INTRODUCCION.El diseo de mezclas de concreto, es conceptualmente la aplicacin tcnica y prctica de los conocimientos cientficos sobre sus componentes y la interaccin entre ellos, para lograr un material resultante que satisfaga de la manera ms eficiente los requerimientos particulares del proyecto constructivo.Es usual el suponer que esta tcnica consiste en la aplicacin sistemtica de ciertas tablas y proporciones ya establecidas que satisfacen prcticamente todas las situaciones normales en las obras, lo cual est muy alejado de la realidad, ya que es en esta etapa del proceso constructivo cuando resulta primordial la labor creativa del responsable de dicho trabajo y en consecuencia el criterio personal.En la Tecnologa del concreto moderna es una premisa bsica el que no se puede separar el diseo de mezcla, del proceso constructivo en su integridad, ya que entre ambos existe una correspondencia biunvoca, pues para cada obra existen condicionantes ambientales, de diseo estructural, de materiales, mano de obra, equipo, etc., que necesariamente requieren una solucin original en lo que al diseo de mezcla se refiere.Por otro lado, enfrentamos en la actualidad una tendencia muy marcada en los profesionales a rehuir el diseo de mezclas en las obras, encargando muchas veces estas labores a tcnicos de laboratorio, que como sabemos, se trata por lo general en nuestro medio de personal normalmente emprico sin formacin acadmica (ya que en el pas existen muy pocas instituciones orientadas para instruirlos), y cuya habilidad es variable dependiendo de lo asimilado en forma prctica durante su experiencia laboral.Un factor fundamental que debe hacernos reflexionar en la importancia de que esta labor sea llevada a cabo por profesionales consiste en la relacin intrnseca que tiene el concreto y su optimizacin en el resultado final de una obra. No nos basta tener un buen proyecto estructural, excelente equipo, materiales adecuados y mano de obra calificada si finalmente no logramos integrar todo esto mediante un diseo de mezcla que preparado, aplicado y controlado eficiente en la obra nos procure el xito.En este punto, hay que precisar contra lo que algunos piensan, que el objeto del diseo de mezcla no es llegar a obtener un valor de f'c, pues dicho parmetro slo mide una de las propiedades del concreto, luego no hay que perder de vista qu cosa deseamos del resto del comportamiento del concreto, y como podemos lograrlo, ya que normalmente la resistencia en compresin es lo ms simple de obtener, pero no nos garantiza el resto.Existen en la actualidad una serie de mtodos de diseo de mezclas que con mayor o menor refinamiento establecen tablas y/o grficos para estimar cantidades de agua de amasado en funcin del tamao mximo, geometra del agregado y el asentamiento; relaciones Agua/cemento a usar referidas a resistencias en compresin determinadas experimentalmente; las proporciones en que deben intervenir la piedra y la arena en base a gradaciones y consideraciones tericas y/o prcticas etc.Ante este panorama, hay que tener muy claro que no existe ningn mtodo perfecto, ni que nos proporcione una receta infalible para solucionar todos los casos prcticos, por lo que las bondades de un mtodo sobre otro residen finalmente en el criterio personal de quien los aplique, y los resultados que cada profesional con su conocimiento tcnico y experiencia obtenga en obra.En algunos proyectos, las especificaciones tcnicas obligan al empleo de ciertos mtodos de diseo de mezcla en particular, con lo que pensamos se limita la creatividad de quin finalmente debe disear e implementar las mezclas en obra.Creemos personalmente, que las especificaciones tcnicas de los proyectos deben establecer con mucha claridad y precisin el marco conceptual para el ejecutor con precisiones detalladas de los objetivos particulares en relacin al concreto, tales como resistencia, condiciones de durabilidad, requisitos que deben cumplir