METODOLOGÍAS PARA LOS DISEÑOS DE MEZCLA
Diseño de mezcla Para realizar este diseño se usa una metodología que es la más común y se parte de la resistencia que se quiere obtener, del asentamiento que se tiene y de la dosis de cemento que se necesita para poder crear un diseño, realizar este diseño no da un resultado preciso, ni teórico, ni practico ya que se parte de pocas variables. En esta metodología influyen varios factores y propiedades tales como los métodos de curado y colocación usados. En especial las cantidades que sean utilizadas afectan las características del concreto tanto en estado sólido como en estado plástico entre estas podemos destacar la resistencia, trabajabilidad, la durabilidad entre otros. Para realizar el diseño se deben obtener las cantidades de los agregados, agua, cemento y si se van a usar aditivos, esto solo para casos donde el ambiente lo exija o las condiciones pedidas. La resistencia final también depende del método de curado usado, ya que el proceso de solidificación de la mezcla entre agua y pasta de cemento sucede de manera muy paciente lo que permite la evaporación de agua necesaria para la completa hidratación del cemento, también otro factor que influye es la absorción de los agregados la cual sustrae agua necesaria para el endurecimiento de la pasta de cemento, por esta razón se realiza el proceso de curado. Algunas características varían según el tipo de estructura que se quiera construir, su tamaño y los equipos de construcción empleados para esto, entre estas propiedades se encuentran el agregado grueso.
DISEÑO DE MEZCLA #1 Se parte de: Resistencia media a los 28 días = 28 MPa Asentamiento Promedio (T) = 8 cm Espacio entre barras (P) = 5 cm Según la ley de Abrams se sigue el siguiente esquema: “Imagen 1”
Lo que deja que partiendo de la resistencia se puede saber la relación Agua/Cemento y la dosis necesaria de cemento. Siguiendo los lineamientos de la norma sismo-resistente NSR – 10 acerca de la exposición del concreto, y analizando el ambiente climático de la ciudad de Bogotá, se obtiene que la exposición del concreto será de tipo F1, es decir, un concreto expuesto a ciclos de congelamiento y deshielo, en contacto ocasional con la humedad, esto por las bajas temperaturas alcanzadas en Bogotá. La NSR-10 indica que para un concreto con un tipo de exposición F1 debe tener una relación Agua/Cemento de 0.45 0.05, siguiendo la siguiente grafica para obtener una resistencia de 28 MPa que equivale aproximadamente a 285 , lo que interpretando la gráfica nos arroja un resultado de 0.48 relación A/C.
“Imagen 2”
La NSR-10 propone una condición sobre el tamaño máximo de los agregados, que debe ser tres cuartas partes del espaciamiento entre barras de acero:
P=50mm
El tamaño del agregado no debe exceder los 37.5mm. Para encontrar el tamaño máximo del agregado se usa dependiendo la forma de las partículas del agregado, siendo D el valor del tamaño máximo y P el espaciamiento medio entre las barras de acero. Para agregados con partículas redondeadas se tiene que: D = 1,2 X P Para agregados con partículas angulares se tiene que: D = 1.4 X P
Para hallar P se usa:
Siendo e la distancia entre las barras de acero. Como se toma como especificación una forma de agregado redondeada Se usa D = 1,2 X P => 1,2 X 25 = 30mm 30 mm es el límite del tamaño máximo del agregado, cualquier tamaño de agregado menor a este pero que se encuentre por encima del límite menor de tamaño sirve para generar resistencia pero entre menor sea el tamaño del agregado más resistencia a la compresión generara ya que el tamaño del agregado es inversamente proporcional a la resistencia a la compresión. En la siguiente grafica se muestra lo anteriormente mencionado: “Imagen 3”
Al interpretar esta grafica partiendo del tamaño máximo obtenido que fue 30mm se toma un valor intermedio entre el contenido de cemento y la resistencia a obtener para definir el tamaño del agregado, siguiendo esto el valor intermedio es 3/4 de pulgada (19mm).
CANTIDAD DE AGUA Según la siguiente tabla se halla el valor de la cantidad de agua dependiendo el tamaño del agregado y el asentamiento. “Imagen 4”
Por medio de una interpolación se halla la cantidad de agua para un asentamiento de 80mm lo que arroja un resultado de 188.33 . AIRE Como el concreto es de tipo F1 anteriormente especificado, el aire en su interior para el tamaño máximo del agregado que es 19mm es 5%, para pasar este porcentaje a volumen, se divide en 100 y se multiplica por 1000 lo que nos da un resultado de 50. CANTIDAD DE CEMENTO Con los valores de la cantidad de agua y la relación entre agua y cemento se puede calcular el valor del contenido de cemento.
