DISEÑO DE MEZCLAS Metodo ACI
Ing. Hebert Vizconde Poémape emai!" #$izconde%gmai!.com
Concepto( "
genera! e(
E! comite &'' de! ACI #a de(arro!!ado )n procedimiento de di(e* di(e*oo de mezc mezc!a !a(( ba(t ba(tan ante te (imp (imp!e !e e! c)a! c)a!++ b,(a b,(and ndo( o(ee en a!g)na( tab!a( e!aborada( mediante en(a-o( de !o( agregado(+ no( permiten obtener $a!ore( de !o( dierente( materia!e( /)e integran !a )nidad c)bica de! concreto.
Concepto( "
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E! comite &'' de! ACI #a de(arro!!ado )n procedimiento de di(e* di(e*oo de mezc mezc!a !a(( ba(t ba(tan ante te (imp (imp!e !e e! c)a! c)a!++ b,(a b,(and ndo( o(ee en a!g)na( tab!a( e!aborada( mediante en(a-o( de !o( agregado(+ no( permiten obtener $a!ore( de !o( dierente( materia!e( /)e integran !a )nidad c)bica de! concreto.
E( )()a! /)e !a( caracteri( caracteri(tica( tica( de !a obra e(tab!ezcan e(tab!ezcan !imitacion !imitacione( e( a /)ien tiene !a re(pon(abi!id re(pon(abi!idad ad de di(e*ar di(e*ar !a mezc!a. Entre dic#a( !imitacione( p)eden e(tar"
0e!aci1n cemento.
ag)a
de
Contenido cemento.
Contenido ma2imo de
aire.
A(entamiento. 3ama 3ama*o *o ma2im a2imoo de! de! agr agregad egadoo gr)e(o.
0e(i 0e(i(t (ten enci ciaa minima.
0e/) 0e/)i( i(it ito( o( re(i(tencia
en
comp compre re(i (i1n 1n
e(pe e(peci cia! a!e( e(
re!a re!aci ciona onado( do(
con con
!a
promedio+ e! emp!eo de aditi$o( o !a )ti!izac4on de tipo( e(pecia!e( de cemento.
Sec)encia de di(e*o Se!ecci1n
de !a re(itencia promedio a partir de !a re(i(tencia en
compre compre(i1n (i1n e(peci e(peciica icada+ da+ - !a de($ia de($iaci1 ci1nn e(tanda e(tandarr de !a compa*4a con(tr)ctora.
Se!ecci1n de tama*o ma2imo de agregado
Se!ecci1n
de! a(entamiento.
Se!ecci1n de! $o!)men de ag)a de di(e*o.
Se!ecci1n de! contenido de! aire.
Se!eccion Se!eccion de !a re!acion re!acion ag)acement ag)acemento+ o+ por re(i(tencia re(i(tencia d)rabi!idad.
Determinacion
de! actor cemento.
Determinaci1n de! contenido de agregado gr)e(o.
Determinacion
de $o!)mene( ab(o!)to( de cemento+ ag)a
de di(e*o+ aire - agregado gr)e(o.
Determinaci1n de! $o!)men ab(o!)to de! agregado ino.
Determinacion de! pe(o (eco de! agregado ino.
Determinacion
de !o( $a!ore( de di(e*o de! cemento+
ag)a aire agregado( ino( - gr)e(o(.
Correci1n de !o( $a!ore( de di(e*o por #)medad de! agregado.
Determinaci1n de !a proporci1n en pe(o+ de di(e*o - de obra
Determinaci1n de !o( pe(o( por tanda de )n (aco.
DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO PROPORCIONAMIENTO DE LAS MEZCLAS DE CONCRETO
CEMENTO
AGREGADO
AGUA
ADITIVOS
COMBINACION CORRECTA Principio( cienti.ico( 53EC6ICOS7
CONCRETO
Principio( empirico( 5A03E7
ESPECIFICADO TRABAJABILIDAD del concreto freco! F"c#l#d"d de coloc"c#on$ co%&"ct"do ' "c"("do
RESISTENCIA del concreto end)rec#do " )n" ed"d e&ec#f#c"d"
COSTO
RESISTENCIA * DURABILIDAD
PASTA DE CEMENTO
AGUA
AGREGADO
CEMENTO
CONCRETO VARIAB LES
ADITIVO
ARENA GRAVA
TRABAJABILIDAD
PROCEDIMIENTOS PARA DETERMINAR EL PROPOCIONAMIENTO
METODO DE PESO
METODO DE VOLUMEN ABSOLUTO
E8emp!o" E(peciicacione(" (e de(ea ca!c)!ar !a( proporcione( de !o( materia!e( integrante( de )na mezc!a de concreto a (er emp!eada en !a $iga( - co!)mna( de )n ediicio de departamento( a (er con(tr)ido en !a ci)dad de Lima. La( e(peciicacione( de !a obra indican" a. 6o e2i(ten !imitacione( en e! di(e*o por pre(encia de proce(o( de conge!aci1n9 pre(encia de ion c!or)ro o ata/)e( por ()!ato(. b. La re(i(tencia en compre(i1n de di(e:o e(peciicada e( de &';
dia(. La de($iaci1n e(tandar e( de &;
Materia!e( " '. Cemento"
Dato( obtenido( en !aboratorio
Port!and AS3M tipo I 5So!7
Pe(o e(peciico
@.'
&. Ag)a"
Potab!e+ de !a red de (er$icio p)b!ico.
@. Agregado Bino"
Pe(o e(peciico de ma(a
&.
Ab(orci1n
;.F
Contenido de #)medad
.;F
M1d)!o de ineza
&.>
. Agregado Gr)e(o
3ama*o ma2imo
' ?7
Pe(o (eco compactado
';; g=m@
Pe(o e(peciico de ma(a Ab(orci1n Contenido de #)medad
&.> ;.F &.;F
DETERMINACION DE LA RESITENCIA PROMEDIO Conociendo /)e !a re(itencia promedio de di(e*o e(peciicada e( de &'; g=cm& - /)e !a de($iaci1n e(tandar de !a compa*ia con(tr)ctora e( de &; de! ACI )ti!izando !a( ec)acione(" �′� = �′ + 1, = + 2,
34�
−
...+
�′JK�
�J
@@K ′ ′
@ .&
0eemp!azando $a!ore(" �′� = 210 + 1,34 � 20
23
�
2
�� 7 = � ��
′�′JK� &'; &+@@ � &; N @
&&& �&
De !o( $a!ore( (e (e!ecciona e! ma-or
SELECCI,N DEL TAMAÑO MA-IMO DEL AGREGADO Deac)erdo a !a( e(peciicacione( de obra + a !a gran)!ometria de! agregado gr)e(o !e corre(ponde )n tama*o ma2imo de ' ? 5
SELECCI,N ASENTAMIENTO
DEL
De ac)erdo a !a( e(peciicacione(+ !a( condicione( de co!ocaci1n re/)ieren /)e !a mezc!a tenga )na con(i(tencia p!a(tica+ corre(pondiente a )n a(entamiento de @7 - 7
3ab!a ' . A(entamiento( recomendado( para di$er(o( tipo( de obra(. S!)mp
m,2imo
m4nimo
@7
'7
@7
'7
D7
'7
Co!)mna(
D7
&7
Lo(a( - pa$imento(
@7
'7
Concreto Cic!1peo
&7
'7
Zapata( - m)ro( de cimentaci1n reorzado(. Cimentacione( (imp!e( ca!zad)ra(. Viga( - m)ro( armado(
6ota( " ' E! (!)mp p)ede incrementar(e c)ando (e )(an aditi$o(+ (iempre /)e no (e modii/)e !a re!aci1n Ag)a=Cemento ni e2i(ta (egregaci1n ni e2)daci1n. & E! (!)mp p)ede incrementar(e en '7 (i no (e )(a $ibrador en !a compactaci1n.
VOLUMEN UNITARIO DE AGUA Tabla 2 .- Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Tamaño máximo de agregado Slump
3!"