los agregados, cemento, agua y aditivos, acabados especiales, limitaciones en cuanto a deformaciones, generacin de calor, conductividad trmica, procesos constructivos, etc. siendo lo coherente el dejar en libertad al responsable de lograr esto en obra en cuanto a elegir el mtodo de diseo de mezclas que desee en la medida que se garantice el cumplimiento de lo especificado y la calidad del producto final.En el presente captulo, evaluaremos algunos de los mtodos ms difundidos y empleados en la actualidad, incidiendo principalmente en los aspectos conceptuales antes que en la rutina del clculo que no tiene mayor dificultad y que es comn a todos.Cuando nos referimos a mezclas normales lo hacemos a concretos con densidades entre 2,300 a 2,400 Kg/m3 y resistencias mximas del orden de 350 a 400 Kg/cm2, que en la actualidad no son difciles de lograr si se optimizan adecuadamente todos los parmetros.Para los efectos de estimar cantidades de agua de amasado, contenidos de aire atrapado, relaciones Agua/cemento, recomendaciones de asentamientos y aire incorporado, nos vamos a referir en todos los casos a las tablas elaboradas por el comit ACI-211.1-91 (Ref.9.1) , ya que pese a no ser aplicables en forma absoluta para todos los casos, nos dan un punto de partida conservador y cientficamente respaldado, para luego perfeccionar los parmetros en base a los resultados prcticos.Debemos advertir finalmente que la etapa de diseo de mezclas de concreto antes que el fin de un proceso, representa slo el inicio de la bsqueda de la mezcla ms adecuada para el caso particular que abordemos, y ninguno de los mtodos que trataremos puede soslayar la prueba definitiva que supone el empleo de los diseos en condiciones reales y su optimizacin en obra.

PARAMETROS BASICOS DE LOS METODOS DE DISEO DE MEZCLAS DE CONCRETO.a) El principio de los volmenes absolutosTodos los mtodos de diseo de mezclas exactos, se basan en el principio de considerar en el clculo, los volmenes de los componentes sin incluir los vacos entre ellos, de manera que sumados conjuntamente con el aire que atrapa el concreto suministren la unidad de medida que se est adoptando, que usualmente es 1m3.En consecuencia, se trabaja en los clculos con el peso especfico de los slidos , tambin llamado gravedad especfica o peso especfico de masa, sea en condicin seca o saturada superficialmente seca, para obtener los volmenes slidos de los componente de modo de dosificarlos adecuadamente para lograr la unidad volumtrica de medida.En la Fig. 9.1 se puede apreciar un esquema que ilustra el principio indicado.

b) La Resistencia en compresin y la relacin Agua/Cemento.-Dado que por lo general la resistencia en compresin es un requisito fundamental que emana del proyecto estructural, o en algunas ocasiones el proyectista exige consideraciones especiales de durabilidad, se deriva entonces que un parmetro ineludible en el diseo de mezclas es la relacin Agua/Cemento, pues como ya hemos visto al evaluar los conceptos sobre los materiales en el concreto, este parmetro regula dicho comportamiento.En ciertas ocasiones, las condiciones de durabilidad de las estructuras de concreto por circunstancias de exposicin y agresividad extrema al medio ambiente y las caractersticas de operatividad o uso, motivan que independientemente del fcR que ya conocemos, se deba asumir una relacin Agua/Cemento muy baja que optimice la impermeabilidad, la resistencia a la abrasin y el desgaste, la resistencia a la agresin qumica etc. y que estar asociada consecuentemente a una resistencia en compresin generalmente superior a la necesaria por requerimientos estructurales.Siendo el tema de la durabilidad bastante amplio, en el Captulo 12, se trata en profundidad y se establecen una serie de criterios para elegir la relacin Agua/Cemento ms recomendable para cada caso particular, y as tener alternativas de decisin al respecto cuando las condiciones particulares as lo exijan.

