Dosificación De Hormigón Convencional 1n484r

CENTRO TÉCNICO DEL HORMIGÓN

MÉTODOS DE PROPORCIONAMIENTO PARA OBTENER UNA MEZCLA DE PRUEBA 1) Utilice una mezcla previamente probada. 2) Realice ajustes de un diseño previamente satisfactorio. 3) Tradición 4) Experiencia. 5) Utilice práctica y procedimientos recomendados.

CONCLUSIÓN: El método no es tan importante, lo que importa son los resultados.

FACTORES QUE DEBEN SER CONSIDERADOS EN EL DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGÓN DE CALIDAD • TRABAJABILIDAD

• DURABILIDAD

• AGREGADOS DE CALIDAD

• RESISTENCIA • ECONOMÍA

REQUERIMIENTOS TÉCNICOS DE DISEÑO • • • • • • • • • • • •

RESISTENCIA RELACIÓN AGUA/CEMENTO TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS VOLUMEN DE AGREGADO GRANULOMETRÍA CONTENIDO DE AIRE CONSISTENCIA Y TRABAJABILIDAD CONTENIDO DE AGUA CONTENIDO DE CEMENTO TIPO DE CEMENTO ADITIVOS (opcional)

RESISTENCIA Generalmente se considera que la resistencia del hormigón es su propiedad más valiosa Sin embargo, otras propiedades del hormigón, en determinados casos, pueden ser mas importantes:

DURABILIDAD e IMPERMEABILIDAD

Estas propiedades dependen del diseño de la mezcla que se utilice

RESISTENCIA Para un hormigón curado a una determinada edad curado a una temperatura prescrita, la resistencia depende de: 1) Relación agua-cemento La resistencia de la pasta de cemento. La resistencia de la interfase pasta-agregado. 2) Grado de compactación 3) Propiedades de los agregados

RELACIÓN RESISTENCIA-POROSIDAD La relación inversa entre porosidad y resistencia de los sólidos para materiales homogéneos se describe por la expresión

S = So -kp

S = resistencia del material a porosidad p So = resistencia intrínseca a porosidad cero k = coeficiente constante (depende del tipo de cemento)

Para muchos materiales la relación s/so vs porosidad sigue la misma curva

Powers ha determinado que la relación entre el desarrollo de la resistencia y la relación gel/espacio es igual a:

f’c = ax3

a = resistencia intrínseca del material a porosidad cero x = relación gel/espacio = (1-p)

RELACIÓN AGUA-CEMENTO

Cuando un hormigón está completamente compactado, se dice que es inversamente proporcional a la relación agua-cemento. Duff Abrams 1919:

f' c 

k1 k2

w/c

Donde: w/c = relación agua-cemento k1 y k2 = constantes empíricas que dependen del curado, tipo de cemento, características superficiales del agregado.

V i b r a c i ó n

C o m p a c t a c i ó n m a n u a l

Resitncalompró

C o m p a c t a c i ó n s u f i c i e n t e

C o m p a c t a c i ó n i n s u f i c i e n t e

R e l a c i ó n a g u a / c e m e n t o

Correspondencia entre la resistencia L e y d e A b r a m s F i g u r a 3 . 2 y la relación agua-cemento del concreto

Método de Dosificación recomendado por el ACI 211 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavy Weight and Mass concrete. Método del Volumen Absoluto: Se indican 8 pasos a seguir y se deben tener como datos: • Análisis granulométrico de agregado fino y grueso; Módulos de finuras

• Peso volumétrico suelto y compactado del agregado grueso • Densidades saturadas superficialmente seca de los agregados • Absorción de los agregados • Relación Resistencia vs agua-cemento para el cemento que se utilice

• Especificaciones del hormigón a utilizarse:

Máxima relación agua-cemento Contenido mínimo de cemento

Mínimo contenido de aire Mínimo revenimiento

Tamaño máximo del agregado Resistencia a la edad requerida

PASO 1 Escoger el revenimiento. Si el revenimiento no está especificado se lo puede seleccionar de la tabla del ACI 211

PASO 2 Elección del tamaño máximo nominal del agregado.

