14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Diseño y Dosificación de Hormigones Criterios de conformidad Proporciones en kg/m3 Formula H35A/360/CPN40/25G/5 Relación agua/cemento (1) Cemento CPN40 Agua Arena de trituración MF= 3,6 Arena fina natural, MF=1.8 Piedra partida 6-19 mm 0,44 360 148 220 505 810 Piedra partida 10-30 mm 350 Aditivo plastificante Aditivo incorporador de aire Asentamiento de colocación, cm Temperatura de colocación, ºC Contenido de aire, % Resistencia individual mínima 28 días, Mpa Resistencia media móvil mínima a 28 días, Mpa 2,2 0,1 5±2 10 a 30 4a6 31,5 35,0 1 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones El diseño de hormigones involucra Reunión de datos necesarios de la obra y de la futura condición de exposición del hormigón Especificación de los materiales componentes Definición de los requerimientos que debe satisfacer el hormigón en estado fresco y endurecido Determinación de las proporciones de los materiales componentes o Dosificación Verificación de su desempeño en Obra 2 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Introducción Diseño de la mezcla (mix design) es el proceso mediante el cual se definen las características de desempeño que deberá tener el hormigón. Es la instancia donde se establecen los parámetros de durabilidad, de trabajabilidad y de resistencia del material, teniendo en cuenta además aspectos económicos e impacto ambiental. Estos parámetros están impulsados por factores tales como el entorno de servicio del hormigón (condiciones de exposición del medioambiente y microambiente), el método de construcción y los requisitos estructurales. Se parte de definir las condiciones de contorno que deberán satisfacer el hormigón y sus materiales componentes. Una vez que se establecen los parámetros de diseño de la mezcla, se deben identificar y determinar las características de los materiales y la tecnología de producción. Diseño y Dosificación de Hormigones Introducción Dosificación de la mezcla es el procedimiento mediante el cual se establecen las proporciones de la mezcla. Este procedimiento pueden ser desarrollado utilizando relaciones establecidas a través de investigación o experiencia pasada. El método de dosificación depende del tipo de hormigón (densidad normal, pesados o livianos, autocompactantes, proyectados, compactados a rodillo, con fibras, alta resistencia, etc.) Debido a la multiplicidad de materiales componentes (aditivos y adiciones), los métodos de dosificación se basan en procesos de selección basados en la evaluación del desempeño de pastones de prueba en laboratorio y a escala de producción (Diseño de Experimentos) 3 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Introducción Dosificación de la mezcla Se deben revistar previamente las especificaciones del proyecto y los criterios de aceptación que se aplicarán en obra para establecer el grado de cumplimiento de la calidad especificada. Antes de comenzar con el proceso de dosificación se deben seleccionar los materiales componentes y se debe verificar previamente la aptitud de los mismos en conformidad con las normas de aplicación (cemento, agua, adiciones, aditivos y agregados). Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos materiales componentes – Agregado Fino (IRAM 1512) Ensayo o determinación Pérdida de masa según método de ensayo de durabilidad por ataque con sulfato de sodio Curva granulométrica Materia orgánica por índice colorimétrico Terrones de arcillas y partículas friables Conchillas Finos que pasan el tamiz IRAM 75 mm Materias carbonosas Sulfatos solubles expresados como SO3 Otras sales solubles Otras sustancias perjudiciales Equivalente arena Absorción Densidad RAS Norma IRAM requisito unidad < 10,0 % 1525 AyB < 500 ≤ 3,0 ≤ 30,0 ≤ 3,0 ≤ 0,5 ≤ 0,1 ≤ 1,5 ---mg/kg 1505 1647 1647 1649 g/100g ≤ 2,0 ≥ 75 ≤ 1,0 ≥ 2,60 ≤ 0,1 % g/g % 1540 1647 1647 1647 1649 1682 1520 1520 1674 4 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos materiales componentes – Agregado Grueso (IRAM 1531) Ensayo o determinación Pérdida de masa según método de ensayo de durabilidad por ataque con sulfato de sodio Curva granulométrica Desgaste Los Ángeles Partículas blandas Ftanita como impureza Terrones de arcillas y partículas friables