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Tarea 7
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UV-Maestra en Ingeniera Aplicada
Lnea en Ingeniera Civil Tarea nmero 7 Dosificacin de concreto
Ibez Reguera Ral E.
fratello56@gmail.com
Boca del Ro, Ver. a 15 de abril del 2015
Dosificacin del concreto
Introduccin
En la elaboracin del concreto usado en la construccin, se debe tener un adecuado control
de la calidad de los elementos que conforman el concreto, tales como los agregados ptreos
y el cemento, para lo cual existen normativas que nos ayudan a obtener dicho control.
Existen diferentes formas de dosificar una mezcla de concreto, por ejemplo mtodos
empricos, proporciones arbitrarias, mtodos basados en observacin y cierta experiencia.
La dosificacin, surge por la necesidad de emplear concreto con diferentes resistencias a
utilizar en los diferentes elementos de una construccin, ya que cada elemento est
sometido a cargas muy diferentes.
Resumen
Primeramente se debe establecer la normativa necesaria que sirve de gua para mantener
un control de los materiales utilizados en la elaboracin de un concreto de calidad y de
resistencia esperada, para que una vez teniendo los materiales ptimos se proceda a la
dosificacin del concreto utilizando el mtodo de la ACI para proporcionamiento de
concretos.
Este mtodo del American Concrete Institute (ACI) se basa en tablas empricas mediante las
cuales se determinan las condiciones de partida y la dosificacin.
Control de calidad para materiales ptreos
La norma N-CMT-2-02-002/02 y la NMX-C-111-ONNCCE-2004 nos dice la calidad de los
agregados ptreos para concreto hidrulico. En la Tabla 1 se muestra la granulometra
necesaria para el caso de agregado fino (arena); la Tabla 2 contiene la granulometra
necesaria para agregado grueso (gravas).
Tabla 1.- Lmites granulomtricos para agregado fino
Tabla 2.- Lmites granulomtricos para agregado grueso
La norma N-CMT-2-01-004/02 nos da la calidad de los agregados finos (arenas) para
mortero, el cual su granulometra est representada en la Tabla 3.
Tabla 3.- Lmites granulomtricos para arena para mortero.
Adems la norma ASTM C 33 nos indica las especificaciones para los agregados del
concreto
Caractersticas tcnicas de los cementos
Tipos de cemento
Componentes adicionales que acompaan al clinker
Composicin qumica promedio
Composicin de los compuestos (%)
Cemento C3S C2S C3A C4AF CaSO4 CaO libre MgO Prdida en el
encendido
Tipo I 59 15 12 8 2.9 0.8 2.4 1.2
Tipo II 46 29 6 12 2.8 0.6 3 1
Tipo III 60 12 12 8 3.9 1.3 2.6 1.9
Tipo IV 30 46 5 13 2.9 0.3 2.7 1
Tipo V 43 36 4 12 2.7 0.4 1.6 1
Tipos de cemento Denominaciones Designaciones
I Cemento Portland CEM I
II Cemento Portland con adiciones CEM II
III Cemento Portland con escorias de horno alto CEM III
IV Cemento puzolnico CEM IV
V Cemento compuesto CEM V
Denominaciones Designaciones
Escoria de horno alto S
Humo de silice D
Puzolana natural P
Puzolana natural calcinada Q
Ceniza volante silcea V
Ceniza volante calcrea W
Esquisto calcinado T
Caliza L L
Caliza LL LL
Adiciones
Caractersticas fsicas
Cemento Portland Tipo I
Cemento Portland Tipo II
Cemento Portland Tipo V
Promedio Mximo Mnimo
374 410 321
Finura-Blaine m2/kg Mximo Mnimo
Inicial 120 170 93
Final 245 311 158
Fraguado Vicat min
Promedio
Promedio Mximo Mnimo
380 396 354
Finura-Blaine m2/kg Mximo Mnimo
Inicial 115 150 90
Final 189 235 145
Fraguado Vicat min
Promedio
Promedio Mximo Mnimo
378 402 352
Finura-Blaine m2/kg
Promedio Mximo Mnimo
167 200 141
Fraguado Vicat min
Resistencia a la compresin MPa
Das Promedio Mximo Mnimo
1 17 21 11
3 26 1 22
7 32 38 27
28 39 46 31
Cemento Portland Tipo I
Das Promedio Mximo Mnimo
1 17 21 15
3 27 30 22
7 33 37 28
28 38 42 35
Cemento Portland Tipo II
Das Promedio Mximo Mnimo
1 12 17 8
3 21 30 13
7 28 36 20
28 41 46 33
Cemento Portland Tipo V
Proporcionamiento del concreto por el mtodo ACI
El mtodo del American Concrete Institute se basa en tablas empricas mediante las cuales
se determinan las condiciones de partida y la dosificacin.
