Procedimiento para diseño de mezclas de concreto de peso normal ACI 211-1
Centro de Procesos Industriales y Construcción SENA Regional Caldas
Proceso de diseño de mezclas de concreto de peso normal ACI 211-1 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1- 91) (Reapproved 2002)
Presentació Presen tación: n: Aparicio Aparicio Mejía Rendón Arquitecto – Can Candid didato ato a MSc en Con Constr strucc ucción ión Instructor Instru ctor Centro Centro de Procesos Indus Industrial triales es y Construcción Construcción – SENA Regional Caldas
Paso 1: Determinar Determi nar el asentamiento del concreto Si en los requisitos preliminares no se especifica el asentamiento, se puede seleccionar de la Tabla 6.3.1 un valor apropiado para el trabajo. Los rangos de asentamiento que se muestran se aplican cuando se utiliza la vibración para consolidar el hormigón. Se deben usar mezclas de la consistencia más rígida que se pueda colocar de manera eficiente.
Paso 1: Determinar Determi nar el asentamiento del concreto (Adaptación SI)
Paso 2: Determinar Determi nar el tamaño máximo nominal del agregado grueso (TMN) Los grandes tamaños nominales máximos de agregados bien graduados tienen menos espacios que los tamaños más pequeños. Por lo tanto, los hormigones con los agregados de mayor tamaño requieren menos mortero por unidad de volumen de horm hormigón. igón. Generalmente, Generalmente, el tama tamaño ño máximo nominal del agreg agregado ado debe ser el mayor que sea económicamente económicamente disponible disponible y consis consistente tente con las dimens dimensiones iones de la estructura. En nin ningú gún n cas caso o el tam tamañ año o máx máximo imo no nomin minal al exc exced ederá erá de un quinto de la dimensión más estrecha entre los lados de las formas, un tercio de la pr profu ofundi ndida dad d de las los losas as,, ni tr tres es cu cuart artos os del es espac paciam iamien iento to mín mínimo imo ent entre re barras de refuerzo individuales o haces de barras .
NSR-10 TITULO C CONCRETO ESTRUCTURAL
C.3.3 — Agregados C.3.3.1 — Los agregados para concreto deben cumplir con una de las siguientes normas:
(a) Agregado de peso normal: normal: NTC 174 (ASTM C33),
(b) Agregado liviano: NTC 4045 4045 (ASTM C330).
Se permite el uso de agregados que han demostrado a través de ensayos o por experi exp erienc encias ias prá prácti cticas cas que pro produc ducen en co concr ncreto eto de res resist istenc encia ia y dur durabi abilid lidad ad adecuadas, siempre y cuando sean aprobados por el Supervisor Técnico. La NTC 174 establece los requisitos de gradación y calidad para los agregados finos y gruesos (excepto los agregados livianos y pesados) para uso en concreto. La NTC 4045 se refiere a agregados livianos utilizados en concreto estructural, en do dond nde e las con consid sider eraci acion ones es pr princ incip ipale aless so son n el po poco co pe peso so y la re resis sisten tencia cia al concreto a la compresión.
NTC 174 Y NTC 4045 AGREGADO FINO El agregado fino debe estar compuesto de arena natural, arena triturada o una combinación de estas. AGREGADO GRUESO El ag agre rega gado do gr grue ueso so de debe be es esta tarr co comp mpue uest sto o de gr grav ava, a, gr grav ava a tr trit itur urad ada, a, ro roca ca triturada, escoria de alto horno enfriada al aire, o concreto triturado fabricado con cemento hidráulico o una combinación de ellos, conforme a los requisitos de esta norma. AGREGADOS LIVIANOS Esta norma cubre dos tipos generale generaless de agregados livianos: AGREGADOS PROCESADOS
AGREGADOS NATURALES
Obtenidos por expansión, paletización o sintetización de productos como escoria de alto horno, arcilla, diatomita, cenizas finas, esquisto o pizarra
Aquellos utilizados en su estado natural, tales como piedra pómez o escoria. Los agregados deben estar compuestos principalmente de material celular liviano e inorgánico granular
NSR-10 TITULO C CONCRETO ESTRUCTURAL
C.3.3 — Agregados C.3.3.2 — El tam tamaño año máximo nominal nominal del agregado grueso no debe ser superior a:
(a) 1/5 de la menor menor separación entre los lados del encofrado, ni a
(b) 1/3 de la altura de la losa, ni a
(c) (c) 3/ 3/4 4 de dell es espa paci ciam amie ient nto o mí míni nimo mo li libr bre e en entr tre e la lass ba barr rras as o al alam ambr bres es individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones individuales, paquetes de tendones o ductos.