Finos que pasan el tamiz IRAM 75 mm Materias carbonosas Sulfatos solubles expresados como SO3 Otras sales solubles Otras sustancias perjudiciales RAS Contenido de partículas lajosas y elongadas Absorción Densidad requisito unidad Norma IRAM < 12,0 % 1525 AyB ≤ 30/50 ≤ 5,0 ≤ 5,0 ≤ 2,0 ≤ 1,0 ≤ 0,5 ≤ 0,075 ≤ 1,5 ≤ 5,0 ≤ 0,10 ≤ 40 ≤ 1,0 ≥ 2,60 ---% 1505 1532 1644 1649 1647 1540 1647 g/100g % g/g 1647 1647 1674 1687 1533 1533 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla 5 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Parámetros en estado fresco • • • • • consistencia y fluidez exudación tiempo de fraguado contenido de aire densidad Parámetros en estado endurecido • • • • • • resistencia especificada resistencia de diseño resistencia efectiva modulo de elasticidad fluencia y contracción por secado coeficiente de expansión térmica Parámetros de durabilidad • • • • • • • relación agua/mc resistencia especificada contenido mínimo de cemento contenido de aire succión capilar permeabilidad difusión Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Para establecer los parámetros de la mezcla se debe realizar lo siguiente: o Revisar cuidadosamente los requerimientos generales y particulares del pliego de obra y de los documentos del proyecto. o Establecer el grado de exposición al que estará sometido el hormigón durante su vida útil (entorno ambiental, micro climático y operacional). o Tener en cuenta la tipología estructural y su ingeniería de detalle. o Considerar la metodología constructiva. o Tener en cuenta las condiciones de producción, de puesta en obra y de control del hormigón. o Tener en cuenta los materiales disponibles para la elaboración del hormigón. 6 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia especificada y edad de diseño Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia especificada, potencial y efectiva 7 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia especificada, potencial y efectiva Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia de diseño (cuando no se conoce el desvío) Es la resistencia media que deberá alcanzar el hormigón, a la edad de diseño, para que bajo las condiciones de producción con las que será elaborado y controlado, pueda satisfacer los criterios de conformidad con los que será juzgada la resistencia especificada. 8 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia media (cuando se conoce el desvío) Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia media (cuando se conoce el desvío) Cuando se disponga de treinta (30) o más resultados de ensayos consecutivos que conforman un (1) único grupo, la desviación estándar se determina aplicando la siguiente fórmula: donde: sn la desviación estándar Xi el resultado de un ensayo. X el promedio de (n) resultados de ensayos. n el número de resultados de ensayos consecutivos. 9 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Resistencia media (cuando se conoce el desvío) Cuando se disponga de dos (2) grupos de ensayos consecutivos, que entre ambos sumen treinta (30) o más resultados de ensayos, se debe determinar la desviación estándar promedio aplicando la siguiente expresión: donde: sp el promedio estadístico de las desviaciones estándares, cuando se usan dos grupos de resultados de ensayos para determinar la desviación estándar. sn1 y sn2 las desviaciones estándares calculadas por separado para cada uno de los dos grupos de resultados de ensayos. n1 y n2 el número de resultados de ensayo que conforman cada grupo (no inferiores a 10) Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Agresividad de los suelos Los grados de ataque son válidos para estructuras en contacto con suelos saturados de agua en forma frecuente o permanente. Cuando los suelos sean de baja permeabilidad, con K menor de 10-5 m/s, el grado de ataque se puede reducir al grado inmediato anterior. 