Los valores se han determinado experimentalmente para concreto sin aire incorporado con hasta 2% de aire atrapado, y tienen validez para concretos hasta con 6% de aire incorporado. Las resistencias corresponden a probetas cilndricas estndar de 6" x 12" curadas en condiciones controladas y concreto con agregado grueso de tamao mximo entre 3/4 a 1".En la Fig.9.2 se han graficado las relaciones de la Tabla 9.2 para determinar por interpolacin valores intermedios.c) La granulometra de los agregados y el Tamao Mximo de la piedra.-Est generalizado mundialmente el criterio de utilizar las granulometras o gradaciones de agregados que provean el mejor acomodo entre las partculas creando una estructura muy densa, resistente e impermeable y favoreciendo la trabajabilidad.En este sentido existen una gran variedad de opciones en cuanto a cmo evaluar dichas gradaciones y como combinarlas, que dependen de la mayor o menor confiabilidad que se le asigne al sustento tcnico de cada una, por lo que esta etapa es la que diferencia un mtodo de diseo de otro.No se pueden establecer pues criterios absolutos en este aspecto, pero sin embargo, casi todos usan de alguna manera el concepto del Mdulo de Fineza por el sustento terico y experimental del que ya hemos hablado en el Captulo 5 ,con lo que constituye un parmetro que siempre est ligado de alguna manera al diseo.Dentro de la granulometra, un factor importante, es el Tamao Mximo del agregado y su forma. Est justificado experimentalmente que este factor influye en la cantidad de agua que requiere la mezcla para satisfacer condiciones de trabajabilidad, y as cuanto mayor sea el Tamao del agregado y ms redondeado, menor ser el requerimiento de agua.Esto se explica con mayor claridad con el concepto de la Superficie especfica, ya tratado tambin en el Captulo 5 y que representa el rea superficial promedio de las partculas de agregado. Cuanto ms fino y anguloso es el agregado supone mayor cantidad de partculas y una mayor rea a ser cubierta por el agua para fines de trabajabilidad, y cuanto ms grueso y redondeado, se reduce consecuentemente la cantidad de partculas y el rea involucrada.

d) La trabajabilidad y su trascendencia.-La trabajabilidad constituye el parmetro ms manejado por los que disean, producen y colocan concreto, sin embargo es el ms difcil de definir, evaluar y cuantificar en trminos absolutos.Se define como el mayor o menor trabajo que hay que aportar al concreto en estado fresco en los diferentes procesos de fabricacin, transporte, colocacin, compactacin y acabado.Usualmente recurrimos al slump como evaluacin de esta caracterstica, pero la experiencia demuestra que es una manera sumamente limitada de evaluarla pues slo resulta un indicador de la cantidad de agua en la mezcla. En el Captulo 7 se ha profundizado bastante en este aspecto siendo importante recalcar que es un elemento de juicio muy til pero no hay que tergiversar su trascendencia.PASOS GENERALES EN LOS METODOS DE DISEO DE MEZCLAS.Asumiendo que se conocen todas las caractersticas de los materiales como son el tipo de Cemento elegido y sus propiedades, los agregados y sus pesos especficos y pesos unitarios secos, granulometras, humedades, absorciones y las condiciones particulares de la obra a ejecutar, todos los mtodos aplican los siguientes pasos:1) Establecimiento de la cantidad de agua por m3 de concreto en funcin de las condiciones de trabajabilidad, el Tamao Mximo de los agregados y ocasionalmente el Tipo de Cemento. (Tabla 9.1)2) Definicin de la relacin Agua/Cemento en peso en base a la resistencia en compresin solicitada o requisitos de durabilidad.