Cap. 08 dosificacion de mezclas de concreto

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CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 169 8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO CAPÍTULO 8 DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO 8.1 – GENERALIDADES 8.5.5 Dosificar una mezcla de concreto es determinar la combinación más práctica y económica de los agregados disponibles, cemento, agua y en ciertos casos aditivos, con el fin de producir una mezcla con el grado requerido de manejabilidad, que al endurecer a la velocidad apropiada adquiera las características de resistencia y durabilidad necesarias para el tipo de construcción en que habrá de utilizarse. Para encontrar las proporciones más apropiadas, será necesario preparar varias mezclas de prueba, las cuales se calcularán con base en las propiedades de los materiales y la aplicación de leyes o principios básicos preestablecidos. Las características de las mezclas de prueba indicarán los ajustes que deben hacerse en la dosificación de acuerdo con reglas empíricas determinadas. En la etapa del concreto fresco que transcurre desde la mezcla de sus componentes hasta su colocación, las exigencias principales que deben cumplirse para obtener una dosificación apropiada son las de manejabilidad y economía de la mezcla; para el concreto endurecido son las de resistencia y durabilidad. Otras propiedades del concreto como: cambios volumétricos, fluencia, elasticidad, masa unitaria, etc., sólo son tenidas en cuenta para dosificar mezclas especiales, en cierto tipo de obras. La dosificación de concretos especiales queda fuera del alcance del presente capítulo. 8.2 - DATOS BÁSICOS Y PROCEDIMIENTO DE DOSIFICACIÓN Los datos básicos para la dosificación son los siguientes: - Características de los materiales disponibles (partiendo que son de buena calidad, cumplen especificaciones de normas NTC), basados en ensayos de laboratorio (normas NTC): Cemento: Densidad (Gc). Masa unitaria suelta (MUSc). Agua: Densidad (Ga) se puede asumir Ga= 1,00 kg / dm 3 .

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

CAPÍTULO 8 DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.1 – GENERALIDADES8.5.5

Dosificar una mezcla de concreto es determinar la combinación más práctica y económica de los agregados disponibles, cemento, agua y en ciertos casos aditivos, con el fin de producir una mezcla con el grado requerido de manejabilidad, que al endurecer a la velocidad apropiada adquiera las características de resistencia y durabilidad necesarias para el tipo de construcción en que habrá de utilizarse. Para encontrar las proporciones más apropiadas, será necesario preparar varias mezclas de prueba, las cuales se calcularán con base en las propiedades de los materiales y la aplicación de leyes o principios básicos preestablecidos. Las características de las mezclas de prueba indicarán los ajustes que deben hacerse en la dosificación de acuerdo con reglas empíricas determinadas. En la etapa del concreto fresco que transcurre desde la mezcla de sus componentes hasta su colocación, las exigencias principales que deben cumplirse para obtener una dosificación apropiada son las de manejabilidad y economía de la mezcla; para el concreto endurecido son las de resistencia y durabilidad. Otras propiedades del concreto como: cambios volumétricos, fluencia, elasticidad, masa unitaria, etc., sólo son tenidas en cuenta para dosificar mezclas especiales, en cierto tipo de obras. La dosificación de concretos especiales queda fuera del alcance del presente capítulo. 8.2 - DATOS BÁSICOS Y PROCEDIMIENTO DE DOSIFICACIÓN Los datos básicos para la dosificación son los siguientes: - Características de los materiales disponibles (partiendo que son de buena calidad, cumplen especificaciones de normas NTC), basados en ensayos de laboratorio (normas NTC): Cemento: Densidad (Gc). Masa unitaria suelta (MUSc). Agua: Densidad (Ga) se puede asumir Ga= 1,00 kg / dm3.

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Agregados: Análisis granulométrico de los agregados incluyendo el cálculo del módulo de finura (MF) o del tamaño máximo nominal (TMN), según el árido. Densidad aparente seca (G) y porcentaje de absorción de los agregados (% ABS.). Porcentaje de humedad de los agregados inmediatamente antes de hacer las mezclas (Wn). Masas unitarias sueltas (MUS). Aditivos: Densidad (Gad.) - Características geométricas y de diseño del elemento o elementos estructurales a construir, y condiciones de colocación de la mezcla, de las cuales se obtiene: Consistencia apropiada (Tabla No. 8.1). Chequeo del tamaño máximo nominal. - Resistencia de diseño del calculista (F'c o F'r). - Grado de control de la obra, expresada en forma de desviación estándar (S) o coeficiente de

variación (V). - Condiciones de exposición de la estructura. De acuerdo con ellas, podrá obtenerse la máxima

relación agua/cemento que puede utilizarse en el proporcionamiento de la mezcla. (Tabla No. 8.5.)

8.2.1 - PASOS A SEGUIR Para obtener las proporciones de la mezcla del concreto que cumpla las características deseadas, con los materiales disponibles, se prepara una primera mezcla de prueba, teniendo como base unas proporciones iniciales que se determinan siguiendo el orden que a continuación se indica: a.- Selección del asentamiento

b.- Chequeo del tamaño máximo nominal

c.- Estimación del agua de mezcla

d.- Determinación de la resistencia de dosificación

e.- Selección de la relación Agua/Cemento

f.- Cálculo del contenido de cemento y aditivo

g.- Cálculo de la cantidad de cada agregado

h.- Cálculo de proporciones iniciales

i.- Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad de los agregados

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Con los resultados de la primera mezcla se procede a ajustar las proporciones para que cumpla con el asentamiento deseado y el grado de manejabilidad requerido, posteriormente se prepara una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas; las propiedades de ésta segunda mezcla se comparan con las exigidas y si difieren se reajustan nuevamente. Se prepara una tercera mezcla de prueba que debe cumplir con el asentamiento y la resistencia deseada; en caso que no cumpla alguna de las condiciones por errores cometidos o debido a la aleatoriedad misma de los ensayos, se puede continuar haciendo ajustes semejantes a los indicados hasta obtener los resultados esperados. A continuación se describe la metodología a seguir en cada paso: 8.2.1.1 - Selección del asentamiento. El asentamiento requerido para el concreto se escogerá de acuerdo con las especificaciones de la obra; en su defecto se tomará de la tabla No. 8.1 que sirve de guía. 8.2.1.2 - Chequeo del tamaño máximo nominal. El tamaño máximo nominal del agregado disponible debe cumplir los requisitos del NSR/98: 1/3 (Espesor de la losa) 1/5 (Menor distancia entre lados de formaleta) 3/4 (Espacio libre entre varillas de refuerzo) 8.2.1.3 - Estimación del agua de mezcla. Se supone una cantidad de agua, según la tabla No. 8.2, con el asentamiento escogido y de acuerdo al tamaño máximo nominal del agregado, teniendo en cuenta si es concreto con aire incluido o no. Si se va a emplear aditivo se deben consultar las recomendaciones del fabricante, en especial si es un plastificante o un súperplastificante. 8.2.1.4 - Determinación de la resistencia de dosificación. El cálculo de la resistencia de dosificación se realiza de acuerdo a lo expresado en el capítulo 6 - Resistencia del concreto, apartes 6.3.1 o 6.5.1. 8.2.1.5 - Selección de la relación agua/cemento (A/C). La relación agua/cemento (A/C) requerida, se debe determinar no sólo por los requisitos de resistencia, sino también, teniendo en cuenta durabilidad. Puesto que distinto cemento, agua y agregado producen generalmente resistencias diferentes con la misma A/C, es muy conveniente encontrar la relación entre la resistencia y la A/C para los materiales que se usarán realmente. A falta de esta información, puede emplearse la figura No. 8.1, suponiendo una curva, ya sea la correspondiente a los valores que traía recomendados el código colombiano de construcciones sismo-resistentes (Decreto 1400), aunque en la NSR/98 ya no están, o las otras curvas realizadas para materiales de la región.

