I. INTRODUCCINSiendo el concreto un material que posee caracteristicas de resistencia a la compresion. De impermeabilidad, dureza y apariencia entre muchas otras, se convierte en la unica roca elaborada por el hombre. El concreto no es un bien generico como las piedras naturales o la arena, sino un material de construccion que se disea y se produce de conformidad con normas rigurosas, para los fines y aplicaciones que se requieren en un proyecto determinado y con las caracteristicas de economia, facilifad de colocaciob y consolidacion, velocidad de fraguado y apariencia adecuada segn su aplicacin.El concreto y sus derivados son resultados de diseos, trabajos reales de ingenieria, susceptibles de toda accion de ajuste, dificil. La experiencia ha demostrado que los materiales y procedimientos de un concreto bueno y modificacion y lo que es mas importante, de optimizacion. Ello no debe implicar que hacer un buen concreto sea uno malo pueden ser los mismos y que la diferencia entre los dos radica en los criterios juiciosos que se aplican durante su diseo, elaboracion, transporte, colocacion, compactacion, curado y proteccion; lo cual en ningun momento genera un costo adicional como generalmente se cree.

II. OBJETIVOS

Realizar el diseo de mezcla. Calcular la resitencia de las probetas a los 7 dias.

III. FUNDAMENTO TEORICO

La seleccin de las proporciones de los materiales integrantes de la unidad cbica de concreto, es definida como el proceso que, en base a la aplicacin tcnica y prctica de los conocimientos cientficos sobre sus componentes y la interaccin entre ellos, permite lograr un material que satisfaga de la manera ms eficiente y econmico los requerimientos particulares del proyecto constructivo.

El concreto es un material heterogneo, el cual est compuesto por material aglutinante (como el cemento Portland), material de relleno (agregados naturales o artificiales), agua, aire naturalmente atrapado o intencionalmente incorporado y eventualmente aditivos o adiciones, presentando cada uno de estos componentes propiedades y caractersticas que tienen que ser evaluadas as como aquellas que pueden aparecer cuando se combinan desde el momento del mezclado.

Consideraciones y/o criterios para el diseo de las mezclas:

Debemos enfocar el concepto del diseo de mezcla para producir un concreto, tan econmicamente sea posible, que cumplan con los requisitos requeridos para los estados fresco como mezclado, transporte, colocacin, compactado y acabado; y en el estado endurecido, la resistencia a la compresin y durabilidad.

En general, prcticamente todas las propiedades del concreto endurecido estn asociadas a la resistencia y, en muchos casos, es en funcin del valor de ella que se las cuantifica o cualifica. Sin embargo, debe siempre recordarse al disear una mezcla de concreto que muchos factores ajenos a la resistencia pueden afectar otras propiedades.

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 primordiallalaborcreativadelresponsablededichotrabajoyen consecuencia el criterio personal.

Conseguir una mezcla con un mnimo de pasta y volumen de vacos o espacios entre partculas y consecuentemente cumplir con las propiedades requeridas es lo que la tecnologa del concreto busca en un diseo de mezclas.

Antes de proceder a dosificar una mezcla se debe tener conocimiento del siguiente conjunto de informacin:

a) Los materialesb) Del elemento a vaciar, tamao y forma de las estructuras c) Resistencia a la compresin requeridad) Condiciones ambientales durante el vaciadoe) Condiciones a la que estar expuesta la estructura

Parmetros bsicos en el comportamiento del concreto

a) La trabajabilidad

Es una propiedad del concreto fresco que se refiere a la facilidad con que este puede ser mezclado, manejado, transportado, colocado y terminado sin quepierdasuhomogeneidad(exudeosesegregue).Elgradode trabajabilidad apropiado para cada estructura, depende del tamao y forma del elemento que se vaya a construir, de la disposicin y tamao del refuerzo y de los mtodos de colocacin y compactacin.

Los factores ms importantes que influyen en la trabajabilidad de una mezcla son los siguientes: La gradacin, la forma y textura de las partculas y las proporciones del agregado, la cantidad del cemento, el aire incluido, los aditivos y la consistencia de la mezcla.

Un mtodo indirecto para determinar la trabajabilidad de una mezcla consiste en medir su consistencia o fluidez por medio del ensayo de asentamiento con el cono.

