Práctica Estándar para Seleccionar el Proporcionamiento de Concreto de Peso Normal, Pesado y Masivo ( ACI 211.1-91) (Reaprov.2002) DISEÑO PARA SELECCIONAR EL PROPORCIONAMIENTO DEL CONCRETO ACI 211.1 P.E. peso normal, pesado ACI 211.2 P.E. estructural de peso ligero ACI 211.3 G. sin revenimiento ACI 211.4 G. de alta resistencia INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO RESEÑA HISTÓRICA El desarrollo de resistencias más altas ha sido gradual a través de muchos años: • 1950s: 5000 psi (34 mpa) (350 kg/cm2) • 1960s: 6000- 7500 psi (41-52 mpa) • 1970s: 9000 psi (62 mpa) (632 kg/cm2) • Recientemente 20,000 psi (138 mpa) • Puente de la paz (corea) 29 000 psi INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO ENSAYOS PREVIOS Necesitamos conocer los resultados de algunos ensayos a los materiales: . Especif. y Abs.Granulometría de Agregados (C 136) . Agreg. (C 127-128) .Peso Volumétrico de Agregados (C 29) .Contenido Humedad Agregados (C 566) INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Gravedad Específica del Cemento (C 188) .Grav. 1 para dosificar concreto de peso normal. pesado y masivo.OBJETIVO Conocer y aprender a manejar los procedimientos del ACI 211. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . 2. alcance una resistencia promedio a la compresión mayor a f´c. Debe producirse de manera que se minimice la frecuencia de resistencias inferiores a f´c.TRES ASPECTOS BASICOS PARA ELABORAR CONCRETO (ACI 318) 1. 3.2 Mpa) (175 kg/cm²) INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . Debe dosificarse de manera que el concreto producido. f´c no debe ser menor que 2500 psi (17. El grado de sobre diseño de la mezcla. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . depende de la variabilidad de los resultados de prueba.EN FORMA SEGURA : La mezcla seleccionada debe producir una resistencia promedio considerablemente más alta que la f ‘c. f ‘cr = f ‘c + t * S • Seleccionar las proporciones de componente que produzcan la f ‘cr . S • Determinar la f ‘cr. de la cada INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .PASOS BASICOS PARA SELECCIONAR MEZCLAS • Determinar la Desviación Estándar muestra. DESVIACION ESTANDAR Si en el registro n ≥ 30 : S = [Σ (xi – X )2/(n-1)]½ Si usan dos registros para obtener n ≥ 30 : S = [(n1-1)(S1)2+(n2-1)(S2)2/(n1+ n2-2) ]½ INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . 3) Debe constar de al menos 30 pruebas consecutivas o de dos grupos totalizando al menos 30 pruebas consecutivas. dentro de 70 kg/cm2 de la estipulada para la obra. procedimientos de control de calidad y condiciones similares a las esperadas.2) Deben representar al concreto producido para que cumpla con la f´c. A. con base en la experiencia de Proporc campo y/o en mezclas de prueba A) Cuando las instalaciones de producción de concreto llevan registros de pruebas.Proporc. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .1) Deben presentar materiales. A. A. con base en la experiencia de campo y/o en mezclas de prueba B) Cuando las instalaciones de producción de concreto no llevan registros de pruebas.Proporc. Se establecerá una desviación estándar afectada por un factor de modificación. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . pero si llevan un registro basado en 15 a 29 pruebas consecutivas. 03 1.1.3.08 1.00 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .16 1.2.3.2 Factor de Modificación para Desviación Estándar Número de Pruebas < 15 15 20 25 > 30 Factor de modificación Usar tabla 5.Tabla 5.2 1. debe ser la mayor de las ecuaciones 5. 5.1.3 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Resistencia Promedio Requerida (f´cr) • La resistencia a la compresión promedio requerida (f´cr).2 o 5. f´c f´c ≤ 350 kg/cm2 Resistencia Promedio requerida.34 x S (5.1) f´cr = 0. cuando existe información para establecer S Resist. f´cr f´cr = f´c + 1.3) f´c > 350 kg/cm2 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .34 x S (5.1 Resistencia Promedio Requerida.2) f´cr = f´c + 1.33 x S – 35 (5.1) f´cr = f´c + 2.9 f´c + 2.Tabla 5.33 x S (5. especificada a la Compresión.3.2. f´c-35 f´c Fig. 1 Distribución de Frecuencia y Distribución Normal INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . 