =

0.1003 m3


5. Calcular el peso y volumen absoluto de los aditivos

• Peso aditivo en Kg. = Dosis en % x Peso de

cemento en Kg. / 100

• Peso aditivo en Kg. = 0.5% x 316 Kg = 1.58 Kg

• Volumen de aditivo en m3 = Peso de aditivo en

Kg. / PE aditivo en Kg./m3

• Vol. Aditivo en m3 = 1.58 Kg. / 1200 Kg/m3 =

0.0013 m3


6. Hacer balance de pesos y volúmenes absolutos de lo ya

calculado y calcular la diferencia con 1.00 m3 para completar

con agregados.

Insumos Peso Seco (Kg./m3) Volumen en m3

Cemento 316 0.1003

Agua 193 0.193

Aditivo 1.58 0.0013

Aire 0.015

Balance de volúmenes 0.3096

Saldo por completar con

agregados

1.00 – 0.3096 = 0.6904

m3


7. Establecer el % intervención de arena y piedra

• Tabla ACI 211

TM del

agregado

Volumen de agregado grueso compactado en seco

para diversos MF de arena

2.4 2.6 2.8 3

3/8

½

¾

1

1 ½

2

3

6

0.5

0.59

0.66

0.71

0.75

0.78

0.82

0.87

0.48

0.57

0.64

0.69

0.73

0.76

0.79

0.85

0.46

0.55

0.62

0.67

0.71

0.74

0.78

0.83

0.44

0.53

0.6

0.65

0.69

0.72

0.75

0.81

NOTA:

El volumen absoluto se

calcula multiplicando el de la

tabla por el peso unitario

compactado en seco de la

piedra y dividiendo por su

peso específico seco.

Peso Piedra = 0.67 m3 x 1550

Kg./m3 = 1038.5 Kg

Vol. Piedra = 1038.5 Kg /

2600 Kg/m3 = 0.3994 m3


8. Determinar el volumen remanente de arena por diferencia y

calcular los pesos

Insumos Peso Seco (Kg.) Volumen (m3)

Cemento 316 0.1003

Agua 193 0.1930

Aditivo 1.58 0.0013

Aire 0.0150

Balance volumenes 0.3096

Saldo por completar con

agregados1.00 – 0.3096 = 0.6904

Piedra calculada 1038.5 0.3994

Vol. Arena por diferencia 0.6904 – 0.3994 = 0.2910

Calculo de peso de arena0.2910 m3 x 2700 Kg/m3 =

785.7 Kg


9. Revisar que el balance final cuadre para 1.00 m3 y que el peso

unitario este dentro de lo normal (2200 a 2400 Kg/m3)

Insumo Peso Seco (Kg.) Volumen (m3)

Cemento 316 0.1003

Agua 193 0.1930

Arena 785.7 0.2910

Piedra 1038.5 0.3994

Aditivo 1 1.58 0.0013

Aire 0.0150

Balance total 2335 1.0000


10. Corregir por absorción y humedad

InsumoPeso Seco

(Kg.) – (1)

Agua de

Absorción

(Kg.) – (2)

Agua de

humedad

(Kg.) – (3)

Pesos

corregidos

(Kg.)

Cemento 316 316

Agua 193

(1) + (2) – (3) =

193 + 30.3 –

43.2 = 179.3

Arena 786786 x 2.3/100 =

18.1

786 x 5.1/ 100

= 40.1

(1) – (2) + (3) =

786 – 18.1 +

40.1 = 808

Piedra 10391039 x 1.1/100

= 11.4

1039 x 0.3/100

= 3.1

(1) – (2) + (3) =

1039 – 11.4 +

3.1 = 1030.7

Aditivo 1.58 1.58

Aire

Total 2335 30.3 43.2 2335

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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