El requisito de agua es mayor cuando los agregados son ms angulares y de textura spera (pero esta desventaja puede compensarse con las mejoras que se producen en otras caractersticas, como la adherencia con la pasta de cemento).

b) La resistencia

La resistencia a la compresin simple es la caracterstica mecnica mas importante de un concreto, pero otras como la durabilidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste son a menudo de similar importancia.

c) Durabilidad

El concreto debe poder soportar aquellas exposiciones que pueden privarlo de su capacidad de servicio tales como congelacin y deshielo, ciclos repetidos de mojado y secado, calentamiento y enfriamiento, sustancias qumicas, ambiente marino y otras semejantes. La resistencia a algunas de ellas puede fomentarse mediante el uso de ingredientes especiales como: cemento de bajo contenido de lcalis, puzolanas o agregados seleccionados para prevenir expansiones dainas debido a la reaccin lcalis agregados que ocurre en algunas zonas cuando el concreto esta expuesto a un ambiente hmedo, cementos o puzolanas resistentes a los sulfatos para concretos expuestos al agua de mar o en contacto con suelos que contengan sulfatos; o agregados libres de excesivas partculas suaves, cuando se requiere resistencia a la abrasin superficial. La utilizacin de bajas reacciones agua/cemento prolongara la vida til del concreto reduciendo la penetracin de lquidos agresivos.

La resistencia a condiciones severas de intemperie, particularmente a congelacin y deshielo y a sales utilizadas para eliminar hielo, se mejora notablemente incorporando aire correctamente distribuido. El aire inyectado debe utilizarse en todo concreto en climas donde se presente la temperatura del punto de congelacin.

Materiales que intervienen en una mezcla de concreto

Cemento

Es por excelencia el pegante ms barato y ms verstil, y sus propiedades fsicas y mecnicas son aprovechadas en multitud de usos.Es el principal componente del concreto, el cual ocupa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla, presentando propiedades de adherencia y cohesin, las cuales permiten unir fragmentos minerales entre s, formando un slido compacto con una muy buena resistencia a la compresin as como durabilidad.Tiene la propiedad de fraguar y endurecer slo con la presencia de agua, experimentando con ella una reaccin qumica, proceso llamado hidratacin.

Agua

Componente del concreto en virtud del cual, el cemento experimenta reacciones qumicas para producir una pasta eficientemente hidratada, que le otorgan la propiedad de fraguar y endurecer con el tiempo

Adems este componente proporciona a la mezcla una fluidez tal que permita una trabajabilidad adecuada en la etapa del colocado del concreto.Este componente que ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla. En una porcin de pasta hidrata, el agua se encuentra en dos formas diferentes, como agua de hidratacin y agua evaporable.

Agregado

Este componente que ocupa entre 60% a 75% del volumen de la mezcla, son esencialmente materiales inertes, de forma granular, naturales o artificiales, las cuales han sido separadas en fracciones finas (arena) y gruesas (piedra), en general provienen de las rocas naturales.Gran parte de las caractersticas del concreto, tanto en estado plstico como endurecido, dependen de las caractersticas y propiedades de los agregados, las cuales deben ser estudiadas para obtener concretos de calidad y econmicos.

Los agregados bien gradados con mayor tamao mximo tienen menos vaco que los de menor tamao mximo; por consiguiente, si el tamao mximo de los agregados en una mezcla de concreto se aumenta, para un asentamiento dado, los contenidos de cemento y agua disminuirn.Engeneral,eltamaomximodelagregadodeberserelmayor econmicamentedisponibleycompatibleconlasdimensiones dela estructura.

Las partculas de agregado alargadas y chatas tienen efecto negativo sobre la trabajabilidad y obligan a disear mezclas ms ricas en agregado fino y por consiguiente a emplear mayores cantidades de cemento y agua. Se considera que dentro de este caso estn los agregados de perfil angular, los cuales tienen un ms alto contenido de vacos y por lo tanto requieren un porcentaje de mortero mayor que el agregado redondeado. El perfil de las partculas, por s mismo, no es un indicador de que un agregado est sobre o bajo el promedio en su capacidad de producir resistencia.

