DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO POR EL METODO DEL ACI

En la actualidad, el concreto es el elemento más usado en el mundo para la construcción, por lo que el correcto diseño de este material tiene un papel importante en el desarrollo de la ingeniería civil de nuestro país.

La correcta selección de los materiales que integran la mezcla de concreto; el conocimiento profundo de las propiedades del concreto; los criterios de diseño de las proporciones de la mezcla más adecuadas para cada caso según la necesidad en un proyecto, el proceso de puesta y colocación en obra; el control de la calidad del concreto los adecuados procedimientos de mantenimiento y reparación de las estructuras, son aspectos que tienen que ser considerados por los profesionales de la construcción y más que nada por los ingenieros civiles a cargo de las obras, pues cuando se construyen estructuras de concreto estas deben cumplir con losrequisitos de calidad, seguridad, y durabilidad en el tiempo de servicio para el cual las estructuras de concreto fueron diseñadas.

Por lo tanto existen diferentes Métodos de Diseño de mezcla están dirigidos a mejorar la resistencia, la calidad, la durabilidad y las demás propiedades del concreto teniendo en cuenta las diferentes condiciones de servicio para que el concreto fue diseñado.

¿Qué es el diseño de mezclas de concreto?

El diseño de mezclas de concreto es el proceso de calcular las proporciones de los materiales que conforman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados en las condiciones frescas y endurecidas es decir que el concreto que se prepare tenga las mejores propiedades para ser utilizado en las obras de construcción según sea el caso.

Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser complejos como consecuencia de la existencia de muchas variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aun así, se desconoce el método que ofrezca resultados exactos, sin embargo el adecuado proporcionamiento de los componentes del concreto dan a este la resistencia, durabilidad, consistencia, trabajabilidad y otras propiedades para que el concreto en determinadas condiciones de trabajo y exposición respondan de manera óptima, además con un buen proporcionamiento se logrará evitar las principales anomalías en el concreto fresco y endurecido como la segregación, exudación, fisuramiento por contracciónplástica y secado entre otras que son preocupación constante en las obras de construcción que tiene un control de calidad profesional responsable.

F’cr (resistencia promedio requerida)

Es la resistencia promedio necesaria para el diseño de una mezcla de concreto; la cual está en función al F’C (resistencia a la compresión del concreto a utilizar) que la determinaremos de tres maneras aunque existen otras más.

a) Cuando tenemos desviación estándar, el coeficiente de variación. Los cuales son indicadores estadísticos que permiten tener una información cercana de la experiencia del constructor.

f’cr=f’c+1.33s…………..I f’cr=f’c+2.33s-35………II

De I y II se asume la de mayor valor. Donde s es la desviación estándar, que viene a ser un parámetro estadístico que demuestra la performance o capacidad del constructor para elaborar concretos de diferente calidad.

X1, X2,…. XN valores de las resistencias obtenidas en probetas estándar hasta la rotura (probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 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 tiene registro de resistencia de probetas correspondientes a obras y proyectos anteriores.

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

A continuación veremos el desarrollo de un diseño de mezcla de concreto por los métodos ACI.

Ejemplo:

Datos del Diseño:

- Cemento Sol/ tipo I - f´c = 240 Kg/m^2 - Pe = 3,15 gr/cm^3- slump = 4” - Agua = 1000 kg/m^3

MÉTODO DEL ACI

1. f ’cr = 240+84 = 324 kg/m^2

2. Tamaño máximo nominal= 1 ½”

3. Asentamiento = 4” slump

4. Contenido de agua (tabla 1)

Agua = 181 Lt.

5. Contenido del aire (tabla 2)

Vol. Aire atrapado = 1%

6. Relación a/c (por resistencia = f ’cr) (tabla 5)

300 --------- 0,55 324 --------- x 350 --------- 0,48 X= 0,516= a/c

7. Contenido cemento

C= 181/0,516= 350,775

Factor cemento= 350,775/42,5= 8,254

8. Selección del peso de agregado grueso (tabla 4)

B kg/m^3= 0.74 x 1677 B kg/m^3= 1240,98 kg

9. Cálculo de la suma de lo valores de los volúmenes absolutos de todos los materiales sin considerar al Agregado fino.

-Cemento = 350,775 ----------------------- = 0,111 3,15 x 1000

Cemento = 0,111m^3

- Agua = 181/1000= 0,181 m^3

- Vol. Aire = 0,01 m^3

- Vol. Grueso= 1240,98/2610= 0,475 m^3

Suma = 0,777 m^3

10. Calcula el vol. del Agregado fino.

Vol. agregado fino= 1 – 0,777= 0,223 m^3

11. Calcular el peso del agregado fino.

Paf= 0,223 x 2750= 613,25 kg

12. Presentación del diseño en estado seco:

-Cemento = 350,775 kg -Agregado fino = 613,25 kg -Agregado grueso = 1240,98 kg -Agua = 181 Lt.

13. Corrección por humedad de los agregados.

-Agregado fino = peso seco x ((%w/100)+1) =

= 613,25 x (2,5/100+1) = 628,581

-Agregado grueso = peso seco x ((w/100)+1) =

= 1240,98 x (1,7/100+1) = 1262,077 14. Humedad superficial.

(W % - % abs)

Humedad superficial para el:

Agregado fino = (2,5 – 5,7) = -3,2

Agregado grueso = (1,7 – 2,8) = -1,1 Suma = - 4,3

15. Aporte de agua a la mezcla.

(% w - % abs) x A. seco/100

-Agregado fino = - 3,2 x 613,25/100 = - 19,624 -Agregado grueso = -1,1 x 1240,98/100 = -13,651

Suma = - 33,275

16. Agua efectiva.

d litros – (- 33,275) = 181 + 33,275 = 241,275 Lt

17. Proporcionamiento del diseño.

CEMENTO AGREGADO FINO AGREGADO GRUESO AGUA

350,775 628,581 1262,077 241,275 Lt

350,775/350,775 : 628,581/350,775: 1262, 077/350,775 : 241,275/8,254 1 1, 80 3, 60 26 Lts