Diseño de Mezcla

TECNOLOGIA DEL CONCRETO

DISEÑO DE MEZCLA POR EL METODO ACI

I. INTRODUCCION:

Este resumen solamente pretende ser un aporte más

al conocimiento del concreto y, específicamente, está

orientado a los procedimientos a seguir para proporcionar

mezclas de concreto de peso normal. Este es un

resumen recopilado de las diversas referencias

bibliográficas existentes en nuestro medio.

El Diseño de Mezclas, viene a constituir una de las

funciones más importantes, que como profesionales vamos

a desempeñar más adelante. Sin duda, el diseño de

mezclas constituye un resumen de todo lo aprendido en

tecnología de materiales y en la primera parte del presente

curso.

Es por este motivo, que en el desarrollo de la presente,

pondremos en práctica algunos conceptos ya aprendidos,

tales como: análisis granulométrico, contenido de

humedad, porcentaje de Absorción, Peso específico, peso

Unitario, entre otros.

El diseño de mezclas es un proceso que consiste en

calcular las proporciones de los elementos que forman el

concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.

Este informe sólo pretende ser un aporte más al

conocimiento del concreto y, específicamente está

orientado al estudio de los procedimientos a seguir para la

FACULTAD DE INGENIERIA


elección de las proporciones de la unidad cúbica de

concreto por el Método de A.C.I.

II. OBJETIVOS: El objetivo principal del ensayo consiste en determinar

la máxima resistencia a la compresión de un cilindro

de muestra de un concreto frente a una carga aplicada

axialmente.

Realizar el diseño de mezclas por el Método A.C.I. de

un concreto cuya resistencia sea de f’c = 210 kg/cm2

(A los 7 días).

Realizar el ensayo a la compresión.

Realizar el ensayo de revenimiento

III. MARCO TEÓRICO:

Este procedimiento considera nueve pasos para el

proporciona miento de mezclas de concreto normal,

incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la

corrección a las mezclas de prueba.

FACULTAD DE INGENIERIA 2


1) El primer paso contempla la selección del slump,

cuando este no se especifica el informe del ACI incluye

una tabla en la que se recomiendan diferentes valores

de slump de acuerdo con el tipo de construcción que

se requiera. Los valores son aplicables cuando se

emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso

contrario dichos valores deben ser incrementados en

dos y medio centímetros.

Se determina la resistencia promedio necesaria para el

diseño; la cual está en función al f’c, la desviación

estándar, el coeficiente de variación. Los cuales son

indicadores estadísticos que permiten tener una

información cercana de la experiencia del constructor.

Cabe resaltar también que existen criterios propuestos

por el ACI para determinar el f’cr, los cuales se

explican a continuación:

a) Selección de la resistencia promedio

f’cr=f’c+1.34s…………..*

f’cr=f’c+2.33s-35…**

De * y ** se asume la de mayor valor.

Donde s es la desviación estándar, que viene a ser un

parámetro estadístico que demuestra la performancia o

capacidad del constructor para elaborar concretos de

diferente calidad.



DS=√(X1−X )2+(X2−X )2+(X3−X )2+…+(X N−X)2

N−1

X1 , X2,….X N valores de las resistencias obtenidas en probetas

estándar hasta la rotura (probetas cilíndricas de 15.24 cm

de diámetro por 30.48 cm de altura).

X = es el promedio de los valores de la resistencia a la rotura de las probetas estándar.

N = es el número de probetas ensayadas, que son mínimamente 30.

b) Cuando no se cuente con un registro de resultados de

ensayos que posibilite el calculo de la desviación

estándar, la resistencia promedio requerida deberá ser

determinada empleando los valores de la siguiente tabla.

Resistencia a la comprensión promedio

f’c f’cr

Menos de 210 f’c+70

210 a 350 f’c+84

Sobre 350 f’c+98

c) Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.

Nivel de Control f’cr



Regular o Malo 1.3 a 1.5 f’c

Bueno 1.2f’c

excelente 1.1f’c

2) selección del tamaño máximo nominal del agregado

grueso

La norma ITINTEC 400.037 define al “tamaño máximo

nominal” como aquel que corresponde al menor tamiz de

la serie utilizada que produce el primer retenido.

En la selección del tamaño máximo nominal del agregado

grueso, el ingeniero deberá tener en consideración que el

concreto deberá ser colocado sin dificultad en los

encofrados y en que todos los lugares de ellos,

especialmente esquinas y ángulos, espacio entre barras,

ductos y elementos embebidos, Por consideraciones

económicas es preferible el mayor tamaño disponible,

siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada y

el procedimiento de compactación permite que el concreto

sea colado sin cavidades o huecos. La cantidad de agua que

se requiere para producir un determinado slump depende

del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los

agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire

incluido y el uso de aditivos químicos.

