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El método ACI de diseño de mezclas de concreto se basa en el peso estimado de concreto por unidad de volumen. Este método tiene en cuenta los requisitos de consistencia, trabajabilidad, resistencia y durabilidad. Este artículo describe el método ACI para el diseño de mezclas de concreto.
Tabla de contenido
- Método ACI de diseño de mezclas de hormigón.
- Procedimiento del método ACI para el diseño de mezclas de concreto
- 1. Selección de asentamiento
- 2. Selección del tamaño máximo de agregado
- 3. Estimación del volumen de agua mezclada y el volumen de aire
- 4. Elección de la relación material agua-cemento o agua-cemento
- 5. Cálculo del contenido de cemento
- 6. Estimación del contenido de agregado grueso
- 7. Estimación del contenido de agregado fino
- 8. Ajuste de humedad del agregado
- 9. Ajuste del lote de prueba
Método ACI de diseño de mezclas de hormigón.
Datos requeridos:
Antes de comenzar a diseñar su mezcla de concreto, debe preparar cierta información básica sobre sus materias primas, como:
- Análisis de cribado de áridos finos y gruesos.
- Peso unitario de agregado grueso (densidad de varilla seca).
- Peso específico a granel y absorción de agua o contenido de humedad del agregado.
- Requerimientos de agua de mezcla de concreto desarrollados a partir de la experiencia con agregados disponibles.
- Gravedad específica cuando se usa cemento Portland y otros materiales cementosos.
- Relación entre la resistencia y la relación agua-cemento o relación agua-cemento-otro cemento para las combinaciones disponibles de cemento, otros materiales cementosos si se consideran y agregados.
Procedimiento del método ACI para el diseño de mezclas de concreto
1. Selección de asentamiento
Si no se especifica ningún asentamiento, puede elegir un valor adecuado para su tarea de la Tabla 1. Los valores de la tabla solo se pueden utilizar cuando se consolida hormigón mediante vibración. Haga clic aquí para obtener más información sobre Slump.
Tabla 1 Asentamiento recomendado para varias estructuras
tipo de construcción | Valor de asentamiento, mm | |
mínimo | máximo* | |
Muros de cimentación reforzados y cimientos. | Veinticinco | 75 |
Cimentación plana, cajón, muro de subestructura | Veinticinco | 75 |
vigas y muros reforzados | Veinticinco | 100 |
pilar del edificio | Veinticinco | 100 |
pavimento y losas | Veinticinco | 75 |
hormigón en masa | Veinticinco | 50 |
*Puede aumentar en 25 mm si el método de conexión no es vibración. |
2. Selección del tamaño máximo de agregado
En general, el tamaño máximo de agregado debe ser el más grande económicamente disponible y consistente con las dimensiones de los elementos estructurales. ACI 211.1-91 especifica que no se debe exceder el tamaño máximo de agregado.
- Una quinta parte de la dimensión más estrecha entre los lados de la espuma.
- 1/3 de la profundidad de la losa
- 3/4 del espacio libre mínimo entre barras de refuerzo individuales, paquetes de barras de refuerzo o hilos de pretensión.
Estas limitaciones se pueden ignorar si los métodos de trabajabilidad y consolidación permiten que el concreto se coloque sin panales ni vacíos.
3. Estimación del volumen de agua mezclada y el volumen de aire
La cantidad de agua requerida por unidad de volumen de concreto para producir un asentamiento específico depende de:
- Tamaño máximo nominal
- forma de partícula
- clasificación agregada
- temperatura del concreto
- Cantidad de aire arrastrado
- Uso de aditivos químicos.
Las Tablas 2 y 3 proporcionan estimaciones de los requisitos de agua de mezcla para concreto hecho con varios agregados de tamaño máximo, concreto no aireado y concreto aireado, respectivamente.
Tabla 2 Cálculo aproximado de agua mezclada (Kg/m3) y diferentes contenidos de aire de asentamiento y tamaños nominales máximos de agregados para concreto que no contiene aire
revenimiento, mm | agua, kg/m3 de concreto con el tamaño nominal máximo especificado de agregado | |||||||
9,5 mm | 12,5 mm | 19 mm | 25 mm | 37,5 mm | 50 mm | 75 mm | 150 mm | |
25-50 | 207 | 199 | 190 | 179 | 166 | 154 | 130 | 113 |
75-100 | 228 | 216 | 205 | 193 | 181 | 169 | 145 | 124 |
150-175 | 243 | 228 | 216 | 202 | 190 | 178 | 160 | —- |
Contenido de aire aproximado, % | 3 | 2.5 | 2 | 1.5 | 1 | 0.5 | 0.3 | 0.2 |
Tabla 3 Cálculo aproximado de agua mezclada (Kg/m3) y diferentes contenidos de aire de asentamiento y tamaños nominales máximos de agregados para concreto con contenido de aire
revenimiento, mm | agua, kg/m3 de concreto con el tamaño nominal máximo especificado de agregado | |||||||
9,5 mm | 12,5 mm | 19 mm | 25 mm | 37,5 mm | 50 mm | 75 mm | 150 mm | |
25-50 | 181 | 175 | 168 | 160 | 150 | 142 | 122 | 107 |
75-100 | 202 | 193 | 184 | 175 | 165 | 157 | 133 | 119 |
150-175 | 216 | 205 | 197 | 184 | 174 | 166 | 154 | —- |
Contenido de aire total promedio recomendado (%) en varios niveles de exposición | ||||||||
exposición a la luz | 4.5 | cuatro | 3.5 | 3 | 2.5 | 2 | 1.5 | 1 |
exposición moderada | 6 | 5.5 | Cinco | 4.5 | 4.5 | cuatro | 3.5 | 3 |
exposición severa | 7.5 | 7 | 6 | 6 | 5.5 | Cinco | 4.5 | cuatro |
4. Elección de la relación material agua-cemento o agua-cemento
Determinación de la resistencia, la durabilidad y la relación agua-cemento: Sin datos sobre la resistencia y la relación a/c de un material en particular, la Tabla 4 proporciona una estimación conservadora de la resistencia a la compresión permisible a los 28 días. Para condiciones tales como congelación y descongelación, exposición al agua de mar o sulfato, la relación a/c se puede obtener de la Tabla 5.