Aire

Aire atrapado o natural, usualmente entre 1% a 3% del volumen de la mezcla, estn en funcin a las caractersticas de los materiales que intervienen en la mezcla, especialmente de los agregados en donde el tamao mximo y la granulometra son fuentes de su variabilidad, tambin depende del proceso de construccin aplicado durante su colocacin y compactacin.

Tambin puede contener intencionalmente aire incluido, mayormente entre el3% a 7% del volumen de la mezcla, con el empleo de aditivos.La presencia de aire en las mezclas tiende a reducir la resistencia del concreto por incremento en la porosidad del mismo.

Aditivos

El ACI 212 la define como un material distinto del agua, agregados y cemento hidrulico, que se usa como ingrediente de concretos y morteros y se aade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado.

Suempleopuederadicarporrazonesdeeconomaopormejorar puntualmente alguna propiedad del concreto tanto en estado fresco o endurecido como por ejemplo: reducir el calor de hidratacin, aumentar la resistencia inicial o final, etc.

Pasos basicos para disear una mezcla de concreto:1. Recaudar el sigueinte conjunto de informacion:. los materiales. del elemento a vaciar, tamao y forma de las estructuras.. resistecia a la comprecion requerida. condiciones ambientales durante el vaciado. condiciones a la que estara expuesta la estructura

2. SELECCIN DE LA RESITENCIA PROMEDIOLas mezclas de concreto deben diseaerse para una resistencia promedio cuyo vayor es siempre superior al de la resistencia de diseo especificada por el ingeniero proyectista.Cuando no se cuente con un registro de resultados de ensayos que posibilite el calculo de la desviacion standard, la resistencia promedio requerida debera ser determinada emplenado los valores de la siguiente tabla.

TABLA 01RESISTENCIA A LA COMPRESION PROMEDIOffcr

Menos de 210fc + 70

210 a 350fc + 84

Sobre 350fc + 98

fc= resistencia a la compresion (kg/cm2) Resistencia de diseo establecida por el Ingeniero estructural.Del ACI 318-99 se tiene: fcr= fc + 1.33 ............ (1) fcr= fc + 2.33 35 ..(2)donde: : desviacion standard (kg/cm2) fcr : resistencia a la compresion requerida (kg/cm2)3. SELECCIONAR EL TAMAO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO GRUESO.

La mayoria de veces son las cracteristicas geometricas y las condiciones de refuerzo de las estructuras las que limitan el tamamaximo del agregado que pueden utilizarse, pero a la vez existen tambien consideraciones a tomar en cuenta como la produccion, el transporte y la colocacion del concreto que tambien puede influir en limitarlo.El tamao maximo nominal del agregado grueso no debera ser mayor de uno de estos puntos: 1/5 de la menor dimension entre las caras de encofrados 3 / 4 del espacio libre minimo entre barras o alambres individuales de refuerzo, paquetes de barraras, torones o ductos de presfuerzo. 1/3 del peralte de las losasEstas limitaciones a menudo se evitan si la trabajabilidad y los metodos de compatacion son tales que el concreto puede colocarse sin dejar zonas o vacios en forma de panal.Muchas veces la seleccin del tamao maximo de agregado esta en funcion de la disponibilidad del material y por su costo.4. SELECCIN DEL ASENTAMINENTO

