Date post: | 28-Nov-2015 |
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Objetivo del Diseño de Mezcla
� Seleccionar los ingredientes adecuados
� Calcular sus cantidades relativas para producir un
concreto de determinadas propiedades
� Que pueda elaborarse tan económicamente sea posible
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Requisitos de una Mezcla
� En el concreto fresco:
� Trabajabilidad
� Consistencia
� Plasticidad
� En el concreto endurecido
� Resistencia
� Durabilidad
� Buena apariencia
� Economía
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Elección de las Características de la Mezcla
� Uso del Concreto
� Tamaño y forma de los elementos
� Condiciones de exposición
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Diseño de Mezcla ACI 211
� PRIMER PASO:
Cuando no se especifica, se procede a la elección del
revenimiento*
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Diseño de Mezcla ACI 211
� SEGUNDO PASO:
Elección del tamaño máximo de agregado (ACI 318)
3.3.2 El tamaño máximo nominal del agregado grueso no debe ser superior a:
a) 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado, ni a
b) 1/3 de la altura de la losa, ni a
c) ¾ del espaciamiento mínimo libre entre barras de refuerzo, paquetes de barras,
tendones individuales, paquetes de tendones o ductos.
� TERCER PASO:
Estimación del agua de mezclado y contenido de aire
La cantidad requerida de agua depende de: tamaño máximo del agregado, forma de
la partícula, granulometría de los agregados, temperatura del concreto, empleo
de aditivos.
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Diseño de Mezcla ACI 211
� Condición de exposición LEVE:
� Condición de servicio interior y exterior
� No expuesto a congelación
� No expuesto a sales descongelantes
� Cuando se desea trabajabilidad, cohesión
� Condición de exposición MODERADA:
� Se espera ocurrencia de congelación
� No hay exposición continua a la humedad o agua libre por
periodos largos.
� No expuesto a sales descongelantes o químicos agresivos
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Diseño de Mezcla ACI 211
� Condición de exposición SEVERA:
� Expuesto a sales descongelantes o químicos agresivos
� Exposición continua a la humedad o agua libre por periodos
largos antes de la congelación
� CUARTO PASO:
Selección de la relación a/c o a/mc de acuerdo a:
� Requisitos de resistencia
� Requisitos de durabilidad
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Diseño de Mezcla ACI 211
� Diseño por DURABILIDAD:
� Determinar a/c según tabla para varias condiciones de
exposición.
� Determinar a/c según tabla para concreto expuesto a
ataque de sulfatos del suelo y del agua.
� Para condiciones de exposición severa, la relación a/c
debe mantenerse baja aunque la resistencia resulte
excedida notablemente.
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Diseño de Mezcla ACI 211
� QUINTO PASO:
Cálculo del contenido de cemento
Despejando de la fórmula a/c = x
� SEXTO PASO:
Estimación del contenido de grava
Este volumen se convierte en PESO SECO (para 1 m3 de concreto)
multiplicándolo por su PESO UNITARIO SECO.
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Diseño de Mezcla ACI 211
� SEPTIMO PASO:
Estimación de la arena
Se puede determinar por el Método de Volumen Absoluto (6.3.7.2)
o por el Método de Peso (6.3.7.1)
� OCTAVO PASO:
Ajustes por humedad del agregado
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Diseño de Mezcla ACI 211
� NOVENO PASO:
Ajuste de la mezcla por rendimiento (ASTM C 138)
La variación se produce por cambio de la densidad de los materiales - principalmente los agregados - fallas del equipo de pesaje, no efectuar la corrección de humedad en los agregados, etc.
El ajuste por rendimiento se puede explicar de una manera simple como la corrección de una mezcla para dosificar los ingredientes de tal manera que 1 m3 de concreto corresponda a 1000 litros, es decir que no existan ni mermas ni sobrantes.
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Ejemplo:
� PROBLEMA
Se requiere un concreto para una sección de una
estructura que estará bajo el nivel del suelo, no expuesto a
condiciones ambientales severas ni al ataque de sulfatos.
Se requiere un f’cR = 250 Kg/cm2 y un revenimiento entre
80 a 100 mm. El TMA disponible es de 37 mm.
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Ejemplo:
DATOS DE LOS MATERIALES:
� Cemento tipo I, sin aire incluido y densidad aparente de 3.15.
� Agregados de buena calidad física que cumplen con las
granulometrías requeridas por la especificación ASTM C 33.
� Densidad del agregado grueso de 2.68, absorción de 0.5% y
Peso Unitario (seco) de 1600 Kg/m3. La humedad de la grava es
de 2%
� Densidad de la arena de 2.64, absorción de 0.7% y módulo de
finura de 2.80. La humedad de la arena es de 6%
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Ejemplo:
� PRIMER PASORevenimiento: 8 a 10 cm.
