DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
FACULTAD DE ING. CIVIL
CURSO
:
TECNOLOGIA DEL CONCRETO
TEMA
: UNIDAD 05: Diseño de mezclas por el método ACI y sus alcances, y otros métodos
DOCENTE
:
ING. MAX ANDERSON HUERTA MAZA
INTEGRANTES:
HUARAZ-2014
UNASAM-FIC
Página 1
DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS INDICE
Contenido I.
PRESENTACION PRESENT ACION ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ..................... ... 4
II.
OBJETIVOS OBJETIV OS .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 4 2.1.
OBJETIVO OBJETIV O GENERAL: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 4
2.2.
OBJETIVOS OBJETIV OS ESPECIFICOS: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 4
III.
INTRODUCCION: INTRODU CCION: .................................... .................. ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 5
IV.
MARCO TEORICO: .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 6
4.1.
DISEÑO DE MEZCLAS MEZCLAS POR EL METODO METODO DEL DEL ACI: .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ........... 6
4.1.1.
GENERALIDADES: GENERAL IDADES: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 6
4.1.2.
DEFINICION: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 6
4.2.
CONSIDERACIONES CONSIDERA CIONES BASICAS. ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 7
4.2.1.
CARACTERISTICAS DEL AGUA DE MEZCLADO: ................... ............................ .................. .................. .................. .............. ..... 7
4.2.2. 4.2.2 .
ADITIVOS: ADITIVO S: PROPIEDADES PROPIED ADES Y SELECCIÓN: .................................. ................. ................................... ................................... ................... 8
4.3.
SECUENCIA DE DISEÑO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 14
4.3.1. 4.3.1 .
PRIMER PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 15
4.3.2. 4.3.2 .
SEGUNDO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................ 22
4.3.3. 4.3.3 .
TERCER PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 27
4.3.4. 4.3.4 .
CUARTO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 33
4.3.5. 4.3.5 .
QUINTO PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 40
4.3.6. 4.3.6 .
SEXTO PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 48
4.3.7. 4.3.7 .
SEPTIMO PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 55
4.3.8. 4.3.8 .
OCTAVO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 56
4.3.9. 4.3.9 .
NOVENO PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 57
4.4.
EJEMPLO – MÉTODO ACI: .................................................................................................. 57
4.5.
OTROS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLA ................................... .................. ................................... ................................... ................... .. 65
................ ........ 65 Entrelosmétodosparaeldiseñodemezclasdeconcretotenemos:........................
4.5.1.
Métodosbasadosencurvasteóricas ............................................................. 65
4.5.2. 4.5.2 .
METODO DE FÜLLER: .................................. ................. .................................. ................................... .................................... ............................ .......... 67
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS INDICE
Contenido I.
PRESENTACION PRESENT ACION ................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ..................... ... 4
II.
OBJETIVOS OBJETIV OS .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 4 2.1.
OBJETIVO OBJETIV O GENERAL: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 4
2.2.
OBJETIVOS OBJETIV OS ESPECIFICOS: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 4
III.
INTRODUCCION: INTRODU CCION: .................................... .................. ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 5
IV.
MARCO TEORICO: .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 6
4.1.
DISEÑO DE MEZCLAS MEZCLAS POR EL METODO METODO DEL DEL ACI: .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ........... 6
4.1.1.
GENERALIDADES: GENERAL IDADES: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 6
4.1.2.
DEFINICION: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 6
4.2.
CONSIDERACIONES CONSIDERA CIONES BASICAS. ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 7
4.2.1.
CARACTERISTICAS DEL AGUA DE MEZCLADO: ................... ............................ .................. .................. .................. .............. ..... 7
4.2.2. 4.2.2 .
ADITIVOS: ADITIVO S: PROPIEDADES PROPIED ADES Y SELECCIÓN: .................................. ................. ................................... ................................... ................... 8
4.3.
SECUENCIA DE DISEÑO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 14
4.3.1. 4.3.1 .
PRIMER PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 15
4.3.2. 4.3.2 .
SEGUNDO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................ 22
4.3.3. 4.3.3 .
TERCER PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 27
4.3.4. 4.3.4 .
CUARTO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 33
4.3.5. 4.3.5 .
QUINTO PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 40
4.3.6. 4.3.6 .
SEXTO PASO: ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 48
4.3.7. 4.3.7 .
SEPTIMO PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 55
4.3.8. 4.3.8 .
OCTAVO PASO: .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 56
4.3.9. 4.3.9 .
NOVENO PASO: ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ................... .. 57
4.4.
EJEMPLO – MÉTODO ACI: .................................................................................................. 57
4.5.
OTROS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLA ................................... .................. ................................... ................................... ................... .. 65
................ ........ 65 Entrelosmétodosparaeldiseñodemezclasdeconcretotenemos:........................
4.5.1.
Métodosbasadosencurvasteóricas ............................................................. 65
4.5.2. 4.5.2 .
METODO DE FÜLLER: .................................. ................. .................................. ................................... .................................... ............................ .......... 67
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.5.3. 4.5.3 . 4.6.
METODO WALKER ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 70
EL DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO DE WALKER SE PUEDE HACER DE LA
SIGUIENTE MANERA: ..................................................................................................................... 71 4.6.1. 4.6.1 . V.
METODO 1. .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 71
CONCLUSIONES CONCLUSI ONES ................................... .................. .................................. ................................... ................................... .................................. .................................. ................. 79
VI.
RECOMENDACIONES RECOMENDA CIONES .................................. ................. ................................... .............................. ............ ¡Error! Marcador no definido.
VII.
BIBLIOGRAFIA BIBLIOG RAFIA .................................. ................. .................................. ................................... ................................... .................................. .................................. ................. 80
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS I.
PRESENTACION El presen esentte trab rabajo ajo “Dis “Diseñ eños os de mezc ezclas las por el Méto étodo del ACI, alcancesyotrosMétodos”,esuntemaimportante,porsudebidouso
enla vid vida alab labora orallde de nuestr nuestra acar carrer rera. a.En En este estetra trabaj bajo osemues semuestralos tralos conceptosbásicosparasucomprensión,comoasímismoelmétodo empleado,ylosdiversosmétodosqueexiste;yalavezidentificarsus difere dif erenci ncias as y ventaj ventajas as,, a contin continuac uación ión se muestr muestra a el desarr desarrol ollo lo del trabajoinvestigado.
II.
OBJETIVOS
2.1.
OBJETIVO GENERAL: Determinar la combinación más práctica de los mater materia iales les con con los los qu que e se disp dispon one e para para prod produc ucir ir un concreto
que
satisfaga
los
requisitos
de
comp comport ortam amient iento o bajo bajo las condi condicio ciones nes partic particula ulares res de uso”
2.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conocerlosconceptosmásimportantesparallevaracab importantesparallevaracabo o Conocerlosconceptosmás unmejorentendimientoyaplicarloenelcampo.
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ConocerelmétodoACI
Conocerlosdiversosmétodo Conocerlosdiversosmétodosparaeldiseñod sparaeldiseñodemezcla. emezcla.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS III. INTRODUCCION: Lamezcladeconcretoqueconvieneutilizarencadaocasión,debeser apropiadaparasatisfacerlosrequerimientosespecíficosdelcasoenlo queseafundamental,perosindescuidarlaconciliacióndelaspecto técnicoconeleconómico,esdecir,lamezclamásconvenientedebe ser laquepermitacumplir conelobjetivode suutilización almenor costo. En el aspecto económico, un importante factor relacionado con la composición del concreto se refiere al costo por concepto de su contenidodecemento.Comosesabe,entreloscomponentesqueson normales en el concreto convencional, el cemento es el de precio unitario más alto; de este modo, aunque este tipo de concreto el cementosoloconstituyealrededordel10%delvolumenabsolutototal, puedellegararepresentarencambiomásdel70% de sucostopor concepto
de
ingredientes.
Debido
a
ello,
suele
resultar
económicamenteventajosotratardereducirelconsumounitariodel cemento, pero sin sacrificar ninguna de las características y propiedadesesencialesrequeridasenelconcreto. En el aspecto técnico, los requerimientos que deben satisfacer al diseñar las mezclas se refieren tanto al comportamiento que se demandadelconcretoensuestadofrescocomoalaspropiedades queselesexigenyaendurecido.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS IV.
MARCO TEORICO:
4.1. DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO DEL ACI: 4.1.1. GENERALIDADES: el comité 211 del ACI ha desarrollado un procedimiento de diseño de mezclas bastante simple el cual basándosedealgunastablasqueseveránacontinuación,permite obtenervalores delosdiferentesmaterialesqueintegranlaunidad cubicadeconcreto. 4.1.2. DEFINICION: enelcasodelasmezclascuyaintegraciónpreliminarse haceporelmétodoACI211.1esfrecuentequelaprimerarevoltura depruebarequierapocosajustesamenosquelosmaterialesdeuso específicoposeancaracterísticassensiblementeapartadasdelas consideradascomotípicas. Diseñarunamezcladeconcretoconsisteendeterminarlacantidad de materiales (cemento, agua, agregados y aditivos) que deben emplearseparaconstituirunvolumenunitariodeconcretofresco cuya calidadsea tal que cumpla con los requisitosespecificados paralaestructuraquesepretendafabricar,paraestonosapoyamos delosiguiente: Utilizareltamañomásgrandedegravacompatiblecon lasdimensionesdeestructura,laseparacióndelacero derefuerzo,lascondicionesdecolocacióndelconcreto ylamagnituddelaresistenciadeproyecto.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Obtenerelconcretodelacalidadespecificadaalcosto más bajo posible. Como entre los componentes comunesdelconcreto,elcementoeseldemayorprecio existelatendenciaaemplearloenlamenorcantidad posible, pero sin detrimento en las características requeridas. La estimación de las cantidades de materiales requeridas para preparar una cantidad cubica de concreto implica una secuencia cuyo cumplimiento permite, en función de las características de los materiales,prepararlamezclaadecuadaparaeltrabajo quesevaefectuar
4.2. CONSIDERACIONES BASICAS. 4.2.1. CARACTERISTICAS DEL AGUA DE MEZCLADO: yaqueelaguaesunode losprincipalesintegrantesjuntoconelcementoenelconcreto,esta interesabajodosaspectosclaramentedefinidos.