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

La relación A/C por durabilidad se escogerá de las tablas Nos. 8.3 y 8.4, según la región y las condiciones de la obra. Se deberá trabajar con el menor valor de relación agua/cemento, puesto que este valor garantiza tanto la resistencia como la durabilidad del concreto. 8.2.1.6 - Cálculo del contenido de cemento y aditivo. Cantidad de cemento (kg / m3 concreto) = C = A/(A/C) (8.1) Si se va a emplear aditivo, se determina la cantidad así: (teniendo en cuenta las recomendaciones del fabricante, por lo general, la cantidad de aditivo se da como un % de la masa del cemento). Cant. Aditivo = Ad. (kg / m3 concreto) = % escogido *C (8.2) 8.2.1.7 - Cálculo de la cantidad de cada agregado. Vol. absoluto material = Masa del material / Densidad Volumen absoluto de los agregados (dm3) = Vag.

Vag. = 1000 - cG

C -

AGA

- AdG

Ad (8.3)

G promedio =

∑iGi%

100 (8.4)

Masa seca agregados (kg / m3 concreto) = Mag. = Vag* Gprom. (8.5) Masa seca agreg. i (kg / m3 concreto) =Mag * % ajuste granulom (8.6) del agregado. 8.2.1.8 -Cálculo de proporciones iniciales. El método más utilizado para expresar las proporciones de una mezcla de concreto, es el de indicarlas en forma de relaciones por masa de agua, cemento y agregados, tomando como unidad el cemento.

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Para evitar confusiones cuando hay varias clases de agregado fino y agregado grueso, es conveniente colocar las proporciones en orden ascendente de tamaño (primero la arena con módulo de finura menor y por último el agregado grueso de mayor tamaño máximo). Además de lo anterior, se considera conveniente colocar antes de la unidad el valor de la masa del agua, o sea la relación agua/cemento. Si se utiliza aditivo, además de las proporciones, se debe dar la cantidad escogida (% en masa del cemento) y el nombre comercial.

A/C : 1 (C) : Fi : Gi

Proporción agregado i = (Masa del agregado i) / C (8.7) 8.2.1.9 - Primera mezcla de prueba. Ajuste por humedad del agregado. Las proporciones iniciales calculadas deben verificarse por medio de ensayos de asentamiento y resistencia hechos a mezclas de prueba elaboradas ya sea en el laboratorio o en el campo, teniendo en cuenta la humedad de los agregados. Cuando no se cumple con el asentamiento y/o la resistencia requerida se debe hacer los ajustes a la mezcla de prueba. 8.2.9.10 - Ajustes a la mezcla de prueba. 8.2.1.10.1 - Ajuste por asentamiento. Al preparar la primera mezcla de prueba deberá utilizarse la cantidad de agua necesaria para producir el asentamiento escogido. Si ésta cantidad de agua por m3 de concreto difiere de la estimada, es necesario, calcular los contenidos ajustados de agua, cemento y agregados, y las proporciones ajustadas, teniendo en cuenta que si se mantiene constante el volumen absoluto de agua y agregado grueso por unidad de volumen de concreto, el asentamiento no presenta mayor cambio al variar un poco los volúmenes absolutos de cemento y agregado fino. 8.2.1.10.2 - Ajuste por resistencia. Se prepara una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, que debe cumplir con el asentamiento y se elaboran muestras para el ensayo de resistencia. Si las resistencias obtenidas difieren de la resistencia de dosificación, se reajustan los contenidos de agua, cemento y agregados, sin perjudicar durabilidad. Las proporciones reajustadas se calculan variando las cantidades de cemento y agregado fino para obtener la nueva relación agua/cemento, pero dejando constante la cantidad de agua y agregado grueso por volumen unitario de concreto, para mantener el asentamiento.

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8.3 EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO (PARÁMETRO DE DISEÑO F'c) Se desea dosificar una mezcla de concreto para la construcción de un edificio en la ciudad de Popayán, La resistencia a la compresión de diseño del calculista (F'c) es de 21Mpa (210 kg/cm²) y la firma constructora ha producido concreto, empleando materiales en condiciones similares, con un coeficiente de variación del 11% para un total de 20 datos. Los materiales disponibles tienen las siguientes características: - Agregado grueso Densidad aparente seca (Gg) = 2,57 kg / dm3

Tamaño máximo (TM) = 1" Tamaño máximo nominal (TMN) = 3/4" Porcentaje de absorción (%ABSg) = 1,50% Masa unitaria suelta (MUSg) = 1,52 kg / dm3

- Agregado fino Densidad aparente seca (Gf) = 2,51 kg / dm3

Módulo de finura (MF) = 2,97 Porcentaje de absorción (%ABSf) = 3,70% Masa unitaria suelta (MUSf) = 1,47 kg / dm3

Del respectivo ajuste granulométrico tratando de reproducir una gradación ideal (Fuller o Weymouth) o ajustando a uno de los rangos granulométricos (según TM) recomendados por ASOCRETO se obtuvo: - Agregado fino = 45% - Agregado grueso = 55% - Cemento Densidad (Gc) = 3,01 kg / dm3

Masa unitaria suelta (MUSc) = 1,13 kg / dm3

- Agua Densidad (Ga) = 1,0 kg / dm3

Masa unitaria suelta (MUSa) = 1,0 kg / dm3

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.1 - SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO De acuerdo con la tabla No. 8.1, para la obra a realizar, asentamiento escogido = 5,0 cm.

CONSIS-TENCIA

ASENTAMIENTO

mm.

