PASOS EN EL DISEÑO DE MEZCLA DE PRUEBA DE OBRA Y LABORATORIO
Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del mencionado elemento.
La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma mas apropiada para elaborar la mezcla.. Los Métodos de Diseño de mezcla están dirigidos a mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y la durabilidad de todos los usos que pueda tener el concreto.}
Diseño de Mezcla
Es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.
Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aún así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión.
En oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de los componentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales, lo que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que permiten contar con un diseño de mezcla apropiado para estos casos.
Recetas Elementales
Diseño Unico
Una parte en volumen de agregado grueso, por una parte de arena y media parte de cemento, agua necesaria para mantener la trabajabilidad. El agregado grueso varía entre piedra picada, grava, canto rodado picado o canto rodado natural, mientras que la arena puede ser natural o de trituración.
La dosis de cemento puede ser medida a través de sacos enteros y medio saco si se cuenta con la experiencia necesaria.
Receta Única
- Piedra o grava de 80 a 95 kgs.
- Arena de 65 a 80 kgs.
- Cemento un saco de 42.5 Kg, equivalente a 7.5 sacos de cementos
por metro cúbico.
- Agua la necesaria de 25 a 30 litros.
Se obtiene 130 litros de concreto, la resistencia esperada es de 18 Mpa (184 Kg/cm). Esta resistencia fue la determinada a los 28 días en probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro por 30 cm de altura.
Si se emplean áridos de buena calidad, y se toman todas las medidas necesarias, se puede obtener una resistencia mayor a los 18 Mpa, o puede suceder lo contrario.
Receta Ampliada.
Se deben tomar en consideración las características más importantes de los agregados, la granulometría y el tamaño máximo. Con respecto a la granulometría solo se deben usar piedras o arenas balanceadas en sus diferentes tamaños de granos, sin exceso o ausencia. Existen tres alternativas correspondientes al tamaño máximo que se vaya a usar.
El método explica deforma independiente la proporción entre agregado fino y grueso, también la granulometría del agregado combinado lo que permite cambiar dicha proporción sin alterar la dosis de los demás componentes.
Este método es usado para mezcla con resistencias entre los 18 y 42 Mpa, a los 28 días en probetas cilíndricas de 15 x 30 cm, también es usado para concretos con asentamiento en Cono de Abrams entre 2.5 y 13 cm, este método no es el más apropiado para las mezclas ultraresistentes.
Calculo de la Proporción entre Agregados Finos y Gruesos
Un determinado tipo de agregado fino se combina con algún agregado grueso, para dar origen a la mezcla, la granulometría de ambos agregados son conocidos previamente. En la parte interna de la mezcla actúa una combinación de agregados, que va desde la partícula más gruesa del agregado hasta la más fina de la arena. La granulometría debe estar dentro de los límites correspondientes, solo así se puede esperar un buen resultado de la mezcla, tanto en el aspecto de calidad como en el aspecto económico.
En el siguiente gráfico se mostrarán los límites granulométricos de las zonas aconsejables para agregados combinados de los tamaños máximos más usados.
Datos para el Diseño de Mezcla.
Se refiere a las variables tomadas en cuenta dentro del diseño, probablemente una de las variables sea común dentro de todos los métodos debido a que son de suma importancia, las restantes establecen la diferencia entre cada método.
La información básica del método está constituida por los datos de entrada, gracia a ellas se puede llegar a la dosificación esperada.
Los Datos de entrada son:
- Lugar de la obra, o condiciones ambientales.
- Tipo de obra, o parte de la estructura.
- Tipo de agregados y tipo de cemento.
- Resistencia de diseño o algún dato relacionado.
El asentamiento es considerado en algunos métodos como dato de entrada, mientras que en otro se selecciona de alguna tabla, con relación al tipo de elemento estructural al que se destine la mezcla próxima a diseñar.
Valores usuales de asentamiento
Ley de Abrams
Esta ley establece la relación entre la resistencia del concreto y la relación agua/cemento.
= a/c
donde a es la cantidad de agua en litro o en Kg, y c la dosis de cemento en Kg.
Una forma de representar la Ley de Abrams es:
R = M / N
Donde R es la resistencia media, M y N son constantes que dependen de las características de los materiales, edad del ensayo y la forma de llevarlo a cabo.
Relación Triangular
Es la unión que relaciona la trabajabilidad, medida con el Cono de Abrams, la relación agua/cemento y dosis de cemento.
Esta ley no se utiliza en otros métodos de diseño de mezcla conocido.
En el siguiente gráfico se presenta en forma esquematizada un resumen de los pasos necesarios para elaborar un diseño de mezcla
Aire Atrapado
A pesar de que el concreto tenga una compactación de primera por efecto de vibración, siempre queda una pequeña cantidad de aire, representado por la letra V.
V = C/P en litros/m,
C es la dosis de cemento y P el tamaño máximo.
Volumen Absoluto de los granos de Cemento
Se optiene al dividir la dosis de cemento entre su peso específico.
Se representa con la letra a.
a = C. en Kg./m
Volumen Absoluto de los Agregados.
Resulta al dividir la dosis de cada uno entre su peso específico en su estado de agregado saturado con superficie seca.
Se simboliza como agregado grueso y para el fino.
Ecuación de volumen y calculo de la dosis de agregados.
G + A + 0.3C + a + V = 1000
g+a
= Se refiere a los agregados finos y grueso con granulometría definida, para calcular los pesos de cada uno de los agregados, se despeja G + A y se combina con la expresión de la relación.
A
G + A
Por medio de esta formula es posible calcular los pesos de cada agregado, con este calculo culmina el diseño.
Diseños Inversos
Son los diseños que se desarrollan en forma contraria a los comunes, el más usual es el de averiguar que resistencia se podrá obtener con materiales determinados con cierto asentamiento y una dosis de cemento donde solo es necesario usar la parte superior del esquema.
Las variables que intervienen en los diseños de mezcla no tienen gran precisión ni teórica ni práctica, por ello solo deben tomarce en cuenta tres o cuatro cifras significativas.
Existen otras variables que influyen en el diseño de mezcla, calidad del cemento y aditivos reductores del agua.
Corrección por humedad
El método de diseño expuesto ha considerado la humedad de los agregados como condición ideal de saturados con superficie seca, en la que el material ni sede ni toma agua de la mezcla.
Los agregados pueden estar en cualquier condición de humedad lo que afecta la cantidad de agua que se debe usar, con el fin de mantener las proporciones reales del diseño.
A pesar de que el diseño de mezcla haya sido bien hecho las variables pueden desviar el resultado esperado, por lo que siempre se recurre a la mezcla de prueba, ya sea en laboratorio o en la obra.
- Mediante de aditivos superplastificantes de alto rango también sería posible obtener resistencias más altas, pero dado que trabajan con alto nivel de asentamiento y grado de fluidez, no sería factible obtener suficientes rigideces a muy corto plazo, capaces de permitir un rápido de desencofrado para el reuso intensivo de los moldes.
