Tema: Proporcionamiento de materiales para el dise

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)

• Objetivo general
• Determinar la combinación más práctica de los
  materiales con los que se dispone para producir
  un concreto que satisfaga los requisitos de
  comportamiento bajo las condiciones particulares
  de uso

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)

• Para lograr tal objetivo una mezcla de concreto
• deberá poseer las siguientes propiedades
• En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.
• En el concreto endurecido, resistencia,
  durabilidad, densidad y apariencia
• Economía

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)

• El procedimiento descrito en ACI 211.1 detalla 2
• métodos de proporcionar mezclas de concreto de
• peso normal y denso que son
• Basado en un peso estimado del concreto por
  volumen unitario.
• Basado en el cálculo del volumen absoluto ocupado
  por los componentes del concreto

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)

• Los métodos descritos proporcionan una
  aproximación preliminar de las cantidades de
  materiales necesarios para elaborar la mezcla de
  concreto, que luego deben ser verificadas
  mediante mezclas de prueba en el laboratorio o en
  el campo y efectuar los ajustes que sean
  necesarios con el objetivo de lograr las
  características deseadas en el concreto fresco y
  endurecido.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)

• El el documento ACI 211.1 resume el procedimiento
  de diseño de mezclas de concreto, en 9 pasos que
  son
• Elección del revenimiento
• Elección del tamaño máximo de agregado
• Cálculo del agua de mezclado y el contenido de
  aire
• Selección de la relación agua- cemento
• Cálculo del contenido de cemento
• Estimación del contenido de agregado grueso
• Estimación del contenido de agregado fino
• Ajuste por humedad del agregado
• Ajustes en las mezclas de prueba

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
1-Elección del revenimiento
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
2-Elección del tamaño máximo de agregado

• Por regla general, el tamaño máximo de agregado
  debe ser el mayor
• disponible económicamente y guardar relación con
  las dimensiones
• de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo
  debe exceder de
•  
•    1/5 de la menor dimensión entre los costados
  de los moldes.
•    1/3 del espesor de las losas.
•   3/4 del espacio libre mínimo entre varillas
  de refuerzo
• individuales, paquetes de varillas o
  torones1 de pretensado.
• 1 El torón se define como un cable conformado
  de un cable central de mayor diámetro y
  recubierto en su perímetro por 6 cables de menor
  diámetro enrollados a los largo del cable
  central.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de
aire

• La tabla 5.3.3 del apéndice A1 del documento ACI
  211.1, proporciona la
• cantidad de agua (en kg/m³ de concreto) y el
  porcentaje de aire atrapado
• en función de las siguientes variables
• a) Tipo de concreto
• -Sin aire incluido
• -Con aire incluido (dependiendo si el nivel de
  exposición
• es bajo, medio o extremo)
• b) Revenimiento
• -De 1 a 2
• -De 3 a 4
• -De 6 a 7
• c) Tamaño máximo nominal del agregado
• (Para 3/8,1/2,3/4,1, 1 ½,2,3 y 6)

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de
aire

• Exposición ligera
• Cuando se desee la inclusión de aire por otros
  efectos benéficos
• que no sean la durabilidad, por ejemplo para
  mejorar la
• cohesión o la trabajabilidad, o para incrementar
  la resistencia
• del concreto con un bajo factor de cemento,
  pueden emplearse
• contenidos de aire inferiores a los necesarios
  para la
• durabilidad. Esta exposición incluye servicio
  interior o exterior
• en climas en los que el concreto no estará
  expuesto a agentes de
• congelación o deshielo.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de
aire

• Exposición moderada
• Implica servicio en climas donde es probable la
  congelación,
• pero en los que el concreto no estará expuesto
  continuamente a
• la humedad o a agua corriente durante largos
  periodos antes de
• la congelación, ni a agentes descongelantes u
  otros productos
• químicos agresivos. Como ejemplos pueden
  señalarse vigas
• exteriores, columnas, muros, trabes o losas que
  no estén en
• contacto con el terreno húmedo y que estén
  ubicadas de manera
• que no reciban aplicaciones directas de sales
  descongelantes.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de
aire

• Exposición severa
• Cuando el concreto estará expuesto a productos
  químicos
• descongelantes u otros agentes agresivos, o bien,
  cuando el
• concreto pueda resultar altamente saturado por el
  contacto
• continuo con humedad o agua corriente antes de
  la congelación.
• Ejemplos de lo anterior son pavimentos, pisos de
  puentes,
• cunetas, desagües, aceras, revestimiento de
  canales,
• tanques exteriores para agua o resumideros.
• Nota Para obtener información sobre las
  condiciones relativas al contenido de aire,
• consultar los comités ACI 201, 301 y 302.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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Tabla 5.3.3 Requisitos aproximados de agua de
mezclado y contenido de aire para diferentes
revenimientos y tamaños máximos nominales
recomendados
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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4-Selección de la relación agua-cemento