Determinacin de la relacin Agua/Cemento
Las Tablas 4 y 5 definen la razn Agua/Cemento en funcin de la resistencia media y
especificada para el concreto, respectivamente, en probetas cilndricas. La Tabla 6
determina la razn Agua/Cemento mxima en funcin de las condiciones ambientales a que
estar expuesto el hormign durante su vida til (en condiciones de exposicin severa).
Por condicin de Resistencia
Tabla 4.- Relacin entre la razn Agua libre/Cemento y la resistencia promedio a
compresin del concreto (ACI 211.1- Rev. 85)
Resistencia promedio a compresin a 28 das *
Razn Agua libre/Cemento (en masa)
MPa psi Sin aire
incorporado Con aire
incorporado
45 - 0.38 -
42 6000 0.41 -
40 - 0.43 -
35 5000 0.48 0.4
30 - 0.55 0.46
28 4000 0.57 0.48
25 - 0.62 0.53
21 3000 0.68 0.59
20 - 0.7 0.61
15 - 0.8 0.71
14 2000 0.82 0.74
(*) Medida en cilindros estndar. Valores son para un tamao mximo del rido de 20 a 25 mm.,
para concreto conteniendo no ms del porcentaje de aire especificado (2 6%) y para cemento
Portland corriente (Tipo I).
Tabla 5.- Relacin entre la razn Agua/Cemento y la resistencia a compresin especfica a
28 das (ACI 318-83)
Resistencia promedio a compresin a 28 das *
Razn Agua absoluta/Cemento (en masa)
MPa psi Sin aire
incorporado Con aire
incorporado
32 4500 0.38 -
30 - 0.4 -
28 4000 0.44 0.35
25 - 0.5 0.39
26 3500 0.51 0.4
221 3000 0.58 0.46
20 - 0.6 0.49
17 - 0.66 0.54
18 2500 0.67 0.54
(*) Medida en cilindros estndar. Aplicable a cementos: Portland corriente (Tipos I, IA), Portland modificado
(Tipos II, IIA), Portland de endurecimiento rpido (Tipos III, IIIA), Portland resistente a sulfatos (Tipo V);
tambin Portland Siderrgico (Tipos IS, IS-A) y Portland puzolnico (Tipos IP, P, I (PM), IP-A) incluyendo
cementos de moderada resistencia a sulfatos (MS).
Nota: el uso de aditivos, aparte de incorporadores de aire, o ridos de baja densidad no es
permitido. Los valores de razn Agua absoluta/Cemento son conservadores e incluyen
cualquier agua absorbida por los ridos. Por lo tanto, con la mayora de los materiales, estas
razones Agua/Cemento proveern resistencias promedio superiores a la especificada.
Por condicin de Durabilidad
Tabla 6.- Mxima razn Agua/Cemento permitida para concreto en exposicin severa
(basada en ACI 201.2R)
Tipo de estructura Estructura frecuente o
continuamente hmeda y expuesta a congelamiento y deshielo *
Estructura expuesta a agua de mar o
sulfatos
Secciones delgadas (barandas, rejas, soleras, antepechos, anaqueles, trabajo
ornamental) y secciones con menos que 5mm de recubrimiento sobre el
acero
0.45 0.40 #
Otro tipo de estructuras 0.5 0.45 #
(*) El concreto debera tener tambin aire incorporado.