Este último es el contenido de cemento para cada metro cubico de concreto. ESTIMACION DE LAS PROPORCIONES DE LOS AGREGADOS Lo que frecuentemente se tiene es un agregado conocido pero no controlado, lo que quiere decir esto es que proviene de una zona de explotación de la que habitualmente se extraen agregados, cuya inocuidad ya fue analizada en algunas ocasiones pero que la preparación y control a que son sometidos no permiten garantizar que su limpieza y granulometría sean adecuadas y se mantengan en el tiempo.
Método de Richard y Talbot b/bo el cual se determina por medio de la siguiente tabla, donde b es el volumen solido del agregado por unidad de volumen de concreto, y b o es el volumen solido del agregado por unidad de volumen compactada. “Imagen 5”
De la anterior tabla se toma el dato del módulo de finura para el tamaño máximo del agregado que es 19mm, esto nos deja 4 opciones, pero se toma un valor intermedio porque entre más fino sea el agregado puede que este toma una conformación no muy manejable y por lo contrario si se toma un valor de menor finura también puede que este sea muy rígido por lo tanto poco trabajable. Se toma el valor de 0.64 que equivale a b/b o, también se toman unos valores así: Pi = Peso seco del agregado en Pi = b/bo Pit= b/bo X Pi = 0.64 x 1661.99 = 1063.67 Gi= Peso específico de los agregados en estado SSS en Y
para
hallar
el
Ingrediente
volumen
se
Peso seco ()
hace
siguiente:
Peso especifico
lo
Volumen Absoluto
Cemento Agua Aire Agregado Grueso Agregado Fino Total
392.35 188.33 1063.67
3.10 1.00 2.38
126.56 188.33 50 446.92
578.80 2223.15
2.43
238.18 1000
DISEÑO DE MEZCLA #2 Al igual que el anterior diseño en este se usa el método de diseño inverso por lo que se tomaran datos teóricos para un ejemplo: Para este ejemplo se dan bastantes especificaciones y estas son: f’c= 40 MPa, El agregado que se usara es de partículas angulares, con un TMN de media pulgada (12,7mm), con un asentamiento de 50mm y un espaciamiento entre barras de 40mm y con un tamaño de barra #8 , el proyecto es una casa de 1 piso, ubicada en la ciudad de Tunja. Como dentro de los datos dados para el ejemplo hay pasos del procedimiento del diseño adelantados, se comienza por el siguiente el cual es: LA ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE Según la norma NSR-10 el tipo de concreto según la exposición al ambiente se considera un tipo F1, o tipo de exposición moderada lo cual comparando con el tamaño de agregado que es 12.7mm nos da un porcentaje de contenido de aire del 5.5%, el cual se divide por 100 y se multiplica por 1000 para que dé el volumen el que es igual a 55. ESTIMACION DE CONTENIDO DE AGUA DE MEZCLADO Por medio de la tabla que relaciona los tamaños de los agregados y los kilogramos de agua por metro cubico se deduce el valor de 197 . SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO La resistencia que se busca es 40 MPa y como el tipo de concreto es F1 su relación a/c va de 0.40 hasta 0.50, analizando la grafica de la resistencia a la compresión contra la relación a/c, se deduce que el valor aproximado de la relación a/c es 0.44. CALCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO Según la ecuación de relación agua/cemento se despeja y se halla el valor de la cantidad de cemento.
ESTIMACIÓN DE LAS PROPORCIONES DE LOS AGREGADOS Ingrediente
Peso ()
seco Peso especifico
Volumen Absoluto
Cemento Agua Aire Agregado Grueso Agregado Fino Total
447.73 197 950
3.10 1.00 2.45
144.43 197 55 404.08
515 1924.73
2.58
199.6 1000
FUENTE DE LAS IMÁGENES USADAS
Imagen 1: http://www.slideshare.net/rogerjob/dosificacion-o-diseo-demezclas-del-concreto Imagen 2: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego; Tecnología del Concreto y del Mortero, Bhandar Editores LTDA; Pagina 237 Figura 11.4 Imagen 3: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego; Tecnología del Concreto y del Mortero, Bhandar Editores LTDA; Pagina 231 Figura 11.3 Imagen 4: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego; Tecnología del Concreto y del Mortero, Bhandar Editores LTDA; Pagina 233 Tabla 11.6 Imagen 5: SÁNCHEZ DE GUZMÁN, Diego; Tecnología del Concreto y del Mortero, Bhandar Editores LTDA; Pagina 241 Tabla 11.15
