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8/13/2019 Ejemplo de Diseno de Mezclas de Concreto Rahan
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DISEO DE MEZCLAS DECONCRETO
MTODO DE VOLMENESABSOLUTOS
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DATOS DE LA MEZCLA
Concreto para pavimentoexpuesto a humedad en unambiente severode
congelacin deshielo. Fc = 350 Kg/cm Con aire incluido Revenimiento entre 25mm y
75mm
T. M. = 25mm Se carece de datos estadsticos
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Propiedades de los componentesdel concreto
Masa especfica relativa del cemento = 3.0
Grava:
Forma redondeada (sin aristas)
T. M. = 25mm
Masa especfica relativa = 2.68
% de absorcin = 0.5
Masa Volumtrica Seca Compacta = 1600Kg/m Humedad = 2.0%
Arena:
Masa especfica relativa = 2.64
% de absorcin = 0.7
Humedad = 6.0%
Mdulo de Finura = 2.8 Aditivo Inclusor de Aire:
Tipo: Resina de Madera
Dosis: 0.5gr por kilogramo de cemento
Aditivo Reductor de Agua:
Reduce la cantidad de
agua en un 10%
Dosis: 3gr (o 3ml) por kilogramo de cemento Masa especfica igual a la del agua
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PASOS A SEGUIR
Resistencia Relacin Agua / Cemento Contenido de Aire Revenimiento Contenido de Agua Contenido de Cemento Contenido de Agregado Grueso Contenido de Aditivo Contenido de Agregado Fino Tabla preliminar Correccin por Humedad Tabla Final de la Mezcla
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Condicin de exposicinRelacin agua-material cementante
mxima por masa de concreto
Kg/cm Mpa lb/pulg
Concreto que se pretende que tengabaja permeabilidad cuando sea
expuesto al agua
0.50 280 28 4000
Concreto expuesto a congelacin-
deshielo en la condicin hmeda y
a descongelantes
0.45 320 31 4500
Para proteccin contra la corrosin del
refuerzo (armadura) del concreto
expuesto a cloruro de las sales
descongelantes, agua salobre, aguadel mar o rociado de estas fuentes.
0.40 350 35 5000
Tabla 9-1. Relacin Agua-Material Cementante Mxima y Resistencia de Diseo Mnima para VariasCondiciones de Exposicin.
Resistencia a compresin
de diseo mnima f'c
Elija la resistencia basndose en
los requisitos estructurales
Concreto protegido de la exposicin a
congelacin-deshielo, de la aplicacin
de sales de deshielo o de sustancias
agresivas
Elija la relacin agua-material
cementante basndose en la
resistencia, trabajabilidad y requisitos
de acabado (terminacin superficial)
RESISTENCIA
La resistencia de diseo (350kg/cm) es
mayor que la resistencia sugerida por la
tabla 9-1 (320kg/cm)
320
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RESISTENCIA
Como no hay datos estadsticos disponibles, la resistencia requerida
basndonos en la tabla 9-11 es de:
Resistencia a compresin
especificada
Resistencia a compresin
media requerida
Resistencia a compresin
especificada
Resistencia a compresin
media requerida
Resistencia a compresin
especificada
Resistencia a compresin
media requerida
Kg/cm Kg/m MPa MPa lb/pulg lb/pulg
Menos de 210 f'c + 70 Menos de 21 f'c + 7 Menos de 3000 f'c + 1000
210 a 350 f'c + 84 21 a 35 f'c + 8.5 3000 a 5000 f'c + 1200
Ms de 350 1.10 * f'c + 50 Ms de 35 1.10 * f'c + 5.0 Ms de 5000 1.10 * f'c + 700
Tabla 9-11 Resistencia a Compresin Media Requerida cuando no hay Datos Disponibles para Establecer la Desviacin Estndar
434Kg/cm
fcr = 350 + 84 = 434
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RELACINAgua/Cemento
Para un ambiente con congelacin-deshielo, la
relacin agua/cemento mxima debera ser 0.45
Condicin de exposicinRelacin agua-material cementante
mxima por masa de concreto
Kg/cm Mpa lb/pulg
Concreto que se pretende que tengabaja permeabilidad cuando sea
expuesto al agua
0.50 280 28 4000
Concreto expuesto a congelacin-
deshielo en la condicin hmeda y
a descongelantes
0.45 320 31 4500
Para proteccin contra la corrosin del
refuerzo (armadura) del concreto
expuesto a cloruro de las sales
descongelantes, agua salobre, aguadel mar o rociado de estas fuentes.
0.40 350 35 5000
Tabla 9-1. Relacin Agua-Material Cementante Mxima y Resistencia de Diseo Mnima para VariasCondiciones de Exposicin.