Estas lim Estas limita itacio ciones nes se pu pued eden en omi omitir tir si a ju juici icio o de dell pr profe ofesio sional nal fac facult ultad ado o par para a dise di seña ñarr la tr trab abaj ajab abil ilid idad ad y lo loss mé méto todo doss de co comp mpac acta taci ción ón so son n ta tale less qu que e el concreto se puede colocar sin la formación de hormigueros, vacíos o segregación en la mezcla.
Cuando se desea hormigón de alta resistencia, se pueden obtener los mejores resultados con tamaños máximos nominales reducidos de agregado, ya que éstos producen mayores resistencias a una relación dada de agua-cemento.
Paso 3: Estimación del agua de mezcla y contenido de aire La cantidad de agua por unidad de volumen de hormigón requerida para producir un asentamiento determinado depende de:
el tamaño máximo nominal
la forma forma de las partículas partículas
la clasificación clasificación de de los agregados
la temperatura temperatura del del hormigón
la cantidad cantidad de aire arrastrado
el uso uso de aditivos químicos. químicos.
La disminución no se ve afectada por la cantidad de cemento o materiales cementosos dentro de los niveles normales de uso (bajo circunstancias favorables, el uso de algunos minerales finamente divididos puede reducir ligeramente los requerimientos de agua). La tab tabla la 6.3 6.3.3 .3 pro propor porcio ciona na est estima imacio ciones nes del agu agua a de mez mezcla cla req requer uerida ida par para a el hormigón fabricado con varios tamaños máximos de agregado, con y sin arrastre de aire.
Paso 3: Estimación del agua de mezcla y contenido de aire
Paso 3: Estimación del agua de mezcla y contenido de aire (SI)
Paso 4: Selección de la relación agua / cemento o agua / material cementante La relación a/c o a/mc requerida se determina no sólo por los requisitos de resistencia, sino también por factores tales como la durabilidad. Puesto Pues to qu que e di dife fere rent ntes es ag agre rega gado dos, s, ce ceme ment ntos os y ma mate teri rial ales es ce ceme ment ntos osos os generalmente producen diferentes resistencias a la misma relación a/c o a/mc, es altamente deseable tener o desarrollar la relación entre la resistencia a/c o a/mc para los materiales realmente utilizados. En au ause senc ncia ia de ta tale less da dato tos, s, lo loss va valo lore ress ap apro roxi xima mado doss y re rela lati tiva vame ment nte e conservadores para concreto que contiene cemento portland tipo I (tipo UG) pueden tomarse de la Tabla 6.3.4(a). Con materiales típicos, las tablas a/c o a/mc deben producir las resistencias mostradas, basadas en pruebas de 28 días de muestras curadas bajo condiciones estándar de laboratorio. La resi resisten stencia cia medi media a sele seleccio ccionada nada deb debe, e, por sup supues uesto, to, exce exceder der la res resiste istencia ncia específica por un margen suficiente para mantener el número de pruebas bajas dentro de límites específicos (ver ACI 214 y ACI 318).
NSR-10 – Capítulo C.5 – Calidad del concreto, mezclado y colocación
NSR-10 – Capítulo C.5 – Calidad del concreto, mezclado y colocación
Paso 4: Selección de la relación agua / cemento o agua / material cementante
Paso 4: Selección de la relación agua / cemento o agua / material cementante (SI)
Paso 4: Selección de la relación agua / cemento o agua / material cementante (SI) Cuando la f´cr no aparece exacta en la tabla debe realizarse una operación de interpolación con la siguiente fórmula: = +
− 2 −
Donde: x= f´cr y= relación agua/cemento
2 −
Paso 5: Cálculo del contenido de de cemento La cantidad de cemento por unidad de volumen de hormigón se fija mediante las determinaciones determinaciones realizadas en los pasos 3 y 4 anterior anteriores. es. El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezcla (Paso 3) dividido por la relación agua-cemento (Paso 4). Sin embargo, si la especificació especificación n incluye un límite mínimo separado para el cemento además de los requisitos de resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca a la mayor cantidad de cemento.
