Ingeniería de Materiales UNIVERSISDAD DE EL SALVADOR FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA DE MATERIALES GUIA #14
PRUEBA:
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO ACI-211
DOCENTE: ________________________________________________ __________________________ ______________________ INSTRUCTOR ________________________________________________ __________________________ ______________________ CIUDAD UNIVERSITARIA, CICLO 02
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO
Ingeniería de Materiales ACI 211 El concreto es un material procesado compuesto por
proporciones
prefijados de agregados finos y gruesos bien graduados, unidos por una masa cementante. Esta pasta está compuesta de cemento Pórtland y de agua. Los materiales anteriores, cuando se proporcionan y mezclan debidamente, forman un concreto plásticos que puede ser moldeado para darle la forma y tamaño que se desee. El proporcionamiento de concreto lleva por finalidad cumplir con los requisitos
de
trabajabilidad,
durabilidad
y
resistencia
requerida
seleccionando para ello los materiales disponibles para obtener un concreto económico bajo las condiciones de trabajo.
Referencias:
A.C.I. 211 “Diseño de mezclas de concreto Normal”
Objetivo: - Conocer el procedimiento para el diseño de mezclas de concreto de peso normal.
PROCEDIMIENTO: - Primer paso: Para realizar el proporcionamiento de la mezcla es necesario tener los datos siguientes: 1. Tipo de estructura para la cual se hará el diseño 2. Resistencia requerida. 3. Tipo de cemento. 4. Gravedad específica del agregado. 5. Peso volumétrico de gravas y arenas 6. Tamaño máximo del agregado. 7. Módulo de finura de la arena
Ingeniería de Materiales 8. Límites de grava. 9. Absorción y contenido de humedad de gravas y arenas 10. Revenimiento (El cual deberá proporcionar el solicitante del diseño.)
- Segundo Paso: Se encontrará la resistencia de diseño F cr se obtendrá de la tabla 1 la cual depende de la resistencia requerida F’c.
- Tercer Paso: Elección del revenimiento. Si no se especifica el revenimiento puede seleccionarse un valor apropiado dependiendo del tipo de construcción en la tabla 2.
- Cuarto Paso: Calculo del agua de mezclado y contenido de aire: para ello se necesita conocer el revenimiento y el tamaño máximo del agregado y conocer si el concreto tendrá o nó aire incluido (ver tabla 3)
- Quinto Paso: Selección de la relación agua /cemento: esta se determina por los requisitos de resistencia así como las condiciones a la que estará expuesta la estructura, ésta se obtendrá de la tabla 4.
- Sexto Paso: Cálculo del contenido de cemento: El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado dividida entre la relación agua / cemento.
- Séptimo Paso:
Ingeniería de Materiales Se estimará el contenido de agregado grueso, este parámetro lo obtendremos de la tabla 5 y necesitaremos para ello el tamaño máximo del agregado y el módulo de finura; el valor obtenido multiplicado por el P.V.V. nos permitirá encontrar la cantidad de agregado grueso seco por metro cúbico de concreto.
- Octavo Paso: Una vez establecidas las cantidades de agua, cemento y agregado grueso, el material restante que completa un metro cúbico de concreto debe consistir en arena y aire que pueda quedar
incluido. La arena
requerida puede determinarse ya sea con base en el peso por el volumen absoluto. Basándonos en el peso: en la tabla 6 se estima el peso de un metro cúbico de concreto fresco sin aire incluido, utilizando para ello el tamaño máximo del agregado y considerando además si el concreto tiene o no aire incluido. Con este valor y restando el peso de cada componente podemos encontrar el peso de la arena. Con base en el volumen absoluto. Una vez establecida las cantidades de cemento, agua y agregado grueso, y tomando de la tabla 3 el contenido aproximado atrapado, el contenido de arena puede calcularse, restando a un metro cúbico (1000Lts.). El volumen que ocupa cada una de ellos:
Volumen de agua =
Wagua de mezclado --------------------------- =
Wagua de mezclado --------------------------
=
3
m
Densidad del agua
W Volumen
sólido
del
------------------------ =
cemento m3
=
W cemento ---------------------------=
cemento
Densidad del material 1000)
1000
(3.15 x
Ingeniería de Materiales Siendo la densidad del material igual al peso unitario del agua por el peso específico del material. W agregado grueso Volumen sólido de agregado grueso = --------------------------------Peso específico x 1000
Volumen de aire incluido =
Porcentaje de aire ------------------------------ x 100
m3
1 = m3
Volumen de arena = 1 – (Vol. Cemento + Vol. Grava + Vol. Agua + Vol. de aire) m3
- Noveno Paso: Ajustar por humedad del agregado: las cantidades de agregados que realmente deben pesarse,
para el concreto debe considerarse la
humedad del agregado, regularmente los agregados están húmedos y sus pesos secos deben incrementarse con el % de agua, tanto absorbida como superficial, que éstos contienen.
- Décimo Paso. Para
la mezcla de prueba de laboratorio, se considera conveniente
reducir los pesos para producir nada más que los cilindros de prueba y el revenimiento, considerando que cada cilindro y el ensayo de revenimiento ocupan un volumen de 7 litros cada uno y que se harán un total de 9 cilindros más el ensayo de revenimiento.
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TABLA 1. RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PROMEDIO REQUERIDA CUANDO NO SE DISPONE DE DATOS PARA ESTABLECER UNA DESVIACIÓN ESTANDAR.
Resistencia a la
Resistencia a la compresión
compresión especificada f
requerida promedio, f cr,
c, kg/cm2
kg/cm2
Menos que 210 210 a 350 Mayor que 350
f c + 70 f c + 85 f c + 100
TABLA 2. REVENIMIENTO RECOMENDADOS PARA DIVERSOS TIPOS DE ESTRUCTURAS.