EJEMPLO DE TIPO DE

CONSTRUCCIÓN

SISTEMA DE COLOCACIÓN

SISTEMA DE COMPACTACIÓN

MUY SECA 0,0 – 20 Prefabricados de alta resistencia, revestimiento de pantalla de cimentación.

Con vibradores de formaleta, concretos de proyección neumática (lanzados).

Secciones sujetas a vibración externa, puede requerirse presión.

SECA 20-35 Pavimentos. Pavimentos con máquina terminadora vibratoria.

Secciones sujetas a vibración intensa.

SEMISECA 35-50 Pavimentos, fundaciones en concreto simple, losas poco reforzadas.

Colocación con máquinas operadas manualmente.

Secciones simplemente reforzadas con vibración.

MEDIA (PLÁSTICA)

50-100 Pavimentos compactados a mano, losas, muros, vigas, columnas, cimentaciones.

Colocación manual. Secciones simplemente reforzadas con vibración.

HÚMEDA 100-150 Elementos estructurales esbeltos o muy reforzados.

Bombeo. Secciones bastante reforzadas con vibración.

MUY HÚMEDA

150-200 Elementos esbeltos, pilotes fundidos “in situ”.

Tubo-embudo-tremie. Secciones altamente reforzadas con vibración.

SÚPER FLUIDA

más de 200

Elementos muy esbeltos.

Autonivelante, autocompactante.

Secciones altamente reforzadas sin vibración y normalmente no adecuados para vibrarse.

Tabla No 8.1 Asentamientos recomendados para diversos tipos de construcción y

sistemas de colocación y compactación. 8.5.12

8.3.2 - CHEQUEO DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO

Recomendaciones de la NSR 98: 1/3 (Espesor de la losa) = --- 1/5 (Menor distancia entre lados de formaleta) = --- 3/4 (Espacio libre entre varillas de refuerzo) = ---

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Lo anterior se chequea con los planos estructurales o con las recomendaciones del calculista. Se asume que: TMN agregado disponible = 3/4" ¡Correcto! 8.3.3 - ESTIMACIÓN DEL AGUA DE LA MEZCLA De acuerdo a la tabla No. 8.2 (concreto sin aire incluido), se supone que con 185 kg de agua por m3 de concreto se obtiene el asentamiento de 5,0 cm. para TMN =3/4".

A = 185 kg / m3 de concreto

CONCRETOS SIN AIRE INCLUIDO

ASENTAMIENTO (cm) TAMAÑOS MÁXIMOS NOMINALES (mm)

10 13 19 25 38 50 75

0,0 – 2,5 185 180 165 160 140 135 125 3,0 – 5,0 205 200 185 180 160 155 145 5,5 – 7,5 215 210 190 185 170 165 155 8,0 – 10,0 225 215 200 195 175 170 165

10,5 – 15,0 235 225 205 200 180 175 170 15,5 – 18,0 240 230 210 205 185 180 175

% CONTENIDO DE AIRE 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,3

CONCRETOS CON AIRE INCLUIDO

ASENTAMIENTO (cm) TAMAÑOS MÁXIMOS NOMINALES (mm) 10 13 19 25 38 50 75

0,0 – 2,5 175 170 155 150 135 130 120 3,0 – 5,0 180 175 165 160 145 140 135 5,5 – 7,5 190 185 175 170 155 150 145 8,0 – 10,0 200 190 180 175 165 155 150

10,5 – 15,0 210 195 185 180 170 160 155 15,5 – 18,0 215 205 190 185 175 165 160

% CONTENIDO DE AIRE 8,0 7,0 6,0 5,0 4,5 4,0 3,5

Tabla No. 8.2 - Cantidad de agua recomendada, en kg por m3 de concreto, para los tamaños máximos nominales indicados y de acuerdo al valor del asentamiento.8.5.8

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.4 - RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (F'cr) n = 20 datos, entonces Coeficiente = 1,08 V * coef. = 11 * 1,08 =11,9% En la figura No. 8.1: Para F'c = 21 Mpa (210 kg / cm² ) y (V * coef.)=11,9% tenemos que F'cr = 25 Mpa (250 kg / cm2 )

C O E F IC IE N T E D E V A R IA C IÓ N (V ) * C o e f .1 5

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

4 0 0

4 5 0

f'c = 3 15 kg /cm 2

f'c = 2 80 kg /cm 2

f'c = 2 45 kg /cm 2

f'c = 2 1 0 k g /c m 2

f'c = 1 7 5 k g /c m 2

f 'c = 1 4 0 k g /c m 2

f 'c = 1 0 5 k g /c m 2

0 5 1 0

f'c = 350 kg /cm 2

F 'c r (K g /c m )

2 0 2 5

2

11,9

Figura No. 8.1 Resistencia a la compresión de dosificación de concreto Vs. Coeficiente de variación

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.5 SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (A/C) 8.3.5.1 - Por resistencia En la figura No. 8.2, se supone que el comportamiento de los materiales, es similar, a los valores de Resistencia a la Compresión vs. A/C, recomendados en el código colombiano de construcciones sismorresistentes (D 1400); para un valor de resistencia a la compresión de 250 kg /cm2 se obtiene un valor de relación A/C = 0,50.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN vs A/C

DECRETO 1400

TRITURADOGRAVA DE RIO

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

RELACION A/C

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MP

RES

IÓN

(kg/

cm 2

)

Figura N° 8.2 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Vs. A/C

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.5.2- Por durabilidad Según la NSR 98 tablas 8.3 y 8.4, la relación Agua / Cemento, teniendo en cuenta los requisitos de Durabilidad, es para este caso la escogida por resistencia. A/C por durabilidad = A/C por resistencia = 0,50 El concreto que esté expuesto a las condiciones indicadas en la tabla 8.3 debe cumplir las relaciones a/c máximas y las resistencias mínimas a la compresión indicadas allí.

Condiciones de exposición

Máxima relación A/C

Resistencia mínima a la compresión F´c, en Mpa

Concreto de baja permeabilidad para ser expuesto al agua ( AGUA DULCE).

0,50

24

Concreto expuesto a ciclos de congelamiento y descongelamiento en una condición húmeda, o a químicos que impidan el congelamiento (AGUA SALINA).

0,45

31

Para la protección contra la corrosión del refuerzo de concreto expuesto a cloruros, sal, agua salina o que puede ser salpicado por agua salina.