10 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Agresividad de las aguas Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Agresividad de las aguas • Los grados de ataque son válidos para climas moderados, con temperaturas medias anuales iguales o menores que 25 ºC y aguas estacionarias o que se mueven lentamente (velocidad igual o menor que 0,8 m/s). • Si el agua contiene una única sustancia agresiva, ella determina el grado de ataque. • Si el agua contiene dos (2) o más sustancias agresivas, el grado de ataque será determinado para la concentración más severa de los agentes agresivos presentes. • Si todas las concentraciones corresponden a un mismo grado de ataque, con valores que están dentro del cuarto superior del intervalo y en el caso del pH en el cuarto inferior del intervalo, se debe aumentar el grado de agresión al inmediato superior. Este incremento no se debe aplicar al agua de mar. • La agresión química del agua de mar en contacto con la estructura se debe equiparar al grado de ataque moderado. • Cuando la agresividad sea por bajo pH o por amonio, con grado de ataque muy fuerte se debe aplicar una protección superficial o acción equivalente de probada eficacia. 11 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Cementos para agresividad debido a sulfatos Grado de ataque MODERADO a) Cemento moderadamente resistente a los sulfatos. b) Cemento pórtland normal (CPN) más una adición mineral activa incorporada en obra. c) Cemento de uso general. Los materiales cementícios ensayados según la norma IRAM 1635:2009, deben tener una expansión igual o menor que 0,10 % a los 6 meses de edad. Este requisito no será de aplicación a las soluciones a) y b) cuando se utilice un cemento CPN con contenido de adiciones minerales igual o menor que el 5 % y cuyo contenido de aluminato tricálcico (C3A) sea igual o menor que el 8 %, determinado según la norma IRAM 1504:1986. En este grado de ataque se incluyen los hormigón que esté sometido a la acción del agua de mar o a la acción de aguas con contenidos de sulfatos y cloruros equivalentes a las del agua de mar pero provenientes de ambiente no marino Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Cementos para agresividad debido a sulfatos Grado de ataque FUERTE a) Cemento altamente resistente a los sulfatos b) Cemento portland normal (CPN) más una adición mineral activa incorporada en obra. Los materiales cementícios de las soluciones a) y b) ensayados según la norma IRAM 1635:2009 deben tener una expansión igual o menor que 0,10 % a la edad de un (1) año. Este requisito no será de aplicación a la solución a) cuando se utilice un cemento CPN con contenido de adiciones minerales igual o menor que el 5 % y que cumpla las siguientes condiciones aplicando la norma IRAM 1504:1986: El contenido de aluminato tricálcico (C3A) sea igual o menor que el 4 % y el contenido de aluminato tricálcico más aluminoferrito tetracálcico (C3A+FAC4) sea igual o menor que el 22 %. 12 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Cementos para agresividad debido a sulfatos Grado de ataque MUY FUERTE a) Cemento con adiciones altamente resistente a los sulfatos. El contenido de cemento del hormigón será igual o mayor que 380 kg/m3. b) Cemento sin adiciones altamente resistente a los sulfatos utilizado conjuntamente con una adición mineral activa agregada en obra. La adición debe mejorar la resistencia a los sulfatos del cemento. El contenido de material cementício del hormigón será igual o mayor que 380 kg/m3. c) Cemento portland normal altamente resistente a los sulfatos y una protección exterior capaz de resistir la agresión. El contenido de cemento del hormigón será igual o mayor que 350 kg/m3. Los materiales cementícios de las soluciones a), b) y c), ensayados según la norma IRAM 1635:2009 deben tener una expansión igual o menor que 0,10 % a la edad de un (1) año. Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Condiciones de congelación y deshielo y sales anticongelantes Para hormigones con tamaño máximo nominal de agregado grueso ≥ 53,0 mm, el contenido de aire se debe determinar sobre la fracción de hormigón que resulta luego de retirar, mediante tamizado, las partículas de agregado grueso > 37,5 mm. En este caso, el contenido de aire medido en la fracción tamizada debe ser el indicado para el tamaño máximo nominal de 37,5 mm. En hormigones H35 y mayores el contenido de aire se puede reducir en 1%. 