La concistencia es aquella propiedad del concreto no endurecido que define el grado de humedad de la mezcla. De acuerdo a su consistencia, las mezclas de concreto se clasifican en:a) Mezclas secas; aquellas cuyo asentamiento esta entre 0 2 (0 mm a 50 mm).b) Mezclas plasticas; aquellas cuyo asentamiento esta entre 3 4 (75mm 100 mm).c) Mezclas fluidas; aquellas cuyo asentamiento esta entre cinco o mas pulgadas (mayot a 125 mm).Exsten diferentes metodos de laboratorio para determinar la concistencia de las mezlcas de concreto. Todos ellos se considera que el ensayo de determinacion del asentamiento, medido con el cono de abrams, es aquel que da una mejor idea de las caracteristicas de la mezcla de concreto bajo condiciones de obra.Entre los principales factores que pueden modificar la concistencia de una mezcla de concreto se encuentran los siguientes:a) El contenido, fineza y composicion quimica del cemento. La adicion de materiales cementantes o puzolanicos.b) El perfil, textura suferficial, porosidad, absorcion y granulometria de los agregados fino y grueso.c) La presencia de aditivos incoporadores de aire; aditivos acelerantes y aditivos reductores de agua.d) Las proporciones de la mezlca.e) La temperatura y humedad relativa ambiente.f) El tiempo transcurrido entre la preparacion del concreto y el momento en que se efectua el ensayo de concistencia.El asentamiento a eplearse en obra debera ser aquel indicado en las especificaciones.Si las especificaciones de obra no indican el asentamiento que debe tener el concreto, se seguira alguno de los criterios siguientes:a) El concreto se dosificara para una consitencia plastica, con un asentamiento entre tres y cuatro pulgadas si la consolidacion es por vibracion; y de cinco pulgadas o menor si la compactacion es por varillado.b) Se seleccionara el valor mas conveniente empleando la tabla 02 preparada por el comit 211 de ACI. Los rangos indicados en esta tabla corresponden a concretos consolidados por vibracion.TABLA 02SELECCIN DEL ASENTAMIENTOTipo De ConstruccionAsentamiento

Maximominimo

Zapatas y muros de cimentacion armados31

Cimentaciones simples, cajones, y subestructuras de muros 31

Vigas y muros armados41

Columnas de edificios41

Losas y pavimentos31

Concreto ciclopeo21

El asentamiento puede incrementarse en 2 si se emplea unmetodo de consolidacion diferente a la vibracion.

5. DETERMINACION DEL VOLUMEN UNITARIO DE AGUA

La cantidad de agua (por volumen unitario de concreto) que se requiere para producir un asentamiento dado, depende del tamao maximo de agregad, de la forma de las particulas y gradacion de los agregados y de la cantidad de aire incluido. Tabla 01 proporciona estimaciones de la cantidad de agua requerida en la mezcla de concreto en funcion del tamao maximo de agregado y del asentamiento con aire incluido y sin el. Segn la textura y forma del agregado, los requisitos de agua en la mezcla pueden ser mayores o menores que los valores tabulados, pero estos ofrecen suficiente aproximacion para una primera mezcla de prueba.Estas diferencias de demanda de agua no se reflejan necesariamente en ;a resistencia , puesto que pueden estar involucrados otros factores compensatorios. Por ejemplo, con un agregado grueso angular y uno redondeado, ambos de buena calidad y de gradacion semejante, puede esperarse que se produzcan concretos que tengan resistencias semejantes, utilizando la misma cantidad de cemento, a pesar de que resulten diferencias en la relacion agua/cemento debidas a distintos requisitos de agua de la mezcla. La forma de la particula, por si misma, no es un indicador de que un agregado estara por encima o por debajo del promedio de su resitencia potencial.

Agua en l/m3. Para los tamaos max. Nominales de agregado grueso y consistencia indicada.

asentamiento3/811 236

Concreto sin aire incorporado

1 a 23 a 46 a 7207228243199216228190205216179193202166181190154169178130145160113124-----

Concreto con aire incorporado

1 a 23 a 46 a 7181202216175193205168184197160175184150165174142157166122133154107119-----

Tabla confecionada por el comit 211 del ACI.6. Determinacion del contenido de aire.El ACI 211 establece una tabla que proporciona aproximadamente el porcentaje de contenido de aire atrapado en una mezcla de concreto en funcin del tamao mximo nominal del agregado grueso.

La tabla 02 indica la cantidad aproximada de contenido de aire atrapado que se espera encontrar en concretos sin aire incluido.

En el caso del contenido de aire incorporado tambin presenta una tabla indicando valores aproximados en funcin adems de las condiciones de exposicin, suave, moderada y severa. Estos valores sealados en la tabla 06 no siempre pueden coincidir con las indicadas en algunas especificaciones tcnicas. Pero muestra los niveles recomendables del contenido promedio de aire para el concreto, cuando el aire se incluye a propsito por razones de durabilidad.