2 Curvas Normales de Frecuencia para diferentes Coeficientes de Variación INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Fig. 2. La resistencia promedio requerida fcr debe determinarse según la Tabla 5.2 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . para el cálculo de la desviación estándar.Resistencia Promedio Requerida (f´cr) • Cuando las instalaciones de producción de concreto no lleven registros de prueba de resistencia en el campo.3. f´c requerida. a Compresión Resistencia Promedio especificada.2 f’ cr requerida cuando no hay datos disponibles de S Resist.Tabla 5.3.10 f´c + 50 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .2. f´cr < 210 kg/cm2 210 a 350 > 350 f´c + 70 f´c + 85 1. Documentación de la Resistencia Promedio • Cuando no se dispone de un registro aceptable de pruebas de campo. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . las proporciones de la mezcla de concreto se puede establecer con base en mezclas de prueba. empleando al menos 3 relaciones diferentes A/MC y elaborando al menos 3 cilindros de prueba para cada edad y graficar los resultados. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . Evaluación y Aceptación del Concreto Frecuencia de las pruebas Las muestras para las pruebas de resistencia de cada clase de concreto colado cada día. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . se deben tomar al menos una vez al día y no menos de 1 vez cada 115 m3 de concreto y no menos de 1 vez cada 465 m2 de superficies de losas y muros. Evaluación y Aceptación del Concreto El nivel de resistencia de una clase determinada de concreto. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . será considerado satisfactorio si cumple con los dos requisitos siguientes: a) El promedio aritmético de todos los conjuntos de 3 pruebas de resistencia consecutivas es igual o superior a f´c. o tenga una resistencia menor a 0.9 de f´c para concretos con f´c > 350 kg/cm2. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Evaluación y Aceptación del Concreto b) Ningún resultado individual de la prueba de resistencia (promedio de dos cilindros) es menor que f´c por más de 35 kg/cm2 para concreto con f´c ≤ 350 kg/cm2. Procedimiento de Diseño: Elección de revenimiento Tamaño máximo del agregado Cantidad de agua y contenido de aire Relación A/C Cantidad de cemento Contenido de grava Contenido de arena Ajustes por humedad Ajustes a la mezcla de prueba INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . se procede a la elección del revenimiento* (TABLA 6.1) * Se puede incrementar cuando se usan aditivos INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .3.Primer paso: Cuando no se especifica. TABLA 6. cm Máximo* Mínimo 7.5 7. Se debe considerar que el concreto tratado con aditivos tiene una relación agua/materiales cementantes igual o menor sin que potencialmente se tenga segregación o sangrado excesiv * Se puede incrementar en 2.5 7.5 2.5 2.5 2.5 2. Instituto Salvadoreño del Cemento y del Concreto .5 cm cuando los métodos de compactación no sean mediante vibrado.5 2.5 10 10 7.3.5 * El revenimiento se puede incrementar cuando se emplean aditivos químicos.5 2. cajones de cimentación y muros de sub estructura sencillos Vigas y muros reforzados Columnas para edificios Pavimentos y losas Concreto masivo Revenimiento.1 Revenimientos recomendados para diversos tipos de construcción Tipos de construcción Muros de cimentación y zapatas Zapatas. Segundo paso: Elección del tamaño máximo de agregado (ACI 318) INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . TAMAÑO MAXIMO DE AGREGADO (Reglamento de Construcción ACI 318). El tamaño máximo del agregado no debe exceder: 1/5 del espacio más angosto entre las formas laterales 1/3 del espesor de losas ¾ del espacio libre entre las varillas o alambres individuales de refuerzo. