Diseño de mezclas del concreto tecnologia de concreto

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO DR. GUILLERMO J. CABANILLAS QUIROZ

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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO

ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

DR. GUILLERMO J. CABANILLAS QUIROZ

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

CONCRETO

VARIABLES

ADITIVO

COSTO

PASTA DE CEMENTO

AGREGADO

AGUA

CEMENTO

ARENA

GRAVA

RESISTENCIA Y

DURABILIDAD

TRABAJABILIDAD

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PROCEDIMIENTOS PARA

DETERMINAR EL

PROPOCIONAMIENTO

METODO DE

PESO

METODO DE

VOLUMEN

ABSOLUTO

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

DATOS QUE SE REQUIEREN PARA EL DISEÑO

DE LA MEZCLA

1. GRANULOMETRIA del agregado (Modulo de finura)

5. Requerimientos aproximados de agua para la mezcla. (tabla)

2. PESO UNITARIO varillado seco del agregado grueso

3. DENSIDAD de los materiales

4. CONTENIDO DE HUMEDAD libre en el agregado (Absorcion)

6. Relaciones entre la resistencia y la relacion agua cemento

Para las combinaciones de cemento agregado. (tablas)

7. ESPECIFICACIONES de la obra

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

EJEMPLO

Calcular la proporcion del material en kilogramos:

de cemento, agua, grava y arena, para elaborar el

concreto de una zapata.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

ESPECIFICACIONES DE LA OBRA

1. Tipo de construccion: Zapata de concreto

reforzado

2. Exposicion del concreto: Mediana

3. Tamaño maximo del agregado: 38 mm

4. Revenimiento: de 7,5 a 10 cm

5. Resistencia a la compresion especificada a los 28

dias: 24,5 Mpa (250 kg/cm2)

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES SELECCIONADOS

CARACTERISTICA CEMENTO

ARENA

GRAVA

Densidad relativa

3.15

2.6

2.7

Peso unitario (kg/m3)

3150

2600

2700

P.U. Varillado seco (kg/m3)

1600

Modulo de finura

2.8

Desviación de humedad a condicion SSS (%)

+2.5

+.05

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 1. SELECCIÓN DEL REVENIMIENTO

Verificar el revenimiento especificado

O bien seleccionar un valor apropiado

Revenimiento = 7.5 a 10 cm, valor especificado, ver tabla.

Por lo que se puede aceptar el valor propuesto:

Revenimiento = 7.5 a 10 cm, valor especificado.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 1. SELECCIÓN DEL REVENIMIENTO

REVENIMIENTO RECOMENDADO PARA VARIOS TIPOS DE CONSTRUCCION

TIPOS DE CONSTRUCCION

REVENIMIENTO

(cm)

Máximo

Mínimo

Cimentaciones reforzadas, muros y zapatas

7.5

2.5

Zapatas simples, estribos y muros de sub estructuras

7.5

2.5

Vigas y muros reforzados

10

2.5

Columnas de edificios

10

2.5

Pavimentos y losas

7.5

2.5

Concreto masivo

7.5

21.5

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 2. SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO

Generalmente, el tamaño maximo del agregado grueso debera ser lo

mayor que este disponible economicamente y en concordancia con las

dimensiones de la estructura.

En ningun caso debera exceder el tamaño maximo a:

Un quinto de la dimension mas angosta entre los lados de la cimbra.

Un tercio del peralte de las losas.

Tres cuartos del espacio libre minimo emtre varillas de refuerzo.

Tamaño maximo del agregado = 38 mm, valor dado.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO

Y CONTENIDO DE AIRE

La cantidad de agua por unidad de volumen de concreto requerida

para producir un revenimiento dado, depende:

Del tamaño maximo de las particulas.

Pero el contenido de cemento no afecta seriamente la mezcla.

De la forma y la garnulometria de los agregados.

Asi como la cantidad de aire incluido.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 3. CALCULO DE AGUA DE MEZCLADO

Y CONTENIDO DE AIRE

Entonces para determinar la cantidad de agua, vemos la siguiente

tabla y para un revenimiento de 7.5 a 10 cm y un agregado maximo de

38 mm, la cantidad de agua es de 181 kg; con 1% de aire atrapado.

AGUA DE MEZCLADO APROXIMADO (kg/cm3)

Concreto sin aire incluido

Revenimiento

(cm)

Tamaño máximo nominal de los agregados (mm)

10

13

20

25

38

50

75

2.5 a 5

208

199

190

179

166

154

130

7.5 a 10

228

216

205

193

181

169

145

15 a 17.5

243

228

216

202

190

178

160

Aire atrapado (%)

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0.3

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

La f‘c es la resistencia especificada del concreto.

La f‘cr es la resistencia promedio a la compresion del concreto.

La f‘cr que ha de utilizarse como base para calcular las proporciones

de la mezcla, debera ser la que resulte mayor de las siguientes

ecuaciones.

1. f‘cr = f‘c + 1.34 S; donde hay 1% de probabilidad de que el promedio

de tres pruebas este debajo de f‘c .

2. f‘cr = f‘c + 2.33 S - 35; donde hay 1% de probabilidad de que una

prueba (solo una) este 35 kg o mas por debajo de f‘c .

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

- f’cr

- f’cr

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

- f’cr - f’c

- S

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

- f’cr - f’c

- f’cr = f´c + 1.34 S

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

Cuando no se cuenta con datos adecuados para establecer una desviacion

estandar, la resistencia promedio requerida puede determinarse en la

forma siguiente:

- f’c

(kg/cm2)

- f’cr

(kg/cm2)

< 210

- f’c + 70

210 a 350

- f’c + 84

> 350

- f’c + 99

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

Calculando la resistencia promedio de las ecuaciones, suponiendo una

desviacion estandar de 2.1 Mpa, según experiencias pasadas.