Comoaguademezcla(concretofresco)
Comoaguadecontacto(concretoendurecido)
Enreferenciaalprimeraspecto,susimpurezaspuedentenerefectos considerablessobreeltiempodefraguado,resistenciadelconcreto ycorrosióndelaceroderefuerzo.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Enloconcernientealsegundoaspecto,estepuedesubdividirseen aguadecuradoocomoaguadelosalrededores;enloquerespecta alaguadecuradolosefectospuedensermásbiendeapariencia, yaseaporsalesquemanchenoqueproduzcaneflorescenciaenla superficiedelconcreto,ahorabiencomoaguaqueformapartedel medio circundante, cuando existen sustancias agresivas, sus efectos son más marcados, pudiendo llegar a la destrucción del concreto.Descartandoelaspectobacteriológico,queenelcasodel concretonointeresa,elaguapuedesercontaminadaendosformas: pormaterialesensuspensiónyporsustanciasendilución,dentrode las primeras se incluyen limo arcilla y materia orgánica, en las segundas,algunosgases,salessolublesymateriaorgánica. 4.2.2. ADITIVOS: PROPIEDADES Y SELECCIÓN:
Frecuentementesehacenecesariomejorarelcomportamientodel concreto ya sea fresco o en su estado endurecido, en virtud de hacerlo,abasedesolocemento,agregadosyaguasignificaelevar su costo, tanto en lo referente al manejo de fluido como a las condicionesdeservicioparalasquefuediseñado. Esporestoquelaprácticacomún,consisteenadicionarunoomás productos son conocidos como aditivos para concreto, aunque algunos de ellos pueden presentar efectos secundarios, nocivos paralaestructura.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Podemos encontrar una clasificación más ampliay detallada de aditivosparaconcretoysusaplicacionesenelcomitéACI212,de laqueacontinuaciónseresume: TIPO DE ADITIVO
REQUERIMIENTO
ACELERANTE
Aceleración del tiempo de fraguado y/odelavelocidaddeadquisiciónde resistenciaaedadestempranas
RETARDANTE
Retardo del tiempo de fraguado
FLUIDIZANTE
Reducción del agua de mezcla
INCLUSOR DE AIRE
Aumento de la resistencia a ciclos de congelación-deshielo,
mayor
manejabilidad,menorsangrado. ESTABILIZADOR DE VOLUMEN
Obtención de volumen estabilizado en espacios abiertos, y contrarrestar contracción
EXPANSOR
Producción de gran expansión para relleno
de
espacios
confinados,
reduccióndelpesovolumétrico
4.2.2.1.
ACELERANTES:
los aditivos que normalmente se utilizan como
acelerantesdelaresistenciasonsalesquedosificanenelagua demezcla.Casitodasestassalesinducenefectosnosoloenla UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS adquisición de la resistencia sino también en el tiempo de fraguado, por lo que siesnecesario no alterar esta propiedad deberá contrarrestarse adicionando otras sustancias químicas. Aunquealgunosaditivosendosispequeñasgeneranunretardo eneltiempodefraguado.Lasalmásutilizadacomoacelerante eselclorurodecalcio(CaCl2),laqueserecomiendasuusohasta enun2%máximorespectodelpesodecemento,lográndosela resistenciadelproyecto(28días)generalmenteen7día Ademásdeinfluirenlahidrataciónnormaldelcemento,el (CaCl2), presenta efectos secundarios en el concreto, unosbenéficosotrosperjudiciales. BENEFICOS: Aumenta ligeramente la plasticidad de las mezclas.AceleralaevolucióndelcalordeHidratacióndel cemento. PERJUDICIALES:Aumentaligeramentelacontraccióndel concreto,aumentalevementelareacciónálcali-agregado. Reducelaresistenciadelconcretoalataquequímicode sulfatos,incrementaelriesgodecorrosiónenelacero,de refuerzo. 4.2.2.2.
RETARDANATES:
A diferencia del caso anterior, cuando se utiliza
aditivosretardantesenelconcreto,solosebuscahacermáslento eltiempodefraguado,sinmodificarlapropiedadderesistencia.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Lassustanciasqueproducenretardoeneltiempodefraguado delcementosepuedenagruparen3clases:
4.2.2.3.
Ácidoslignosulforicosysussales
Ácidoshidroxilcarboxilicos
Carbohidratos,gomas,proteínas,fosfatos,etc.
FLUIDIZANTES:
Existensustanciasquímicasque,alseradicionadas
aunconcretofresco,incrementasufluidezdeunmodosimilaral delexcesodeagua,selesconocetambiéncomoreductoresde agua pues se considera que obtienen una fluidez, con menor cantidaddeagua,conestossebuscantresobjetivos: Incrementarlafluidezdelamezcla(sinaumentar larelaciónA/C) Conservar la misma fluidez (reduciendo la relaciónA/Cafectandoelagua) Conservar la misma fluidez ( relación A/C constanteafectandoaguacemento) Lasprincipalessustanciasutilizadassonlosácidosconsales, generando efecto de lubricación y dispersión adquiriendo conestomayormovilidaddentrodelamezcla. 4.2.2.4.
INCLUSORES DE AIRE:
Elairequeseincluyeintencionalmenteenlas
mezclas de concreto fresco es el mejor defensa de concreto endurecidocontralacongelacióndelaguainternaycontralos UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS efectossecundariosdelassalesqueaparecenaldescongelarse dicha agua.Ademáselaireincluidointencionalmenteinfluyede manera favorable en la cohesión, plasticidad y manejabilidad, reducelasegregaciónylimitaelsangrado.Elefectoindeseable esquereducelaresistenciamecánicadelconcretoalaumentar sucontenido. El concretofresco normalmente contiene1%de aire(volumen)ysonburbujasde2.0mmdediámetroomásyno afectaelcomportamientodelconcretoyaendurecido. Elaireintroducidonodebeconfundirseconelaireatrapado,este últimoseproducetantoenelmezcladocomoenelprocesode colocación,llegandoaserunvolumenconsiderablesielconcreto no es vibrado adecuadamente, aun contando con un vibrado eficientesiemprequedaalgodeaireatrapadopudiendollegara serhastadeun2%paraestecaso. El aire atrapado se caracteriza por ser perjudicial a la impermeabilidaddelconcretoyaquelasburbujassongrandes ydispersasenformaheterogéneaenlamasadeconcreto. Porotroladolasburbujasquecaracterizanalconcretoconaire introducidosonnotoriamentemáspequeñasyestánseparadas (noseconectan)unpromediode0.2mmenlapastadecemento. 4.2.2.5.
ESTABILIZADORES
DE
VOLUMEN:
uno de los comportamientos
indeseablesdelapastadecementoconsisteenloscambiosde volumen que experimenta durante la etapa de fraguado y UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS también durante el endurecimiento. Cuando se ponen en contactoconelaguaycemento,formandounapasta,elagua tiende a envolver los granos de cemento, dando inicio a las reacciones entre ambos. El movimiento del agua favorece un acercamiento en las partículas de cemento, manifestándose como una disminución del volumen aparente de la pasta, conociéndoseestefenómenocomocontracciónplástica,yaque ocurreduranteelestadoplásticodelapasta,simultáneaadicha contracciónsepresentaunaligeraexpansiónprovocadaporel calor de hidratación, sin embargo al termino fraguado la disminucióndevolumendelapastaesaparente.Estefenómeno en el caso de morteros o concretos de consistencia fluida, es favorecidoporasentamientodelaspartículasdeagregadoyla tendenciadelaguaafluirhacialasuperficie,representandoen ocasionescontraccionesdehastael1%devolumenoriginal. 4.2.2.6.
EXPANSORES:
Otraforma delograrun controlenla expansión de
concretosesmedianteunareacciónquímicaenlacualsegenera un gas, por lo que estos aditivos también se conocen como gasificadores.Aquílaexpansiónseproducecuandoelgas(más ligeroqueelaire)tiendeasubir,enformadepequeñasburbujas, creandofuerzasascendentes,queenformaintegralexpandenla mezclaantesdefraguar.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.
SECUENCIA DE DISEÑO: El procedimiento para la selección delas proporciones que se presentaacontinuaciónesaplicableaconcretosdepesonormal yalascondicionesqueparacadaunadelastablasseindiquen. Aunquelosmismosdatosbásicosyprocedimientospuedenser empleadoseneldiseñodeconcretopesadoyconcretociclópeos, altratarestossedalainformacióncomplementaria. Esusualquelascaracterísticasdeobraestablezcanlimitaciones aquientienelaresponsabilidaddediseñarlamezcla.Entredichas limitacionespuedenestar: Relaciónagua-cemento Contenidomínimodecemento Contenidomáximodeaire Asentamiento Tamañomáximonominaldelagregadogrueso resistenciaencompresiónmínima Requisitos especiales relacionados con la resistenciapromedio,elempleodeaditivos,o lautilizacióndetiposespecialesdecementoo agregados.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.1. PRIMER PASO:
Seleccióndelaresistenciapromedioapartirdelaresistenciaen compresión especificada y la desviación estándar de la compañíaconstructora: 4.3.1.1.