(Tabla 9.2)3) Clculo de la cantidad de cemento en peso en funcin de la Relacin Agua/Cemento y la cantidad de agua definida en 1 y 2):Peso del Agua (Kg)Cemento (Kg)Relacin A/C

4) Clculo de los volmenes absolutos del agua y el cemento:Peso del Cemento (Kg)Vol. Abs. Cemento (m3)Peso Espec. Cemento (Kg/m3)Peso del Agua (Kg)Vol. Abs. Agua (m3)Peso Espec. Agua (Kg/ m3)5) Estimacin del porcentaje de aire por m3 y el volumen absoluto que atrapar el concreto en funcin de las caractersticas granulomtricas de los agregados. (Tabla 9.1)6) Obtencin del volumen absoluto que ocuparn los agregados, restando de 1 m3 los volmenes hallados de cemento, agua y aire.Volumen Abs. de Agreg. = 1 m3 - Vol.Abs.Cemento(m3) - Vol.Abs.Agua (m3) - Vol.Aire(m3)7) Definicin de la proporcin en volumen absoluto en que intervendrn el agregado grueso y el fino en la mezcla. (Por el mtodo preferido)K = Porcentaje en que interviene la piedraK-1 = Porcentaje en que interviene la arena8) Distribucin del volumen obtenido en 6) en la proporcin definida en 7).Vol.Abs.Piedra (m3) = K x Vol.Abs.Agregados (m3)Vol.Abs.Arena (m3) = (K-1) x Vol.Abs.Agregados (m3)9) Clculo de los pesos que corresponden a los volmenes de agregados obtenidos en 8) utilizando los pesos especficos secos:Peso Piedra (Kg)= Vol.Abs.Piedra (m3) x Peso.Espec.Piedra (Kg/m3)Peso Arena (Kg)= Vol.Abs.Arena (m3) x Peso.Espec.Arena (Kg/ m3)10) Correccin por humedad y absorcin del diseo.a) Peso de la Piedra hmeda (Kg)=Peso seco Piedra (Kg) x (1+Hum. Piedra en valor absoluto)b) Peso de la Arena hmeda (Kg)=Peso seco Arena (Kg) x (1+Hum. Arena en valor absoluto)c) Balance Agua en la Piedra (+-)=Hum. Piedra Abs. Piedra (Valores abs.)d) Balance Agua en la Arena (+-) = Humedad Arena - Absorcin Arena (Valores absolutos) e) Contribucin de Agua por la Piedra (Kg) (+ o - agua) = Balance Agua en la piedra x Peso Piedra hmeda (Kg)f) Contribucin de Agua por la Arena (Kg) = (+ o - agua) = Balance Agua en la Arena x Peso Arena hmeda (Kg)g) Agua Final en el diseo = Agua (Kg)-Contrib. Agua Piedra (Kg)-Contrib.Agua Arena (Kg)11) Diseo Final: Agua Final (Kg), Peso Hmedo Piedra (Kg), Peso Hmedo Arena (Kg), Peso Cemento (Kg)12) Elaboracin del diseo final en laboratorio y a escala de obra para la verificacin prctica de sus propiedades con objeto de confirmarlo o corregirlo.Como se aprecia, los diseos se calculan inicialmente en base a los pesos secos de los agregados para luego corregirlos al establecer su condicin de humedad real, sin embargo la experiencia demuestra que esto es slo una aproximacin que hay que corregir en forma prctica al ejecutar las mezclas de prueba.Hay que tener presente al usar aditivos (que normalmente son lquidos), el incluir su intervencin cuantificndolos como parte del agua de mezcla en el clculo de la relacin Agua/Cemento.