En conclusión se requiere estudiar cuidadosamente los

requisitos dados en los planos estructurales y en

especificaciones de obra.



Como por ejemplo el siguiente gráfico tomado de una parte

de un plano para indicar los detalles típicos de una zapata

que se dibuja en un plano de estructuración

3) Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los

contenidos de agua recomendables en función del slump

requerido y el tamaño máximo del agregado,

considerando concreto sin y con aire incluido.

4) Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los

valores de la relación agua/cemento de acuerdo con la

resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera,

por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe

exceder la resistencia especificada con un margen

suficiente para mantener dentro de los límites

especificados las pruebas con valores bajos. En una

segunda tabla aparecen los valores de la relación

agua/cemento para casos de exposición severa.

5) El contenido de cemento se calcula con la cantidad de

agua, determinada en el paso tres, y la relación agua

cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera

un contenido mínimo de cemento o los requisitos de

durabilidad lo especifiquen, la mezcla se deberá basar

en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de



cemento, esta parte constituye el quinto paso del

método.

6) Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una

tabla con el volumen del agregado grueso por volumen

unitario de concreto, los valores dependen del tamaño

máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la

arena. El volumen de agregado se muestra en metros

cúbicos con base en varillado en seco para un metro

cúbico de concreto, el volumen se convierte a peso seco

del agregado grueso requerido en un metro cúbico de

concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico de

varillado en seco.

7) Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los

componentes del concreto, excepto el agregado fino,

cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este

séptimo paso, es posible emplear cualquiera de los dos

procedimientos siguientes: por peso o por volumen

absoluto.

8) El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por

humedad de los agregados, el agua que se añade a la

mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad

libre contribuida por el agregado, es decir, humedad

total menos absorción.

9) El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de

prueba, en las que se debe verificar el peso volumétrico

del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad

apropiada mediante el slump y la ausencia de

segregación y sangrado, así como las propiedades de



acabado. Para correcciones por diferencias en el slump,

en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto

el informe ACI 211.1-91 proporciona una serie de

recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta

lograr las propiedades especificadas en el concreto.

10) MATERIALES Y EQUIPOS:

Cemento portland tipo I

Cemento puzolánico Tipo 1. Ideal para cimentaciones todo terreno, aplicable a suelos salitrosos por tener un mejor comportamiento.Mortero para asentado de ladrillos, tarrajeo, enchape de mayólicas y otros materiales

Agua potable (pero se recomienda usar agua de rio)

El agua debe ser limpia,

libre de impurezas,

fresca, sin olor, color ni

sabor, es decir, debe ser

agua potable. La

cantidad de agua a

utilizarse en las mezclas

de concreto es muy


http://www.sodimac.com.pe/uploads/producto/207756_C.jpg


importante.

Agregado fino

El agregado fino se

emplea en el concreto

para mejorar las

propiedades dela mezcla

plástica, facilitar el

acabado, promover la

uniformidad e impedir la

segregación.

Agregado grueso

La grava o agregado

grueso es uno de los

principales componentes

del hormigón o concreto,

por este motivo su

calidad es sumamente

importante para

garantizar buenos

resultados en la

preparación de

estructuras de hormigón.


http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=Agregado%20fino&source=images&cd=&cad=rja&docid=ZdE6L2Ixq0iXhM&tbnid=w5Nl3IkXDxQhTM:&ved=0CAUQjRw&url=http://mauricio-pimentel.blogspot.com/&ei=erjoUd3tGIbS9QST6oDgCw&psig=AFQjCNGmwamC6lGZO_5mRAPnZttyKEFZkQ&ust=1374292465720997

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=Agregado%20grueso&source=images&cd=&cad=rja&docid=fixdkCFhmJCbTM&tbnid=1aZyxWAxeCe-dM:&ved=&url=http://www.canteradecombia.com/detalles_productos.php?codigo=2&categoria=6&ei=7broUZuDKIPs9ASD9oHYCQ&bvm=bv.49478099,d.eWU&psig=AFQjCNFQ6ksYvbScOpwLkw5t5OLCB3JrMQ&ust=1374293102103060


EQUIPOS:

Máquina de ensayo de compresión

Con capacidad de 300

000 lbf (1334 kN)

Moldes Cilíndricos de Acero

Diseño para servicio

pesado; reutilizable.