Resistencia a compresin
de diseo mnima f'c
Elija la resistencia basndose en
los requisitos estructurales
Concreto protegido de la exposicin a
congelacin-deshielo, de la aplicacin
de sales de deshielo o de sustancias
agresivas
Elija la relacin agua-material
cementante basndose en la
resistencia, trabajabilidad y requisitos
de acabado (terminacin superficial)
0.45
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RELACINAgua/Cemento
31.0400450
31.034.0*434450
ca
Kg/cm MpaConcreto sin
aire incluido
Concreto con
Aite incluido
150 15 0.8 0.72
200 20 0.7 0.61
250 25 0.62 0.53
300 30 0.55 0.46
350 35 0.48 0.4
400 40 0.43 0.34
450 45 0.38 0.31
Tabla 9-3 (Mtrica) Dependencia entre la Relacin Agua-
Material Cementante y la Resistencia a Compresin del
Concreto.
Reistencia a la compresin a los
28 das
Relacin agua-material
cementante en masa
Sin embargo, interpolando con los valores de la tabla 9-3 tenemos:
= 0.32
32.0
32.045.0
ca
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CONTENIDO DE AIRE
9.5mm 12.5mm 19mm 25mm 37.5mm 50mm 75mm 150mm
207 199 190 179 166 154 130 113
228 216 205 193 181 169 145 124
243 228 216 202 190 178 160 -
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 5.0 0.3 0.2
181 175 168 160 150 142 122 107
202 193 184 175 165 157 133 119
216 205 197 184 174 166 154 -
exposicin
leve 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
exposicin
moderada 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0
exposicin
severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0
mm
Agua, Kilogramos por metro cbico de concreto, paralos tamaos de agregado indicado.
Tabla 9-5 Requisitos Aproximados de Agua de Mezcla y Contenidos de Aire para Diferentes Revenimientos y Tamaos Mximos Nominales delAgregado.
Revenimiento
25 a 50
Cantidad aproximada de aire
atrapado en un concreto sin aire
incluido, porcentaje.
Promedio del
contenido de aire
total recomendado,
para el nivel de
exposicin, (%)
sina
ire
incluido
cona
ire
incluido
75 a 100
150 a 175
25 a 50
75 a 100
150 a 175
Nota:Las especificaciones de obra deben definir un contenido de aire en el concreto
entregado en la obra dentro de -1 +2puntos porcentuales del valor anotado en la tabla
para las exposiciones moderada y severa.
Por lo tanto, se debe disear la mezcla para 5%a 8%de aire y se debe usar 8%(mximo
permitido)
6.0
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REVENIMIENTO(Asentamiento)
El revenimiento especificado est entre
25mm y 75mm. Se usa el mayor (75mm) 20mm para el proporcionamiento.
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CONTENIDO DE AGUALa tabla 9-5 recomienda que un concreto de 75mm de revenimiento,con agregado de 25mm y aire incluido deber tener un contenido de
agua de: 175kg/m
9.5mm 12.5mm 19mm 25mm 37.5mm 50mm 75mm 150mm
207 199 190 179 166 154 130 113
228 216 205 193 181 169 145 124
243 228 216 202 190 178 160 -
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 5.0 0.3 0.2
181 175 168 160 150 142 122 107
202 193 184 175 165 157 133 119
216 205 197 184 174 166 154 -
exposicin
leve 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
exposicin
moderada 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0
exposicin
severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0
mm
Agua, Kilogramos por metro cbico de concreto, paralos tamaos de agregado indicado.
Tabla 9-5 Requisitos Aproximados de Agua de Mezcla y Contenidos de Aire para Diferentes Revenimientos y Tamaos Mximos Nominales del
Agregado.
Revenimiento
25 a 50
Cantidad aproximada de aire
atrapado en un concreto sin aire
incluido, porcentaje.
Promedio del
contenido de aire
total recomendado,
para el nivel de
exposicin, (%)
sina
ire
incluido
cona
ire
incluido
75 a 100
150 a 175
25 a 50
75 a 100
150 a 175
175
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CONTENIDO DE AGUA
En algunos casos, se puede reducir la cantidad de agua para la mezcla,dependiendo de la forma del agregado grueso tomando en cuenta lo
siguiente:
Para agregado subangular, se puede reducir hasta 10kg de agua por m
de concreto.
Para grava con algunas partculas trituradas, se puede reducir hasta20kg de agua por m de concreto.
Para grava redondeada, se puede reducir hasta 25kgde agua por m
de concreto.