(#) Si se usa cemento resistente a sulfatos (Tipos II o V de ASTM C 150) se puede aumentar la razn
Agua/Cemento permitida en 0,05.
Se deber elegir la menor razn de relacin Agua/Cemento entre las dos condiciones
anteriores (condicin de Resistencia y Durabilidad).
Determinacin del tamao mximo
La determinacin del tamao mximo aceptable del rido ms grueso de la dosificacin del
concreto se efecta con Tabla 7 que establece un rango de tamaos mximos aplicables a
diversos elementos estructurales en funcin de la dimensin mnima de la seccin. El TM
debe precisarse en el rango sealado, aumentndolo mientras mayor sea la dimensin del
elemento.
Tabla 7.- Tamao mximo recomendado (mm.) en funcin de la dimensin mnima de la
seccin (ACI)
Dimensin Mnima de la Seccin
(cm)
Tamao Mximo Recomendado en mm.
Muros armados, vigas
y pilares
Muros sin armadura
Losas muy armadas
Losa dbilmente armada sin armadura
6-12 12.5 20 20 20-25 20 - 40
14-28 20 40 40 - 40 40 - 75
30-74 40 - 75 75 40 - 75 - 75
76 40 - 75 150 40 - 75 75 - 150
Segn la norma ACI 211.1-81
1/5 de la menor dimensin interna del encofrado (b)
< 3/4 del espacio libre entre armaduras (s)
1/3 del espesor de las losas armadas (e)
Nota: Usar el mayor tamao mximo econmicamente disponible y consistente con las
dimensiones de la estructura. Cuando se desea concreto de alta resistencia se pueden
obtener mejores resultados con el uso de ridos de menor tamao mximo nominal ya que
estos producen mayores resistencias para una razn Agua/Cemento dada.
Determinacin de la fluidez
La fluidez que se desea otorgar al concreto queda definida en este mtodo en base al
asentamiento de cono, el que se puede establecer usando como referencia la Tabla 8. Esta
Tabla define un rango aceptable de asentamientos para diversos tipos de elementos
estructurales. Debe sealarse que esta definicin es relativamente imprecisa, pues, por una
parte, el rango sealado es bastante amplio y, por otra, la gama de elementos estructurales
considerados es restringida y delimitada en forma poco precisa.
Tabla 8.- Asentamientos de cono recomendados para diferentes tipos de construccin
(ACI 211.1 - Rev. 1985)
Tipo de construccin Rango de
Asentamiento de Cono (cm)
Cimentaciones armadas y bases 2 - 8
Cimentaciones concreto simple y muros de sub-estructura 2 - 8
Vigas y muros armados 2 - 10
Columnas de edificios 2 - 10
Pavimentos y losas 2 - 8
Concreto masivo 2 - 8
Por las razones expuestas, la determinacin del asentamiento de cono ms conveniente
debe complementarse con otros elementos de juicio y la experiencia del usuario.
Determinacin de la Consistencia
La consistencia ms apropiada para el concreto se establece en funcin de las proporciones
de rido grueso y fino incorporadas y se determinada directamente al proceder al clculo
de las cantidades de ridos en la forma definida en la Tabla 11.
Uno de los parmetros de entrada considerados en ella lo constituye el mdulo de finura
de la arena, procedimiento que emplea este mtodo para reflejar la influencia
granulomtrica de la arena.
El procedimiento sealado es bastante simple en su aplicacin, pero adolece de falta de
precisin en su definicin.
Determinacin de la dosis de Agua
Se emplea la Tabla 9 10, que establece la cantidad de agua expresada en l/m3 de concreto
colocado y compactado, en funcin del asentamiento de cono definido y del tamao
mximo determinados anteriormente.
Se debe distinguirse el caso del empleo de aire incorporado, ya que ste permite una
reduccin de la dosis de agua por su efecto plastificador. Esta misma parte de la tabla puede
emplearse en el caso de haber previsto el uso de un aditivo plastificador.
Tabla 9.- Requerimientos aproximados para dosis de agua (kg/m3) y contenido de aire (%) para
diferentes trabajabilidades y tamaos mximos nominales de ridos (ACI 211.1- Rev. 1985)
Valores de asentamiento para concreto con rido mayor que 40 mm basados en ensayos de
asentamiento hechos despus de remover las partculas mayores a 40 mm por tamizado hmedo.