Abrazaderas de rápido

desenganche para

facilitar la extracción de

la muestra. Cumple las

especificaciones ASTM y

AASHTO. Chapado para

su resistencia a la

oxidación y larga

duración.

Carretilla, nos sirvió para

hacer nuestra mescla.



Para poder mezclar los

agregados, cemento y

agua .Para poder realizar

una mezcla uniforme.

11) PROCEDIMIENTO:

PROCESO PARA HACER NUESTRO CALCULO DE DISEÑO DE MEZCLA POR EL METODO ACI

DATOS:

“CONCRETO A CONSISTENCIA PLASTICA”

CONCRETOf’c = 210Kg/cm2

CEMENTO PORTLAND TIPO I “SOL”

Peso específico = 3.15

AGUA POTABLE

AGREGADO FINO



Peso específico = 2.66kg/cm3

Absorción = 0.65%

Contenido de humedad = 0.57%

Módulo de fineza = 2.4

AGREGADO GRUESO:

Peso específico = 2.65kg/cm3

Absorción = 0.86%

Contenido de humedad = 0.06%

T.M.N = 1 ½”

Peso seco compactado = 1634kg/m3

I) DETERMINACION DE LA RESISTENCIA PROMEDIO DE DISEÑO

f’cr = f’c+84

f’cr = 210+84 = 294kg/cm2

II) SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO

TMN = 1 ½ “

III) SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO

Mezcla plástica = 3” a 4”

IV) SELECCIÓN DEL VOLUMEN UNITARIO DE AGUA

Asentamiento = 3” a 4”

TMN = 1 ½ “

Sin aire incorporado

Según la tabla 3 nos da = 181 lt/m3



V) SELECCIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE

TMN 1 ½

Según la tabla 4 nos da = 1.0%

VI) SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA-CEMENTO

f’cr = 294kg/cm2

Interpolando

VII) FACTOR CEMENTO

factor cemento= volumenunitarioac

=181<¿m 30.56

factor cemento=323 kgm3

=7,6 bolsasm3

VIII) CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO

TMN = 1 ½”

MF = 2.4

X = 0.76

Peso del agregado grueso = 1634 x 0.76



Peso del agregado grueso = 1242 kg/m3

IX) CALCULO DE VOLUMEN ABSOLUTO

cemento= 3233.15 x1000

=0.103m3

agua= 1811x 1000

=0.181m3

aire=1%=0.01m3

ag . grueso= 12422.65x 1000

=0.47m3

∑ valores conocidos=0.764m3

X) COMENTENIDO DE AG.FINO Volumen absoluto del ag.fino = 1-0.764

Volumen absoluto del ag.fino = 0.236 m3

Peso ag.fino seco = 0.236 x 2.66 x 1000

Peso ag.fino seco = 628 kg/ m3

XI) VALORES DE DISEÑO

Cemento = 323 kg/m3

Agua = 181 lt/m3

Ag.fino seco = 628 kg/m3

Ag.grueso seco = 1242 kg/m3

XII) CORRECCION POR HUMEDAD DEL AGREGADO

Peso húmedo ag.fino=628 x 1.0057 = 631.58 kg/m3

Peso húmedo ag.grueso = 1242 x 1.0006 = 1242.75 kg/m3

Humedad superficial

Ag.fino = 0.57 -0.65 = -0.08%

Ag.grueso= 0.06 – 0.86 = -0.8%

CARECE DE AGUA



Aporte de humedad del

Ag.fino = 628 x -0.0008 = -0.50 lt /m3

Ag.grueso = 1242 x -0.008 = -9.94 lt/m3

CARECE DE HUMEDAD DE AGREGADO = -10.44 LT/M3

Agua efectiva

Agua efectiva = 181 –(-10.44) =191.44 lt/m3

PESOS DE LOS MATERIALES CORREGIDOS

Cemento =323 kg/m3

Agua = 192 lt/m3

Ag.fino húmedo = 632 kg/m3

Ag.grueso húmedo = 1243 kg/m3

XIII) PROPORCION POR PESO

323323

:632323

:

1243323

/192

323/192

7.6

1 :1.96 :3.82/0.59/25.3

XIV) PESO POR TANDA( I BOLSA DE CEMENTO)Cemento =1 x 42.5= 42.5 kg/bolsaAgua = 25.3 lt/bolsaAg.fino húmedo = 1.96 x 42.5 = 83.3 kg/bolsaAg.grueso húmedo = 3.82 x 42.5 = 162.35 kg/bolsa