0,40

35

Tabla 8.3 – Requisitos para condiciones especiales de exposición8.5.9

Exposición a sulfato

Sulfatos solubles en agua (SO4 ) en el suelo porcentaje en masa

Sulfatos (SO4) en el agua en ppm (partes por millón)

Tipo de cemento

Relación a/c máxima por masa (1)

Resistencia mínima a la compresión F´c en Mpa

Despreciable 0,00 a 0,10 0 a 150 - - - Moderada (2) 0,10 a 0,20 150 a 1500 II (3) 0,50 28

Severa 0,20 a 2,00 150 a 10000 V 0,45 32

Muy severa

Mas de 2,00

Mas de 10000 V con

puzolanas (4)

0,45

32

Tabla 8.4 – Requisitos para concretos expuestos a soluciones que contienen sulfatos8.5.9

Nota-1 Puede requerirse una relación agua-material cementante menor por requisitos de baja permeabilidad o para protección contra la corrosión. Nota-2 Agua marina. Nota-3 Además de los cementos Tipo II se incluyen los MS. Nota-4 Puzolanas que cuando se utilizan con cementos Tipo V, hayan demostrado que mejoran la resistencia del concreto a los sulfatos bien sea por ensayos o por buen comportamiento en condiciones de servicio.

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.6 - CÁLCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO A 185 C = ─── = ──── = 370 kg /m3 de concreto A/C 0,50 8.3.7 - AGREGADOS Vol. abs. agregados +Vol. abs. agua + Vol. abs. cemento = 1000 dm3

185 370 Vol. abs. agregados = 1000 - ─── - ───── = 692,08 dm3 1 3,01 100 100 G promedio = ───── = ────────────── = 2,54 kg / dm3

%i 45 55 Σ ── ──── + ──── Gi 2,51 2,57 Masa de los agregados = 692,08 * 2,54 = 1757,88 kg/m3 de concreto Masa del agregado fino = 1757,88 * 0,45 = 791,05 kg/m3 de concreto Masa del agregado grueso = 1757,88 * 0,55 = 966,83 kg/m3 de concreto 8.3.8 - PROPORCIONES INICIALES EN MASA (MASA SECA DE AGREGADOS) Vol. absoluto material = Masa / Densidad

AGUA CEMENTO AG. FINO AG. GRUESO ∑ Masa mat.

(kg / m3 ccto)

185

370

791,05

966,83

2312,88 Vol. Abs.

Materiales (dm3 / m3 de

concreto)

185

122,92

315,16

376,20

999,28

Prop. en masa seca

0,50

1

2,14

2,61

Proporciones iniciales en masa seca

0,50 : 1 : 2,14 : 2,61

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.3.9 - PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA Volumen de concreto a preparar: SLUMP = 1 * 5,5 dm3 = 5,5 dm3

CILINDROS NORMALIZADOS = 6 * 5,3 dm3 =31,8 dm3

────── 37,3 dm3

Desperdicio (10%) 3,7 dm3

────── 41,0 dm3 Volumen de concreto a preparar = 41,0 dm3 Cantidad de cemento para la primera mezcla de prueba: C1 = 41,0 * 370 / 1000 = 15,17 kg Humedades de los materiales (Antes de preparar la mezcla). Agregado fino (Wnf) = 4,0% % absf = 3,70% Agregado grueso (Wng) = 0,9% % absg = 1,50%

(1) Material

(2) Prop. inic

(3) Masa seca (kg)

(4) Masa húm. (kg)

(5) Agua Agr. (kg)

(6) Absorción

(kg)

(7) Agua libre (kg)

(8) Aporte

(kg)

AGUA CEMENTO AG. FINO AG. GRUESO

0,50 1

2,14 2,61

7,59 15,17 32,46 39,59

---- ----

33,76 39,95

---- ----

1,30 0,36

---- ----

1,20 0,59

---- ----

+0,10 -0,23

---- ----

-0,13

Masa seca materiales = prop. * Masa cemento; (3) = (2) * C1 Masa húm. mat. = masa seca * (100+ Wn)/100; (4)=(3)* (100+ Wn )/100 Agua en los agr. = masa húm. mat. – masa seca mat.; (5) = (4)-(3) Absorción = masa seca * %abs./100; (6) = (3) * %abs./100 Agua libre = agua en los agr. - absorción; (7) = (5) - (6) Aporte = Σ agua libre; (8) = Σ (7) Agua de mezcla (teórica) = agua calculada - aporte Agua de mezcla (teórica) = 7,59 - (-0,13) = 7,72 kg Cemento = 15,17 kg Ag. Fino = 33,76 kg Ag. grueso = 39,95 kg Al preparar la primera mezcla de prueba se observa que para obtener el asentamiento escogido de 5,0 cm hubo necesidad de utilizar 8 kg de agua. Agua = agua de mezcla (real) + aporte Agua = 8,00 + (-0,13) = 7,87 kg

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

agua 7,87 (A/C) utilizada = ─────── = ───── = 0,52 cemento 15,17 (A/C) utilizada ╪ (A/C) escogida entonces se debe hacer ajuste por asentamiento. 8.3.10. - AJUSTE POR ASENTAMIENTO

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Proporción utilizada Masa material (kg)

Vol. Abs. (dm3)

0,52 0,52 ç 0,52 ç

1 ç kg

0,33 ç

2,14 2,14 ç 0,85 ç

2,61 2,61 ç 1,02 ç

2,72 ç 2,72 Ç dm3 concreto = 1000 dm3 concreto 1000 Ç = ─────── = 367,65 kg cemento 2,72

- Mezcla preparada (por m3 de concreto)

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Prop. en masa seca Masa mat. (kg / m3 ccto) Vol. Abs. (dm3 /m3 ccto)

0,52 191,18 191,18

1 367,65 122,14

2,14 786,77 313,45

2,61 959,57 373,37

2305,17 1000,14

- Ajuste

AGUA CEMENTO AG.

FINO AG.

GRUESO ∑

Vol. Abs. (dm3 /m3 ccto) Masa mat. (kg / m3 ccto)

Prop. en masa seca

191,18 191,18

0,50

127,03 382,36

1

308,42 774,13 2,03

373,37 959,56

2,51

1000 2307,23

Proporciones ajustadas en masa por asentamiento:

0,50: 1 : 2,03 : 2,51

8.3.11 - SEGUNDA MEZCLA DE PRUEBA Se preparó una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, se efectuaron las correspondientes correcciones por humedad de los agregados y se midió el asentamiento el cual dió 5,0 cm como era de esperarse. Se elaboraron entonces los cilindros probándose a los 28 días; se obtuvieron en promedio los siguientes resultados:

Mezcla A / C RC 28d (kg / cm2) 1 2

0,52 0,50

228 234

Page 15: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 183

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

El valor de la resistencia a la compresión de dosificación de la mezcla, F'cr =250 kg/cm² (25 Mpa) es diferente a las resistencias obtenidas (tolerancia ± 5%), por lo tanto se deben ajustar las proporciones por requisito de resistencia sin perjudicar durabilidad. 8.3.12 - AJUSTE POR RESISTENCIA En la figura No. 8.3, se observa que los puntos obtenidos para los materiales de la mezcla, no corresponden a la curva supuesta del decreto 1400 (CCCSR). Entonces, para los puntos de resistencia a la compresión y relación A/C obtenidos en el laboratorio, para los materiales, se interpola una línea paralela a la del DECRETO 1400 (CCCSR); esta línea corresponde a los materiales de la mezcla. Para una resistencia a la compresión de 250 kg/cm², se lee una relación A/C=0,47 empleando la línea de los materiales. (A/C) resistencia =0,47 (A/C) durabilidad = *

A/C = 0,47 (ESCOGIDA)

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN vs A/C

decreto 1400

materiales

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

RELACION A/C

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MPR

ESIÓ

N (

kg/c

m

2 )

0.47

Figura No. 8.3 Resistencia a la compresión del concreto vs. A / C

Page 16: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 184

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

AGUA CEMENTO AG.