PASO 3

Elección de la cantidad de agua (efectiva) de mezclado y el contenido de aire atrapado REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211) (hormigón sin aire incorporado)

AGUA PARA HORMIGÓN CON T.M.A. kg/m3 Asentamiento mm

9,5

12,5

19

25

37,5

50

75

150

25-50 75-100 150-175 Cantidad aprox. de aire atrapado, %

207 228 243

199 216 228

190 205 216

179 193 202

166 181 190

154 169 178

130 145 160

113 124 --

3,0

2,5

2

1,5

1

0,5

0,3

0.2

• Temperatura de moldeo 20-25°C • Agregados angulares que cumplan con normas ASTM • Agregado redondeado requiere -18 kg de agua • Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento • El asentamiento aumenta o decrece en + 2 ó 3 mm por cada + 1°C de temperatura. • Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado

PASO 4 Selección de la relación agua-cemento: Dependiendo del caso puede ser: • Por durabilidad

PASO 4

(continuación)

• Por resistencia RELACIONES TÍPICAS ENTRE RELACIÓN AGUA-CEMENTO Y RESISTENCIA A COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN (ACI 211)

Resistencia a compresión 28 días MPa 40 35 30 25 20 15

Relación a/c por peso

Hormigón sin aire incorporado

Hormigón con aire incorporado

0,42 0,47 0,54 0,61 0,69 0,79

--0,39 0,45 0,52 0,60 0,70

• Valores de resistencia media para hormigones de no más de 2 y 6% de aire para hormigón convencional y con aire incorporado, respectivamente. • Tamaño máximo de agregado entre 19-25 mm. • Resistencia para cilindros 152x305 mm.

PASO 4

(continuación)

• Por resistencia RELACIONES AGUA-CEMENTO MÁXIMAS PERMITIDAS PARA HORMIGONES CUANDO NO SE DISPONE DE DATOS BASADOS EN MEZCLAS DE PRUEBA O EXPERIENCIA DE CAMPO (ACI 318)

Resistencia a compresión especificada F’c MPa 17,2 20,7 24,1 27,5 31,0

Relación agua-cemento

Hormigón sin aire incorporado 0,67 0,58 0,51 0,44 0,38

Hormigón con aire incluido 0,54 0,46 0,40 0,35 ACI-318 Cap.4

PASO 4

(continuación)

• Por resistencia

RESISTENCIA vs. RELACIÓN AGUA–CEMENTO

PASO 5 Cálculo del contenido de cemento: Se obtiene a través del agua efectiva (paso 3) dividida para la relación agua-cemento (paso 4).

PASO 6 Estimación del contenido de agregado grueso. Depende del tamaño máximo del agregado y del módulo de finura del agregado fino. VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGÓN (ACI 211)

Volumen máximo nominal de agregado mm 9,5 12,5 19,0 25,0 37,5 50,0 75,0 150,0

Volumen compactado de agregado grueso seco Módulo de finura de arena 2,40 0,50 0,59 0,66 0,71 0,75 0,78 0,82 0,87

2,60 0,48 0,57 0,64 0,69 0,73 0,76 0,80 0,85

2,80 0,46 0,55 0,62 0,67 0,71 0,74 0,78 0,83

3,00 0,44 0,53 0,60 0,65 0,69 0,72 0,76 0,81

PASO 7 Estimación del contenido de agregado fino. (Método del volumen absoluto)

VT = VA + V A.GRUESO + V A.FINO + V CEMENTO + V AIRE

PASO 8 Ajuste por humedad del agregado

EJEMPLO DE DOSIFICACIÓN DE HORMIGÓN A) ESPECIFICACIONES DE DISEÑO • f'c = 27.5 MPa (280 kg/cm2) 28 días. • Tamaño máximo de agregado: 25 mm. • Consistencia en cono de Abrams: 50 +/- 25 mm • Hormigón de vertido directo. •Desviación estándar de planta:3.0

B) DATOS FISICOS DE COMPONENTES • Cemento: Rocafuerte IP. Densidad Relativa = 2,95 • Agua: Potable (red de Guayaquil)

Rango (mm) PUS (kg/m3) PUC (kg/m3) Dsss (kg/m3) Módulo de finura

Piedra Homogeneizada 5 – 25 1270 1445 2600 7,0

Arena Homogeneizada 0,2 - 5 1285 1585 2500 3,0

Resistencia de diseño requerida ACI 318 (5.3.2.1) f'r = f'c + (desviación estándar) x 1,34

f'r = 27,5 + 4,02 = 31,52 MPa Paso 1 Revenimiento 50 mm (dato del problema)