CURVAS EMPRICASEstos mtodos abordan tambin el anlisis total de la mezcla de agregados para ajustarla a husos o rangos granulomtricos basados en informacin estadstica emprica.Son muy usados en Europa, donde por un lado las canteras estn muy definidas y estudiadas estadsticamente, y por el otro las regiones son pequeas, lo que permite hacer generalizaciones que funcionan bastante bien en la prctica.Se establecen husos para diferentes Tamaos mximos de agregados, tipos de agregados y condiciones de colocacin del concreto, lo que representa una gran ayuda para lograr diseos eficientes de manera prctica.En nuestro medio, no deben usarse curvas experimentales forneas indiscriminadamente, ya que la realidad y variabilidad de nuestros agregados puede inducir a error en las estimaciones, por lo que es recomendable emplearlas con precaucin, pues de otro modo sern ms los problemas que las ventajas que se obtendrn al querer optimizar diseos.Existen algunas curvas empricas establecidas por las Normas DIN y las Normas Britnicas para diseo de mezclas.DISEO DE MEZCLAS POR EL MTODO DIN 1045INTRODUCIN:El concreto es un material heterogneo constituido principalmente de la combinacin de cemento, agua y agregados fino, grueso. El concreto contiene un pequeo volumen de aire atrapado, y puede contener tambin aire intencionalmente incorporado mediante el empleo de un aditivo.El mtodo DIN 1045 es una aplicacin singularizada del mtodo del Mdulo de Finura de la Combinacin de Agregados.Este mtodo parte de la hiptesis que el mdulo de finura del agregado integral oscila entre 5.2 y 5.3.El mtodo DIN 1045 propone 02 Husos Granulomtricos estandarizados, el Grading A32 y el Grading B32 (Gradacin A32 Y Gradacin B32).A veces puede presentarse en la elaboracin del concreto con este mtodo una mezcla sobre-arenosa, a la cual hay que necesariamente corregirla, disminuyndole el 10% de agregado fino agregndole el 10% de agregado grueso. Si la mezcla se presenta sobre-gravosa se har lo contrario.OBJETIVOS:OBJETIVOS GENERALES:1. conocer el diseo de mezclas por el Mtodo DIN - 1045 de un concreto2. Conocer la realizacin prctica y terica del diseo de mezclas.

MARCO TERICO:PASOS GENERALES EN LOS METODOS DE DISEO DE MEZCLAS.Asumiendo que se conocen todas las caractersticas de los materiales como son el tipo de Cemento elegido y sus propiedades, los agregados y sus pesos especficos y pesos unitarios secos, granulometras, humedades, absorciones y las condiciones particulares de la obra a ejecutar, todos los mtodos aplican los siguientes pasos:SECUENCIA DE DISEOLos siguientes pasos se consideran fundamentales en el proceso de seleccin de las proporciones de la mezcla para alcanzar las propiedades deseadas en el concreto.Ellos deben efectuarse independientemente de procedimiento de diseo seleccionado.1. Estudiar cuidadosamente los requisitos indicados en los planos y en las especificaciones de la obra.2. Seleccionar la resistencia promedio requerida para obtener en obra la resistencia de diseo especificada por el proyectista, en esta etapa se deber tener en cuenta la desviacin estndar y el coeficiente de variacin de la compaa constructora, as como el grado del control que se ha de ejercer en obra3. Seleccionar, en funcin de las caractersticas del elemento estructural y del sistema de locacin del concreto, el tamao mximo nominal del agregado grueso.4. Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en funcin del asentamiento de la misma. Se tendr en consideracin, entre otros factores la trabajabilidad deseada, las caractersticas de los elementos estructurales y las facilidades de colocacin y compactacin del concreto.5. Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del concreto, considerando el tamao mximo nominal del agregado grueso, la consistencia deseada y la presencia de aire, incorporado o atrapado en la mezcla.6. determinar el porcentaje de aire atrapado o el de aire total, se trate de concretos normales o de concretos en los que exprofesamente, por razones de durabilidad, se ha incorporado aire, mediante el empleo de un aditivo.7. Seleccionar la relacin agua-cemento requerida para obtener la resistencia deseada en el elemento estructural. Se tendr en consideracin la resistencia promedio seleccionada y la presencia o ausencia de aire incorporado.8. Seleccionar la relacin agua-cemento requerida por condicin de durabilidad. Se tendr en consideracin los diferentes agentes externos e internos que podran atentar contra la vida de la estructura. 9. Seleccionar la menor de las relaciones agua-cemento elegidas por resistencia y durabilidad, garantizando con ello que se obtendr en la estructura la resistencia en comprensin necesaria y la durabilidad requerida.10. Determinar el factor cemento por unidad cbica de concreto, en funcin del volumen unitario de agua y de la relacin agua-cemento seleccionada.11. Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La seleccin de la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cbica de concreto est condicionada al procedimiento de diseo seleccionado.12. Determinar, empleando el mtodo de diseo seleccionado, las proporciones de la mezcla, considerando que el agregado est en estado seco y que el volumen unitario de agua no ha sido corregido por humedad del agregado.13. Corregir dichas proporciones en funcin del porcentaje de absorcin y el contenido de agregados finos y gruesos.14. Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a los resultados de los ensayos de la mezcla realizados en el laboratorio.15. Ajustar las proporciones finales de acuerdo a los resultados de los ensayos realizados bajo condiciones de obra. METODOLOGA Y PROCEDIMIENTOEste procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas de concreto normal, los seis primeros pasos son idnticos al mtodo ACI, el siguiente paso es perteneciente al mtodo DIN - 1045 y los dos ltimos son idnticos al mtodo ACI incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la correccin a las mezclas de prueba.1. El primer paso contempla la seleccin del revenimiento, cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de revenimiento de acuerdo con el tipo de construccin que se requiera. Los valores son aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centmetros.2. La eleccin del tamao mximo del agregado, segundo paso del mtodo, debe considerar la separacin de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones econmicas es preferible el mayor tamao disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad adecuada y el procedimiento de compactacin permite que el concreto sea colado sin cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado revenimiento depende del tamao mximo, de la forma y granulometra de los agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos qumicos.3. Como tercer paso, se selecciona el asentamiento en funcin de las caractersticas del elemento estructural y del sistema de locacin del concreto.4. Como cuarto paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua recomendables en funcin del revenimiento requerido, el tamao mximo del agregado y el perfil del mismo, considerando concreto sin y con aire incluido.5. Como quinto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relacin agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresin a los 28 das que se requiera, por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada con un margen suficiente para mantener dentro de los lmites especificados las pruebas con valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relacin agua/cemento para casos de exposicin severa.6. El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso cuatro, y la relacin agua cemento, obtenida en el paso quinto; cuando se requiera un contenido mnimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se deber basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye el sexto paso del mtodo.7. Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, excepto el agregado global que es el grueso y fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este sptimo paso, se determina el mdulo de finura del agregado global mediante tanteo de la tabla granulomtrica cuyo valor deber oscilar entre 5.2 5.3, los porcentajes obtenidos sern los porcentajes de incidencia de los agregados y se calcula los pesos secos de los agregados.8. El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua que se aade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorcin.9. El ltimo paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe verificar el peso volumtrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada mediante el revenimiento y la ausencia de segregacin y sangrado, as como las propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el revenimiento, en el contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto.ANEXOS Uso granulomtrico DIN T.M. 30 mm

Uso granulomtrico BRITANICO T.M. 19 mmOTRAS CONSIDERACIONESEn lo que respecta a la resistencia de los hormigones ligeros estructurales frente a la helada, la presencia de aire incorporado en el hormign contribuye a reducir el deterioro, en forma semejante a lo que ocurre para hormigones de peso normal. En general, se debe evaluar la aptitud del hormign frente a ciclos de hielo y deshielo, teniendo en cuenta que una elevada resistencia, la inclusin de aire incorporado y un bajo grado de saturacin del rido (y del hormign), contribuyen a mejorar significativamente el comportamiento.No es prudente exponer hormigones ligeros estructurales al desgaste por abrasin de forma permanente. Ante una accin eventual y mientras las partculas de rido ligero estn cubiertas por una capa de mortero, los hormigones ligeros son capaces de soportar erosin. En general, no se recomienda el empleo de hormigones ligeros estructurales, elaborados con rido ligero para clase de exposicin E (elementos sometidos a desgaste superficial, elementos de estructuras hidrulicas en los que la cota piezomtrica pueda descender por debajo de la presin de vapor del agua). Esto no inhabilita a los hormigones ligeros estructurales para soportar erosin eventual, pero el mecanismo de desgaste no est controlado por la resistencia del rido, como es el caso del hormign de peso normal.