1. f‘cr = f‘c + 1.34 S; donde: f’cr = 245 + 1.34 x 21 = 27.3 Mpa.

2. f‘cr = f‘c + 2.33 S - 35; donde: f’cr = 245 + 2.33 x 21 – 35 = 25.9 Mpa.

Por lo que tomamos el mayor valor que resulte que es: f’cr = 27.3 Mpa.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 4. SELECCIÓN DE LA RELACION AGUA / CEMENTO

La relacion agua cemento lo determinamos según la siguiente tabla:

Interpolamos, y tenemos que para f’cr = 27.3 Mpa la relacion es 0.58

RELACION AGUA CEMENTO

Resistencia a la

compresión

A 28 dias (Mpa)

Relacion agua / cemento, por peso

Concreto sin aire

incluido

Concreto con aire

incluido

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

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 5. CALCULO DEL CONTENIDO DE CEMENTO

Formula para determinar la cantidad de cemento:

agua

Cemento =

relacion agua cemento

Entonces tenemos:

Cemento = 181 kg / 0.58 = 312 kg

Por lo que necesitamos 312 kg de cemento

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 6. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO

GRUESO “GRAVA”

Para un grado adecuado de TRABAJABILIDAD, el volumen de agregado

grueso por unidad de volumen del concreto depende solamente de su

TAMAÑO MAXIMO y del MODULO DE FINURA del agregado fino.

Cuanto mas fina es la arena y mayor el tamaño de las particulas del

agregado grueso, mayor es el volumen de agregado grueso que puede

utilizarse para producir una mezcla de concreto de trabajabilidad

satisfactoria.

Si tenemos un tamaño maximo de grava de 38 mm y 2.8 para un modulo de

finura de la arena, recurrimo a una tabla para determinar el factor que nos

servira para determinar el volumen de la grava.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 6. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO

GRUESO “GRAVA”

Entonces, el peso de grava

varillado en seco es:

GRAVA = Fvg x PUVS =

0.71 x 1600 = 1136 kg.

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO Por unidad de volumen de concreto

Tamaño

máximo

del agregado.

( mm )

Volumen de agregado grueso varillado en seco por

unidad de volumen de concreto para diferentes

Módulos de Finura

2.4

2.6

2.8

3.0

10

.50

.48

.46

.44

13

.59

.57

.55

.53

20

.66

.64

.62

.60

25

.71

.69

.67

.65

38

.75

.73

.71

.69

50

.78

.76

.74

.72

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 7. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO FINO

“ARENA”

METODO DE PESO: Si el peso unitario del concreto fresco se conoce por

una previa experiencia entonces el peso requerido del agregado fino es

simplemente la diferencia entre el peso por unidad del concreto y los

pesos totales del agua, cemento y agregado grueso.

METODO DE VOLUMEN ABSOLUTO: El volumen total desplazado

por los ingredientes conocidos (agua, aire, cemento, grava) se resta al

volumen unitario del concreto ( 1 m3 ) para obtener el volumen requerido

del agregado fino. Este a su vez es convertido en unidades de peso

multiplicandolo por la densidad del material.

Si no se tiene el peso del concreto, hay que estimarlo conforme a la

siguiente tabla:

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 7. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO FINO

“ARENA”

PRIMERA ESTIMACIÓN DEL PESO DEL CONCRETO FRESCO ( kg/m3 )

Tamaño máximo del agregado ( mm )

Peso del concreto, sin aire incluido

10

2280

13

2310

20

2350

25

2380

38

2415

50

2445

Según la tabla estimamos el

peso del concreto para una

grava de 38 mm y nos da un

valor de 2415 kg/m3

Page 25: Diseño de mezclas del concreto tecnologia de concreto

DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 7. ESTIMACION DEL CONTENIDO DEL AGREGADO FINO

“ARENA”

Entonces, el peso de la arena es:

ARENA = concreto – ( agua + cemento + grava )

ARENA = 2415 – ( 181 + 312 + 1136 ) = 786 kg

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 8. AJUSTES POR HUMEDAD DEL CONCRETO

Generalmente los agregados en el almacen estan humedos, mas que

los considerados en el calculo, con base a los agregados

superficialmente secos.

Para la mezcla por tanteo, dependiendo de la cantidad de humedad

libre de los agregados, el agua de mezclado se reduce y la cantidad de

los agregados se incrementa correspondientemente.

Ajuste por humedad para la mezcla de prueba de laboratorio.

Reducimos los valores para 30 litros.

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 8. AJUSTES POR HUMEDAD DEL CONCRETO

MATERIAL

kg/m3

Factor

kg/30 litros

Cemento

312

0.3

9.36

Arena

751

0.3

22.53

Grava

1136

0.3

34.08

Agua

181

0.3

5.43

TOTAL

2380

0.3

71.4

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 8. AJUSTES POR HUMEDAD DEL CONCRETO

MATERIAL

kg/30 litros

Correcciones

kg

Cemento

9.36

*

9.360

Arena

22.53

22.53x0.025=0.56

22.53 + 0.56 =

23.09

Grava

34.08

34.08x0.005=0.17

34.08 + 0.17 =

34.25

Agua

5.43

5.4-(0.56+0.17) =

4.700

TOTAL

71.40

71.4

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DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO

PASO 9. AJUSTES DE LA MEZCLA POR TANTEO

Debido a las muchas suposiciones, los calculos teoricos deberan ser

verificados en pequeños volumenes de concreto ( 30 litros ), la

verificacion debera ser en:

Revenimiento

Trabajabilidad ( sin segregacion )

Peso unitario

Contenido de aire

Resistencia a la edad especificada

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MUCHAS GRACIAS