GRADO DE CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO
Lasmezclasdeconcretodebendiseñarseparaunaresistencia promediocuyovaloressiempresuperioraldelaresistenciade diseñoespecificadaporelingenieroproyectista. Ladiferenciaentreambasresistenciasestadadysedeterminaen funcióndelgradodecontroldelauniformidadydelacalidaddel concretorealizado.Seconsideraqueelgradoderigidezenel control delas operaciones del proceso de puesta en obra del concretoesfunciónde: a) Elahorroobtenidoenloscostosdeproduccióncomparado conelgastodelasoperacionesdecontroldecalidad. b) Lascaracterísticas,importanciaymagnituddelaobra. c) Laspropiedadesrequeridasporleconcretotantoalestado frescocomoelendurecido.Enesteaspectodeberecordarse quelaresistenciaencompresióndelconcretonosiemprees el único ni el más importante de los factores a ser consideradospudiendoladurabilidaduotraspropiedadesser más importantes en función de las características, uso, o ubicacióndelaobra. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS d) Losmaterialesempleadosyelprocesodepuestaenobradel concreto.
e) Losrequisitosdelos planos y especificacionesdeobra, así comolaslimitacionesdelasnormas. 4.3.1.2. FACTORES EN LA VARICIACION DE CALIDAD DEL CONCRETO
1. Elgradodecontrolenlacalidadyuniformidaddelconcreto, elcualhadedefinirlaresistenciapromedioconlacualsehan deseleccionarlasproporcionesdelamezcla. Estásujetoavariacionesdebidasa: a) Variacionesenlacalidaddelosmateriales. b) Variacionesenelprocesodepuestaenobra. c) Variacionesenelcontroldecalidad. 2. Laexperienciadelconstructor,sucapacidadparaproducir unconcretodelaspropiedadesdeseadas;suhabilidadpara lograr una adecuada selección de los materiales y su capacidadparaplanificarcorrectamentelasdiversasetapas del trabajo y producir un concreto de las propiedades deseadas,seexpresannuméricamenteenelcoeficientede variación y en la desviación estándar propias de la compañía,V yS . 1
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 3. Laexperienciadelaboratorio,odelaentidadencargadadel controldecalidaddelconcreto;incluidalatomademuestras representativasdeeste,asícomolacorrectaejecuciónde los ensayos al estado fresco y endurecido se expresan numéricamenteentérminosdelcoeficientedevariaciónyen ladesviaciónestándarpropiosdellaboratorio,V yS . 2
2
4. El coeficiente de variación de las muestras de ensayo tomadasenobrayutilizadasenelcontroldelaresistenciaa la compresión del concreto, recoge los coeficientes de variación propios de la compañía constructora y del laboratorio encargado del control y los relaciona por la ecuacióndad. 5. Losvaloresquerelacionanelgradodecontroldecalidad con elcoeficiente de variación “V” estándadosenla tabla
7.2.5.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.1.3.
CALCULO DE LA DESVIACION ESTANDAR
1. El registro de los resultados de ensayos de resistencia a compresión a partir del cual se calculara la desviación estándardeberá: a) Representar materiales, procedimientos de control de calidadycondicionesdetrabajosimilaresaaquellosque seesperaen laobra que sevaainiciar.Lasdiferencias existentes en materiales y proporciones del registro del conjuntodeensayosnodeberánsermásrigurosasque aquellaquesehaespecificadoparalaobrapropuesta. b) representar a concretos preparados para alcanzar una resistencia en compresión de diseño especificado del orden de la del trabajo a ser iniciado, aceptándose un rango de variación de 35 kg/cm para resistencias en 2
compresión hasta de 280 kg/cm , y de 70 kg/cm para 2
2
resistencias mayores en relación a la resistencia especificadaparalaobrapropuesta. c) Consistir por lo menos 30 resultados de ensayos consecutivos,odedosgruposdeensayosconsecutivos quetotalizenporlomenos30ensayos.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 2. Para las condiciones indicadas en el acápite anterior la desviaciónestándarsecalcularaapartirdelosresultados obtenidos con que se cuenta, aplicando la siguiente ecuación.
3. Si se utiliza dos grupos de registros de resultados de muestras de ensayo para totalizar por lo menos 30, la desviación estándar a ser empleada en el cálculo de la resistenciapromedio,deberáserelpromedioestadísticode los valores calculados para cada grupo de ensayos. Para determinarlaseutilizalasiguienteecuación:
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4. Silacompañíaconstructoranocuentaconunregistrode resultados de ensayo que cumpla con los requisitos del acápiteanteriorperosisetieneunregistroderesultadosde ensayobasadoen15a29pruebasconsecutivassedeberá determinar la desviación estándar de estas y luego multiplicarlaporelfactordecorrecciónindicadaenlatabla 7.3.6.
4.3.1.4. CALCULO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO 1. Laresistenciaalacompresiónpromediorequeridalacualha
de emplearse como base para la selección de las proporcionesdelamezcladeconcreto,deberáserelmayor de los valores obtenidos a partir de la solución de las ecuaciones(7.4.1)o(7.4.2),enlasqueseempleara,segúnel caso, la desviación estándar calculada de acuerdo a lo indicadoenlosacápites7.3.3o7.3.6.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
Igualmente, la resistencia promedio puede obtenerse directamenteapartirdelosvaloresdelatabla7.4.1entrando ala mismaconel valorde ladesviaciónestándar yde la resistencia de diseño especificada. Esta tabla ha sido calculadaapartirdelasecuaciones(7.4.1)y(7.4.2) 2. Ambas ecuaciones asumen que la desviación estándar
empleada corresponde a un número muy grande de resultadosdeensayos.Porelloesdeseableelempleodeuna desviaciónestándarcalculadaapartirdeunregistrode 100omásensayos.Sinembargocomoellousualmenteno esposibleseestimaaunvalornomenorde30resultadoslo cualdaráunaprobabilidaddefallaalgomayorde1en100. 3. Cuando no se cuenta con un registro de resultados de
ensayosqueposibiliteelcálculodeladesviaciónestándar
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS de acuerdo a lo indicado en los acápites 7.3.2 o 7.3.6, la resistencia promedio requerida deberá ser determinada empleando los valores de la tabla 7.4.3, debiendo la documentacióndelaresistenciapromedioestardeacuerdo conloindicadoenlasección7.5.
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4.3.2. SEGUNDO PASO:
Seleccióndeltamañomáximonominaldelagregado: 4.3.2.1.
DEFINICIONES
1. LanormaITINTEC400.037defineal“tamañomáximo”como a aquelque “correspondeal menor tamiz por el que pasa todalamuestradeagregadogrueso”.
2. La norma ITINTEC 400.037 define al “tamaño máximo nominal”comoaaquelque“correspondealmenortamizde
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4.3.2. SEGUNDO PASO:
Seleccióndeltamañomáximonominaldelagregado: 4.3.2.1.
DEFINICIONES
1. LanormaITINTEC400.037defineal“tamañomáximo”como a aquelque “correspondeal menor tamiz por el que pasa todalamuestradeagregadogrueso”.
2. La norma ITINTEC 400.037 define al “tamaño máximo nominal”comoaaquelque“correspondealmenortamizde serieutilizadaqueproduceelprimerretenido”.
3. La tabla 8.1.3 presenta las curvas granulométricas que corresponden
a
tamaños
máximos
nominales
comprendidos entre 2” y 3/8”. Esta tabla corresponde a la
clasificacióndelasnormasASTMC33. 4.3.2.2.
CRITERIOS DE SELECCIÓN
1. Enlaseleccióndeltamañomáximonominaldelagregado grueso, elingeniero deberá tenerenconsideración que el concreto deberá ser colocado sin dificultad en los encofrados y que
en todos los lugares de ellos,
especialmente esquinas y ángulos, espacio entre barras, ductos y elementos embebidos, secciones altamente reforzadas, y paredes de encofrados no deberán quedar espaciosvacíosnicangrejeras. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 2. Engeneral,enlamedidaqueelporcentajedevacíostienda adisminuirconforméaumenteeltamañomáximonominal deunagregadobiengraduado,losrequisitosdemorterode la unidad de volumen del concreto serán menores al incrementarseaquel.
3. Las normas de diseño estructural recomiendan que el tamañomáximonominaldelagregadogruesoseaelmayor quepuedasreconómicamentedisponible,siemprequeel seacompatibleconlasdimensionesycaracterísticasdela estructura. Se considera que, en ningún caso, el tamaño máximonominaldelagregadogruesodeberáexcederdelos siguientesvalores. a) Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrados. b) Unterciodelperaltedelaslosas. c) Tres cuartos del espacio libre mínimo entre barras o alambresindividualesderefuerzospaquetesdebarras-, tendonesoductosdepresfuerzo.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4. Laslimitacionesanteriorespuedenserobviadassi,acriterio de la inspección, la trabajabilidad de la mezcla y los procedimientos de colocación de la misma tienen característicastalesqueelconcretopuedeseracomodado enlosencofradossinpeligrodecangrejerasovacíos.
5. Enelementosdeespesorreducido oante lapresenciade grancantidaddearmadura,ductosoelementosembebidos, eldiseñadorpodráreducireltamañomáximonominaldel agregadogruesosiemprequesemantengaunaadecuada trabajabilidad,secumplaconelasentamientorequerido,se evitelaexcesivasegregaciónyseobtenganlaspropiedades especificadasparaelconcreto.