PESOS PARA UNA PROBETA



V=π R2h

V=π (6)212

V=5559.99 cm3 x 1m3

(100¿¿3)cm3 ¿

V=0.0056m3

PESOS PARA PROBETA

Cemento =323 X 0.0056 = 1.81 kg

Agua = 192 X 0.0056 = 1.07lt

Ag.fino húmedo = 632 x 0.0056 = 3.53 kg

Ag.grueso húmedo = 1243 x 0.0056 = 6.96 kg

PARA 2 PROBETAS

Cemento = 1.81 x 2 = 3.62 kg

Agua = 1.07 x 2 = 2.14 lt

Ag.fino húmedo = 3.53 x 2 = 7.06 kg

Ag.grueso húmedo = 6.96 x 2 = 13.92 kg

+ 10% DE DESPERDICIO

Cemento = 3.62 + 10%(3.62) = 3.98 kg

Agua = 2.14 + 10%(2.14) = 2.35 lt

Ag.fino húmedo = 7.06 + 10%(7.06) = 7.76 kg

Ag.grueso húmedo = 13.92 + 10%(13.92) = 15.31

kg



ASENTAMIENTO (CONO DE ABRAMS)

V=13x π x 0.3048(0.10162+0.05082+0.0052)

V=0.00581m3

PESOS PARA EL CONO DE ABRAMS

Cemento =323 X 0.00581 = 1.88 kg

Agua = 192 X 0.00581 = 1.12 lt

Ag.fino húmedo = 632 x 0.00581 = 3.67 kg

Ag.grueso húmedo = 1243 x 0.00581 = 7.22 kg

+ 10% DE DESPERDICIO

Cemento =1.88 +10%(1.88) = 2.07 kg

Agua = 1.12 + 10%(1.12) = 1.23lt

Ag.fino húmedo = 3.67 + 10%(3.67) = 4.03kg

Ag.grueso húmedo = 7.22 + 10%(7.22) = 7.94kg

12) RESULTADOS Y DISCUCIONES:

Resultados: Resultados para 2 probetas + 10 % de

desperdicio



Cemento = 3.62 + 10%(3.62) = 3.98

kg

Agua = 2.14 + 10%(2.14) = 2.35

lt

Ag.fino húmedo = 7.06 + 10%(7.06) = 7.76

kg

Ag.grueso húmedo = 13.92 + 10%(13.92) =

15.31 kg

Resultados para el cono de abrams + 10%

de desperdicio

Cemento =1.88 +10%(1.88) = 2.07

kg

Agua = 1.12 + 10%(1.12) = 1.23lt

Ag.fino húmedo = 3.67 + 10%(3.67) =

4.03kg

Ag.grueso húmedo = 7.22 + 10%(7.22) =

7.94kg

ENSAYO DE COMPRESION A LOS 7 DIAS

Probeta 01



Probeta 02

f’c diseño f’c real



Para f’c 210 (7 días)

Las probetas 1 y 2 están dentro del rango

establecido por lo tanto han cumplido con la

norma.

Probeta 1

Probeta 2

A continuación veremos a que porcentaje llego

nuestras probetas:

Probeta 1

Probeta 2



Promedio

+

En % = 82.44%

13) CONCLUSION: A través del ensayo realizado en el laboratorio se

puede concluir que el concreto presenta alta resistencia a la compresión, de la misma forma se pudo determinar que tan resistente es el material cuando este es sometido a cargas axiales,

Logramos elaborar una mezcla con las

características pedidas es decir con un f’c de 210

Kg /cm2.

La resistencia de la mezcla de concreto diseñada

dio una resistencia promedio a los 7 días de

(173.125kg/cm2) lo cual en porcentaje obtuvimos

un 82.44%, este diseño que hicimos esta correcto

ya que está dentro de la norma establecida.



El ensayo de asentamiento nos dio 1” esto

quiere decir que tuvimos una mezcla seca ya que

esta mezcla es poco trabajable.

14) FOTOS DEL ENSAYO:

15) RECOMENDASIONES:

Realizar una buena dosificación de materiales.



Realizar una mezcla buena para poder tener todos

los agregados, aglomerante (cemento) y agua bien

mezclados.

Para la determinación del slump se recomienda que

se debe pisar bien el cono metálico, para que la

mezcla este bien compactada y el slump salga

adecuadamente.

Seguir las indicaciones que da el docente o guía,

tener en la mano la guía de laboratorio.

16) BIBLIOGRAFIA :

Reglamento Nacional de Construcciones. Título VII:

Para Materiales y Procedimientos de Construcción.

Agregados para Concretos IMCYC

Smith, W y Hashemi, J. – Fundamentos de la ciencia

e ingeniería de materiales


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