Paso 2 Tamaño Máximo del Agregado 25 mm (dato del problema)

Paso 3 Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapado

REQUERIMIENTOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO PARA DIFERENTES CONSISTENCIAS Y T.M.A. (ACI 211) (hormigón sin aire incorporado)

AGUA PARA HORMIGÓN CON T.M.A. Kg/m3 Asentamiento mm 25-50 75-100 150-175 Cantidad aprox. de aire atrapado, %

9,5

12,5

19

25

37,5

50

75

150

207 228 243

199 216 228

190 205 216

179 193 202

166 181 190

154 169 178

130 145 160

113 124 --

3,0

2,5

2

1,5

1

0,5

0,3

0.2

• Temperatura de moldeo 20-25°C • Agregados angulares que cumplan con normas ASTM • Agregado redondeado requiere -18 kg de agua • Ajustar + 2 kg de agua por + 10 mm de asentamiento • El asentamiento aumenta o decrece en + 2 ó 3 mm por cada + 1°C de temperatura. • Para igual asentamiento se disminuye aprox. 2,5 kg de agua por cada aumento de 1% de aire incorporado

Paso 3 Contenido de agua necesaria (efectiva) y el contenido de aire atrapado

Agua efectiva = 180 kg/m3 Contenido de aire atrapado = 1.5%

Paso 4 Selección de la relación AGUA / CEMENTO

Por Resistencia (compresión)

a/c = a/c =

e

(f’cm - 10.615) / (-38.61)

0.583

Paso 5 Cálculo del contenido de Cemento Agua = 180 A/C 0,583

= 310,00 kg

Paso 6 Estimación del contenido de agregado grueso

VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DE HORMIGÓN (ACI 211)

Tamaño máximo nominal de agregado grueso mm 9,5 12,5 19,0 25,0 37,5 50,0 75,0 150,0

Volumen compactado de agregado grueso seco Módulo de finura de arena 2,40 0,50 0,59 0,66 0,71 0,75 0,78 0,82 0,87

2,60 0,48 0,57 0,64 0,69 0,73 0,76 0,80 0,85

2,80 0,46 0,55 0,62 0,67 0,71 0,74 0,78 0,83

Peso de piedra = 0,65m3 x PUC = 0,65m3 x 1445Kg/m3 = 940 kg

3,00 0,44 0,53 0,60 0,65 0,69 0,72 0,76 0,81

Paso 7 Estimación del contenido de agregado fino

Volúmenes absolutos parciales Cemento IP: 310 Kg / 2950 Kg/m3 = 0,1051 m3 = 105,10 dm3 Agua efectiva: 180 Kg / 1000 Kg/m3 = 0,1800 m3 = 180,00 dm3 Agregado grueso: 940 Kg / 2600 Kg/m3 = 0,3615 m3 = 361,50 dm3 Aire atrapado: 1.50 Kg/ 1000 Kg/m3 = 0,0150 m3 = 15,00 dm3 Volumen parcial = 661,60 dm3

Volumen requerido de arena: 1000,00 - Vol. parcial = 1000,00 - 661.60 = 338.40 dm3 = 0,3384 m3

Peso de arena: Peso Arena = Vol. Arena x Dsss = 0.3384m3 x 2550 Kg./m3 = 863 Kg. Paso 8:

Ajuste por humedad y absorción de los agregados (Corrección realizada para mezclas de prueba con agregados secos) Ag. grueso = 940 Kg. Ag. fino = 863 Kg.

x _1.9 100

= 17.87 Kg.

3.0 100

= 25.89 Kg.

x

Agu a

Pesos de los agregados

Agua en exceso = 17.86 Kg. + 25.89 Kg. = 43.75 Kg. Determinación de los pesos secos de los agregados fino y grueso Ag. grueso = 940 Kg.

/ 1.019

= 922.47 Kg.

Ag. fino = 863 Kg.

/

= 837.86 Kg.

1.03

Peso sss

DOSIFICACIÓN FINAL (agregados sss)

MATERIALES

PESO Kg.