6. Cuandosedebenseleccionarlasproporcionesdeconcretos cuyaresistenciaencomprensióndediseñoespecificadasea igual o mayor de 350 kg/m , podrá obtenerse mejores 3
resultadosutilizandoagregadosdetamañomáximonominal menor,loscualespermitenobtenerresistenciasmásaltas paraunarelaciónagua-cementodada.
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4.3.3. TERCERPASO: Seleccióndelasentamiento: 4.3.3.1. CRITERIOS BASICOS
1. La consistencia es aquella propiedad del concreto no endurecidoquedefineelgradodehumedaddelamezcla.De acuerdoasuconsistencia,lasmezclasdeconcretodeclasifican en: a) Mezclassecas,aquellascuyoasentamientoestaentreceroy dospulgadas(0mma50mm).
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS b) Mezclasplásticas:aquellascuyoasentamientoestaestétresy cuatropulgadas(75mma100mm). c) Mesclasfluidas,aquellascuyoasentamientoestaentrecincoo máspulgadas(mayora125mm). 2. Existen diferentes métodos de laboratorio para determinar la consistencia de las mezclas de concreto. De todos ellos se considera que el ensayo de determinación del asentamiento, medidoconelConodeAbrams,esaquelquedamejorideade lascaracterísticasdelamezcladeconcretobajocondicionesde obra. 3. Entre los principales factores que pueden modificar la consistencia de una mezcla de concreto se encuentran los siguientes: a) Elcontenido,finezaycomposiciónquímicadelcemento.La adicióndematerialescementantesopuzolánicas. b) El perfil, textura superficial, revestimientos superficiales, porosidad,absorción,ygranulometríadelosagregadosfinoy grueso c) La presencia de aditivos incorporadores de aire, aditivos acelerantesyaditivosreductoresdeagua. d) Lasproporcionesdelamezcla. e) Latemperaturayhumedadrelativaambientes.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS f) El tiempo transcurrido y el elemento en que se efectúa el ensayodeconsistencia. 4. Determinación del asentamiento de las mezclas de concreto, empleando el método del Cono de Abrams, se efectuara siguiendolasrecomendacionesdelanormaITINTEC339.035o ASTMC143. 4.3.3.2.
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO 4.3.3.2.1.CRITERIOS BASICOS
1. La consistencia es aquella propiedad del concreto no endurecidoquedefineelgradodehumedaddelamezcla.De acuerdo a su consistencia, las mezclas de concreto se clasificanen: a) Mezclassecasaquellasconasentamientoestaentrecero ydospulgadas(0mmA50mm). b) Mezclasplásticasaquellascuyoasentamientoestaentre tresycuatropulgadas(75mmA100mm). c) Mezclas fluidas aquellas cuyo asentamiento esta entre cincoamáspulgadas(mayorde125mm). 2. Existendiferentesmétodosdelaboratorioparadeterminarla consistencia delas mezclas de concreto. Detodos ellos se consideraqueelensayodedeterminacióndelasentamiento, medidoconelConoAbrams,esaquelquedaunamejoridea
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS de las características de la mezcla de concreto bajo condicionesdeobra. 3. Entre los principales factores que pueden modificar la consistencia deuna mezcla de concretoseencuentran los siguientes: a) Elcontenido,finezaycomposiciónquímicadelcemento. Laadicióndematerialescementantesopuzolanicos. b) El perfil, textura superficial, revestimiento superficial, porosidad,absorción,ygranulometríasdelosagregados finoygrueso. c) Lapresenciadeaditivosincorporadoresdeaire,aditivos acelerantesyaditivosreductoresdeagua. d) Lasproporcionesdelamezcla. e) Latemperaturayhumedadrelativaambientes. f) Eltiempotranscurridoentrelapreparacióndelconcretoy elmomentoenqueseefectúaelensayodeconsistencia. 4. La determinación del asentamiento de las mezclas de concreto, empleando el método del Cono de Abrams, se efectuará siguiendo las recomendaciones de la Norma ITINTEC339.035óASTMC143.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.3.3.
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO
1. El asentamiento a emplearse en obra deberá ser aquel indicadoenlasespecificaciones. 2. Silasespecificacionesdeobranoindicanelasentamientoque debe tener el concreto, se seguirá alguno de los criterios siguientes. 3. Elconcretosedosificaraparaunaconsistenciaplástica,conun asentamientoentretresycuatropulgadas(75mmA100mm) si la consolidación es por vibración y de cinco pulgadas o menor(125mmómenos)silacompactaciónesporvarillado. a) Seseleccionaraelvalormásconvenienteempleandola tabla9.2.2.preparadaporelcomité211deACI.Losrangos indicados en esta tabla corresponden a concretos consolidados por vibración. Deberá emplearse mezclas delamayorconsistenciacompatibleconunaadecuada colocación. 4. Podráaceptarseenobraunatoleranciahastade25mmsobre el valor indicado en el acápite anterior para una muestra individual, siempre que el promedio de cinco muestras consecutivasnoexcedadellímiteindicado. 5. Enaquelloscasosenquesedeseaunconcretofluidodealto asentamiento,deberátenersecuidadoenlaevaluacióndela
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS mezclaafindegarantizarquelasegregaciónyexudaciónno handemodificarlaspropiedadesdeesta. 6. Se podrá utilizar en obra concreto con asentamientos diferentes de los indicados siempre que se cuente con autorizaciónescritadelainspección.
El asentamiento puede incrementarse en 10 si se emplea un método de consolidacióndiferentealavibración.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.4. CUARTO PASO:
Seleccióndelvolumenunitariodelaguadediseño: 4.3.4.1.
CONSIDERACIONES GENERALES
1. La selección del volumen unitario de agua se refiere a la determinacióndelacantidaddeaguaquesedebeincorporar alamezcladora,porunidadcubicadeconcreto,paraobtener unaconsistenciadeterminadacuandoelagregadoestaales todoseco. 2. Nopresentándosegeneralmenteelagregadoalestadoseco, lacantidaddeaguaseleccionadadeberáposteriormenteser corregidaenfuncióndelporcentajedeabsorciónycontenido dehumedaddelagregado. 3. Elvolumenunitariodeagua,apartirdelcualyconociendola relaciónagua–cementoefectivaesposiblecalcularelfactor cemento,esfunciónfundamentalmentedelascaracterísticas físicas de la agregado, la consistencia seleccionada, y del contenidodeairedelamezcla. 4. Elempleo de aditivos minerales finamente divididos puede disminuir ligeramente los requisitos de agua de la mezcla. Igualmentelatemperaturaambiente,asicomolahumedad relativa,puedeninfluirenlacantidaddeaguaaserempleada.
4.3.4.2. CRITERIOSDELASELECCIÓN UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 1. La tabla 10.2.1 ha sido preparada en base a las recomendaciones del comité 211 del ACI. Ella permite seleccionar el volumen unitario de agua, para agregados al estado seco, en concretos preparados con y sin aire incorporado, teniendo como factores a ser considerados la consistenciaquesedeseaparalamezclayeltamañomáximo nominaldel agregadogrueso seleccionado.Dependiendode latexturayperfildelagregadogrueso,losrequisitosdeagua dadosenlatabla10.2.1puedenseralgomásaltosomásbajos quelosvaloresnecesarios,perosonsuficientementeseguros paraunaprimeraestimación.Talesdiferenciasenlademanda deaguanosereflejannecesariamenteenlaresistenciadesde que otros factores compensaste pueden estar involucrados, así, por ejemplo, un agregado grueso angular y otro redondeado,amboscongranulometríaadecuadaysimilar,y ambos de buena calidad, puede esperarse que produzcan concretos de la misma resistencia en compresión para el mismofactorcemento,independientementedelasdiferencias en la relación agua – cemento resultantes de los diferentes requisitosdeaguademezclado.Elperfildelasaprticlas,porsi mismo,noesunindicadordequeunagregadoestasobreo bajoelpromedioensucapacidaddeproducirresistencia.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 2. Latabla10.2.2 ha sido preparada, en su oportunidad, por el departamento de concreto del laboratorio de ensayos de materialesdelauniversidadnacionaldeingeniería.Estatabla permite calcular el volumen unitario de gua, tomando en consideración,ademásdelaconsistenciayeltamañomáximo nominaldelagregado,elperfildelmismo.Losvaloresdela tablacorrespondenamezclassinaireincorporadoydebenser ajustadosenfuncióndelporcentajedeabsorciónycontenido dehumedaddelosagregadosfinoygrueso. 3. Los valores de ambas tablas pueden ser empleados con seguridadenlaestimaciónpreliminardelasproporcionesdela mezcla.Enaquellosenqueelagregadoposeecaracterísticas que obligan a un aumento en el volumen de agua, deberá aumentarse igualmente el contenido de cemento a fin de mantenerinvariablelarelaciónagua–cemento,realizadoscon mezclasdepruebapreparadaenellaboratorioindicanquetal incrementonoesnecesario. 4. Si el agregado posee características tales que permiten el empleodecantidadesdeaguamenoresquelasindicadasen las tablas, se recomienda no modificar el contenido de cemento, excepto si los resultados de los ensayos de resistencia bajo condiciones de obra indican que ellos es posible. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.4.3. CONSIDERACIONESCOMPLEMENTARIAS 1. El ingeniero debe recordar que existe diferencia entre los conceptosderelaciónagua –cementoyvolumenunitariode agua.Elprimerodeellostratadefijarlacantidaddeaguaaser añadidaalamezclaporsacodecementoparaobteneruna resistenciadeterminada.Elsegundoconceptoserefiereala cantidaddeaguadelamezclaporunidadcubicadeconcreto. 2. Manteniendo otras condiciones comparables,la cantidad de aguadelamezclasereduceconformeeltamañomáximodel agregadseincrementa.Igualmente,lastexturasrugosasylos perfiles angulares más agua que las texturas suaves o los perfilesredondeados. 3. Laincorporaciónintencionaldeairealconcretotieneunefecto lubricante y, el mejorar la consistencia y aumentar la plasticidad, permite una reducción en el agua de mezclado para obtener un asentamiento determinado, tal como se apreciaenlatabla10.2.1.Lamagnituddelareducciónenel aguadelamezcladependedelvolumendeaireincorporadoy delariquezadelamezcla.Lamagnituddelareducciónpuede estimarse por tablas, por calculo, o por conocimiento de la relaciónagua–cementorecomendablecuandosetrabajacon concretosenlosquesehaincorporadoaire.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4. Las cantidades de agua de mezclado recomendadas para concretoconaireincorporadoestánbasadasenlosrequisitos típicosdecontenidodeairetotalqueseindicanenlacolumna “exposiciónmoderada”delatabla11.3.1.