FINO AG.

GRUESO ∑

Vol. Abs. (dm3 /m3 ccto) Masa mat. (kg /m3 ccto) Prop. en masa seca

191,18 191,18 0,47

135,14 406,77

1

300,31 753,78 1,85

373,37 959,56

2,36

1000 2311,29

Proporciones reajustadas en masa por resistencia:

0,47: 1: 1,85: 2,36 8.3.13 - TERCERA MEZCLA DE PRUEBA Si todas las mediciones y operaciones matemáticas han sido bien realizadas esta mezcla debe cumplir los requisitos exigidos. Se preparó entonces la tercera mezcla de prueba con las proporciones reajustadas efectuando la corrección por humedad de los agregados; se midió el asentamiento y dió 5,0 cm como se esperaba. Los resultados de los cilindros fueron:

A / C RC 28d (kg / cm2)

0,47

256

Como RC28D =256 kg/cm² >250 kg/cm² (dentro de la tolerancia del ± 5%) entonces ¡correcto! Proporciones definitivas en masa seca:

0,47: 1: 1,85: 2,36 Las anteriores proporciones se pueden utilizar en una central de mezclas o donde por las condiciones de trabajo se facilite medir la masa de los materiales con los respectivos ajustes de humedad. Sin embargo en obras pequeñas, aunque se cometen algunos errores, se pueden hacer las siguientes aproximaciones: 8.3.14 - CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg DE CEMENTO Agua =0,47 * 50 = 23,5 kg Cemento = 50 kg Ag. fino =1,85 * 50 = 92,5kg / 1,47 kg/dm3 = 62,93 dm3

Ag. grueso =2,36 * 50 = 118 kg / 1,52 kg/dm3 = 77,63 dm3

Agua = que produzca un asentamiento máximo de 5,0 cm Cemento = 50 kg Ag. fino = 0,063 m3 (volumen suelto) Ag. grueso = 0,078 m3 (volumen suelto)

Page 17: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 185

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Para medir estos volúmenes se elaboran unos cajones cuyas dimensiones se definen así: Agregado grueso: 0,078 Volumen del cajón (0,03 - 0,05 m3) = ─────── = 0,039 m3

2 L (máx = 0,35 m) = 0,35 m A (máx = 0,35 m) = 0,35 m H = 0,039 / (0,35 * 0,35) = 0,32 m Para el agregado grueso se requieren 2 cajones cada uno con las siguientes dimensiones 35*35*32 (cm). Agregado fino: Se recomienda utilizar el mismo cajón definido antes y completar lo que falte de material con uno diferente Volumen del cajón (material faltante) : 0,063 – 0,039 = 0,024 m3

Dimensiones (asumiendo un cubo): (0,024)1/ 3 = 0,29 m En resumen:

Agua = que produzca un asentamiento máximo de 5,0 cm Cemento = 50 kg (un saco) Ag. Fino = 1 cajón (35*35*32 cm )+ 1cajon (cubo) de 29*29*29 cm Ag. Grueso = 2 cajones (35 * 35 * 32 cm)

8.3.15 - COSTO DE 1 m3 DE CONCRETO SIMPLE

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Prop. Def. masa seca Cant. de mat (kg.)

Vol. abs. (dm3)

0,47 0,47ç 0,47ç

1 ç kg

0,33 ç

1,85 1,85 ç 0,74 ç

2,36 2,36 ç 0,92 ç

2,46 ç

2,46Ç dm3 concreto = 1000 dm3 concreto 1000 Ç = ─────── = 406,50 kg/m3 de concreto 2,46

Page 18: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 186

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Prop. Def. masa seca Cant. Mat. (kg / m3 ccto) Vol. Abs. (dm3 / m3ccto) Vol. Suelto. (dm3 /m3ccto) Prop. volumen suelto

0,47 191,06 191,06 191,06 0,53

1 406,50 135,05 359,73

1

1,85 752,03 299,61 511,59 1,42

2,36 959,34 373,28 631,14

1,75

2308,93 999,00

Vol. Absoluto material = Masa material / Densidad Vol. suelto material = Masa material / Masa unitaria suelta. Si las proporciones en volumen suelto de los agregados, coinciden con números enteros (o mitad), se puede tomar cualquier recipiente como medida, teniendo en cuenta que la unidad es el cemento y el agua se controla con el ensayo de asentamiento. Costos de los materiales: Agua = $ / l Cemento = $ /kg Ag. fino = $ /m3 (volumen suelto) Ag.. grueso =$ /m3 (volumen suelto) Entonces el costo de 1 m3 será: Agua = 191,06 l * = $ Cemento = 406,50 kg * = $ Ag. fino = 0,512 m3 * = $ Ag. grueso = 0,631 m3 * = $ Desperdicio = $ ────────── Costo de 1 m3 de concreto F'c=21Mpa = $ 8.3.16 - COSTO DE 1 m3 DE COLUMNA (sin incluir refuerzo) - Materiales: Concreto de F'c=21 Mpa (210 kg/cm²) 1,05 m3 * $ /m3 = $ Formaleta = $ Curador 3 kg * $ /kg = $ ───────────── $ - Equipo: Mezcladora 9 pies3 $ /H * 1,20 H/m3 = $ Vibrador $ /H * 1,20 H/m3 = $ Herramienta menor = $ ───────────── $ - Mano de obra: Valor cuadrilla $ _________________ TOTAL COSTO DIRECTO por m3 de columna $

Page 19: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 187

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.4 - EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO (PARÁMETRO DE