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

Dsss 3 Kg./ m

6,2

Cemento IP Agregado grueso Arena Agua Aire atrapado

310,00 940,00 863,00 180,00 15,00 TOTAL V. PARCIALES 2.308,00

50,00 151,61 139,19 29,03 2,42

2.950,00 2.600,00 2.550,00 1.000,00 1.000,00

VOLÚMEN ES ABSOLUTOS PARCIALES V. PARCIALES V. PARCIALES m3 dm3

0,017 0,058 0,055 0,029 0,002

17 58 55 29 2

0,161

161

DOSIFICACIÓN FINAL AJUSTADA (agregados secos)

MATERIALES

PESO Kg.

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

Dsss 3 Kg./m

6,2

Cemento IP Agregado grueso Arena Agua Aire atrapado

310,00 922,47 837,86 223,76 15,00 TOTAL V. PARCIALES 2.309,09

50,00 148,79 135,14 36,09 2,42

2.950,00 2.600,00 2.550,00 1.000,00 1.000,00

VOLÚMEN ES ABSOLUTOS PARCIALES V. PARCIALES V. PARCIALES m3 dm3

0,017 0,057 0,053 0,036 0,002

17 57 53 36 2

0,166

166

Dosificación por volumen aparente

Para dosificar un m3 de hormigón, en concretera de un saco de 50Kg. de cemento, con agregados (sss):

1. Determinamos la cantidad de sacos de cemento, que se emplearán por c/m3 de hormigón, para este caso, la cantidad de cemento es de 310,00 Kg.; por lo que, dividimos 310,00 Kg. / 50 Kg. = 6.20 sacos. 2. En la siguiente tabla, determinaremos los volúmenes absolutos parciales que se emplearán en la dosificación por volumen absoluto, en una concretera de un saco de cemento, para a partir de éstos, determinar la dosificación por volumen aparente.

MATERIALES

PESO Kg.

PESO Concretera 1 saco (Kg.)

Dsss 3 Kg./m

6,2

Cemento IP Agregado grueso Arena Agua Aire atrapado TOTAL V. PARCIALES

310,00 940,00 863,00 180,00 15,00 2.308,00

50,00 151,61 139,19 29,03 2,42

2.950,00 2.600,00 2.550,00 1.000,00 1.000,00

VOLÚMENES ABSOLUTOS PARCIALES V. PARCIALES V. PARCIALES m3 dm3

0,017 0,058 0,055 0,029 0,002

17 58 55 29 2

0,161

161

MATERIALES

PESO Kg.

PESO Concretera Dsss 1 saco 3 (Kg.) Kg./m

310 940 863 180 15 TOT. V. PARCIALES 2.308,00

50,00 151,61 139,19 29,03 2,42

PARIHUELAS

V. PARCIALES V. PARCIALES CANT. DIMEN. 3 3 m dm

6,2

Cemento IP A. grueso (PUS) Arena (PUS) Agua Aire atrapado

VOLÚMENES APARENTES PARCIALES

2.950,00 1.270,00 1.285,00 1.000,00 1.000,00

0,017 0,119 0,108 0,029 0,002

17 119 108 29 2

0,276

276

4

40X40X19

4

40X40X17

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y LA ALTURA DE LAS PARIHUELAS

Agregado grueso:

Determinación del número de parihuelas: 120,00 dm3/32dm3 = 3,75 parihuelas = 4 parihuelas, tomando en consideración una parihuela de 40x40x20 cm = 32.000,00 cm3 = 32,00 dm3. Determinación de la altura de las parihuelas: Ecuación 1 / A. grueso: 4 parihuelas x (40 x 40 x h) / 1000) = 120,00dm3 6.40 h = 120,00 dm3 h = 120,00 / 6.40 = 18,75 cm = 19,00 cm

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO Y LA ALTURA DE LAS PARIHUELAS

Arena:

Determinación del número de parihuelas: 108,00 dm3/32dm3 = 3,375 parihuelas = 4 parihuelas, tomando en consideración una parihuela de 40 x40 x 20 cm = 32.000,00 cm3 = 32,00 dm3. Determinación de la altura de las parihuelas:

Ecuación 2 / Arena:

4 parihuelas x (40 x 40 x h) / 1000) = 108,00 dm3 6.40 h = 108,00 dm3 h = 108,00/ 6,40 = 16.875 cm = 17,00 cm

Gracias