Dosis de agua para tamaos mximo nominal de 75 y 150 mm son valores promedio para ridos
gruesos razonablemente bien formados y bien graduados desde grueso a fino.
(*) Para concreto que contiene ridos de gran tamao y que ser tamizado con agua en malla de 40
mm antes del ensayo de contenido de aire, el porcentaje de aire esperado en el material menor que
40 mm debe ser aquel tabulado en la columna de 40mm. Sin embargo, los clculos de dosificacin
inicial debern estar basados en la dosis de aire como un porcentaje de la mezcla total.
(#) Estos valores estn basados en el criterio que un contenido de aire de 9% se necesita en la fase
mortero del hormign.
Tabla 10.- Cantidad de agua y contenido de aire en [l/m3] recomendada para diferentes
asentamientos y tamaos mximos de ridos (adaptacin IDIEM a ACI 211)
Las dosis de agua dadas para concreto con aire incorporado estn basadas en requisitos
tpicos de dosis de aire total para exposicin moderada. Estas cantidades de agua son para
uso en el clculo de la dosis de cemento para mezclas de prueba a 20 - 25C. Son mximas
para ridos angulares razonablemente bien formados graduados dentro de lmites de
especificaciones aceptadas. ridos gruesos rodados requerirn generalmente 18 o 15 kg de
menos agua para concreto sin o con aire incorporado, respectivamente. El uso de aditivos
reductores de agua, ASTM C494, pueden tambin reducir la dosis de agua en 5% o ms. El
volumen de aditivos lquidos se incluye como parte del volumen total de agua de mezclado.
Determinacin de la dosis de Cemento
La dosis de cemento se determina en base al cociente entre la dosis de agua determinada
y la razn agua/cemento definida.
En el caso de haberse previsto el empleo de un incorporador de aire, la cantidad de aire
incorporado debe sumarse a la dosis de agua para el efecto del clculo de la dosis de
cemento.
=(+)
En kg/cm3
Determinacin de la dosis de Grava
Se determina a partir de la Tabla 11, en funcin del mdulo de finura de la arena y al tamao
mximo.
La dosis de grava aparece expresada en litros por metro cbico, debiendo, en consecuencia,
multiplicarse por la densidad aparente de la grava en caso de desear expresarla en kilos por
metro cbico, determinada en condicin compactada en seco.
Tabla 11.- Volumen aparente de rido grueso seco por metro cbico de concreto [l/m3]
(ACI 211.1- Rev. 1985)
Tamao mximo del rido (mm)
Volumen aparente seco compactado del rido* grueso para Mdulo de Finura de la Arena de:
2.4 2.6 2.8 3
10 500 (460) 480 (440) 460 (420) 440 (400)
12.5 590 (550) 570 (530) 550 (510) 530 (490)
20 660 (650) 640 (630) 620 (610) 600 (590)
25 710 (700) 690 (680) 670 (660) 650 (640)
40 750 (760) 730 (740) 710 (720) 690 (700)
50 780 (790) 760 (770) 740 (750) 720 (730)
75 820 (840) 800 (820) 780 (800) 760 (780)
150 870 (900) 850 (880) 830 (860) 810 (840)
* Entre parntesis valores propuestos por Zabaleta.
Los valores dados producirn una mezcla con trabajabilidad satisfactoria para construccin
de concreto armado. Para hormign menos trabajable, por ejemplo el usado en
pavimentos, los valores pueden ser aumentados alrededor de un 10%. Para concreto ms
trabajable, tales como bombeados, los valores se pueden reducir en hasta un 10%.
La masa seca de rido grueso en kg/m3 requerida para un metro cbico de concreto es igual
al valor de la tabla multiplicada por la densidad aparente seca compactada del rido.
Determinacin de la dosis de Arena
Mtodo Volumtrico
Se determina partiendo del hecho que la suma de los volmenes absolutos de agua,
cemento, aire incorporado (o atrapado), grava y arena debe ser igual a un metro cbico.