• Se conoce como relación agua/cemento (A/C) a la
  razón existente
• entre el peso del agua con respecto al peso de
  cemento, es decir
•  
• A/C Peso de agua/ Peso de cemento
•  
• Si se mantienen constantes las cantidades de
  agregado seco en una
• determinada proporción de concreto, se observa
  que a medida que
• La relación agua/cemento (A/C) se incrementa,
  esto conlleva una
• disminución en la resistencia del concreto. Por
  eso es importante
• tener un adecuado balance de dicha relación, de
  forma que permita
• que, para una determinada cantidad de cemento
  fija en la mezcla, se
• disponga de la suficiente cantidad de agua que
  permita una adecuada
• colocación del concreto y lograr la resistencia
  especificada (fc).

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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4-Selección de la relación agua-cemento
Agua
fc (kgf/cm²)
Cemento
Agregados
Revenimiento
Relación A/C
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4-Selección de la relación agua-cemento
fc (kgf/cm²)
fc promedio
No. de pruebas
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4-Selección de la relación agua-cemento
fc (kgf/cm²)
fc promedio
No. de pruebas
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diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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4-Selección de la relación agua-cemento
fc (kgf/cm²)
fc promedio
fc
No. de pruebas
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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4-Selección de la relación agua-cemento
fc (kgf/cm²)
fc promedio
fc
No. de pruebas
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4-Selección de la relación agua-cemento
fc (kgf/cm²)
fcr
Dfc
fc
No. de pruebas
fcr fc Dfc
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
4-Selección de la relación agua-cemento

• Los valores que están por debajo del valor
  promedio pueden
• representar problemas si están significativamente
  por debajo de
• fc. De ahí que en ACI 318-02 se recomiendan 3
  casos para
• estimar el valor de fcr en función de la
  disponibilidad de
• registros de ensayos previos y toman en cuenta el
  valor de la
• desviación estándar s obtenida. A continuación se
  resumen las
• 3 situaciones descritas
• Se disponen de una cantidad de 30 o más
  registros.
• Se dispone de 15 a 29 registros.
• Se cuenta con menos de 15 registros.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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4-Selección de la relación agua-cemento

• 4.1 Se dispone de una cantidad de 30 o más
  registros.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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4-Selección de la relación agua-cemento

• 4.2 Se dispone de 15 a 29 registros.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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4-Selección de la relación agua-cemento

• 4.3 Se cuenta con menos de 15 registros.

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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4-Selección de la relación agua-cemento
Una vez se determina el valor de fcr y si el
concreto será con o sin inclusión de aire se
procede a determinar la relación A/C de la tabla
5.3.4 (a) que se muestra a continuación

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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5-Cálculo del contenido de cemento
El cemento requerido es igual al contenido
estimado de agua de mezclado dividido entre la
relación A/C Si no obstante, la especificación
incluye un límite mínimo separado sobre el
cemento, además de los requerimiento de
resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse
en el criterio que conduzca a una cantidad mayor
de cemento. CA/(A/C) Donde C Cantidad de
cemento por m³ de concreto A Cantidad de agua
por m³ de concreto A/C Relación agua-cemento
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6-Estimación del contenido de agregado grueso
En la tabla 5.3.6 se muestra el volumen de
agregado, en m³, con base al peso volumétrico
varillado seco (PVV), para un m³ de concreto.
Este volumen se convierte a peso seco del
agregado grueso requerido en un m³ de concreto,
multiplicándolo por el peso volumétrico varillado
en seco por m³ de agregado grueso.
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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7-Estimación del contenido de agregado fino

• Hasta el paso 6 se han estimado todos los
  componentes del concreto, excepto el agregado
  fino, cuya cantidad se determina por diferencia.
  ACI 211.1 proporciona 2 formas de eterminarlo
• Por el método de peso
• Por el método de volumen absoluto (preferido en
  el país)