#2"
3$"
#"
2"
3"
$"
154
130
113
169
145
124
##2"
Concreto sin %ire incorporado 207
199
190
179
228
216
205
193
&" a '"
243
228
216
202
190
178
160
-----
( %ire atrapado
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0.3
0.2
#" a 2" 3" a $"
166
#!#
Concreto con aire incorporado #" a 2"
181
175
168
160
150
142
122
107
3" a $"
202
193
184
175
165
157
133
119
&" a '"
216
205
197
184
174
166
154
-----
( de %ire incorporado en funci)n del grado de exposici)n *ormal Moderada +xtrema
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
8
5.5
5
4.5
4.5
4
3.5
3
7.5
7
6
6
5.5
5
4.5
4
Deac)erdo a !a (ig)iente tab!a (e determina /)e e! $o!)men )nitario de ag)a+ o ag)a de di(e*o+ nece(ario para )na mezc!a de concreto c)-o a(entamiento e( de @7 a 7 en )na mezc!a de ag)a incorporado c)-o agregado gr)e(o tiene )n tama*o ma2imo de ' '=&7+ e( de '>' !t=m@
CONTENIDO DE AIRE Tabla 2 .- Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Tamaño máximo de agregado Slump
3!"
#2"
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##2"
2"
3"
$"
Concreto sin %ire incorporado #" a 2"
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199
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( %ire atrapado
3
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0.3
0.2
Concreto con aire incorporado #" a 2"
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3" a $"
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( de %ire incorporado en funci)n del grado de exposici)n *ormal Moderada +xtrema
4.5
4
3.5
3
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2
1.5
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5
4.5
4.5
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3.5
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7
6
6
5.5
5
4.5
4
De(de /)e !a e(tr)ct)ra a (er $aciada no $a #a e(tar e2p)e(ta a condicione( de interperi(mo (e$ero+ no (e con(idera nece(ario incorporar aire a !a mezc!a. De !a tab!a anterior+ (e determina /)e e! contenido de aire atrapado para )n agregado gr)e(o de tama*o ma2imo de ' ?7 e( de '+;F
RELACION AGUA .CEMENTO 3ab!a @ . 0e!aci1n Ag)a=Cemento $( c.
c a &> D4a(
0e!aci1n Ag)a=Cemento en pe(o
Q g=cm&
Sin aire incorporado
Con aire incorporado
;
;.@>
;;
;.&
@;
;.
;.@R
@;;
;.
;.
&;
;.&
;.@
&;;
;.;
;.'
';
;.>;
;.'
6o repre(entado en e(te ca(o prob!ema( de interperi(mo ni de ata/)e( por ()!ato(+ ) otro tipo de accione( /)e p)dieran da*ar a! concreto+ (e (e!eccionara !a re!aci1n ag)a cemento )nicamente por re(i(tencia. Para )na re(i(tencia promedio corre(pondiente a &@
FACTOR CEMENTO E! actor cemento (e determina di$idiendo e! $o!)men )nitario de ag)a entre !a re!aci1n ag)acemento" 18 K����� �������
�� = 283
1
+ ������= � �@
;+
CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO @
Vo!)men de agregado gr)e(o+ (eco - compactado+ 3ama*o Ma2imo por )nidad de $o!)men de! concreto+ para 6omina! de! di$er(o( m1d)!o( de ineza de! ino Agregado Gr)e(o &+; &+; &+>; @+;; @=>
;+;
;+>
;+
;+
'=&
;+R
;+
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@=D
;+
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'
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;+
' '=&
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/$01
;+;
&
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;+
;+
;+&
@
;+>'
;+R
;+
;+
;+>
;+>
;+>@
;+>'
Pe(o de! agregado gr)e(o ;+& 2 ';; ''&
CALCULO DE VOLUMENES ABSOLUTOS Conocido( !o( pe(o( de! cemento+ ag)a - agregado gr)e(o+ a(4 como e! $o!)men de aire+ (e procede a ca!c)!ar !a ()ma de !o( $o!)mene( ab(o!)to( de e(to( ingrediente("
Cemento.... &@>=@+' 2 ';;; ;+;R; m@
Ag)a...... '>'='
2 ';;; ;+'>' m@
Aire '+;F
;+;'; m@
Agregado m@
gr)e(o... ''&=&+> 2 ';;; ;+@; m@
S)ma de $o!)mene( conocido(
;+''
CONTENIDO DE AGREGADO FINO E! $o!)men ab(o!)to de agregado ino (er, ig)a! a !a dierencia entre !a )nidad - !a ()ma de !o( $o!)mene( ab(o!)to( conocido(. E! pe(o de! agregado ino (er, ig)a! a () $o!)men ab(o!)to m)!tip!icado por e! pe(o (1!ido. Vo!)men ab(o!)to de agregado ino ' T ;+'' ;+&>R m@ Pe(o de! agregado ino (eco ;+&>R 2 &+ 2 ';;; @
VALORES DE DISEÑO La( cantidade( de materia!e( a (er emp!eado( como $a!ore( de di(e*o (er,n"
Cemento..