13 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Otros requisitos Exudación: Cuando se construyan elementos estructurales que superen los dos (2) metros de altura o que estén sometidos a abrasión, erosión o cavitación, la exudación del hormigón, determinada según la norma IRAM 1604:2004, debe cumplir los límites siguientes: • capacidad de exudación igual o menor que cinco por ciento (5 %). • velocidad de exudación igual o menor que 100 x 10 – 6 cm/s . Contenido mínimo de cemento: para proteger a las armaduras frente a la corrosión el contenido mínimo de cemento debe ser igual a 280 kg/m³ de hormigón fresco compactado tanto en el hormigón armado como en el pretensado. En los elementos estructurales de hormigón masivo armado el contenido mínimo de cemento puede ser igual a 200 kg/m³ de hormigón fresco compactado si se cumplen las siguientes condiciones: (i) el elemento estructural está expuesto a un medio no agresivo tanto para el hormigón como para las armaduras y, (ii) el recubrimiento de las armaduras es igual o mayor que 100 mm. Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Otros requisitos Impermeabilidad: Los hormigones de las estructuras destinadas a contener o conducir agua y que requieran una elevada impermeabilidad, deberán tener una penetración de agua máxima igual o menor que 50 mm y una penetración de agua media igual o menor que 30 mm en el ensayo según la norma IRAM 1554:1983. 14 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Clase o Grado de Exposición Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Clase o Grado de Exposición 15 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Clase o Grado de Exposición Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad 16 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de Durabilidad Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de trabajabilidad Las mezclas con intervalos de consistencia fluida y muy fluida se pueden utilizar en hormigones de cualquier clase sólo si éstos contienen un aditivo superfluidificante. 17 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla: Requisitos de trabajabilidad El contenido de material pulverulento debe ser el indispensable para permitir que el hormigón fresco tenga adecuada cohesión que impida su segregación y excesiva exudación. Se considera material pulverulento a la suma, en masa, de las partículas del cemento, las adiciones minerales pulverulentas, ya sean activas o no, y la fracción de los agregados que pasan el tamiz IRAM 300 μm (N° 50) Requisitos especiales Tipo de hormigón Casos típicos a colocar bajo agua Pilotes de gran diámetro Hormigón de elevada impermeabilidad Cisternas. Depósitos para agua. Conductos. Tuberías. Hormigón expuesto a abrasión Resbalamiento de materiales a granel. Movimiento de objetos pesados. Escurrimiento rápido de agua Máxima razón agua/cemento 0,45 espesor 500 mm: 0,45 espesor > 500 mm: 0,55 0,42 Clase mínima de hormigón H-30 espesor 500 mm: H-30 espesor > 500 mm: H-20 H-40 Si no no Aditivo fluidif. recomendable recomendable recomendable Aditivo superfl. recomendable recomendable recomendable 180 ± 20 menor de 150 menor de 100 Penetración de agua IRAM 1554-83 ------ Para espesor 500 mm, la penetración de agua debe ser 30 mm ------ Exigencias adicionales a cumplir por los agregados Agr. grueso: Tam. Máx. 25 mm -------- Aire inc Asent. mm Agregado grueso: T máx 25 mm y Tmáx: 1/3 del espesor del elemento estructural. Desgaste "Los Angeles" 30 % 18 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Ejemplo 1. Parámetros de diseño de hormigones para una obra portuaria Elemento estructural Pilotes Contenido mínimo de cemento, kg/m3 Tipo de cemento, según CIRSOC 201 (1) Resistencia especificada, MPa (2) Resistencia a la flexión, MPa (2) Resistencia de diseño a la compresión, MPa (2) Tamaño máximo del agregado, mm Relación agua cemento máxima Asentamiento de recepción en obra, cm Asentamiento de colocación, cm (3) Contenido de aire, % Velocidad de succión capilar, g/m2 s1/2 380 ARS o MRS 35 ---45 19 o 25 0,45 10 ± 2 19 ± 3 4,5 ± 1,5 ≤ 4,0 Columnas, vigas y losas 380 ARS o MRS 40 ---50 19 o 25 0,40 10 ± 2 15 ± 3 5,0 ± 1,5 ≤ 4,0 Carpeta de rodamiento 380 ARS o MRS 40 5,0 50 19 o 25 0,40 10 ± 2 10 ± 2 6,0 ± 1,5 ≤ 4,0 Notas: (1) ARS: altamente resistente a los sulfatos, MRS: moderadamente resistente a los sulfatos. (2) edad de diseño 28 días, (3) ajustado mediante la incorporación en obra de aditivo superfluidificante. Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Ejemplo 2. Parámetros de diseño hormigones para pavimentos con terminadora en Bahía Blanca Elemento estructural Contenido mínimo de cemento, kg/m3 Tipo de cemento Resistencia efectiva a la compresión, MPa (1) Resistencia a la flexión, MPa (1) Resistencia de diseño a la compresión, MPa (1) Tamaño máximo del agregado, mm Relación agua cemento máxima Asentamiento inicial, cm Asentamiento de colocación, cm Contenido de aire, % Velocidad de exudación, 10 -6 cm/s Capacidad de exudación , % Pavimento TAR 340 IRAM 50002 ≥ 32,5 ≥ 5,0 ≥ 46 19 o 25 0,40 5a8 2a5 4,5 ± 1,0 ≤ 100 ≤3 Notas: (1) edad de diseño 28 días 19 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Ejemplo 3. Parámetros de diseño hormigones para muro colados Descripción Tipo de cemento Contenido de cemento Resistencia especificada Resistencia de diseño Edad de diseño Relación agua cemento Contenido de aire incorporado Tamaño máximo de agregado Penetración de agua máxima Penetración de agua promedio Velocidad de succión capilar Porcentaje de agregado fino respecto del total de agregado Asentamiento de colocación Velocidad de exudación Capacidad de exudación Tiempo de fraguado inicial Tiempo de fraguado final unidad ---kg/m3 MPa MPa días ----% mm mm mm g/m2 s1/2 % mm cm/s % horas horas requerimiento ARS ≥ 380 35 45 28 ≤ 0,45 4,5 ± 1,5 26,5 ≤ 50 ≤ 50 ≤ 4,0 ≤ 45 200 ± 20 ≤ 100 x 10-6 ≤5 ≥ 10 ≤ 20 Notas: (1) el asentamiento de colocación se deberá mantener durante 2 horas con una perdida máxima de 4 cm Diseño y Dosificación de Hormigones Parámetros de Diseño de la Mezcla Ejemplo 4. Parámetros de diseño hormigones para dovelas Descripción unidad Tipo de cemento o material cementicio ---Contenido de cemento o material cementicio kg/m3 Resistencia especificada MPa Resistencia de diseño MPa Edad de diseño días Resistencia efectiva media a la compresión al final de ciclo de MPa curado acelerado (3) Resistencia efectiva media a la compresión a la edad de 28 días MPa Relación agua cemento ----Tamaño máximo de agregado mm Penetración de agua máxima mm Penetración de agua promedio mm Velocidad de succión capilar g/m2 s1/2 Porcentaje de agregado fino respecto del total de agregado % Asentamiento de colocación mm requerimiento ARS ≥ 380 50 ≥ 60 28 ≥ 15 ≥ 42,5 ≤ 0,40 20 ≤ 50 ≤ 30 ≤ 4,0 ≤ 41 35 ± 15 20 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla Cemento CPN40 Agua Arena Gruesa (Río Cuarto) – MF 3,4 Arena Fina (Río Paraná) – MF 1,8 Piedra partida basáltica 19 mm Aditivo Plastificante 400 172 496 250 1180 2,72 Relación agua/cemento 0,43 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m 3 Asentamiento de diseño Clase resistente Relación agua / cemento Contenido de aire de diseño Resistencia de diseño Identificación de la fórmula Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla La dosificación del hormigón se debe establecer en forma racional, en base a información de experiencias previas y/o mediante la preparación de mezclas de prueba en el laboratorio o en la obra. En ambos casos con los materiales que se van a utilizar en la obra. Cuando los criterios de diseño se basen en la resistencia del hormigón a tracción por compresión diametral o a tracción por flexión, se debe: • Verificar en forma experimental, durante los ensayos de dosificación, que la mezcla cumpla con la resistencia a tracción especificada en los Documentos del Proyecto. • Determinar la correlación entre la resistencia a compresión y la resistencia a tracción por compresión diametral o a tracción por flexión, según corresponda, mediante ensayos con el mismo hormigón a utilizar en obra. • Realizar la recepción del hormigón mediante ensayos de compresión, y verificar el cumplimiento de la resistencia especificada aplicando el coeficiente de correlación determinado. 