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MANUAL PARA DISEAR MEZCLAS DE CONCRETO
MTODOS DE PROPORCIONAMIENTOPARA OBTENER UNA MEZCLA DE PRUEBA1) Utilice una mezcla previamente probada.2) Realice ajustes de un diseo previamente satisfactorio.3) Tradicin4) Experiencia.5) Utilice prctica y procedimientos recomendados.
FACTORES QUE DEBEN SERCONSIDERADOS EN EL DISEODE MEZCLAS DE HORMIGNDE CALIDAD TRABAJABILIDAD DURABILIDAD RESISTENCIA AGREGADOSDE CALIDAD ECONOMA
RESISTENCIA RELACIN AGUA/CEMENTO TAMAO MXIMO DEL AGREGADO PROPIEDADES FSICAS DE LOS AGREGADOS VOLUMEN DE AGREGADO GRANULOMETRA CONTENIDO DE AIRE CONSISTENCIA Y TRABAJABILIDAD CONTENIDO DE AGUA CONTENIDO DE CEMENTO TIPO DE CEMENTO ADITIVOS (opcional) RESISTENCIA RELACIN AGUA/CEMENTO TAMAO MXIMO DEL AGREGADO PROPIEDADES FSICAS DE LOS AGREGADOS VOLUMEN DE AGREGADO GRANULOMETRA CONTENIDO DE AIRE CONSISTENCIA Y TRABAJABILIDAD CONTENIDO DE AGUA CONTENIDO DE CEMENTO TIPO DE CEMENTO ADITIVOS (opcional)REQUERIMIENTOS TCNICOSDE DISEO
RESISTENCIAGeneralmente se considera que la resistencia del hormign es su propiedad ms valiosaSin embargo, otras propiedades del hormign, en determinados casos, pueden ser mas importantes:DURABILIDAD e IMPERMEABILIDADEstas propiedades dependen del diseo de la mezcla que se utilice
RESISTENCIAPara un hormign curado a una determinada edad curado a una temperatura prescrita, la resistencia depende de:) Relacin agua-cementoLa resistencia de la pasta de cemento.La resistencia de la interfase pasta-agregado.2) Grado de compactacin3) Propiedades de los agregados
Mtodo de Dosificacin recomendado por el ACI 211Standard Practice for Selecting Proportions for Normal,Heavy Weight and Mass concrete.Mtodo del Volumen Absoluto:Se indican 7 pasos a seguir y se deben tener como datos: Anlisis granulomtrico de agregado fino y grueso; Mdulos de finuras Peso volumtrico suelto y compactado del agregado grueso Densidades saturadas superficialmente seca de los agregados Absorcin de los agregados Relacin Resistencia vs agua-cemento para el cemento que se utilice
Especificaciones del hormign a utilizarse:Mxima relacin agua-cementoContenido mnimo de cementoMnimo contenido de aireMnimo revenimientoTamao mximo del agregadoResistencia a la edad requerida
PASO 1Escoger el revenimiento. Si el revenimiento no estespecificado se lo puede seleccionar de la tabla del ACI 211
PASO 2Eleccin del tamao mximo nominal del agregado.
REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211) Temperatura de moldeo 20-25C Agregados angulares que cumplan con normas ASTM Agregado redondeado requiere -18 kg de agua Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento El asentamiento aumenta o decrece en + 2 3 mm por cada + 1C de temperatura. Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado (hormign sin aire incorporado)PASO 3Eleccin de la cantidad de agua (efectiva) de mezclado y el contenido de aire atrapado
Asentamiento mm
9,5
12,5
19
25
37,5
50
75
150
25-50
207
199
190
179
166
154
130
113
75-100
228
216
205
193
181
169
145
124
150-175
243
228
216
202
190
178
160
--
Cantidad aprox. de aire atrapado, %
3,0
2,5
2
1,5
1
0,5
0,3
0.2
PASO 4Seleccin de la relacin agua-cemento:Dependiendo del caso puede ser: Por durabilidad
PASO 4 (continuacin) Por resistenciaRELACIONES TPICAS ENTRE RELACIN AGUA-CEMENTOY RESISTENCIA A COMPRESIN DEL HORMIGN (ACI 211) Valores de resistencia media para hormigones de no ms de 2 y 6% de aire para hormign convencional y con aire incorporado, respectivamente. Tamao mximo de agregado entre 19-25 mm. Resistencia para cilindros 152x305 mm.
Resistencia a compresin
Relacin a/c por peso
28 das
MPa
Hormign sin aire incorporado
Hormign con aire incorporado
40
0,42
---
35
0,47
0,39
30
0,54
0,45
25
0,61
0,52
20
0,69
0,60
15
0,79
0,70
PASO 4 (continuacin) Por resistenciaRELACIONES AGUA-CEMENTO MXIMASPERMITIDAS PARA HORMIGONES CUANDONO SE DISPONE DE DATOS BASADOS EN MEZCLASDE PRUEBA O EXPERIENCIA DE CAMPO (ACI 318)
Resistencia a compresin especificada
Relacin agua-cemento
Fc
MPa
Hormign
sin aire
incorporado
Hormign
con aire
incluido
17,2
0,67
0,54
20,7
0,58
0,46
24,1
0,51
0,40
27,5
0,44
0,35
31,0
0,38
ACI-318
Cap.4
PASO 4 (continuacin) Por resistenciaRESISTENCIA vs RELACIN AGUA-CEMENTO
PASO 5Clculo del contenido de cemento: Se obtiene a travs del agua efectiva (paso 3) dividida para la relacin agua-cemento (paso 4).