DISEÑO F'r) Se desea dosificar una mezcla de concreto para un pavimento rígido en la ciudad de Popayán. El espesor del pavimento será de 18 cm y la mezcla se compactará con regla vibratoria; el módulo de rotura de diseño del calculista (F'r) es de 40 kg/cm² (4 Mpa) y la firma constructora ha producido concreto, empleando materiales en condiciones similares, obteniendo un módulo de rotura promedio de 42 kg/cm² (4,2 Mpa) con una desviación estándar de 5,5 kg/cm² (0,55 Mpa) para un total de 35 datos. Los materiales de que se dispone, tienen las siguientes características: - Agregado grueso Densidad aparente seca (Gg) = 2,63 kg/dm3

Tamaño máximo (TM) = 1½" Tamaño máximo nominal (TMN) = 1" Porcentaje de absorción (%ABSg) = 1,30% Masa unitaria suelta (MUSg) = 1,58 kg/dm3

- Agregado fino Densidad aparente seca (Gf) = 2,58 kg/dm3

Módulo de finura (MF) = 3,59 Porcentaje de absorción (%ABSf) = 3,50% Masa unitaria suelta (MUSf) = 1,49 kg/dm3

- Cemento Densidad (Gc) = 2,99 kg/dm3

Masa unitaria suelta (MUSc) = 1,10 kg/dm3

- Agua Densidad (Ga) = 1,0 kg/dm3

Masa unitaria suelta (MUSa) = 1,0 kg/dm3

De un ajuste granulométrico, tratando de reproducir las gradaciones ideales de Fuller o Weymouth, o ajustando a uno de los rangos granulométricos (según TM) recomendados por ASOCRETO se obtuvo: Agregado fino = 34% Agregado grueso = 66% 8.4.1 - SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO De acuerdo con la tabla No. 8.1, para la obra a realizar, asentamiento escogido = 3,5 cm 8.4.2 - CHEQUEO DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DE AGREGADO Recomendaciones de la NSR 98: 1/3 (Espesor de la losa) = 1/3 (18 cm) = 6 cm 1/5 (Menor distancia entre formaletas) = --- 3/4 (Espacio libre entre varillas de refuerzo) = --- TMN ≤ 6 cm entonces: TMN agregado disponible = 1" ¡Correcto!

Page 20: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 188

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.4.3 - ESTIMACIÓN DEL AGUA DE LA MEZCLA De acuerdo a la tabla No. 8.2, concreto sin aire incluido, se supone que con 180 kg de agua por m3 de concreto se obtiene el asentamiento de 3,5 cm para TMN = 1".

A = 180 kg /m3 de concreto

8.4.4 - RESISTENCIA DE DOSIFICACIÓN DE LA MEZCLA (F'rr) Primer criterio: SRF 5,5 V = ─── * 100% = ────── * 100% = 13% Frr 42 n = 35 datos, entonces Coeficiente = 1,0 F'r 40 F'rr = ──────────────── = ──────────────────── = 44,92 kg/cm² V 13 1-0,842* ─── *Coef. 1 - 0,842* ─── * 1,0 100 100 O también (se podría determinar) : F'rr = F'r + 0,842 * SRF * Coef. F'rr = 40 + 0,842 * 5,5 * 1,00 = 44,6 kg/cm² (similar al anterior) Segundo criterio: F'rr =1,20 * f'r = 1,20 * 40 = 48 kg/cm² Se toma según lo anterior (el primer criterio con el coeficiente de variación).

F'rr = 44,92 kg/cm² 8.4.5 - SELECCIÓN DE LA RELACIÓN (A/C) Por resistencia F'rr = k (F'cr)½ Se supone un valor de k = 2,7 F’rr 2 44,92 2 2,7 = 2,7 = 276,89 kg /cm2

Page 21: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 189

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

En la figura No. 8.5, se supone que el comportamiento de los materiales, es similar, a los valores de Resistencia a la Compresión vs A/C, recomendados en el decreto 1400 (CCCSR); para un valor de resistencia a la compresión de 276,89 kg/cm² se obtiene un valor de relación A/C = 0,45.

(A/C) = 0,45 por resistencia

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN vs A/C

DECRETO 1400

0.45, 276.89

TRITURADOGRAVA DE RIO

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

RELACION A/C

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MPR

ESIÓ

N (

Kg/

cm 2 )

Figura No. 8.5. Resistencia a la Compresión del concreto Vs. A / C

Por durabilidad Según la NSR 98, tablas 8.3 y 8.4, la relación A/C teniendo en cuenta los requisitos de durabilidad, es para este caso la escogida por resistencia. A/C = * A/C por durabilidad = A/C Por resistencia = 0,45

Page 22: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 190

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.4.6 - CÁLCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO A 180 C = ─── = ──── = 400 kg /m3 de concreto A/C 0,45 8.4.7 - AGREGADOS Vol. abs. agregados + Vol. abs. agua + Vol. abs. cemento = 1000 dm3

180 400 Vol. abs. agregados = 1000 - ─── - ───── = 686,22 dm3

1 2,99 100 100 G promedio = ───── = ────────────── = 2,61 kg/dm3

%i 34 66 Σ ── ──── + ──── Gi 2,58 2,63 Masa de los agregados = 686,22* 2,61 = 1791,03 kg/m3 de concreto Masa del agregado fino = 1791,03 * 0,34 = 608,95 kg/m3 de concreto Masa del agregado grueso = 1791,03 * 0,66 = 1182,08 kg/m3 de concreto 8.4.8 - PROPORCIONES INICIALES EN MASA (masa seca de agregados) Vol. absoluto material = Masa material / Densidad

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Masa mat. (kg /m3 ccto) Vol. abs. (dm3 /m3ccto) Prop. en masa seca

180 180 0,45

400 133,78

1

608,95 236,03 1,52

1182,08 449,46

2,96

2371,03 999,27

Proporciones iniciales en masa (masa seca de agregados):

0,45: 1: 1,52: 2,96

8.4.9 - PRIMERA MEZCLA DE PRUEBA Volumen de concreto a preparar: SLUMP = 1 * 5,5 dm3 = 5,5 dm3 CILINDROS NORMALIZADOS = 4 * 5,3 dm3 = 21,2 dm3 VIGAS (0,15*0,10*0,70 m) = 4 * 10,5 dm3 = 42,0 dm3

───────────── 68,7 dm3

Desperdicio (10%) 6,9 dm3

───────────── 75,6 dm3

Page 23: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 191

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Volumen de concreto a preparar =75,6 dm3

Cantidad de cemento para la primera mezcla de prueba: C1 = 75,6 * 400/1000 C1 = 30,24 kg Humedades de los materiales (Antes de preparar la mezcla): - Agregado fino (Wnf) = 3,2% Absf : 3,5% - Agregado grueso (Wng) = 2,0% Absg : 1,3%

(1) Material

(2) Prop. Inc.

