Dosificacion de Mezclas de Hormigon

8/18/2019 Dosificacion de Mezclas de Hormigon

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TEMA V

DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DEHORMIGÓN

El estudiante al terminar la unidad temática debe ser capaz de:

Seleccionar los materiales adecuados y determinar las cantidadespara realizar la combinación más económica de los componentes(Cemento, agua, agregados), para elaborar un hormigón quecumpla con las especificaciones técnicas requeridas, teniendo encuenta tres factores fundamentales: La resistencia, durabilidad y

consistencia.

OBJETIVO DE LA UNIDAD TEMÁTICA.-


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5.1. MÉTODOS DE DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS DE HORMIGÓN.-

Al dosificar un hormigón se tienen que tener en cuenta tres factores fundamentales: la resistencia, la consistencia y el tamaño máximo de los áridos . Estos factores están relacionados con una variable queprácticamente determina las características finales de un hormigón; esta variable es la relación Agua/Cemento.

Existen varios métodos y reglas para determinar teóricamente las cantidades a mezclar de los componentesdel hormigón, los cuales son orientativos, pues se basan en pruebas de laboratorio y de campo. Es por ello

que las proporciones de mezclado definitivas se deben encontrar en base a ensayos de laboratorio,introduciendo luego en obra las correcciones necesarias.

Antes de dosificar una mezcla, se debe tener conocimiento de la siguiente información:

♦ Los materiales.

♦ El elemento a vaciar, tamaño y forma de las estructuras.♦ Resistencia a la compresión requerida.♦ Condiciones ambientales durante el vaciado.♦ Condiciones a la que estará expuesta la estructura.

A continuación se presenta un esquema básico del proceso de Dosificación:


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Se presentan a continuación el desarrollo de los métodos más difundidos en nuestro medio:

1°MÉTODO DE GARCIA BALADO.

2°MÉTODO O´REILLY

3°MÉTODO DE LA A.A.S.H.T.O. (American Association of State Highway and Transportation Officials –Asociación Norteamericana de Trabajadores del Transporte Estatal por carretera)

4°MÉTODO AMERICANO A.C.I. (American Concrete Institute)


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5.1.1. MÉTODO GARCIA BALADO.-

El método de Balado se aplica en la dosificación de mezclas plásticas donde el principio fundamentales la ley de Abrams o ley de la Resistencia – Relación agua/cemento. Esta ley expresa: “Que para mezclas plásticas, con agregados límpios y de buena calidad, la resistencia y otras propiedades del hormigón, en las condiciones dadas de la obra, es una función de las cantidades netas de agua de mezclado por unidad de cemento”.

PASOS A SEGUIR PARA DOSIFICAR UN HORMIGÓN:1°elegir la relación A/C para producir la resistencia y dura bilidad requerida.

2°Seleccionar la consistencia adecuada, la deberá tener un asentamiento lo más reducido y compatible con laapropiada puesta en obra del hormigón.

3°Determinar el tamaño máximo del árido.

4°Determinar el volumen compactado del árido grueso por met ro cúbico de hormigón y ajustarlo a lascondiciones de trabajabilidad y puesta en obra; con éste valor se calcula el volumen absoluto del árido grueso.

5°Determinar la cantidad de agua de mezclado para áridos sat urados y superficie seca, y ajustarlo para laconsistencia elegida.

6°Con los datos de los pasos 1 y 6, se calcula la cantidad de cem ento por metro cúbico de hormigón y luegose determina el volumen de la pasta de cemento.

7°Se calcula el volumen absoluto de los áridos como la difere ncia entre 1 m3 y el volumen de la pasta decemento, también se calcula volumen absoluto del árido fino por metro cúbico de hormigón.

8°Se convierten los volúmenes componentes del m3 de hormigó n en peso, multiplicando los volúmenesabsolutos de los áridos por el peso específico (saturado y superficie seca), correspondiente a cada uno deellos.