&>@
Ag)a de di(e*o
'>' !t=m@
Agregado ino (eco.
@
Agregado gr)e(o (eco.
''&
CORRECCION POR 2UMEDAD DEL AGREGADO La( proporcione( de !o( materia!e( /)e integran !a )nidad c)bica de! concreto debe (er corregida en )ncion de !a( condicione( de #)medad de !o( agregado( ino( - gr)e(o(+ a in de obtener !o( $a!ore( a (er )ti!izado( en obra. Pe(o #)medo de!"
Agregado ino....
Agregado
F @ 2 '+;; >;R
gr)e(o ''& 2 '+;&; ''
A contin)aci1n determinamo( !a #)medad ()pericia! de! agregado" H)medad ()pericia! de!"
Agregado ino..
+; T ;+ +@F
Agregado gr)e(o..
&+; T ;+
'+F U !o( aporte( de !o( agregado( (er,n" Aporte( de #)medad de!" Agregado
ino @ 2 Q;+;@ ; !t=m@
Agregado gr)e(o. ''& 2 Q;+;' ' !t=m@
Aporte de #)medad de !o( agregado(
Ag)a eecti$a '>' T '& !t=m @
!t=m @
U !o( pe(o( de !o( materia!e( -a corregido( por #)medad de! agregado+ a (er emp!eado( en !a( mezc!a( de pr)eba+ (er,n"
Cemento .
&>@
Ag)a eecti$a .
'& !t=m@
Agregado ino #)medo ..
>;R
Agregado gr)e(o #medo ..
''
PROPORCION EN PESO La proporci1n en pe(o de !o( materia!e(+ (in corregir - -a corregida por #)medad de! agregado+ (er,n" 283 763 115 = 1: 2,7: 4 27 �� ���� �� ���� : : 283 283 2 ���� 28 3 283
1175 :
809
28
28
28
3
3
3
:= 1: 2,85: 4,15
�
�
Qcorregido
18,5
0e!acion ag)acemento de di(e*o '>'=&>@ ;+
0e!aci1n ag)acemento eecti$a '&=&>@ ;+Qcorregida
PESO POR TANDA DE UN SACO Para conocer !a cantidad de materia!e( /)e (e nece(itan en )n tanda de )n (aco+ e( nece(ario m)!tip!icar !a proporci1n en pe(o+ -a corregida por #)medad de! agregado+ por e! de )n (aco de cemento. Cemento .
Ag)a eecti$a . !t=(aco
Agregado ino #medo ..
' 2 &+ &+ '>+ &+> 2 &+ '&'+;
Agregado gr)e(o #medo ..
+' 2 &+ '+
ADICIONES P)zo!ana( - e(coria( a(i como aditi$o( de di$er(a nat)ra!eza (on a!g)na( $ece( adiconado( a !a mezc!a de concreto como )n reemp!azo parcia! de! cemento+ para me8orar () trababi!idad+ re(itencia a! ata/)e de ()!ato( - !a reacti$idad a!
75 �� �� 2,5 � 1000 �3
;+;@ �
@
La re!acion ag)a materia! cementante (era" 18 = 0,51 1 + = 283 75 +
La re!acion de ag)a T cemento port!and (eria"
=
181 ;+
K
&>@
E! $o!)men de agregado ino (e $er, red)cido en ;+;@ m @+
para permitir e! )(o de !a ceniza $o!ante. La cantidad de P)zo!ana - e! ca!c)!o de! $o!)men podrian tambien #aber(e deri$ado en con8)ncion con e! primer ca!c)!o de contenido de cemento+ )(ando !a re!acion ag)a T materia! cementante de ;+. Por e8emp!o+ a()mimo( /)e )n 'F de materia! cementante e( e(peciicado a (er p)zo!ana -"
K
K ��� K
(QK ( �� ;+
L)ego tenemo( /)e"
� = 181 � + = 283 �� 15 K &>@ �
-
';;
&. �
�
K &>@ N &+ &;. ��
E(to( (on !o( ca!c)!o( apropiado( a (eg)ir para e(te - otra( adicione(.