Muros
TIPO DE CONSTRUCCIÓN
REVENIMIENTO
REVENIMIENTO
de
MÁXIMO (PUL.) 8
MINIMO (PUL.) 2
8
2
10 10 8 5
2 2 2 2
cimentación
reforzadas Zapatas, campanas subestructura sencillos Vigas y muros reforzados Columnas para edificios Pavimentos y losas Concreto masivo
y
y
zapatas
muros
de
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TABLA 3 REQUISITOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO Y CONTENIDO DE AIRE PARA DIFERENTES REVENIMIENTOS Y TAMAÑOS MÁXIMOS NOMINALES DE AGREGADOS. Revenimiento cm. Agua, Kg/m3 de concreto para los tamaños nominales de agregados, mm. 10 12.5 20 25 40 50 70 150 Concreto sin aire incluido De 3 a 5 De 8 a 10 De 15 a 18 Cantidad aproximada de aire atrapado en concreto sin inclusión de aire, expresado como %
205 225 240
200 215 230
185 200 210
180 195 205
160 175 185
155 170 180
145 160 170
125 140 -
3
2.5
2
1.5
1.0
0.5
0.3
0.2
Concreto con aire incluido De 3 a 5 De 8 a 10 De 15 a 18 Promedio recomendado del contenido total de aire, porcentaje de acuerdo con el nivel de exposición: Exposición ligera Exposición moderada Exposición severa.
180 200 215
175 190 205
165 180 190
160 175 185
145 160 170
140 155 165
135 150 160
120 135 -
4.5 6.0 7.5
4.0 5.5 7.0
3.5 5.0 6.0
3.0 4.5 6.0
2.5 4.5 5.5
2.0 4.0 5.0
1.5 3.5 4.5
1.0 3.0 4.0
TABLA 4. CORRESPONDENCIA ENTRE LA RELACION AGUA / CEMENTO Y LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO. Resistencia a la compresión a los 28 días, Kg/cm2 420 350 280 210 140
Relación Agua / Cemento y la resistencia a la compresión requerida. Concreto sin aire Concreto con aire incluido incluido 0.41 0.48 0.57 0.68 0.82
0.40 0.48 0.59 0.74
Ingeniería de Materiales TABLA 5. VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR VOLUMEN UNITARIO DE CONCRETO. Tamaño
Volumen de agregado grueso varillado en seco
máximo de
por volumen unitario de concreto para
agregado en
distintos módulos de finura de la arena.
mm. (pul)
2.40
2.60
2.80
3.00
10 (3/8" ) 12.5 (1/2" ) 20 ( ¼ ") 25 (1" ) 40 (1 ½" ) 50 (2 ") 70 (3" ) 150 (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 0.80 0.85
0.46 0.55 0.62 0.67 0.74 0.74 0.78 0.83
0.44 0.53 0.60 0.65 0.69 0.72 0.76 0.81
TABLA 6. CALCULO TENTATIVO DEL PESO DEL CONCRETO FRESCO Tamaño Máximo del agregado mm.(pul) 10 (3/8" ) 12.5 (1/2" ) 20 ( ¼ ") 25 (1" ) 40 (1 ½" ) 50 (2 ") 70 (3" ) 150 (6 ")
Cálculo tentativo del peso del concreto. Kg/m3 Concreto sin aire
Concreto con aire
incluido 2285 2315 2355 2375 2420 2445 2465 25 Kgr 05
incluido 2190 2235 2280 2315 2355 2375 2400 2435
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Grafica: Relación Agua/Cemento
Ingeniería de Materiales UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA LABORATORIO DE SUELOS Y MATERIALES PROPORCIONAMIENTO DE MATERIALES PARA CONCRETO (DISEÑO DE MEZCLA) Para Usarse en_______________________________________________________________________ Laboratorista _____________________ Ensayo No._________________ Fecha_________________ Elemento_____________________ (Tabla 1) Tipo de cemento__________________ F c =_________________________Kg/cm2 (requerido). % aire incluido____________________ F cr =_________________________ Kg/cm2 (diseñado) Condiciones de intemperismo: _____________________________R = ___________ Pulg. (tabla 2) Tamaño Máx. del agreg._______________________ Pulg. MATERIALES Ensayo No. Densidad P.V.S. y S. P.V. Sólido P.V. Varillado. Módulo de finura Limite de grava.
ARENA (1) (2) (3)
GRAVA (4) (5) (6) (7)
CEMENTO (8)
Agua ( mezclado) =____________ Tabla 3 (9) A/C = _______ C = Agua= _____ Kg/m3 (1) % de aire = ______________ (10) A/C Fac. de vol Agreg. Grueso F = _______________ Tabla 5 (12) Cemento /m3 = (11) = ____________________ Kgr. ________ / (8)__________ Lts. (14) 3 Grava / m = (12) x 7= _________ ________Kgs. (13) _________ / (4)_________ Lts. (15) (9) = ____________________ __________ Lts. (16) Aire / m3 = (10 ) = ____________________ __________ Lts. (17) Arena/m3 = 1000- ((14) +(15) + (16) + (17)) = __________ Lts. (18) Arena/m3 = ( 18 ) x ( 1 ) =___________________Kg. (19) ___________
TOTAL =
Lts. CONSUMO DE MATERIALES POR SACO DE CEMENTO.
Cemento para 1 m3 de concreto: (11) / 42.5 = _________bolsa/m3 (20) Grava = (13) / (20) = ________________ Kg.= _______________ / (15) x 1000 =___________ Lt. Agua = (16) / (20) =_________________Kg.= _______________/ =____________ Lt.
Ingeniería de Materiales Arena = (19) / (20)=_________________Kg.=_______________/ (2) x 1000 = ____________ Lt.