Estas cantidades de agua de mezclado, dadas por la tabla 10.2.1,seemplearanparaladeterminacióndelcontenidode cemento a ser utilizado en mezclas de prueba preparada a temperaturasentre20 cy25 c.Losvaloresindicadosenla 0
0
tabla10.2.1sonlosmáximosaserutilizadoscuandoseemplea agregado grueso angular razonablemente bien perfilado y graduadodentrodeloslímitespropuestosporespecificaciones aceptadas(ASTMC33ÓITINTEC400.037).elagregadogrueso redondeadogeneralmenterequiere18lt.Menosparaconcreto sin aire incorporado y 15 lt. Menos para concretos con aire incorporado. El empleo de aditivos químicos reductores de agua,loscualescumplenconlosrequisitosdelanormaASTM C 494, puede igualmente reducir el agua de mezclado en porcentajes del orden del 5%ó más. El volumen del aditivo líquidodebeserincluidocomounapartedelvolumentotaldel aguademezclado. 5. Losvaloresdelasentamiento,dadosenlastablas10.2.1y10.2.2, para concretos que contienen agregados mayores de 1 ½ “ están basados en ensayos de asentamiento efectuados UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS despuésderetirarporcernidohúmedolaspartículasmayores de1½“.
6. Las cantidades de agua mezclado dadas en las columnas correspondientes a 3”y 6”de tamaño máximo nominal de la tabla10.2.1,sonparaserempleadasenelcómputodelfactor cementodemezclasdepruebacuandoseempleaagregados cuy granulometría corresponde a los tamaños máximos nominalesindicados.Estascantidadesdeaguacorresponden a agregados grueso razonablemente bien perfilado y adecuadamentegraduadodefinoagrueso.
Estatablahasidoconfeccionadaporelcomité211delACI.
Losvaloresdeestatablaseemplearanenladeterminacióndelfactor comentoenmezclaspreliminaresdeprueba.Sonvaloresmáximosy
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS corresponden a agregado grueso de perfil angular y granulometría comprendidadentrodeloslímitesdelanormaASTMC33. Sielvalordeltamañomáximonominaldelagregadogruesoesmayor de1½“,elasentamientosedeterminaradespuésderetirar,porcernido húmedo,laspartículasmayoresa1½“.
Paraunamejoraplicacióndelatablaseseguiráloindicadoenelacápite 10.3.
Losvaloresdelatablacorrespondenaconcretossinaireincorporado.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.5. QUINTO PASO:
Seleccióndelcontenidodeaire: 4.3.5.1. CONSIDERACIONES GENERALES
1. Lasburbujasdeairepuedenestarpresentesenlapastacomo resultadodelasoperacionespropiasdelprocesodepuesta enobra,encuyocasoseleconocecomoaireatrapadooaire natural,opuedenencontrarseenlamezcladebidoaquehan sido intencionalmente incorporadas a ella, en cuyo se les conoce como aire incorporado. Sedenomina airetotalala suma de los volúmenes de aire atrapado más aire incorporadopresenteenunamezcladada. 2. Enlosconcretossiemprehayunpequeñoporcentajedeaire atrapado,elcualdependedelaportedelosmateriales,las condiciones de operación y la granulometría y tamaño máximo del agregado. Las burbujas de aire atrapados se caracterizan por su diámetro cercano a 1 mm y su perfil irregular. 3. En los concretos con aire incorporado, este se incorpora intencionalmentealamezclamedianteelempleodeaditivos con la finalidad de mejorar determinadas propiedades del concreto,especialmentesudurabilidadfrentealosprocesos decongelaciónydeshielo.Lasburbujasdeaireincorporado
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS secaracterizanporelpequeñodiámetrodelasburbujas,entre 10y1000micrones,yelperfilesféricodelasmismas. 4. La incorporación de aire a las mezclas, al proporcionar un sistemadeburbujasquecomprendedel9%al10%delafase morterodelconcreto,mejorasignificativamentelaresistencia delconcretoalaposibilidaddeaccionesdestructivasdebidas alacongelacióndelaguaenlosporoscapilaresdelmismo. Adicionalmente, es recomendable el empleo de aire incorporadoenaquelloscasosenqueelconcretovaaestar sometidoaprocesodeataqueporaccióndelaguasometido aprocesosdeataqueporaccióndelaguademaroaguas agresivas a la acción de sales o agentes químicos o a influenciasdestructivassimilares. 5. La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistenciadelconcretoporincrementoenlaporosidaddel mismo.Elloseapreciaespecialmenteenmezclasricas,enlas quelareducciónenlaresistenciapuedellegaraserhasta5% porcada1%deaireincorporado.Sehaobservadoqueen mezclaspobrespuedepresentarseunpequeñoincremento en la resistencia final si se toma ventaja de los menores requisitos de agua que requiere las mezclas con aire incorporado.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.5.2. SELECCIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE ATRAPADO
1. la tabla 11.2.1 da el porcentaje aproximado de aire atrapado, en mezclas sin aire incorporado, para diferentes tamaños máximos nominalesdeagregadogruesoadecuadamentegraduadodentro delosrequisitosdelanormaITINTEC400.037ÓASTMC33. 4.3.5.3. SELECCIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE INCORPORADO 1. Siesnecesarioosedeseatrabajarconaireincorporado,latabla
11.3.1 da tres niveles de aire total, los cuales dependen de los propósitosdeempleodelaireincorporadoydelaseveridaddelas condicionesdelclima.Latabla11.3.1admiteunatoleranciadel1.5% la determinación del contenido total de aire podrá efectuarse de acuerdoalosrequisitosdelasnormasASTMC231,173,ó138. 2. Enlatabla11.3.2seapreciaqueelcontenidodeairetotalsepresenta
en tres condiciones deexposición, (a)suave, (b) moderada y (c) severa. a. Lacondicióndeexposiciónsuavecorrespondeaaquelloscasos
enlosqueelaireincorporadoseempleaporrazonesajenasala durabilidad, tales como incremento en la trabajabilidad o cohesividad o cuando se emplea en concreto de bajo factor cemento para incrementar la resistencia por disminución del agua de mezclado. La exposición suave incluye servicios en climas en los que el concreto no ha de estar expuesto a congelación. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS b. La exposición moderada se aplica a climas en los que puede
esperarseprocesosdecongelación,peroenlosqueelconcreto nohadeestarexpuestocontinuamenteahumedadoagualibre antesdelacongelacióny,ademásnoestaráexpuestoaagentes descongelantesuotroselementosagresivosquímicos. c. Elcriteriodeexposiciónseveraseaplicaaconcretosquehande
estar expuestos a la acción de agentes químicos agresivos y descongelantes,oenaquelloscasosenlosqueelconcretopuede estaraltamentesaturadoporcontactocontinuoconhumedado agualibreantesdelacongelación.Enesteúltimocasonodeberá reducirse el porcentaje de aire incorporado únicamente por mantenerlaresistenciafinal. 4.3.5.4. RECOMENDACIONES ADICIONALES
1. Recomendacionesadicionalesparacontenidodeaireincorporadoy total,asícomoparatoleranciasnecesariasenelcontenidodeairepara controlenobraestándadasendiversoscódigosACI,entreelloslos 201,316,301y302.LanormaASTMC94,paraconcretospremezclados, tambiéndalímitesparaelcontenidodeaire.Losrequisitosindicados en otras especificaciones pueden no siempre concordar con los valoresindicados,porloqueenlaseleccióndelasproporcionesdel concretodeberádarseconsideraciónaescogeruncontenidodeaire que cumpla con las necesidades de la obra y los requisitos de las especificaciones. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 2. Paraconcretoquecontienenagregadocuyotamañomáximonominal es mayor de 1 ½ “, el cual deberá ser cernido húmedo en la malla
mencionadaantesdelensayodecontenidodeaire,elporcentajede airetotalaseresperadoenelmaterialquepasalamallade1½“deberá
sertabuladoenlacolumnade1½.sinembargoloscálculosdelas proporcionesdemezclainiciales deberánincluir elcontenidodeaire comounporcentajedeltodo. 3. Cuandoseempleaagregadogruesocuyotamañomáximonominales mayorde1½“enconcretosconfactorcementobajo.Elconten idode
aire de la mezcla no necesariamente es dañino para la resistencia dado que enmuchoscasos,los requisitosde aguademezcladose reducenlosuficienteparamejorarlarelaciónagua –cementoy,de esta manera, compensar la reducción en la resistencia debida al incrementoenlaporosidadporlapresenciadelaire.Porlasrazones indicadasgeneralmente,paratamañosmáximosdeagregadoiguales o mayores a 1 ½ , los contenidos de aire recomendados para “exposiciónsevera”deberánserempleadosauncuandoellospuedan
ser pequeños o no exista exposición a congelación y deshielo en condiciónhúmeda. 4. Losvaloresdelacolumna correspondientea“exposiciónsevera”dela tabla11.3.1estánbasadosenelcriterioqueserequiere9%deaireen lafasemorterodelconcreto.Sienobraelvolumendelmorteroes sustancialmente diferente de aquel que se determina en estas UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS recomendaciones,puedeserconvenientecalcularelcontenidodeaire necesariotomando9%delvolumendemorteroreal. 5. Cuandoseempleamuestrasdepruebaparaestablecerrelacionesde resistencia,overificarlacapacidaddeproducciónderesistenciade una mezcla, deberá emplearse lacombinación menos favorable de agua de mezclado y contenido de aire. Ello evitara una sobreestimación de la resistencia o el considerar que condiciones promediomásquecondicionesextremashandeprevalecerenlaobra. 6. Elempleodeporcentajesnormalesdeaireincorporadoenconcreto conresistenciasencompresióndediseñoespecificadasdelordende 350kg/cm omayores,puedesernorecomendabledebidoalhecho 2
quecadaincrementodel1%enelcontenidodeairetiendeabajarla resistencia máxima obtenible por una combinación dada de materiales.Paraestoscasoserecomiendaunacuidadosaevaluación delamagnituddelaexposiciónalagua,laposibilidaddeempleode sales descongelantes, y el posible valor de las temperaturas de congelación,siunelementoestructuralnovaaestarcontinuamente humedecido, y tampoco va a estar expuesto a la acción de sales descongelantes,puedeserrazonableemplearvaloresdecontenidode aire total menores, tales como aquellos que corresponden a la columna“exposiciónmoderada”delatabla11.3.1,aunsieconcretoha
deestarexpuestoatemperaturadecongelación.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Sinembargoenaquelloscasosenquelascondicionesdeexposición puedendarlugarasaturacióndelelementoantesdelacongelación, nodeberáreducirseelcontenidodeaireincorporadoúnicamentepara tenermásresistencia.