(3) Masa seca (kg)

(4) Masa húm. (kg)

(5) Agua Agr. (kg)

(6) Absorción

(kg)

(7) Agua libre (kg)

(8) Aporte

(kg)

AGUA CEMENTO AG. FINO AG. GRUESO

0,45 1

1,52 2,96

13,61 30,24 45,97 89,51

---- ----

47,44 91,30

---- ----

1,47 1,79

---- ----

1,61 1,16

---- ----

-0,14 +0,63

---- ----

+0,49

Masa seca materiales = prop. * masa cemento; (3) = (2) * C1 Masa húm. mat. = masa seca * (100+Wn)/100; (4)=(3)* (100+Wn)/100 Agua en los agreg. = masa húm. mat. – masa seca mat; (5) = (4)-(3) Absorción = masa seca * %abs./100; (6) = (3) * %abs./100 Agua libre = agua en los agr. - absorción; (7) = (5) - (6) Aporte = Σ agua libre; (8) = Σ (7) Agua de mezcla (teórica) = agua calculada - aporte Agua de mezcla (teórica) = 13,61 - (+0,49) = 13,12 kg Cemento = 30,24 kg Ag. fino = 47,44 kg Ag. grueso = 91,30 kg Al preparar la primera mezcla de prueba se observa que para obtener el asentamiento escogido de 3,5 cm hubo necesidad de utilizar 13,70 kg de agua. Agua = agua de mezcla (real) + aporte Agua = 13,70 + (+0,49) = 14,19 kg Agua 14,19 (A/C) utilizada = ─────── = ───── = 0,47 Cemento 30,24 (A/C) utilizada ╪ (A/C) escogida entonces se debe hacer ajuste por asentamiento.

Page 24: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 192

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.4.10 - AJUSTE POR ASENTAMIENTO

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Proporción utilizada Masa material (kg) Vol. abs. mat (dm3)

0,47 0,47ç 0,47ç

1 ç kg

0,33 ç

1,52 1,52 ç 0,59 ç

2,96 2,96 ç 1,13ç

2,52 ç

2,52Ç dm3 concreto = 1000 dm3 concreto 1000 Ç = ─────── = 396,83 kg cemento 2,52 - Mezcla preparada (por m3 de concreto)

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Prop. en masa seca Masa mat. (kg /m3 ccto) Vol. abs. (dm3/m3 ccto)

0,47 186,51 186,51

1 396,83 132,72

1,52 603,18 233,79

2,96 1174,62 446,62

2361,14 999,64

- Ajuste

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUES

Vol. abs.(dm3/m3ccto) Masa mat. (kg/m3ccto) Prop. en masa seca

186,51 186,51 0,45

138,62 414,47

1

228,25 588,89

1,42

446,62 1174,61

2,83

1000 2364,48

Proporciones ajustadas en masa por asentamiento:

0,45: 1: 1,42: 2,83 8.4.11 - SEGUNDA MEZCLA DE PRUEBA Se preparó una segunda mezcla de prueba con las proporciones ajustadas, se efectuaron las correspondientes correcciones por humedad de los agregados y se midió el asentamiento el cual dió 3,5 cm como era de esperarse. Se elaboraron entonces los cilindros y las vigas probándose a los 28 días; se obtuvieron en promedio los siguientes resultados:

A / C RC 28d (kg / cm2) MR 28d (kg / cm2)

0,47 0,45

245 251

41,3 42,4

El valor de la resistencia a la flexión de dosificación de la mezcla, F'rr = 44,92 kg/cm² es diferente a las resistencias obtenidas (tolerancia ± 5%), por lo tanto se deben ajustar las proporciones por requisito de resistencia sin perjudicar durabilidad.

Page 25: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 193

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.4.12 - AJUSTE POR RESISTENCIA

A / C RC 28d (kg / cm2) MR 28d (kg / cm2) K mat = MR (RC)1/2

0,47 0,45

245 251

41,3 42,4

2,64 2,68

Kprom. materiales = 2,66 entonces: F'rr = 2,66 * (F'cr)½ F’rr 2 44,92 2 2,66 = 2,66 = 285,27 kg/cm2

En la figura No. 8.6, se observa que los puntos obtenidos para los materiales de la mezcla, no corresponden a la curva del decreto 1400 (CCCSR). Entonces, por los puntos de resistencia a la compresión y relación A/C obtenidos en el laboratorio, para los materiales, se interpola una línea paralela a la del DECRETO 1400 (CCCSR); esta línea corresponde a los materiales de la mezcla. Para una resistencia a la compresión de 285,27 kg/cm², se lee una relación A/C =0,41 empleando la línea de los materiales. (A/C) resistencia = 0,41 (A/C) durabilidad = *

A/C=0,41 (ESCOGIDA)

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN vs A/C

DECRETO 1400materiales

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

RELACION A/C

RES

ISTE

NC

IA A

LA

CO

MPR

ESIÓ

N (

kg/c

m 2 )

0.47

Figura No. 8.6. Resistencia a la Compresión del concreto Vs. A / C

Page 26: Cap. 08   dosificacion de mezclas de concreto

CONCRETO SIMPLE ING GERARDO A, RIVERA L, 194

8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Vol. abs.(dm3/m3ccto) Masa mat. (kg/m3ccto) Prop. en masa seca

186,51 186,51 0,41

152,14 454,90

1

214,73 554,00

1,22

446,62 1174,61

2,58

1000 2370,02

Proporciones reajustadas en masa:

0,41: 1: 1,22: 2,58

8.4.13 - TERCERA MEZCLA DE PRUEBA Si todas las mediciones y operaciones matemáticas han sido bien realizadas esta mezcla debe cumplir los requisitos exigidos. Se preparó entonces la tercera mezcla de prueba con las proporciones reajustadas efectuando la corrección por humedad de los agregados; se midió el asentamiento y dió 3,5 cm como se esperaba. Los resultados de las vigas y cilindros fueron:

A / C RC 28d (kg / cm2) MR 28d (kg / cm2)

0,41

282

44,5

Como MR 28D = 44,9 kg/cm² ≈ 44,5 kg/cm², entonces ¡Correcto! Proporciones definitivas en masa:

0,41: 1: 1,22: 2,58

Estas proporciones definitivas en masa (masa seca de agregados), se pueden utilizar en una central de mezclas o donde las condiciones de trabajo faciliten la medida de la masa de los materiales, con los respectivos ajustes por la humedad de los agregados. Sin embargo en obras pequeñas, aunque se cometen algunos errores, se pueden hacer las siguientes aproximaciones: 8.4.14 CANTIDADES DE MATERIAL A UTILIZAR POR CADA 50 kg DE CEMENTO Agua = 0,41 * 50 = 20,5 kg Cemento = 50 kg Ag. fino = 1,22 * 50 = 61 kg / 1,49 kg/dm3 = 40,94 dm3