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . o paquetes y ductos de presfuerzo. paquetes de varilla. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Tercer paso Cálculo del agua de mezclado* (tabla 6. de la forma de partícula. granulometría de los agregados.3. la temperatura del concreto (en función del ambiente o acondiciona-miento artificial) así como del empleo de aditivos.3) y el contenido de aire: *La cantidad requerida de agua depende del Tamaño Máximo del Agregado. 0 7.5 Cantidad aproximada de aire en concreto sin aire incluido.Tabla 6. Instituto Salvadoreño del Cemento y del Concreto .5 2.5* 2.3. El volumen de los aditivos debe considerarse como parte del volumen del agua de mezclado. cm 3. kg/m³ para el concreto de agregado de tamaño nominal máximo (mm) indicado 9. + Los valores de revenimiento para concreto con agregado mayor de 40 mm están basados en pruebas de revenimiento después de quitar las partículas mayores de 40 mm mediante cribado húmedo. * Para obtener revenimientos mayores de 18 cm . % 207 228 243 12. razonablemente bien formados y con granulometría dentro de los límites aceptados por la ASTM C 33.5 1.2 * Estas cantidades de agua de mezclado para emplearse en el cálculo del contenido de cemento para mezclas de prueba a una temperatura de 20 a 25°C.3 0.5 0. * Son cantidades máximas para agregados gruesos angulosos.5 a 10 15 a 17. es necesario el empleo de aditivos reductores de agua.5 a 5.0 2.0 1.3 Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales de agregado Agua.0 0. * El empleo de aditivos reductores de agua que cumplen con ASTM C 494 puede reducir el contenido de agua en un 5% o más.y TMA < 25 mm.5* 199 216 228 19* 190 205 216 25* 179 193 202 38* 166 181 190 50* 154 169 178 75+** 130 145 160 150+** 113 124 - Revenimiento. 4 (a).3. * A falta de especificación. Para condiciones de exposición severa.3. relaciones estimadas para concreto con cemento Pórtland Tipo I.Cuarto paso: Selección de la relación a/c* ó a/cementante Se determina no sólo por los requisitos de resistencia sino también por otros como durabilidad. Tabla 6. la relación a/c debe mantenerse baja aunque la resistencia resulte excedida notablemente.4 (b). INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . se recurre a la tabla 6. 7 0. kg/cm² INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .45 0.35 0.4 0.5 0.85 0.8 0.9 0.55 0.75 0.3 100 Relación a/c 150 200 250 300 350 400 450 Resistencia a la compresión.6 0.65 0.CURVA DE RELACION AGUA/CEMENTO 0. 45++ * Basado en el informe del comité ACI 201.45 0. la relación agua/cemento ó agua/materiales cementantes permisible se puede incrementar en 0.05.40++ 0.Tabla 6.4 (b) Relaciones agua /cemento o agua/cementante máximas permisibles para concreto sujeto a exposiciones severas* Estructura contínuamente húmeda o frecuentemente Estructura expuesta al expuesta a congelamiento agua de mar o sulfatos y deshielo+ Tipo de estructura Secciones delgadas (bardas. . bordillos. los materiales deben satisfacer a ASTM C 618 (fly ash) y ASTM C 989 (escoria granulada de alto horno) + El concreto deberá tener aire incluido ++ Si se emplea cemento resistente a los sulfatos (tipo II ó tipo V de la norma ASTM C 150).5 0.3. cornisasa y trabajos ornamentales) y secciones con menos de 5 mm de recubrimiento sobre el refuerzo Todas las estructuras 0. Quinto paso: Cálculo del contenido de cemento Despejando de la fórmula A/C = x (valor obtenido del gráfico ó Tabla. C = A/x. en kg/m3 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . hasta en un 10%. se recomienda reducir el volumen de agregado recomendado en esta Tabla. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .6) * Para colados con bomba o áreas congestionadas. se pueden incrementar un 10% aproximadamente.3. Para concreto menos trabajables como los requeridos para la construcción de pavimentos de concreto.Sexto paso: Estimación del contenido de grava* (tabla 6. 57 0.5 (3/8") 12.3.71 0.85 0.82 0.80 3.5 (1 1/2") 50 (2") 75 (3") 150 (6") 0.62 0.55 0.69 0.73 0.76 0.69 0.76 0. unitario de concreto para diferentes módulos de finura de la arena mm MF= 2.78 0.64 0.59 0.53 0.5 (1/2") 19 (3/4") 25 (1") 37. .46 0.50 0.72 0.81 * Volúmenes seleccionados a partir de relaciones empíricas para producir concretos con un grado de trabajabilidad adecuado a la construcción reforzada común.65 0.66 0.00 9.71 0.87 0.80 0.6 Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto Volumen de agregado grueso* varillado en seco por volumen Tamaño nominal del agregado.67 0.44 0.83 0.4 2.60 2.78 0.75 0.Tabla 6.60 0.74 0.48 0. Séptimo paso: Estimación de la arena * Se puede determinar volúmenes absolutos por diferencia de INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . Octavo paso: Ajustes por humedad del agregado INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . HUMEDAD EN EL AGREGADO Humedad absorbida (absorción) Humedad libre Contenido de humedad Material seco Material semi seco (secado al aire) Material saturado superficialmente seco Material saturado INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO Noveno paso: Ajuste de la mezcla por rendimiento (ASTM C 138) La variación se produce por cambio de la densidad de los materiales (principalmente los agregados) fallas del equipo de pesaje, no efectuar la corrección de humedad en los agregados, etc. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO El ajuste por rendimiento se puede explicar de una manera simple como la corrección de una mezcla para dosificar los ingredientes de tal manera que 1 m3 de concreto corresponda a 1000 litros, es decir que no existan ni faltantes ni sobrantes). INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . Las consideraciones estructurales estipulan una resistencia a la flexión a los 28 días de 39 Kg/cm² y la grava de que se dispone es de 38 mm.PROBLEMA Se requiere diseñar una mezcla de concreto para la construcción de un pavimento de concreto. Densidad aparente del agregado grueso de 2.5 % y módulo de finura de 2.6%.35 %.9. absorción de 5. absorción de 2.DATOS DE LOS MATERIALES: Cemento ASTM C 1157.64. Agregados de buena calidad física que cumplen con las granulometrías requeridas por la especificación ASTM C 33. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . sin aire incluido y densidad aparente de 2.17.95. humedad de 11. Densidad de la arena de 2.62% y PVSC de 1528 Kg/m3. humedad de 1. Estimación de f´cr • Como MR = 39 Kg/cm2 • Con la fórmula MR = K x f´c½ (K = 2.5 Kg/cm2 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . determinar f´c f`c = (39 / 2.1 a 2.4).3)2 = 287. 35 = 329.7 Kg/cm2 f´cr = 287.4 Kg/cm2 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .5 + 1.3.33 x 33 .34 x 33 = 331.2. según ecuaciones 5. en condiciones de campo S = 33 Kg/cm2 f´cr = 287.2. de tabla 5.2.5 + 2. f´cr = f´c + 84 = 354.4 Kg/cm2 • Si no se cuenta con información para determinar S.Estimación del f´cr • Cálculo de f´cr.1 y 5. la selección del f´cr será a partir de las ecuaciones 5. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .7 Kg/cm2. valor para el cual ser hará el diseño. resultando mayor 331.2.Estimación de f´cr • Considerando que se cuenta con datos para determinar S.1 y 5. 3.Primer Paso: Determinación del revenimiento: (de la Tabla 6.1) 5 cm INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . De no ser así se recurre a recomendaciones de ACI 318. según datos del ejercicio).Segundo paso: Tamaño máximo del agregado: 38 mm (asentado en especificaciones de obra. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . Tercer paso: Determinación del Agua de mezcla: (de la tabla 6.3.3) 166 litros/m3 Aire atrapado: 1% (de la misma tabla) INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . 7 Kg/cm2 del gráfico.51 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Cuarto paso: Relación A/C: Para una resistencia de 331. se obtiene un valor de 0. 5 Kg/m3 (7.51 = 325.6 bolsas) INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .51 → C = A/0.Quinto paso: Con base a la información del tercero y cuarto paso.51 Evaluando C. se determina el contenido de cemento (la fórmula A/C) Sustituyendo: A/C = 0. entonces: C = 166 / 0. 3.. se deduce que el volumen de agregados gruesos o grava (base PVSC) que se puede usar en un m3 de concreto es igual a 0.528 Kg/m3 (información de laboratorio).70 m3.528x 0. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Sexto paso: El contenido de grava se obtiene con la información MF de la arena = 2. se requiere entonces : 1.70 = 1.6.6 Kg de grava por m3 de concreto. de la Tabla 6.069.90 y el TMA = 38 mm. conforme a ella. Puesto que el PVSC es igual a 1. 5 L/m3 Peso de arena = 308. Volumen de cemento = 325.5 L/m3 Volumen de arena= 1000 – 691.3 L/m3 Volumen de agua = 166/1.2 L/m3 Vacíos (1%) = 0.4 Kg/m3 INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . esto es.00 = 166 L/m3 Volumen de grava = 1.01 x 1000 = 10 L/m3 SUMA = 691.6/2.5 = 308.95 = 110.17 = 669.5/2.Séptimo paso: El contenido de arena se calcula por diferencia de volúmenes.5 x 2.069.64 = 405. 086.Octavo paso (corrección por humedad): La humedad total de la arena resultó de 11.115 = 746.4 x 1. los pesos corregidos de los agregados quedarán: Grava húmeda = 1.016 = 1. la de la grava fue de 1.6 x 1.7 Kg Arena húmeda = 669.5%.4 Kg INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .069.62% . Empleando la proporción calculada. ésta debe excluirse del ajuste del agua adicional.5 L INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .8 L Arena = 5.9% x 669.5% (humedad) = -5.Puesto que el agua de absorción no forma parte del agua de mezcla.73% x 1.6 = 7.11.62% (humedad) = 0. por tanto el agua superficial aportada por el agregado será: Grava = 2.6% (absorción) .069.35% (absorción) – 1.4 = -39. 5 = 134.De esta manera.3 L INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO . el requerimiento estimado de adición de agua será de 166 + 7.8 .39. 5 kg Agua = 134. serán: Cemento = 325.086.4 kg Grava = 1.7 kg Suma: = 2.Conforme a lo anterior.9 kg INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .3 L Arena = 746.292. corregidos por humedad. los pesos estimados de materiales para un metro cúbico de concreto. y se sumó 0. se sumó en realidad 1.050 m3.00 kg de cemento para mantener la relación A/C= 0. por lo tanto la mezcla se compone de: INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .Noveno paso (corrección por rendimiento) Para el ensayo en laboratorio.58 L de agua. Para obtener el revenimiento deseado. se preparó un volumen de 50 litros de mezcla = 0.51. 3 L Arena húmeda: = 37.24 Kg INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .58 = 8.34 Kg SUMA : = 116.Noveno paso (corrección por rendimiento) Por lo tanto la mezcla se compone de: Cemento: Agua: = 16.32 Kg Grava húmeda: = 54.72 + 1.27 Kg = 6. La mezcla tuvo buena trabajabilidad. el PU (asumido) del concreto fue de 2. se efectúa el ajuste por rendimiento (m³ de 1000 litros).24/2. acabado y apariencia satisfactoria.366 Kg/m³ por lo que para proporcionar una mezcla de volumen correcto. cohesión. Rendimiento de la prueba = 116.050 L INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO .366 = 0. 28/0. los pesos para elaborar un metro cúbico de concreto.05 = 166 L (2.Por consiguiente.05 = 746 Kg = 54.05 = 325.3) = 37. serán: Cemento Agua Arena húmeda Grava húmeda SUMA = 16.087 Kg = 2 325 Kg/m3.32/0.3) (3. INSTITUTO SALVADOREÑO DEL CEMENTO Y DEL CONCRETO (1.0) .34/0.05 = 1.6 Kg = 8.3/0.