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:
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