EN EL CASO 3UE NO SE CUENTEN CON DATOS ESTADISTICSO SOBRE LA PRODUCCION Para e! ca(o en e! /)e no contemo( con dato( de De($iacion Standar de dato( anteriore(. �′� = �′ + 1, �′� = �′ + 2,
34� 33� −
...+ 35 .1 g=cm&
E! comite e)ropero de! concreto recomienda )ti!izar !a (ig)iente 1rm)!a" =� /( −
�
�′J K�
J
'
�K ′ ′
� = ��������� �� �����������, ���� ����� �� ������ �� �� ����������� �����: Gr"do de Control
V"lor 456
Laboratorio
F
E2ce!ente en obra
';F '&F
W)eno 0eg)!ar Inerior Ma!o
'F '>F &;F &F
���� ����� K K� ������� �
��� K K � �� K K 1� �
���� K K � �� ��
3ab!a actor
Bactor /)e depende de! F de re()!tado( X c /)e (e admiten o !a probabi!idad de oc)rrencia+ () $a!or (e obtiene de !a (ig)iente tab!a.
����� �� �������
P0AC3ICA DE AYLA
Se de(ea ca!c)!ar !a( proporcione( de !o( materia!e( integrante( de )na mezc!a de concreto a (er emp!eada en !a con(tr)cci1n de )n pi!ar de )n p)ente+ e!emento e(tr)ct)ra! /)e $a a e(tar e2p)e(to a !a acci1n de! ag)a en )na zona de !a (ierra per)ana en !a /)e !a( temperat)ra( p)eden de(cender #a(ta '>C. La( e(peciicacione( de !a obran indican" a En e! di(e*o deber, con(iderar(e !a po(ibi!idad de conge!aci1n por pre(encia de #medad - ba8a( temperat)ra(+ debiendo incorporar(e aire a !a mezc!a. b La re(i(tencia en compre(i1n de di(e*o e(peciicada e( de & dia(. La de($iaci1n e(t,ndar de !a compa*4a con(tr)ctora e( de &@
c La( condicione( de co!ocaci1n re/)ieren )na mezc!a de con(i(tencia (eca. '. Cemento"
Port!and AS3M tipo I 5Paca(ma-o7
Pe(o e(peciico
@.'&
&. Ag)a" De
r4o. C)mp!e con !a( condicione( de ag)a( no potab!e(
a (er emp!eada( en concreto.
@. Agregado Bino"
Pe(o e(peciico de ma(a
&.&
Ab(orci1n
'+& F
Contenido de #)medad
.;F
M1d)!o de ineza
&.
. Agregado Gr)e(o 3ama*o Pe(o
ma2imo
(eco compactado
'7 '&; g=m@
Pe(o e(peciico de ma(a
&.
Ab(orci1n
;. F
Contenido de #)medad
;+@& F
3ab!a ' . A(entamiento( recomendado( para di$er(o( tipo( de obra(.
3ipo de E(tr)ct)ra(
S!)mp
m,2imo
m4nimo
@7
'7
@7
'7
D7
'7
Co!)mna(
D7
&7
Lo(a( - pa$imento(
@7
'7
Concreto Cic!1peo
&7
'7
Zapata( - m)ro( de cimentaci1n reorzado(. Cimentacione( (imp!e( ca!zad)ra(. Viga( - m)ro( armado(
6ota( " ' E! (!)mp p)ede incrementar(e c)ando (e )(an aditi$o(+ (iempre /)e no (e modii/)e !a re!aci1n Ag)a=Cemento ni e2i(ta (egregaci1n ni e2)daci1n. & E! (!)mp p)ede incrementar(e en '7 (i no (e )(a $ibrador en !a compactaci1n.
Tabla 2 .- Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Tamaño máximo de agregado Slump
3!"
#2"
3$"
#"
2"
3"
$"
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##2"
Concreto sin %ire incorporado #" a 2"
207
199
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205
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243
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( %ire atrapado
3
2.5
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0.5
0.3
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3" a $"
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Concreto con aire incorporado #" a 2"
181
175
168
160
150
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107
3" a $"
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184
174
166
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( de %ire incorporado en funci)n del grado de exposici)n *ormal Moderada +xtrema
4.5
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1.5
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8
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3ab!a @ . 0e!aci1n Ag)a=Cemento $( c.
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Sin aire incorporado
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