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Todos los valores de la tabla corresponden al contenido total de la mezcla de concreto. Sin embargo, cuando se efectúa el ensayo de determinacióndelcontenidodeaireenconcretosenlosqueeltamaño máximonominaldelagregadoesde2”,3”ó6”,elagregadomay orde1 ½“debeserremovido,yaqueseamanualmenteoporcernidohúmedo, y el contenido de aire determinado para la fracción menor de 1 ½ “,
debiéndoseaplicarlastoleranciasenelcontenidodeaireaestevalor. Elcontenidototaldeairedelamezclasecomputaapartirdelafracción menorde1½“.
Elcontenidodeaireincorporadosedeterminarestandodelvalordeesta tabla,eldelaireatrapadoporlatabla11.2.1.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.6. SEXTO PASO:
Seleccióndelarelaciónagua –cementoporresistenciaypor durabilidad: Consideracionesgenerales:
Conocidaslasrelacionesagua –cementoporresistencia encomprensiónydurabilidaddelamezcladeconcreto, seelegirá,paraelcálculodelasproporcionesdelamezcla, el menor de los dos valores, lo cual garantiza el cumplimientodelosrequisitosdelasespecificaciones.
Siseempleaaditivosensolución,elaguadelasolución deberáserconsideradacomoelaguadelamezcla,afin de no alterar la relación agua-cemento de diseño especificada.
La relación agua cemento de diseño elegida será cuidadosamentecontroladaenobra,dentrodeunlímitede toleranciademásomenos0.02 a. RELACION DE AGUA – CEMENTO POR RESISTENCIA: a.1. CRITERIOS BASICOS:
Larelación agua-cemento dediseño,que esel valoraserseleccionadodelastablas,serefiere a la cantidad de agua que intervienen en la mezclacuandoelagregadoestáencondición desaturadosuperficialmenteseco,esdecirque
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS no toma ni aporta agua. La relación agua cementoefectivaserefierealacantidaddeagua delamezclacuandosetieneenconsideraciónla condiciónrealdehumedaddelagregado.
En aquellos casos en que fuera necesario, se
determinara en primer lugar la relación agua cemento
requerida
por
durabilidad
y,
a
continuación, se procederá a determinar la mismarelaciónenfuncióndelaresistenciaen comprensión promedio que se desea obtener paraelconcreto.Delosdosvaloresseescogerá elmenor. a.2. CRITERIOS DE LA SELECCIÓN:
Larelaciónaguacementoporresistenciapuede serseleccionadaapartirdelosvaloresindicados enlassiguientestablas:
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Esta tabla pertenece al comité 211 del ACI, la resistencia corresponde a los resultados de ensayos de probetas cilíndricas estándarde15x30cmpreparadasycuradasdeacuerdoalanorma ASTMC31
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS b. RELACION AGUA-CEMENTO POR DURABILIDAD: b.1. CONSIDERACIONES GENERALES:
El diseñador de la mezcla debe tener en consideraciónqueporrazonesdeexposicióndel concretoaprocesosdecongelaciónydeshieloa la acci acción ón de suel suelos os o agua aguas s sulfa sulfata tada das s o para para preve prevenir nir proces procesos os de corros corrosión ión en el acero acero de refuerzo.
b.2. EXPOSICION A CONGELACION Y DESHIELO:
Elconcretoquedeberáestarencualquieretapa desuvida,sometidoaprocesosdecongelación ydeshieloencondiciónhúmeda;quedebatener baja permeabilidad al agua o que va estar expuestoasalesdescongelantes.
b.3. EXPOSICION A SULFATOS:
Los sulfatos de sodio, calcio y magnesio, presentesenlossuelos,aguasfreáticasyaguas demar,soncausadeataquealconcreto.
Se sabe que cuando el concreto está en presencia presenciadesolucione desolucionesdesulfatos sdesulfatos,seformael ,seformael
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS sulfoa sulfoalum lumina inato to de calcio calcio,, po por r reacc reacción ión qu quími ímica ca conlosaluminatosenpresenciadelacallibrey la humeda humedad, d, desarr desarroll ollánd ándos ose e un gel expans expansivo ivo congranaumentodevolumen,loqueoriginaen elconcretoagrietamientoydestrucción.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
4.3.7. SEPTIMO PASO:
Determinacióndelfactorcemento: Conocidoselvolumenunitariodeaguaporunidaddevolumen del del conc concre reto to,, y la relac relació ión n agua agua ceme cement nto o sele selecc ccio iona nada da,, se puede determinar el factor tor cemento por uni unidad cubica medianteelsimpleexpedientededividirelvolumenunitario delagua,entrelarelaciónaguacemento.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
Determinacióndelagregadogrueso:
4.3.8. OCTAVO PASO:
Determinación de la suma de volúmenes absolutos de cemento,aguadediseño,aire,yagregadogrueso.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.3.9. NOVENO PASO:
Determinacióndelpesovolumenabsolutodeagregadofino
Determinacióndelpesosecodelagregadofino
Determinacióndelosvaloresdediseñodecemento,agua, aire,agregadofinoyagregadogrueso
Corrección de los valores de diseño por humedad del agregado
4.4.
Determinacióndelaproporciónenpeso,dediseñoydeobra.
Determinacióndelospesosportandadeunsaco.
EJEMPLO–MÉTODOACI:
ESPECIFICACIONES: Sedeseacalcularlasproporcionesdelos
materialesintegrantesdeunamezcladeconcretoaserempleada enlasvigasy columnas deunedificiodedepartamentos aser construidoenlaciudad deLima.Las especificacionesdeobra indican: a) Noexisten limitacioneseneldiseño por presencia de
procesosdecongelación;presenciadeioncloruros;o ataquesporsulfatos. b) Laresistenciaencompresióndediseñoespecificadaes
de210kg/cm alos28días.Ladesviaciónestándares 2,
20kg/cm
2
c) Lascondicionesdecolocaciónrequierenquelamezcla
tengaunaconsistenciaplástica. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS d) Eltamañomáximonominaldelagregadogruesoesde 1½“
MATERIALES: CEMENTO: -
PortlandASTMtipo1“sol”
-
Pesoespecífico……………..3.15
AGUA: -
Potable,delareddeserviciopúblicoLima
AGREGADO FINOS: -
Pesoespecíficodemasa………….2.64
-
Absorción……………………………………..0.7%
-
Contenidodehumedad……………..6.0%
-
Módulodefineza…………………………2.80
AGREGADO GRUESO: -
Tamañomáximonominal………….1½“
-
Pesosecocompactado………………1600Kg
-
Absorción……………………………………….0.5%
-
Contenidodehumedad………………2.0%
DETERMINACION DE LA RESISTENCIA PROMEDIO:
Conociendoquelaresistenciaencompresiónde diseñoespecificadaesde210kg/cm ,aplicados 2
para el cálculo de la resistencia promedio el
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS criteriodelcódigo318–89delACIentrandoalas ecuacionessiguientes: f’cr=f’c+1.34s…………..I f’cr=f’c+2.33s-35………II
Reemplazandovaloresseseleccionaelmayor. f’cr=f’c+1.34s=210+1.34x20=237 kg/cm
2
f’cr=f’c+2.33s-35=210+2.33x20–35=222kg/cm
2
SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO NOINAL DEL AGREGADO:
De acuerdo a las especificaciones de obra, a la granulometría del agregado grueso le corresponde untamañomáximonominalde1½“
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO:
Deacuerdoalasespecificaciones,lascondicionesde colocación requiere que la mezcla tenga una consistencia plástica, a la que corresponde un asentamientode3”y4”
VOLUMEN UNITARIO DE AGUA:
Conlatablasedeterminaqueelvolumenunitariode agua,oaguadediseñonecesarioparaunamezclade concretocuyoasentamientoesde3”a4”,enunamezcla
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS sin aire incorporado cuyo agregado grueso tiene un tamañomáximonominalde1½“esde181lt/m
3
CONTENIDO DE AIRE:
Desde que la estructura a ser vaciada no va estar expuestaacondicionesdeintemperismosevero,nose consideranecesarioincorporarairealamezcla.Dela tablasedeterminaqueelcontenidodeaireatrapado paraunagregadogruesodetamañomáximonominal de1½“esde1.0%
RELACION AGUA CEMENTO.