TABLA 4CONTENIDO DE AIRE ATRAPADOTamao Maximo Nominal del Agregado grueso.Aire atrapado

3/8 1/2 3/411 1/223 4 3.0%2.5%2.0%1.5%1.0%0.5%0.3%0.2%

TABLA 5CONTENIDO DE AIRE INCORPORADO Y TOTALTamao Maximo Nominal del Agregado grueso.Contenido de aire total (%)

Exposicion SuaveExposicion ModeradaExposicion Severa

3 / 81 / 23 / 411 1 / 22364.5%4.0%3.5%3.0%2.5%2.0%1.5%1.0 %6.0%5.5 %5.0%4.5 %4.5 %4.0 %3.5 %3.0 %7.5 %7.0 %6.5 %6.0 %5.5 %5.0 %4.5 %4.0 %

7. Seleccionar la relacion agua/cementoLa relacin agua/cemento requerida se determina no solo por los requisitos de resistencia, sino tambin por los factores como la durabilidad y propiedades para el acabado. Puesto que distintos agregados y cementos producen generalmente resistencias diferentes con la misma relacin agua/cemento, es muy conveniente conocer o desarrollar la relacin entre la resistencia y la relacin agua/cemento de los materiales que se usaran realmente.

Para condiciones severas de exposicin, la relacin agua/cemento deber mantenerse baja, aun cuando los requisitos de resistencia puedan cumplirse con un valor ms alto.

TABLA 6RELACION AGUA/CEMENTO POR RESISTENCIAf c(kg/cm2)Relacion agua/cemento en peso

Concretos sin aire incorporadoincorporadoconcretos con aire incorporado

1502002503003504004500.800.700.620.550.480.430.380.710.610.530.460.40

Tabla confeccionada por el comit 211 del ACI.

8. Calculo del contenido de cementoSe obtiene dividiendo los valores hallados en los pasos (5)/(7)

9. Calculo de los pesos de los agregadosEst en funcin del mtodo de diseo especfico a emplear o basado puntualmente en alguna teora de combinacin de agregados.

TABLA 7PESO DEL AGRAGADO GRUESO POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL CONCRETOVOLUMEN DE Agregado gueso, seco y compactado, por unidad de volumen del concreto, para diversos modulos de fineza del fino. (b / bo )

Tamano maximo nominal del agregado grueso.2.402.602.803.00

3 / 81 / 2 3 / 4 1 1 1 / 2 2 3 6 0.500.590.660.710.760.780.810.870.480.570.640.690.740.760.790.850.460.550.620.670.720.740.770.830.440.530.600.650.700.720.750.81

Tabla confeccionada por el comit 211 del ACI.

10. Presentar el diseo en condiciones secas11. Correccion por humedad del diseo de mezcla en estado seco.

Hay que tener en cuenta la humedad de los agregados para pesarlos correctamente. Generalmente los agregados estn hmedos y a su peso seco debe sumarse el peso del agua que contienen, tanto absorbida como superficial.

Peso agregado hmedo = Peso agregado seco x (1 + C.H. (%)) C.H. (%): Contenido de humedad del agregado

El agua que va agregarse a la mezcla de prueba debe reducirse en una cantidad igual a la humedad libre que contiene el agregado, esto es, humedad total menos absorcin.

Aporte de humedad de los agregados:

Por absorcin:L1 = peso agregado seco x %absorcin del agregado

Por contenidode humedad :L2 = peso agregado seco x %C.H. del agregado

Entonces:Agua efectiva = Agua de diseo + L1 L2

Mtodo ACI 211Este preocedimiento propuesto por el comit ACI 211, esta basado en el empleo de tablas.Secuencia:1. Selecion de la resistencia promedio (f cr)f cr = f c + 1.33 f cr = f c + 2.33 35donde : desviacion standard (kg/cm2)2. Seleccin del TMN de agregado grueso.3. Seleccin del Asentamiento4. Seleccin del volumen Unitario de Agua TABLA 035. Seleccin del contenido de aire TABLA 046. Seleccin de la relacion Agua Cemento sea por resistencia a compresion o por durabilidad. TABLAS 05 Y 077. Contenido del agregado grueso TABLA 078. Calculos de volumenes absolutos9. Calculo de Contenido de Ag. Fino10. Valores del diseo en estado seco11. Correccion por Humedad del Agregado12. Proporciones en peso