Por lo tanto, el contenido de agua se puede estimar en 150kg/m
(175kg/m - 25kg/m). Adems, el aditivo reductor de agua reducir la
demanda de agua en cerca de 10%, resultando una demanda de agua
estimada de 135kg/m(150kg/m-15kg/m)
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CONTENIDO DECEMENTO
32.0c
a 135a
El contenido de cemento se basa en la relacin agua-cemento (a/c)
mxima y el contenido de agua, por lo tanto, tenemos lo siguiente:
875.421
32.0
135
32.0135
c
c
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CONTENIDO DEAGREGADO GRUESO
mm pukg. 2.4 2.6 2.8 3.09.5 3/8 0.5 0.48 0.46 0.44
12.5 1/2 0.59 0.57 0.55 0.53
19.0 3/4 0.66 0.64 0.62 0.6
25.0 1 0.71 0.69 0.67 0.65
37.5 1 1/2 0.75 0.73 0.71 0.69
50 2 0.78 0.76 0.74 0.72
75 3 0.82 0.8 0.78 0.76
150 6 0.87 0.85 0.83 0.81
Volumen del agregado grueso varillado (compactado)
en seco por volumen unitario de concreto para
diferentes mdulos de finura de agregado fino
Tamao mximo nominal del
agregado
Tabla 9-4 Volumen de Agregado Grueso por Volumen Unitario de Concreto.
De la tabla 9-4 tenemos que para una grava con T.M. de 25mm y unmdulo de Finura de la Arena de 2.8, el volumen de la grava por
volumen unitario de concreto es de 0.67
Como el agregado pesa 1,600kg/m, la masa seca en el horno delagregado grueso (grava) por metro cbico de concreto es:
kg107267.0*1600
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CONTENIDO DEADITIVO
gr211422*5.0
Aditivo Inclusor de Aire
Aditivo Reductor de Agua
gr1266422*3
211gr = 0.211kg/m
1266gr = 1.266kg/m
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CONTENIDO DEAGREGADO FINO
De todos los datos con los que contamos hasta aqu, podemos obtener pordiferencia, la cantidad de arena necesaria para fabricar 1 metro cbico de
concreto
Agua =
Cemento =
Aire =
Agregado grueso =
Total
= 0.135 m
= 0.141 m
= 0.080 m
= 0.400 m
0.756 m
135 / (1 x 1000)
422 / (3.0 x 1000)
8.0 / 100
1072 / (2.68 x 1000)
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CONTENIDO DEAGREGADO FINO
Por lo tanto, el volumen absoluto calculado de arenaes:
1m - 0756m = 0.244m
La masa seca de la arenaes: 0.244m x 2.64 x 1000kg/m = 644kg
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Porcentaje de
absorcin de
los agragados
TABLA PRELIMINAR
Agua =Cemento =
Agregado grueso =
Agregado fino =
Masa Total =
Aditivo Inclusor de Aire =
Aditivo Reductor de Agua =
Despus de los clculos anteriores, nos queda la siguiente Tabla:
135Kg422Kg
1072kg
644kg
2273kg
0.211kg
1.266kg
Por lo tanto, la Masa Volumtrica estimada de la mezcla
(utilizando el Wsssms el % de Absorcin de los agregados) es:
)007.1)(644()005.1)(1072(422135
Masa Volumtrica = 2283kg/m
Wsss
Nota: Wsss quiere decir Masa Saturada Superficialmente seca
(lo veremos en otra sesin del curso).
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CORRECCIONES PORHUMEDAD
Debido a que los agregados (Grava y arena) tienen la capacidadde absorber agua (por lo que se tuvo que hacer el ajuste anterior)
y cuentan con cierto grado de humedad, se tiene que hacer otra
correccin a las cantidades calculadas:
Segn los clculos anteriores, se necesitan 1072kg de gravay 644kg de arena. Sin embargo, estas cantidades son Masaen estado seco (sin considerar ni humedad ni absorcin), as
que si a esa masa le aumentamos la cantidad de agua que
viene inmersa dentro de los agregados, tenemos lo siguiente:
grava = (1072kg)(1.02) = 1093kg
arena = (644kg)(1.06) = 683kg
Ambos, pesndolostal como
se encuentran dehmedos.
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CORRECCIONES PORHUMEDAD
Si consideramos que la gravatiene un 2.0% de humedad a la hora de la
mezcla y es capaz de absorber un 0.5% de agua, entonces tenemos un
exceso de agua de 1.5% debido exclusivamente a la grava.
En el caso de la arena, sta tiene un 6.0% de humedad a la hora de la
mezcla y es capaz de absorber un 0.7% de agua, entonces, tenemos
otro exceso de agua de 5.3% debido a la arena, por lo cual tenemos que
hacer la siguiente correccin en la cantidad de agua a utilizar en la
mezcla:
135(1072)(0.015)(644)(0.053) = 85kg
Por lo tanto, nos quedan las siguientes cantidades:
1072
0.015
644
0.053
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TABLA FINAL DE LAMEZCLA
Agua =
Cemento =
Agregado grueso =
Agregado fino =
Masa Total =
Aditivo Inclusor de Aire =
Aditivo Reductor de Agua =
85Kg
422Kg
1093kg
683kg
2283kg
0.211kg
1.266kg