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5.1.2. MÉTODO O’REILLY.-

Este método fue desarrollado por el Dr. Vitervo O’Reilly, el cual parte de la ecuación de Bolomey, lacual consideraba la influencia de la calidad de la piedra en la resistencia del hormigón; ampliandolacon la determinación de la Característica “A” de los áridos y la consistencia de la mezcla del hormigón

El procedimiento para la dosificación de un hormigón mediante éste método es el siguiente:

1°Determinar, experimentalmente, la relación óptima de la mezcla de arena y árido grueso: Se determina el porcentaje de vacíos y la superficie específica mínima, para lo cual hay queensayar las mezclas de los áridos con las proporciones en peso siguientes:

60:40 45:55 50:50 55:45

Se determina el peso unitario compactado (PUCm) y el peso específico corriente (PECm) delas mezclas citadas. En base a estos ensayos, se puede determinar el porcentaje de vacíos de la mezcla de losáridos, según la siguiente relación:

% vacios = [(PECm – PUCm) / PECm] x 100

Se elige la combinación de mezcla que tenga el menor % de vacios.


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2°Determinar la Característica “A” de los áridos: (Método P ráctico)

Con la mezcla óptima ya determinada, se determina en base a la experiencia o recurriendo atablas la cantidad de cemento y la cantidad de agua para obtener una resistencia requerida delhormigón. Se determina con éstos datos la cantidad requerida de materiales para elaborar 6 probetas dehormigón.

Inicialmente se fija una cantidad menor de agua a la fijada, se mide el asentamiento con la ayudadel cono de Abrams, que es de esperar que sea menor al asumido. Luego se incrementa lacantidad de agua y se controla el asentamiento hasta que por aproximación se determine lacantidad de agua para la consistencia elegida. Esta cantidad de agua debe ser corregida deacuerdo a la humedad superficial de la arena. Con la mezcla encontrada, se deben elaborar 6 probetas y se determina la resistencia a los 7 y28 días. En base a los ensayos realizados (3 series), se calculan los siguientes valores:

M1 = 4.6259 – 0.0604 As

M2 = e0.0283 As – 1.3125

V = 0.434294 ln wDonde:

w = Relación agua/cemento.As = Asentamiento (cm).

M1 y M2 = Valores dependientes de la consistencia del hormigón.

V = Valor dependiente de la relación agua/cemento.


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En base a los resultados obtenidos, se determina la Característica “A” de los áridos mediante lasiguiente ecuación:

A = Rh / (Rc (M1V + M2)

Donde:

Rc = Resistencia a la compresión del cemento a los 28 días.Rh = Resistencia promedio a la compresión de las probetas ensayadas a los 28 días.

.


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2°Determinar la Característica “A” de los áridos: (Método F ísico - matemático)

Se seleccionan 20 partículas del árido a determinar, las cuales deben tener cantidadesproporcionales a las fracciones que las componen.


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Se toman fotografías de las 20 partículas debidamente ordenadas por tamaños en dos

posiciones, según sus dos ejes ortogonales sobre un fondo negro de 18 x 27 cm., que definenmejor los contornos de las partículas. La película será de 35 mm, abarcando todo el área del papelnegro, posteriormente la película se amplia en papel mate de 16 x 24 cm.


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5.1.2. MÉTODO O’REILLY.- Se toman fotografías de las 20 partículas debidamente ordenadas por tamaños en dosposiciones, según sus dos ejes ortogonales sobre un fondo negro de 18 x 27 cm., que definen

mejor los contornos de las partículas. La película será de 35 mm, abarcando todo el área del papelnegro, posteriormente la película se amplia en papel mate de 16 x 24 cm.


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5.1.2. MÉTODO O’REILLY.-2°Determinar la Característica “A” de los áridos: (Método F ísico - matemático)

Con la ayuda de una plantilla de círculos, se determinan los diámetros y radios de todos laspartículas y se procede a tabular los datos.


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Se determinan los factores de esferidad y coeficiente de redondez, mediante las siguientesrelaciones:

φ = d / D

P = (1 + Σ r / R) / (1 + n)

Donde:

φ = Factor de esferidad propuesto por Wadell.d = Diámetro del círculo de igual superficie que la que tiene la sección de la partícula.

D = Diámetro del circulo circunscrito con la máxima longitud.P = Coeficiente de redondez. propuesto por Wadell y ajustado por Schaffner.r = Radio de redondez de las aristas en el plano de la sección de los granos.