Ello permite definir el volumen absoluto de arena, el cual, multiplicado por la densidad real
(peso especfico) de la arena, conduce al valor de la dosis de arena, expresada en kilos por
metro cbico.
La masa de rido fino o arena, Af (kg/m3), est dada por:
= [1000 ( +
+
+ 10)]
Donde:
f= Densidad real sss o peso especfico del rido fino (arena).
g = Densidad real sss o peso especfico del rido grueso (grava).
= Peso especfico del cemento
Ag = Dosis de rido grueso o grava
a = Dosis de aire (%)
C = Dosis de cemento (kg/m3)
W = Dosis de agua (kg/m3)
Mtodo de Densidad
Tambin se puede determinar del hecho que la suma de las dosis en peso de los distintos
materiales es igual a la densidad o peso por m3 del concreto. Para esto se utiliza un valor
estimado de la densidad dado por la Tabla 12.
=
Donde:
D = Densidad concreto fresco compactado [kg/m3]
C = Dosis cemento [kg/m3]
W = Dosis agua libre [kg/m3]
Ag = Dosis de rido grueso o grava
Clculo de la Densidad Fresca del Concreto
Tabla 12.- Primera estimacin de la densidad del hormign fresco. (ACI 211.1-Rev. 1985)
Tamao mximo del rido (mm)
Primera estimacin de la densidad del concreto fresco
Sin aire incorporado (kg/m3)
Con aire incorporado (kg/m3)
10 2280 2200
12.5 2310 2230
20 2345 2275
25 2380 2290
40 2410 2350
50 2445 2345
75 2490 2405
150 2530 2435
Una forma ms precisa de estimar la densidad del hormign fresco compactado se obtiene
mediante la siguiente ecuacin:
= 10(100 ) + (1
) ( 1)
Donde:
= Densidad del concreto fresco (kg/m3)
a = Densidad real sss o peso especfico ponderado del rido combinado fino y
grueso. Claramente, esto requiere ser determinado de ensayos.
= Peso especfico del cemento
a = Dosis de aire (%)
C = Dosis de cemento (kg/m3)
W = Dosis de agua (kg/m3)
Comentarios y Limitaciones
Los conceptos contenidos en los prrafos anteriores permiten sealar algunos
antecedentes en relacin con la aplicacin del Mtodo de Dosificacin del American
Concrete Institute:
Definicin de parmetros previos a la determinacin de la dosificacin.- El empleo
del Mtodo hace necesario el conocimiento de algunas caractersticas de los
materiales que se emplearn para su aplicacin, los cuales pueden resumirse en la
siguiente lista:
o Densidad real (peso especfico) y densidad aparente compactada de la grava.
o Granulometra y densidad real (peso especfico) de la arena.
o Caractersticas geomtricas del elemento estructural que se va a concretear.
A los cuales deben agregarse los sealados en los conceptos generales sobre dosificacin:
tipo de cemento y empleo de aditivos.
Limitaciones del mtodo.- Tal como se seal anteriormente, una de las principales
limitaciones del mtodo lo constituye el hecho de poder emplearse slo con dos
ridos. Adicionalmente, es necesario observar que su aplicacin hace necesario que
la grava presente una granulometra aceptable.
Conclusiones
Existen varios mtodos para dosificar concreto, siendo uno de estos el mtodo del ACI el
cual parte de las caractersticas de los agregados y de recomendaciones pertinentes. Esto
quiere decir que se diseara la mezcla en base a clculos y tomando en cuenta diferentes
factores que puedan afectar la calidad del concreto tales como el contenido de agua, las
caractersticas de los agregados.
Dichas caractersticas de los agregados debern cumplir requisitos mnimos que estn
enunciadas en las normas pertinentes, y el cumplimiento de estas junto con una correcta
dosificacin resultara en un concreto de buena calidad.
Fuentes de informacin
http://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/tecnologia_hormigon/fE1-99.pdf
http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion4.Tipos.CEMENTOS.pdf
http://www.asocem.org.pe/SCMRoot/bva/f_doc/cemento/MGC43_cementos_norteameri
ca.pdf
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