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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.1 Por el método de peso
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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.1 Por el método de peso Cuando se desea un
cálculo teóricamente exacto del peso del concreto
fresco por m³, puede emplearse la siguiente
fórmula U 10Ga (100-A) CM(1-Ga/Gc)
WM(Ga-1) Donde U Peso del concreto
fresco, por m³. Ga Promedio pesado del peso
específico de la combinación de agregado
fino y grueso, a granel en condición
SSS. Gc Peso específico del cemento
(generalmente es 3.15) A Porcentaje de
contenido de aire. WM Requerimiento de agua de
mezclado, kg/m³ CM Requerimiento de cemento,
kg/m³
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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.1 Por el método de peso La estimación del
contenido de agregado fino se hace restando al
peso del concreto fresco la suma de las
cantidades de agua, cemento y agregado grueso que
se han determinado previamente Agregado fino
Peso del concreto-(peso del aguapeso del
cementopeso agregado grueso) En kg/m³ de
concreto
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.2 Por el método de volumen absoluto Un
procedimiento más exacto para calcular la
cantidad requerida de agregados finos, implica
el empleo de volúmenes desplazados por los
componentes (determinación de gravedades
específicas). En este caso, el volumen total
desplazado por los componentes conocidos (el
agua, aire, cemento y agregado grueso) se resta
del volumen unitario del concreto para obtener
el volumen requerido de agregado fino. El volumen
ocupado por cualquier componente en el concreto
es igual a su peso dividido entre la densidad de
ese material (siendo ésta el producto del peso
unitario del agua por el peso específico del
material).
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.2 Por el método de volumen absoluto Con las
cantidades de cemento, agua y agregado grueso
establecidos y la cantidad aproximada de aire
atrapado de 1 que se determinó en la tabla
5.3.3, el contenido de arena puede calcularse
como sigue Peso volumétrico Peso/Volumen
Volumen Peso/ peso volumétrico Gravedad
específicaPeso volumétrico/Peso volumétrico del
agua Peso volumétricogravedad específica x
peso volumétrico del agua (1000
kg/m³) VolumenPeso/(gravedad específica x peso
volumétrico del agua)
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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7-Estimación del contenido de agregado fino
7.2 Por el método de volumen absoluto Volumen
de agua 181/(1.00?1000) 0.181 m³ Volumen
sólido de cemento 292/(3.15?1000) 0.093
m³ Volumen sólido de agregado grueso
1136/(2.68?1000) 0.424 m³ Volumen de aire
atrapado (1) 1/100 0.010 m³ Volumen
sólido de los ingredientes excepto agregado fino
0.708 m³ Volumen sólido de agregado fino
requerido 1.000-0.708 0.292 m³ Peso
requerido de agregado fino 0.292 ? 2.64 ? 1000
771 kg por m³ de concreto
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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8-Ajustes por humedad del agregado

• Determinación de pesos húmedos
• Agregado fino húmedo Agregado fino seco
  (1?af)
• Agregado grueso húmedo Agregado grueso seco
  (1?ag)
• Agregado fino húmedo 801 (10.06)
  849 kg por m³ de concreto
• Agregado grueso húmedo 1136 (10.02) 1159 kg
  por m³ de concreto

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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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8-Ajustes por humedad del agregado
b) Determinación del agua a añadir Agua a
añadirAgua neta de mezclado-Agua por
humedadagua por absorción Agua a añadirAgua
neta de mezclado -Warena seca ?
?arenaWarena seca ? absarena -Wgrava
seca ? ?gravaWgrava seca ? absgrava Agua a
añadirAgua neta de mezclado -Warena
seca (?arena-absarena) - Wgrava
seca (?grava- absgrava) Agua a
añadir181-801(0.060-0.007)-1136(0.020-0.005) Agua
a añadir181-42.453-17.04 121.57 ? 122 kg por
m³ de concreto
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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8-Ajustes por humedad del agregado
b) Determinación del agua a añadir Agua (a ser
añadida) 122 kg Cemento
292 kg Agregado grueso
(húmedo) 1159 kg Agregado fino (húmedo)
849 kg
Total 2422 kg
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Tema Proporcionamiento de materiales para el
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9-Ajustes en las mezclas de prueba (ver ejercicio
de material de apoyo)
Se ha estimado que el volumen necesario para una
revoltura de prueba en el laboratorio es de 0.02
m³, por tanto este volumen se multiplica por los
valores de agua a ser añadida, cemento, agregado
grueso y fino húmedo, para obtener los pesos
requeridos para realizar la revoltura de prueba,
de lo anterior se tiene Agua (a ser añadida en
laboratorio) 122 ? 0.02 2.44 kg 2440
ml Cemento 292 ? 0.02 5.84 kg
5840 g Agregado grueso (húmedo) 1159 ? 0.02
23.18 kg 23180 g Agregado fino (húmedo)
849 ? 0.02 16.98 kg 16980 g