R = Radio mayor del círculo inscrito en la sección transversal de la partícula.n = Cantidad de aristas en la sección de la partícula en los cuales r < R

En base a los resultados obtenidos, se determina la Característica “A” de los áridos mediante lasiguiente ecuación:

A = (P + φ + 4) / 10


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3°Determinación de la cantidad de cemento:

Con la característica “A” de los áridos calculada, se puede determinar una mezcla para cualquierresistencia con la ayuda de la siguiente ecuación:

V= ((Rh/Rc A) – M2)/ M1

Donde:

V = Valor dependiente de la relación agua/cementoA = Característica “A” de los áridos.M1 y M2 = Valores dependientes de la consistencia del hormigón.Rh = Resistencia del hormigón a la compresión que se quiere obtener (Mpa.)Rc = Resistencia del cemento a la compresión que se esta utilizando (Mpa.)

La cantidad de cemento se determina de las siguiente relación:

c = a / w

w = e (V / -0.434294)

Donde:c = Cantidad de cementoa = Cantidad de agua en litros.w = Relación de agua/cemento calculada.

Con los datos obtenidos se establece la composición óptima de la mezcla dehormigón, la cual sometida a pruebas de resistencia en probetas cilíndricas, dan unvalor muy aproximado al supuesto.


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5.1.3. MÉTODO A.C.I..-

Este procedimiento propuesto por el comité ACI 211.1 (Proporcionamiento de mezclas),

está basado en el empleo de tablas cuya secuencia de diseño es la siguiente:

a) Selección de la resistencia requerida (f’cr)b) Selección del TMN del agregado grueso.c) Selección del asentamiento TABLA 6.3.1.d) Seleccionar el contenido de aire atrapado TABLA 6.3.3.e) Seleccionar el contenido de agua TABLA 6.3.3.f) Selección de la relación agua/cemento sea por resistencia a compresión o por

durabilidad. TABLAS 6.3.4.(a – b)g) Cálculo del contenido de cemento (e)/(f)

h) Seleccionar el peso del agregado grueso (TABLA 6.3.6) proporciona el valor deb/bo, donde bo y b son los pesos unitarios secos con y sin compactarrespectivamente del agregado grueso).

i) Calcular la suma de los volúmenes absolutos de todos los materiales sinconsiderar el agregado fino.

j) Cálculo del volumen del agregado fino.k) Cálculo del peso en estado seco del agregado fino.l) Presentación del diseño en estado seco.m) Corrección del diseño por el aporte de humedad de los agregados.n) Presentación del diseño en estado húmedo.


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A continuación se expone un ejemplo de dosificación mediante el método A.C.I. 211:


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5.1.3. MÉTODO A.C.I..-Cálculo de la dosificación

Para vigas: Exposición a la intemperie en condiciones normales (Clima benigno)

Asentamiento ( cm) = 7.5 (De Tabla 6.3.1)

38 1 1/2"

Contenido de Aire(%) = 1 (De Tabla 6.3.3.)

Agua de mezclado(lt/m3) = 181 (De Tabla 6.3.3.)

Resistencia de diseño: (Se elige el mayor valor)

Desviación standart "ds" (kg/cm2) = 20

276.80

261.60

Relación agua / cemento= 0.575 (De Tabla 6.3.4.a)

Contenido de cemento:

Cemento (kg / m3) = 314.77

Volumén de agregado grueso por volumen unitario de concreto:

Volumén agregado grueso[VAG] = 0.765 (De Tabla 6.3.6.-Entrando MF agr.fino)

Peso agregado grueso (kgr/m3) = 1269.90 (Peso= (VAG*bo)

Volumen de materiales sin considerar A. fino (m3):

Material Peso seco P. específico Volumen

Agua (lit/m3) = 181.00 1000 0.1810

Cemento (kgr/m3) = 314.77 3150 0.0999

Grava (kgr/m3) = 1269.90 2500 0.5080

Aire (%) = 1 0.0100

Total [i]: 0.7989

Determinación del volumen de agregado fino:

Vol. agregado fino (m3) = 1 - i = 0.2011

Determinación agregado fino:

Peso agregado fino (kgr/m3) = 532.95

fcr(kg/cm2)= fck + 1.34ds =

fcr(kg/cm2)= fck + 2.33ds - 35 =

Tamaño Nominal Máximo (mm) =


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*

.