Tabla 4 Relación entre la relación agua cemento o agua material cementoso y la resistencia a la compresión del hormigón
Resistencia a la compresión a 28 días en MPa (psi) | Relación en peso agua-cemento | |
sin aire incorporado | arrastre de aire | |
41,4 (6000) | 0.41 | — |
34,5 (5000) | 0.48 | 0.40 |
27,6 (4000) | 0.57 | 0.48 |
20,7 (3000) | 0,68 | 0.59 |
13,8 (2000) | 0.82 | 0.74 |
Tabla 5 Relación agua/cemento máxima permisible para hormigón bajo exposición severa
tipo de estructura | Estructuras expuestas a frecuentes ciclos de hielo-deshielo y mojadas continuamente | Estructuras expuestas al agua de mar |
Áreas delgadas (barandillas, bordillos, umbrales, repisas, trabajos decorativos) y áreas de recubrimiento de menos de 25 mm en acero | 0,45 | 0.40 |
todas las demás estructuras | 0.50 | 0,45 |
5. Cálculo del contenido de cemento
La cantidad de cemento está determinada por las decisiones tomadas en los pasos 3 y 4 anteriores.
6. Estimación del contenido de agregado grueso
El concreto más económico no requiere cemento en el espacio ocupado por el agregado grueso, dejando así tanto espacio ocupado por el agregado grueso como sea posible. La Tabla 6 muestra la relación entre el agregado grueso y el concreto para un tamaño máximo y un factor de finura dados. Los volúmenes de agregado grueso se basan en los pesos de las barras secadas al horno obtenidos de acuerdo con la norma ASTM C 29.
Tabla 6: Volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto
Tamaño máximo de agregado, mm | coeficiente de finura del agregado fino | |||
2.40 | 2.60 | 2.80 | 3 | |
9.5 | 0.50 | 0.48 | 0,46 | 0.44 |
12.5 | 0.59 | 0.57 | 0,55 | 0,53 |
19 | 0,66 | 0,64 | 0,62 | 0,60 |
Veinticinco | 0.71 | 0,69 | 0,67 | 0,65 |
37.5 | 0.75 | 0.73 | 0.71 | 0,69 |
50 | 0.78 | 0.76 | 0.74 | 0.72 |
7. Estimación del contenido de agregado fino
Después de completar el paso 6, se estiman todos los constituyentes del concreto excepto el agregado fino. Hay dos métodos estándar para establecer el contenido de agregados finos: métodos gravimétricos y volumétricos. Se utiliza el método de “volumen” ya que es un procedimiento más preciso. El volumen de agregado fino es el volumen total de concreto menos el volumen de cemento, agua, aire y agregado grueso. Luego, conociendo el volumen, puede calcular el peso de cada componente a partir de la gravedad específica. El volumen que ocupa un componente en el concreto es igual a su peso dividido por la densidad de ese material (siendo esta última el producto de la unidad de peso del agua y la gravedad específica del material).
8. Ajuste de humedad del agregado
peso bruto
El volumen del agregado se calcula con base en el peso unitario secado al horno, pero el agregado generalmente se dosifica con base en el peso real. Por lo tanto, la humedad en el agregado aumenta el peso y los agregados apilados casi siempre contienen algo de humedad. Si esto no se corrige, el volumen agregado por lotes será incorrecto.
Cantidad de agua mezclada
A menos que el agregado dosificado tenga una superficie seca saturada, absorbe agua (si se secó al horno o al aire) o libera agua en la pasta de cemento (si está húmeda). Esto dará como resultado un cambio neto en la cantidad de agua disponible en la mezcla y debe compensarse ajustando la cantidad de agua de mezcla agregada.
9. Ajuste del lote de prueba
El método ACI se basa en preparar lotes de prueba de concreto en el laboratorio y ajustarlos para lograr el asentamiento deseado, sin segregación, acabado, peso unitario, contenido de aire y aumento de resistencia.