PASO 6Estimacin del contenido de agregado grueso.Depende del tamao mximo del agregado y delmdulo de finura del agregado fino.VOLUMEN DE AGREGADO GRUESOPOR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGN(ACI 211)
Volumen mximo nominal de agregado
Volumen compactado de agregado
grueso seco
Mdulo de finura de arena
mm
2,40
2,60
2,80
3,00
9,5
0,50
0,48
0,46
0,44
12,5
0,59
0,57
0,55
0,53
19,0
0,66
0,64
0,62
0,60
25,0
0,71
0,69
0,67
0,65
37,5
0,75
0,73
0,71
0,69
50,0
0,78
0,76
0,74
0,72
75,0
0,82
0,80
0,78
0,76
150,0
0,87
0,85
0,83
0,81
PASO 7Estimacin del contenido de agregado fino.(Mtodo del volumen absoluto)VT = VA + V A.GRUESO + V A.FINO + V CEMENTO + V AIRE
EJEMPLO DE DOSIFICACION DE HORMIGONA) ESPECIFICACIONES DE DISEO f'c = 27.5 MPa (280 kg/cm2) 28 das. Tamao mximo de agregado: 25 mm. Consistencia en cono de Abrams: 50 +/- 25 mm Hormign de vertido directo.
B) DATOS FISICOS DE COMPONENTES Cemento: Rocafuerte (IP. Densidad Relativa = 2,95 Agua: Potable (red de Guayaquil)Desviacin estndar de planta: 3.0
Piedra Homogeneizada
Arena Homogeneizada
Rango (mm)
5 25
0,2 - 5
PUS (kg/m3)
1270
1285
PUC (kg/m3)
1445
1585
Dsss (kg/m3)
2600
2500
Mdulo de finura
7,0
3,0
Resistencia de diseo requerida ACI 318 (5.3.2.1)Paso 1f'r = f'c + (desviacin estndar) x 1,34f'r = 27,5 + 4.0 = 31,5 MPaRevenimiento
50 mm (dato del problema)
Paso 2Tamao Mximo del Agregado
25 mm (dato del problema)
Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapadoPaso 3
REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211) Temperatura de moldeo 20-25C Agregados angulares que cumplan con normas ASTM Agregado redondeado requiere -18 kg de agua Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento El asentamiento aumenta o decrece en + 2 3 mm por cada + 1C de temperatura. Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado (hormign sin aire incorporado)
Asentamiento mm
9,5
12,5
19
25
37,5
50
75
150
25-50
207
199
190
179
166
154
130
113
75-100
228
216
205
193
181
169
145
124
150-175
243
228
216
202
190
178
160
--
Cantidad aprox. de aire atrapado, %
3,0
2,5
2
1,5
1
0,5
0,3
0.2
Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapadoPaso 3180 kg/m3Paso 4Seleccin de la relacin AGUA / CEMENTOPor Resistencia
eA / C =0.583(fcm - 10.615) / (-38.61)A / C =
Clculo del contenido de CementoPaso 5Estimacin del contenido de agregado gruesoPaso 6
VOLUMEN DE AGREGADO GRUESOPOR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGN(ACI 211)0,65 x MUC = 0,65 x 1445 = 940 kg/m3
Volumen mximo nominal de agregado
Volumen compactado de agregado
grueso seco
Mdulo de finura de arena
mm
2,40
2,60
2,80
3,00
9,5
0,50
0,48
0,46
0,44
12,5
0,59
0,57
0,55
0,53
19,0
0,66
0,64
0,62
0,60
25,0
0,71
0,69
0,67
0,65
37,5
0,75
0,73
0,71
0,69
50,0
0,78
0,76
0,74
0,72
75,0
0,82
0,80
0,78
0,76
150,0
0,87
0,85
0,83
0,81
Volmenes absolutos parcialesCemento IP: 310 / 2.95Agua efectiva: 180 / 1.0Agregado grueso: 940 / 2.6Aire atrapado: Volumen parcial105,1 dm3180,0 dm3361,5 dm3 15 dm3661.6 dm3Estimacin del contenido de agregado finoPaso 7Volumen requerido de arena:1000 - Vol. parcial = 1000 - 661.6 = 338.4 dm3
Peso de arenaVol. Arena x Dsss = 0.3384 x 2500 = 846 kg
Dosificacin finalCemento:Agua efectiva:Ag.grueso:Arena:310 kg/m3180 kg/m 940 kg/m3846 kg/m3Densidad : 2276 kg/m3
*