ó = Τ
Paso 6: Estimación de contenido de agregado grueso Los ár Los árid idos os de un mi mism smo o ta tama maño ño má máxi ximo mo no nomi mina nall y la cl clas asif ific icac ació ión n producirán un hormigón de trabajabilidad satisfactoria cuando se utilice un volumen dado de agregado grueso, sobre una base secada en horno, por unidad de volumen de hormigón. Los valores apropiados para este volumen agregado se dan en la Tabla 6.3.6. Se puede observar que, para una trabajabilidad igual, el volumen de agregado grueso en una unidad de volumen de hormigón depende solamente de su tamaño máximo nominal y del módulo de finura del agregado fino. Las diferencias en la cantidad de mortero requerido para la trabajabilidad con diferentes agregados, agregados, debido a las diferencias en la forma de las partículas y la clasificación, se compensan automáticamente por las diferencias en el contenido de espacios entre partículas.
Paso 6: Estimación de contenido de agregado grueso
El valor seleccionado debe multiplicarse por el peso unitario compactado del agregado grueso
Paso 6: Estimación de contenido de agregado grueso (SI)
Paso 7: Estimación de contenido de agregado fino Al completarse el paso 6, se han estimado todos los ingredientes del hormigón excepto el agregado fino. Su cantidad viene determinada por la diferencia. Se pueden emplear cualquiera de los dos procedimientos: el método del peso (Sección 6.3.7.1) o el método del volumen absoluto (Sección 6.3.7.2).
Paso 7: a) Método del volumen absoluto Un procedimiento más exacto para calcular la cantidad requerida de agre ag rega gado do fi fino no im impl plic ica a el us uso o de vo volú lúm men enes es de desp spla laza zado doss po porr lo loss ingr in gred edie ient ntes es.. En es este te ca caso so,, el vo volu lume men n to tota tall de desp spla laza zado do po porr lo loss ingredientes conocidos -agua, aire, materiales cementosos y agregado grueso gru eso-- se res resta ta del vol volume umen n un unita itario rio de ho hormi rmigó gón n par para a obt obten ener er el volumen requerido de agregado fijo. El volumen ocupado en el hormigón por cualquier ingrediente es igual a su peso dividido por la densidad de ese material (siendo este último el producto del peso unitario del agua y el peso específico del material).
Paso 7: a) Método del volumen absoluto =
í
= 1% =
í
=
Paso 7: b) Método del de l peso del concreto fresco Si se supone el peso del hormigón por unidad de volumen o se puede esti es tima marr po porr ex expe peri rien enci cia, a, el pe peso so re requ quer erid ido o de dell ag agre rega gado do fi fino no es simplemente la diferencia entre el peso del hormigón fresco y el peso total de los demás componentes. A me menu nudo do,, el pe peso so un unit itar ario io de dell ho horm rmig igón ón se co cono noce ce co con n ex exac acti titu tud d razonable de la experiencia previa con los materiales. En ausencia de dicha información, el cuadro 6.3.7.1 puede utilizarse para hacer una primera estimación. Incluso si la estimación del peso de concreto por yd3 no es exacta, las proporciones de la mezcla serán lo suficientemente precisas para permitir un fácil ajuste sobre la base de lotes de ensayo.
Paso 7: b) Método del de l peso del concreto fresco
Paso 7: b) Método del de l peso del concreto fresco (SI)
Paso 8: Corrección de la cantidad de agua de mezcla Las ca cant ntida idade dess to tota tales les re realm almen ente te pe pesad sadas as pa para ra el ho hormi rmigó gón n de debe ben n permitir perm itir la hume humedad dad en los agre agregad gados. os. Gene Generalm ralmente ente,, los agre agregado gadoss estarán húmedos y sus pesos secos deberán ser incrementados por el porcentaje de agua que contienen, tanto absorbidos como superficiales. El agua de mezcla añadida al lote debe reducirse en una cantidad igual a la humedad libre aportada por el agregado, es decir, la humedad total menos la absorción.
= % − % % %w= Porcentaje de humedad %abs= Porcentaje de absorción