� SEGUNDO PASOTamaño máximo del agregado: 37.5 mm
� TERCER PASO (9-5)Agua de mezcla: 181 litros/m 3
Vacíos en el concreto: 1%
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Ejemplo:
� CUARTO PASO
Relación a/c, diseño por RESISTENCIA:
Para f’cR = 250 kg/cm2, a/c = 0.62 (tabla 9-3)
� QUINTO PASO
Con base a la información del tercero y cuarto paso, se determina el contenido de cemento
181/0.62 = 292 kg/m 3
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Ejemplo:
� SEXTO PASO
El contenido de grava se obtiene con la información del MF de
la arena = 2.80 y el TMA = 38 mm, (tabla 9-4):
� volumen de agregados gruesos que se puede usar en 1 m3
de concreto es igual a 0.71 m3 .
Puesto que el Peso Unitario es igual a 1600 Kg/m3, se requiere
entonces de:
1 600 x 0.71 = 1 136 Kg de grava
por m 3 de concreto de concreto
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Ejemplo:
� SEPTIMO PASO
Contenido de arena por Método de Volumen Absoluto:
Vol. cemento = 292 / 3 150 = 0.093 m3
Vol. agua = 181 / 1 000 = 0.181 m3
Vol. de grava = 1 136 / 2 680 = 0.424 m3 (SECO)
Vacíos = 0.010 m3
SUMA = 0.708 m 3
l Arena 1 - 0.708 = 0.292 m3
Peso de arena = 0.292 x 2.64 x 1000 = 771 kg (SECO)
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Ejemplo:
� Diseño de mezcla sin corrección de humedad:
Cemento = 292 Kg.
Agua = 181 L.
Arena = 771 Kg.
Grava = 1 136 Kg.
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Ejemplo:
�OCTAVO PASO
La humedad total de la arena = 6%
La humedad total de la grava = 2%
Empleando la proporción calculada, los pesos corregidos de los agregados quedarán:
Grava húmeda = 1 136 x 1.02 = 1 159 Kg
Arena húmeda = 771 x 1.06 = 817 Kg
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Ejemplo:
� Puesto que el agua de absorción no forma parte del agua de mezcla, esta debe excluirse del ajuste del agua adicional, por tanto el agua superficial aportada por el agregado será:
WLGrava = 2.0% - 0.5% = + 1.5% x 1136 = + 17.04 L
WLArena = 6.0% - 0.7% = + 5.3% x 771 = + 40.86 L
El agua de mezclado estimado es: 181 -17 - 41 = 123 L
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Ejemplo:
� Diseño de mezcla con corrección de humedad:
Cemento = 292 Kg.
Agua = 123 L.
Arena = 817 Kg.
Grava = 1 159 Kg.
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Criterio de Aceptación
Una mezcla de concreto se considera apta para ser
empleada en el campo cuando :
� A nivel laboratorio se determina que la mezcla posee el
revenimiento especificado y buenas características de
trabajabilidad.
� El tiempo de fraguado inicial es adecuado.
� El concreto endurecido cumple con los requisitos de
resistencia a la compresión y/o flexión.
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Ajustes de la Mezcla
� Cuando aparezca agua en la superficie del concreto en
cantidades excesivas después del acabado.
� Cuando se cambie de bancos de agregados.
� Cuando el promedio de resistencia sea menor a la
especificada a los 28 días.
� Cuando el promedio de de la resistencia a la flexión a los 7
días de edad - calculado con los 10 últimos valores en los
ensayes de vigas (15x15x50 cm) elaboradas con la misma
mezcla (a/c)- se aparte en más del 4% del valor mínimo
especificado.
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Resumen
� El diseño de la mezcla deberá estar dirigido a la obtención
de resistencia compatible con el diseño estructural, así como
alcanzar características de durabilidad conforme a las
expectativas de vida y condiciones de servicio del pavimento
de concreto.
� La calidad de los agregados juega un papel importantísimo
en la calidad del concreto.
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Resumen
Se debe establecer límites para los factores que se emplean
en el proporcionamiento de mezclas, tales como:
� relación agua/cemento máxima.
� relación grava-arena mínima.
� resistencia mínima.
� contenido mínimo de cemento.
� contenido de aire mínimo y máximo.
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Resumen
� tamaño máximo de agregado.
� separación de gravas en 2 tamaños (por lo menos).
� empleo de un aditivo reductor de agua y otro.
� tiempo de fraguado.