IV. MATERIALES:

1. CementoPortland tipo IP.e. 3.15

2. AguaPotable3. Agregado finoP.e de masa: 2.26Absorcion: 15.38%Contenido de humedad: 1.27%Modulo de fineza: 2.524. Agregado gruesoTMN: 1 Peso seco compactado: 1747.35 kg/m3P.e de masa: 2.62Absoccion 2.1 %Contenido de humedad: 0.7%

V. CALCULOS Y RESULTADOSMATERIALES:5. CementoPortland tipo IP.e. 3.15

6. AguaPotable7. Agregado finoP.e de masa: 2.26Absorcion: 15.38%Contenido de humedad: 1.27%Modulo de fineza: 2.528. Agregado gruesoTMN: 1 Peso seco compactado: 1747.35 kg/m3P.e de masa: 2.62Absoccion 2.1 %Contenido de humedad: 0.7%Solucion:13. Seleccin de la resitencia promediofcr = f c + 84 210 + 84 = 294 kg/cm214. Seleccin del TMN de agregado grueso.TMN = 1 1 / 215. Seleccin del AsentamientoAsentamiento de 3 a 416. Seleccin del volumen Unitario de Agua TABLA 3Asentamiento de 3 a 4TMN 1 1 / 2s/a incorporado181 lt/m317. Seleccin del contenido de aire TABLA 04TMN= 1 1 / 2 1.0%18. Seleccin de la relacion Agua CementoF cr = 294 kg/cm2Interpolando

X= 0.56

Factor cemento = 181/0.56 =323.21 kg/m3 = 7.6 bls/m319. Contenido del agregado grueso TABLA 07MF = 2.52TMN = 1 1 / 20.75Peso del ag. Grueso = 0.75 x 1747.35 kg/m3 = 1310.5 kg/m320. Calculos de volumenes absolutos

21. Calculo de Contenido de Ag. Fino

VOL. Absoluto del ag. Fino = 1 0.794 = 0.206Peso del Ag. Fino seco = 0.206 x 2.26 x 1000 = 465.6 = 466 kg/m3

22. Valores de diseo

23. Correccion por humedad del agregado Peso humedo del:

Humedad superficial

Aporte de humedad del :

Agua efectiva 181 (-84) = 265 lt/m3Peso de materiales corregidos por humedad cemento = 323 kg/ m3 agua efectiva = 265 lt/ m3 Ag. Fino = 471 kg/ m3 Ag. Grueso = 1320 kg/ m3

24. Proporciones en peso

Cantidad de material por tanda42.5 kg 62.05 kg/ bls 173.83 kg/ bls / 34.85 kg/bls

Calculando para 2 probetas

V= 0.011119 m3 Para cemento 323 x 0.011119X = 3.59

Para agua: 265x0.011119

X = 2.95

Para Ag. Fino: 471x0.011119 X = 5.24

Para Ag. Grueso: 1320x0.011119X = 14.68Desperdicio: 10 % Cemento: 3.59x1.10 = 3.95kg Agua: 2.95x1.10 = 3.25 lt Ag. Fino: 5.24x1.10 = 5.76 kg Ag. Grueso: 14.68 x1.10 = 16.15 kg

Resumen de los diseos de mezclas en condicion seca obtenidos con el mtodo ACI 211Para 2 probetas

RESULTADOS

Materiales

ACI 211Unid.

Cemento

3.59Kg.

Agua

2.95Lt.

Agregado fino

5.24Kg.

Agregado grueso

14.68Kg.

A los 7 dias se realizo el ensayo con la maquina de compactacion simple en el laboratorio obteniendose: 26510 lb 24470 lb

CONCLUSIONES Se realizo el diseo de mezcla y las cantidades obtenidad fueronCemento: 3.59x1.10 = 3.95kgAgua: 2.95x1.10 = 3.25 ltAg. Fino: 5.24x1.10 = 5.76 kgAg. Grueso: 14.68 x1.10 = 16.15 kg

Los resultados de los ensayos a los 7 dias en la maquina de compactacion simple fueron de: 26510 lb 24470 lb

BIBLIOGRAFIA: APUNTES DE CLASE METODO DEL ACI 211