Ag. grueso = 2,58 * 50 = 129kg / 1,58 kg/dm3 = 81,65 dm3

Agua = que produzca un asentamiento máximo de 3,5 cm Cemento = 50 kg Ag. fino = 0,041 m3 (volumen suelto) Ag. grueso = 0,082 m3 (volumen suelto)

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

Cuando el volumen del agregado fino no es proporcional al volumen del agregado grueso, una posibilidad es hacer cajones para cada agregado, en este caso que los volúmenes son proporcionales se realizara un solo tipo de cajón. Agregado grueso: 0,082 Volumen del cajón (0,03 - 0,05 m3 ) = ────── = 0,041 m3

2 L (máx = 0,35 m) = 0,35 m A (máx = 0,35 m) = 0,35 m H = 0,041 / (0,35 * 0,35) = 0,33 m Dimensiones del cajón para ag. grueso = 0,35*0,35*0,33 m Agregado fino: 0,041m3

0,041 – 0,041 = 0 Por tanto se requiere un cajón con las siguientes dimensiones L (máx = 0,35 m) = 0,35 m A (máx = 0,35 m) = 0,35 m H = 0,33 m En resumen: Agua = que produzca un asentamiento máximo de 3,5 cm Cemento = 50 kg (un saco) Ag. fino = 1 cajón (0,35 * 0,35 * 0,33 m) Ag. grueso = 2 cajones (0,35 * 0,35 * 0,33 m) 8.4.15 - COSTO DE 1 m3 DE CONCRETO SIMPLE Proporciones a utilizar en masa (masa seca de agregados):

0,41:1:1,22:2,58

AGUA CEMENTO AG. FINO AG. GRUESO ∑ Prop. def. masa seca Cant. de mat. (kg) Vol. abs.(dm3)

0,41 0,41ç 0,41ç

1 ç kg

0,33 ç

1,22 1,22 ç 0,47 ç

2,58 2,58 ç 0,98 ç

2,19 ç

2,19Ç dm3 concreto = 1000 dm3 concreto 1000 Ç = ─────── = 456,62 kg/m3 de concreto 2,19

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

AGUA CEMENTO AG. FINO

AG. GRUESO

Prop. def. masa seca Cant. mat. (kg/m3 ccto) Vol. abs. (dm3/m3ccto) Vol suelto (dm3/m3 ccto) Prop. volumen suelto

0,41 187,21 187,21 187,21

0,45

1 456,62 152,72 415,11

1

1,22 557,08 215,92 373,88 0,90

2,58 1178,08 447,94 745,62 1,80

2378,99 1003,79

Vol. absoluto material = Masa material / Densidad Vol. suelto material = Masa materia / Masa unitaria suelta Si las proporciones en volumen suelto de los agregados, coinciden con números enteros (o mitad), se puede tomar cualquier recipiente como medida, teniendo en cuenta que la unidad es el cemento y el agua se controla con el ensayo de asentamiento. Costos de los materiales: Agua = $ /l Cemento = $ /kg Ag. fino = $ /m3

Ag. grueso = $ /m3

Entonces el costo de 1 m3 será: Agua = 187,21 l * = $ Cemento = 456,62 kg * = $ Ag. fino = 0,374 m3 * = $ Ag. grueso = 0,746 m3 * = $ Desperdicio = $ ──────────── Costo de 1 m3 de concreto F'r= 4 Mpa (40 kg/cm² ) $ ═════════════ 8.4.16 - COSTO DE 1 m² DE LOSA PARA PAVIMENTO RIGIDO (sin pasadores),

Espesor (18 cm.) - Materiales: Concreto de F'r = 4 Mpa (40 kg/cm² ) 0,19 m3 * $ /m3 = $ Formaleta = $ Material sellante de juntas ½ kg * $ /kg = $ Curador ¼ kg * $ /kg =$ ───────── $

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

- Equipo: Mezcladora 9 pies3 $ /H ÷ 5,00 m² / H = $ Regla vibratoria $ /H ÷ 5,00 m² / H = $ Herramienta menor = $ ────────── $ - Mano de obra: Valor cuadrilla $ ═══════════ TOTAL COSTO DIRECTO por m² de losa $ ═══════════ 8.5 - REFERENCIAS 8.5.1 - ARANGO T., Jesús Humberto. Método práctico para dosificar mezclas de concreto. Nota técnica No. 12. Medellín (Colombia): ICPC. 1977. 8.5.2 - Código colombiano de construcciones sismo-resistentes, Decreto 1400 de 1984, Capítulos C.3, C.4 y C.5 Bogotá (Colombia). 1984. 8.5.3 - FERNANDEZ R., CUJAR G., FERNANDEZ G., RIVERA G. Análisis de agregados del área de Popayán usados en la fabricación de mezclas de concreto. Popayán (Colombia): Universidad del Cauca. 1987. 8.5.4 - ICONTEC. Normas técnicas colombianas para el sector de la construcción - I. Bogotá (Colombia): Legis editores s. a. 1989 8.5.5 – ICPC, SOLINGRAL. Manual de dosificación de mezclas de concreto. Medellín (Colombia). 1974. 8.5.6 - MADRID, Carlos A. Resistencia que debe tener el concreto. Medellín (Colombia), comité de la industria del cemento. Andi. 1974. 8.5.7 - MENA F., Víctor Manuel y LOERA P., Santiago. Guía para fabricación y control de concreto en obras pequeñas. México: UNAM. 1972. 8.5.8 - NEVILLE, A. M. Tecnología del concreto tomo I y II. México: Instituto mexicano del cemento y del concreto. Primera edición, tercera reimpresión. 1980. 8.5.9 - NORMAS COLOMBIANAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN SISMO RESISTENTE, NSR/98. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica. Bogotá (Colombia) 1998.

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8. DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO

8.5.10 - PORTLAND CEMENT ASSOCIATION (P.C.A.). Proyecto y control de mezclas de concreto. México: Limusa. Primera edición. 1978. 8.5.11 - RUIZ DE M. Julia y RIVERA L. Gerardo. Comportamiento de mezclas de concreto elaboradas con agregados del área de Popayán. Popayán (Colombia): Universidad del Cauca. 1984. 8.5.12 - SANCHEZ DE GUZMAN, Diego. Tecnología del concreto y del mortero. Bogotá (Colombia): Pontificia Universidad Javeriana. 1987. 8.5.13 - SANCHEZ DE GUZMAN, Diego. Artículo: Nuevas tendencias en la especificación y diseño de mezclas de concreto. Memorias técnicas: X reunión del concreto. Cartagena (Colombia). 2004.