Dosificación del Concreto.

La  dosificación  del  concreto  o  diseño  de  mezclas  considera  en  forma  general  e independientemente del método elegido los siguientes aspectos: la relación agua- cemento (a/c), la resistencia requerida, el revenimiento, el tamaño máximo del agregado, el contenido de aire en caso de ser necesario, las condiciones de exposición del concreto y las condiciones de colocación. Existen muchos métodos de dosificación, todos ellos requieren de ajustes en las proporciones de los ingredientes hasta lograr los resultados deseados, es decir, ninguno de ellos debe considerarse como preciso, pues generalmente las tablas o curvas de diseño se basan en mezclas  reales  donde  se  involucran  las  propiedades  de  los  materiales  empleados  en  la experimentación correspondiente, y es de esperarse discrepancias que incidan en los resultados. Uno  de  los  métodos  de  proporcionamiento  de  mezclas  de  concreto  más  conocido  es  el recomendado por el comité ACI 211.1 “Práctica Recomendada para el Diseño de Concretos de Peso Normal, Pesado y Masivo”, sin embargo por su sencillez, lo cual va de la mano con una mejor  comprensión  del  proceso  se presenta  a  continuación  el  Método  de  la  Asociación Canadiense de Cemento Portland.

El método canadiense requiere conocer: la relación agua-cemento (a/c en decimal), el tamaño máximo del agregado grueso (mm), el módulo de finura de la arena, especificar si el concreto tendrá aire introducido o no, y el revenimiento deseado (mm). El proceso de diseño se hace con base en intentos, los pasos que se acostumbra seguir son como sigue:

1.  Elegir una cantidad de cemento de cemento requerido para elaborar digamos tres cilindros de concreto, con dimensiones estándar de 15 x 30 cm. En este caso 10 Kg son suficientes.

2. Determinar la cantidad de agua, multiplicando la cantidad de cemento por la relación agua- cemento, por ejemplo sí la relación a/c=0.40.


agua = 10 x 0.40 = 4 Kg


3. Estimar la masa del agregado requerido (ver Figura 9.6), supóngase que el tamaño máximo del agregado es 20 mm, y que el concreto no tendrá aire introducido.

masa total del agregado = 8.1 x 4 = 32.4 Kg

4. Obtener las masas tanto de la arena como de la grava (ver Tabla 9.5), supóngase que el módulo de finura de la arena es 2.5, por lo tanto de la tabla el 35% será arena, y su complemento grava.

arena = 0.35 x 32.4 = 11.34 Kg grava = 0.65 x 32.4 = 21.06 Kg

Se aconseja pesar un 20% más de arena y de grava para posibles ajustes, con el fin de lograr la consistencia y trabajabilidad deseadas.

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concreto sin aire introducido
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concreto con aire introducido

Nota: Para concretos con revenimientos bajos (25-50 mm), aumentar los agregados en 8%. Para       concretos   de   revenimientos   altos, disminuir los agregados en 6%.


















Figura 9.6. Cantidad Aproximada de Agregado por  Cantidad  de  Agua  en  un  Concreto  de Consistencia Media (Revenimiento de 75-100 mm).





Tabla 9.5. Cantidad de Arena como Porcentaje del Total de Agregado.


5. Mézclese el cemento y el agua, adicionando la arena y la grava hasta que la mezcla sea trabajable con la cuchara de albañil. Mida el revenimiento de la mezcla y determine si la mezcla es  arenosa,  gravosa  o  tiene una  buena  trabajabilidad,  si  la  mezcla  hubiera  sido  con  aire introducido, a estas alturas se haría la prueba correspondiente para determinar el contenido de aire.

6. Obténgase la densidad de la mezcla entendiéndose esto como la relación entre la masa y el volumen que ocupa en un recipiente de volumen conocido, en ingeniería se conoce esto como el peso volumétrico, aceptando que intercambiamos sin ningún problema los términos masa y peso (no desconocer sus diferencias en aplicaciones reales).

7. Colar o moldear los cilindros para las pruebas de resistencia a la compresión.

8. Calcular las proporciones de la mezcla por m3. Considérese hipotéticamente que la mezcla con las cantidades 11.34 Kg de arena y 21.06 Kg de grava salió bien, y que el peso que se acomodó en un recipiente de 0.01 m3 correspondió a 22 Kg, entonces:

peso volumétrico = 2,200 Kg/ m3


Las cantidades empleadas se resumen a continuación:

cemento = 10.00 Kg 
agua =   4.00 arena = 11.34
grava = 21.06
total = 46.40 Kg


Para calcular las cantidades por m3 se realizan las siguientes operaciones:


cemento = 474 Kg/ m3 
agua = 190 Kg/ m3 
arena = 538 Kg/ m3 
grava =  999 Kg/ m3

La mezcla consumirá 9.5 sacos de cemento (1 saco = 50 Kg) por metro cúbico de concreto aproximadamente. Con  la  resistencia  promedio  obtenida  de  los  cilindros  y  las apreciaciones de la mezcla de ensayo, se repite todo el proceso hasta obtener la mezcla más adecuada, la elección debe considerar varios ensayos como se indica a continuación:

Ensayo No    Revenimiento    Peso Volumétrico    Consumo de Cemento    Resistencia    Trabajabilidad

Naturalmente que se debe contar con alguna ayuda en el momento de elegir la relación agua-cemento, ya que ésta influye en la resistencia que se obtendrá en la mezcla de ensaye, para este  fin  existen  tablas  como  la  recomendada  por  el  comité  ACI  211.1  que  se  presenta  a continuación en la Tabla 9.6.

Tabla 9.6. Resistencias Promedio Estimadas para Concreto.


Las cantidades en peso por m3 obtenidas del método empírico de proporcionamiento de la
mezcla se pueden relacionar con los volúmenes respectivos (fracciones de m3) de acuerdo a la siguiente ecuación:

donde:
volumen total = 1 m3
agua = peso del agua en Kg

cemento = peso del cemento en Kg grava = peso de la grava en Kg arena = peso de la arena en Kg
aire = volumen del aire atrapado o introducido, según el caso
γc   = peso específico del cemento
γg  , γa  son los pesos específicos de la grava y de la arena respectivamente, en condición saturada
y  superficialmente seca para ambos casos

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