No presentándose en este caso problemas de intemperismonideataquesporsulfatos,uotrotipode acciones que
pudieran
dañar al
concreto,
se
seleccionaralarelaciónagua-cementoúnicamentepor resistencia. En
la
tabla
para
una
resistencia
promedio
correspondientea237kg/cm enunconcretosinaire 2
incorporado, se encuentra en una relación agua cementoporresistenciade0.64 FACTOR CEMENTO:
Elfactorcementosedeterminadividiendoelvolumen unitariodeaguaentrelarelaciónagua-cemento.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Factorcemento=181/0.64=283kg/cm =6.7bolsas/m 3
3
CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO:
Para determinar el contenido de agregado grueso, empleandoelmétodo211delACI,conunmódulode fineza de 2.80 y un tamaño máximo nominal de 1 ½”
encontrándoseunvalorde0.72 m deagregadogrueso 3
secocompactadoporunidaddevolumendelconcreto. Peso del agregado grueso = 0.72 x 1600 = 1152 Kg/m
3
CALCULO DE VOLUMENES ABSOLUTOS:
Conocidos los pesos del cemento, agua y agregado grueso, asi como el volumen de aire, se procede a calcularlasumadelosvolúmenesabsolutosdeestos materiales: Volumenabsolutode: -cemento………………….283/3.15x1000=0.090m -agua………………………...181/1x1000=0.181m -aire……………………………1.0%=0.010m
3
3
3
-agregadogrueso……1152/2.68x1000=0.430 m
3
-sumandotodoslosvolúmenes=0.711m
3
CONTENIDO AGREGADO FINO:
Elvolumenabsolutodeagregadofinoseráigualala diferenciaentrelaunidadylasumadelosvolúmenes UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS absolutos conocidos. El peso del agregado fino será iguala suvolumen absolutomultiplicado porsupeso sólido. Volumenabs.Deagregadofino=1-0.711=0.289m
3
Pesodeagregadofinoseco0.289x2.64x1000=763Kg/ m
3
VALORES DE DISEÑO:
Cemento=283kg/m
Aguadediseño=181lt/m
Agregadofinoseco=763kg/m
Agregadogruesoseco=1152kg/m
3
3
3
3
CORRECCION POR HUMEDAD DEL AGREGADO:
Las proporciones de los materiales que integran la unidad cubica de concreto debe ser corregida en funciónalascondicionesdehumedaddelosagregados finosygrueso,afindeobtenerlosvaloresutilizadosen obra: Pesohúmedodel: Agregadofino:763x1.060=809kg/m
3
Agregadogrueso:1152x1.020=1175kg/m
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3
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Acontinuacióndeterminamoslahumedadsuperficialdelagregado: Humedadsuperficial: Agregadofino:6.0-0.7=+5.3% Agregadogrueso:2.0–0.5=+1.5% Ylosaportesdelagregadoson: Aportedehumedaddel: Agregadofino:763x(+0.053)=+40lt/m
3
Agregadogrueso:1152x(+0.015)=+17lt/m
3
Sumando:57lt/m
3
Aguaefectiva=181–57=124lt/m
3
Ylospesosdelosmaterialesyacorregidosserán:
Cemento
= 283kg/m
Agua efectiva
= 124lt/m
Agregado fino húmedo
= 809kg/m
Agregado grueso húmedo
= 1175kg/m
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3
3
3
3
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS PROPORCION EN PESO:
PESOS POR TANDA DE UN SACO:
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.5.
OTROS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLA Entrelosmétodosparaeldiseñodemezclasdeconcretotenemos:
4.5.1. Métodosbasadosencurvasteóricas Este método asume que la distribución granulométrica tiene un comportamientoparabólico,cuyaecuacióngenerales:
ℎ = ( ) + 100−() Dónde: Y=%pasanteacumulativo
n=Relaciónagregado/cementoenpeso
d=Aberturadeltamiz
Agregado=arenaypiedra
D=Tamañomáximodepartículas Asentamiento=3”a5”
Hubo varios investigadores que utilizaron este método para hallar sus parámetros,algunosdeellosson:FULLER,EMPA,POPOVICS,BOLOMEY, FAURY.Lascurvasgranulométricasteóricasmásusadasson: Gráficamenteestascurvasseexpresan:
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 4.5.2. METODO DE FÜLLER:
Estemétodoesgeneralyseaplicacuandolosagregadosnocumplancon laNormaASTMC33.Asimismosedebeusarparadosificacionesconmás de 300 kg de cemento por metro cúbico de concreto y para tamaños máximosdelagregadogruesocomprendidoentre20mm(3/4’’)y50mm (2’’).
: = ; = : +. Dónde: K 1:Factorquedependedelaformadelagregado.De0.0030a0.0045
Parapiedrachancadayde0.0045a0.0070parapiedraredondeada. Rm :Resistenciapromediorequerida.
Cálculo del contenido de cemento
Unavezquelacantidaddeaguaylarelacióna/chansidoestimadas,la cantidaddecementoporunidaddevolumendelconcretoesdeterminada dividiendolacantidaddeaguaporlarelacióna/c.Sinembargoesposible que las especificaciones del proyecto establezcan una cantidad de cemento mínima. Tales requerimientos podrían ser especificados para asegurarunacabadosatisfactorio,determinadacalidaddelasuperficie verticaldeloselementosotrabajabilidad.
, / / = /
= / UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Estimación del contenido de agregado grueso y agregado fino METODO DE FÜLLER:
=100√ /
LeydeFüller:
Donde: Pd :%quepasaporlamallad. d :Aberturadelamalladereferencia. D :Tamañomáximodelagregadogrueso. La relación arena/agregado, el volumen absoluto, se determina gráficamente:
Sedibujanlascurvasgranulométricasdelos2agregados.
Enelmismopapel,sedibujalaparáboladeFüller(LeydeFüller).
PorlamallaNº4trazamosunaverticallacualdeterminaráenlas curvastrazadas3puntos.
A=%AgregadofinoquepasaporlamallaNº4. B=%AgregadogruesoquepasaporlamallaNº4. C=%AgregadoidealquepasaporlamallaNº4. Sillamamos: :%envolumenabsolutodelagregadofinodentrodelamezclade
agregados. :%envolumenabsolutodelagregadogruesodentrodelamezclade agregados.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
La figura 8.1 nos muestra un ejemplo de la determinación de las proporcionesdeagregadofinoyagregadogruesoenrelaciónalvolumen totaldeagregadospormetrocúbicodeconcreto. Entonces:
= −− 100 =100−
Teniendolosvaloresde y podemoscalcularelvolumendeagregado fino y agregado grueso por metro cúbico de concreto, de la siguiente manera:
. = 1 − . + . + . . = . . . = 100
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Obtenidoslosvolúmenesdeagregadofinoygruesodentrodeunmetro cúbicodeconcreto,calculamoslospesosdeagregadofinoygruesopara unmetrocúbicodeconcreto:
/ = . . / = . . 4.5.3. METODO WALKER Lafinalidaddelpresenteesrealizareldiseñodemezclasdeconcretoutilizando elmétododeWALKER. Estemétodorequieredeunaseriedeoperacionesprevias,talescomodeterminar laspropiedadesfísicasdelosmaterialesausar: - Peso específico de masa, grado de absorción, contenido de humedad,
módulodefinura(agregadofinoyagregadogrueso). - Tamaño Máximo Nominal, peso seco compactado y como requisito
primordial,elPERFIL(agregadogrueso). - Tipo,fábricaypesoespecíficodelcemento. - Calidaddelagua.
Unavezcompletadoeldiseñoydeterminadaslascantidadesenpesodecada unodelosconstitutivosdelconcretoseprocedeconsupreparación,paraluego determinarsuslumpypesounitario(concretofresco). EldenominadoMétododeWALKERsedesarrolladebidoalapreocupacióndel profesornorteamericanoStantonWalkerenrelaciónconelhechodeque,sea cual fuera la resistencia de diseño del concreto y por tanto su relación UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS agua/cemento, contenido de cemento y características del agregado fino, la cantidaddeagregadogruesoeralamisma. Considerandoquelarelaciónfino-gruesodeberíavariarenfuncióndelcontenido delapastaenlamezcla,asícomodelperfilydelTMN(tamañomáximonominal) delagregadogrueso,yqueotrofactorquedeberíaserconsideradoeralamayor omenorfinezadelagregadofino,elprofesorWalkerdesarrollóunaseriedetablas endondeconsideróestoúltimo,clasificandoalagregadofino,medianoygrueso. Igualmenteseconsiderasielagregadogruesoesdeperfilredondeadooangular y,para cada uno de los dos casos, seconsidera cuatro alternativas defactor cemento.Todoello permite encontrar unporcentaje deagregadofinoque se considera como elmás convenienteenrelaciónal volumen absolutototalde agregado.
4.6.