()

7.5 2.5

,

.

7.5 2.5

. 10 2.5

. 10 2.5

. 7.5 2.5

. 7.5 2.5

* .

6.3.1.

.

2.5

.

/3

9.5 12.5 19 25 38 50 75 150

2.5 5 207 199 190 179 166 154 130 113

7.5 10 228 216 205 193 181 169 145 124

15 17.5 243 228 216 202 190 178 160

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2

%

2.5 5 181 175 168 160 150 142 122 107

7.5 10 202 193 184 175 165 157 133 119

15 17.5 216 205 197 184 174 166 154

. 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 . 6 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3

. 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4

, . %

6.3.3.

.


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420 0.41

350 0.48 0.40280 0.57 0.48

210 0.68 0.59

140 0.82 0.74

28

/2

6.3.4. ():

/ .

/ .

.

.

(, ,

)

5

.

0.45 0.40

. 0.50 0.45

6.3.4. (): /

.

2.40 2.60 2.80 3.00

9.5 0.50 0.48 0.46 0.44

12.5 0.59 0.57 0.55 0.53

19 0.66 0.64 0.62 0.60

25 0.71 0.69 0.67 0.65

37.5 0.75 0.73 0.71 0.69

50 0.78 0.76 0.74 0.72

75 0.82 0.80 0.78 0.76

150 0.87 0.85 0.83 0.81

6.3.6. .

,

.


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DISEÑO EN ESTADO SECO:

Peso seco Relaciones de Mezcla:

Agua (lit/m3) = 181.00 Cemento : Arena : Grava

Cemento (kgr/m3) = 314.77 1 1.69 4.03

Grava (kgr/m3) = 1269.90

Arena (kgr/m3) = 532.95

Aire (%) = 1

Material

Corrección por humedad:

para agregados:

Peso agregado fino (kgr/m3) = 559.60

Peso agregado grueso (kgr/m3) = 1308.00para agua :

Agua en agregado fino (lit/m3) = -22.917

Agua en agregado grueso (lit/m3) = -30.478

Total agua corregida (lit/m3) = 127.605

Cantidad de material para 1 probeta: Vol= 0.0053015 m3

Agua (lit/prob) = 0.676

Cemento (kgr/prob) = 1.668

Arena (kgr/prob) = 2.966

Grava (kgr/prob) = 6.932


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5.1.4. MÉTODO DE LA A.A.S.H.T.O..-

Este procedimiento está basado en el empleo de tablas; la secuencia de diseño se detalla

en el siguiente ejemplo:


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Este procedimiento está basado en el empleo de tablas; la secuencia de diseño se detalla

en el siguiente ejemplo:


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26/31



27/31


É


28/31


É


29/31


Ó


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5.1.5. DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD SUPERFICIAL DELAGREGADO FINO.-

CONCLUSIONES


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CONCLUSIONES.-

En necesario enfocar el concepto del diseño de mezcla para producir un buen concreto tan

económico como sea posible, que cumpla con los requisitos requeridos para el estado fresco(mezclado, transporte, colocación, compactado y acabado, etc.) y en el estado endurecido (laresistencia a la compresión y durabilidad, etc.).

En general, se piensa que todas las propiedades del concreto endurecido están asociadas a laresistencia y, en muchos casos, es en función del valor de ella que se las califica. Sin embargo,debe siempre recordarse al diseñar una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a laresistencia pueden afectar otras propiedades.

Es usual suponer que el diseño de mezclas consiste en aplicar ciertas tablas y proporciones yaestablecidas que satisfacen prácticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual

está muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resultaprimordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criteriopersonal.

Finalmente debemos advertir que la etapa de diseño de mezclas de concreto representa sólo elinicio de la búsqueda de la mezcla más adecuada para algún caso particular y que estanecesariamente deberá ser verificada antes reconvertirse en un diseño de obra.

Conseguir una mezcla con un mínimo de pasta y volumen de vacíos o espacios entrepartículas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que latecnología del concreto busca en un diseño de mezclas.

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