EL DISEÑO DE MEZCLAS POR EL METODO DE WALKER SE PUEDE HACER DE LA SIGUIENTE MANERA:
4.6.1. METODO 1. Las cantidades de «materiales por metro cúbico de concreto pueden ser determinadas,cuandoseempleaelMétododeWalker,siguiendolasecuencia queaContinuaciónseindica. a) Selección de la resistencia promedio a partir de la resistencia en compresión especificada y la desviación estándar de la compañía constructora. b) Seleccióndeltamañomáximonominaldelagregadogrueso. c) Seleccióndelasentamiento d) Seleccióndelvolumenunitariodelguadediseño. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS e) Seleccióndelcontenidodeaire. f) Seleccióndelarelaciónagua-cementoporresistenciaypordurabilidad. g) Determinacióndelfactorcemento. h) Determinación de la suma de los volúmenes absolutos de cemento, agua y aire. i) Determinacióndelvolumenabsolutodeagregadototal. j) Determinacióndelporcentajedeagregadofinoenrelaciónalvolumen absolutototaldeagregado. k) Determinacióndelvolumenabsolutodeagregadogrueso l) Determinacióndelospesossecosdelosagregadosfinoygrueso. m) Correccióndelosvaloresdediseñoporhumedaddelagregado. n) Determinacióndelaproporciónenpesodediseñoydeobra. o) Determinacióndelospesosportandadeunsaco. EJEMPLO 1. 1).Especificaciones
SedeseacalcularlasproporcionesdelosMaterialesintegrantesdeunamezcla deconcretoaserempleadaenelvaciadodelaslosasdeunedificiodeoficinas aserconstruidoenlaciudaddeIca.Lasespecificacionesdeobraindican: a) Noexistenproblemasdecongelación,nideataqueporsulfatos b) La resistencia encompresión dediseño especificada esde 210 kg/cm a los 28 días. La desviación estándar de la compañía 2
constructoraesde250kg/cm
2.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS c) Las condiciones de colocación requieren una Mezcla de consistenciaplástica d) Laseleccióndelasproporcionesseharáempleandoelmétodode Walker. 2). Materiales.
1. Cementos -PortlandASTMtipo1"Sol" -Pesoespecífico……..3.15 2. Agua. -potabledelareddeserviciopúblicodeIca. 3. Agregadofino: -pesoespecíficodemasa………2.63 -absorción………………………….1.2% -contenidodehumedad………..0.8% -módulodefineza…………………2.65 4. Agregadogrueso. -perfilredondeado. -TMN…………………………………1” -pesosecocompactado…………..1620kg/m
3
-pesoespecíficodemasa……....2.65 -absorción……………………………0.6% -contenidodehumedad………….1.3% 3).Determinación de la resistencia promedio.
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Conociendo que la resistencia en compresión de diseño especificadaesde210kg/cm alos28díasyqueladesviación estándaresde25kg/cm ,aplicadoslasecuaciones. 2
2
f’cr=210+1.34x25=244Kg/cm
2
f’cr=210+2.33x25-35=233Kg/cm
2
Seleccionandoelmayordelosdosvalores: f’cr=244Kg/cm
2
4). Selección del Tamaño máximo nominal del Agregado
Deacuerdo a las especificaciones de obra, el agregado grueso tieneperfilredondeadoyuntamañomáximonominalde1”.
5). Selección del asentamiento
Deacuerdoalasespecificaciones,lascondicionesdecolocación requierenquelamezclatengaunaconsistenciaplástica,alaque correspondeunasentamientode3"á4". 6).Volumen Unitario de Agua
Paraunagregadogruesodeperfilredondeadoy tamañomáximo nominal
de
1",
en
una
mezcla
de
consistencia
plástica,
correspondeunvolumenunitariodeaguade178lt/m . 3
7.) Selección del contenido de aire.
Sedeterminaqueelcontenidodeaireatrapadoparaunagregado gruesodetamañomáximonominalde1”esde1.5%.
8). Relación agua-cemento
Nopresentándoseenestecasoproblemasdeintemperismo,ni d e a t aq ue p or s ul f at os , u o tr o t i po d e a cc i on es q ue p ud ie ra n d añ ar e l c on cr et o , s e s el e cc i on a rá l a r el a ci ó n a gu a -c em en to únicamenteporresistencia. UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Paraunaresistenciapromediode244kg/cm enunconcretosin 2
aire incorporado, se encuentrauna relación agua-cemento por resistenciade0.63. 9).Factor cemento
Factorcemento=178/0.63=283kg/m =6.7bl/m 3
3
10).Cálculo del volumen absoluto de la pasta
La suma de los volúmenes absolutos de los elementos integrantesdelapastaserás: Volumenabsolutode: -Cemento.................283/3.15x1000=0.090m
3
-Agua......................... 178/1x1000 -Aire ............................ 1.52%
=0.178m
3
=0.015 m
3
-sumadevolúmenesabsolutosovolúmenesabsolutodelapasta ………….0.283m . 3
11). Volumen absoluto del agregado.
ElVolumenabsolutodelagregadoserá,igualalaunidadmenos elVolumenabsolutodelapastan. -Volumenabsolutodelagregado=1-0.283=0.717m
3
12). Porcentaje de agregado fino
Pormediodetablasseobtieneagregadofinoconunmódulo definezade2.65,encontramos,paraunfactorcementode6.7 sacos/m ,unporcentajedeagregadofinode0.376ó37.6%. 3
13). Volúmenes absolutos del agregado
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Paradeterminarlosvolúmenesabsolutosdelosagregadosfino ygrueso,sedeberámultiplicarelporcentajedeagregadofino p or e l v ol um e n a bs ol u to t o ta l d e a gr e ga do , d et er m in an do e l v ol um en a bs ol ut o d e a gr eg ad o f in o y po r d if er en ci a c on e l volumen absoluto de agregado, el vol umen absol uto de agregadogrueso: Volumenabsolutode: Agregadofino... 0.376x0.717= 0.270m
3
Agregadogrueso.....0.717x0.270=0.447m
3
14).Pesos secos de los agregados
Pesosecodelagregado: Fin o... ... ……
0 .2 7 0 x 2 . 63 x 1 00 0 = 71 0 k g/ m
Grueso........ 0.447x2.65x1 000=1185kg/m
3
3
15).Valores de diseño
L as c an ti da de s d e m at er i al e s, c a lc u la da s p or e l M ét o do d e Walker,aserempleadasconovaloresdediseñoserán: - Ce me nt o . .. .. .. .. .. .. .. .. ..
29 3 k g/ m
- Ag ua d is eñ o . .. .. .. .. .. ..
1 78 lt / m
3
3
-Agregadofinoseco ……….. 710kg/m . 3
-Agregadogruesoseco …… 1185kg/ 16).Corrección por humedad del agregado
Pesohúmedodelagregado: Fino710x1.009=716kg/m
3
Grueso1185x1.013=1200kg/m
3
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS Acontinuaciónsedeterminalahumedadsuperficialdelagregado: Humedadsuperficialdel: .-AgregadoFino............. 0.8-1.2=- 0.4% .-AgregadoGrueso........ 1.3-0.6=+ 0.7% Ylosaportesdehumedaddelosagregadosserán: Aportedehumedaddel: .-Agregadofino......... 710x(-0.004) =-3lt/m .-Agr egado grueso .... 118 5x( +0.00 7)= +8l t/m
3
3
Aportedehumedaddelosagregados=+5lt/m .- Aguaefectiva……………178 -5=173lt/m
3
3
Y los pesos de los materiales integrantes de la unidad cúbica de concreto,yacorregidosporhumedaddelagregado,aserempleados enlamezcladepruebaserán: Cement o........ ........ ........ ..……. 283kg/m Aguaefectiva...................….... 173lt/m
3
3
Agrega dofi nohúm edo. .……..716 kg/m
3
Agregadogruesohúmedo.....1200kg/m
3
18). Proporción en peso
Laproporciónenpesodelosmaterialessincorregiryyacorregida porhumedaddelagregado,serán:
283 ÷ 710 ÷ 1185 =1÷2.51÷ 4.19 ………………….26.6/ 283 283 283 26 283 ÷ 716 ÷ 1200 =1÷2.53÷ 4.24 ………………….25.8/ 283 283 283 25.8 UNASAM-FIC
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS 19). Pesos por tanda de un saco
Relaciónagua-cementodediseño=178/283=0.63
Relaciónagua-cementoefectiva=173/283=0.61
Ylascantidadesdematerialesportandade unsacoserán:
Cement o. ...... ........ ..…………..1x42.5=42.5kg/saco
Aguaefectiva.........… ……………………=25.8 lt/saco
Agregadofinohúmedo…….2.53x42.5=108.0kg/saco Agregadogruesohúmedo…4.24x42.5=180.2kg/saco
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DISEÑO DE MEZCLA-METODO ACI Y OTROS METODOS
V.CONCLUSIONES Hemos logrado aprender tanto teóricamente como en forma práctica a elaborarundiseñodemezclasmedianteelmétodoMÓDULODEFINURA. Paraladeterminacióndelslumpserecomiendaquesedebepisarbienel conometálico,paraquelamezclaestebiencompactadayelslumpsalga adecuadamente.
Una recomendaciónútil antes deentrar ala optimizar resistencias, consisteenevaluarcualitativamentevariosdiseñosteóricosdesdeel punto de vista de la trabajabilidad, segregación, exudación, etc. mediantepruebasdeslump,factordecompactación,segregación, velocidaddeexudaciónetc.patalocualinfluyemucholaapreciación personal,bastandoinicialmentepreparartandaspequeñasanivelde laboratorio, para evaluar estas propiedades y elegir la mezcla de agregadosqueconsideramosmásadecuadadentrodelasopciones teóricasdisponibles.
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