21 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Método racional CIRSOC 201 Las proporciones de las mezclas para las diferentes clases de hormigones, materiales y condiciones de elaboración con que se ejecutará la obra, se deben establecer experimentalmente, en base a la preparación y ensayo de pastones de prueba, elaborados bajo las siguientes condiciones: a) Los pastones se deben realizar con muestras representativas de los materiales a emplear en la obra y que satisfagan los requerimientos de calidad y de diseño establecidos en las normas y especificaciones de aplicación al proyecto. b) se deben ensayar al menos pastones con tres (3) razones agua/cemento distintas, que comprendan a la elegida de acuerdo a los requerimientos de durabilidad y la prevista de acuerdo con la resistencia media de diseño adoptada para el hormigón, según la resistencia especificada. c) la formula de los pastones se expresará en kg/m3. La composición granulométrica de los agregados, en las proporciones empeladas en la formula se ajustará a los limites granulométricos especificados. d) La consistencia del hormigón de los pastones debe ser el especificado para la estructura donde se empleará el hormigón, con las tolerancias admitidas . Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Método racional CIRSOC 201 e) el contenido de aire incorporado debe ser el especificado para la estructura a construir, con las tolerancias admitidas. f) cuando existan requisitos adicionales en estado fresco (fraguado, exudación, etc.) se deberá verificar el cumplimiento de lo especificado para dichos parámetros. g) la temperatura de la mezcla fresca en el laboratorio debe estar comprendida dentro de un intervalo de ± 5°C respecto de la máxima temperatura que se prevé que tendrá el hormigón en el momento de ser mezclado y colocado en obra. h) para cada razón agua/cemento se deben moldear por lo menos tres (3) probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura o, si corresponde, un mínimo de cuatro (4) probetas cilíndricas de 10 cm de diámetro y 20 cm de altura, para la edad de diseño y para cada edad de ensayo adicional que se desee. Las probetas se deben preparar, curar y acondicionar para su ensayo en un todo de acuerdo con lo establecido en las normas IRAM 1524 ó 1534. Los ensayos de resistencia a la compresión se deben realizar en las condiciones que establece la norma IRAM 1546, a la edad de diseño que corresponda. 22 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Método racional CIRSOC 201 i) con los resultados de los ensayos de resistencia se debe trazar una curva que relacione las razones agua/cemento del hormigón con las resistencias medias de rotura a la compresión a la edad de diseño, obtenidas con las mezclas de los pastones de prueba. j) de la curva trazada se debe obtener la razón agua/cemento que satisfaga a la resistencia de diseño. El valor obtenido no debe exceder la máxima razón establecida por consideraciones de durabilidad. k) cuando existan requisitos adicionales en estado endurecido se deberá verificar el cumplimiento de lo especificado para dichos parámetros. l) la mezcla resultante se debe ajustar posteriormente con los materiales y equipos disponibles en la obra, antes de iniciar su producción industrial. Las proporciones finales se establecerán de modo tal que no sea excedida la máxima razón agua/cemento determinada según f), cuando el asentamiento sea el máximo especificado. Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés El agregado fino debe estar constituido por arenas naturales (partículas redondeadas) o por una mezcla de arenas naturales y arenas de trituración (partículas angulosas), estas últimas en porcentajes no mayores al 30 % . El agregado fino debe tener una granulometría continua comprendida dentro de los límites que determinan las granulometrías A y B de la tabla y el módulo de finura debe ser igual o mayor que 2,3 e igual o menor que 3,1 23 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés El agregado grueso tendrá una granulometría comprendida dentro de los límites que para cada tamaño nominal se indican en la tabla El tamaño máximo nominal del agregado grueso debe ser menor que: (i) 1/3 del espesor en una losa, (ii) 1/5 de la menor dimensión lineal en cualquier otro elemento estructural y (iii) 3/4 de la mínima separación libre horizontal o vertical entre dos barras de armaduras, o entre grupos de barras paralelas en contacto directo que actúen como una unidad Para dosificar hay que establecer: • • • • • • • • Asentamiento Resistencia de diseño Relación agua – cemento Contenido de agua Contenido de cemento y adiciones Contenido de aire Contenido de agregados Dosis de aditivos 24 14/09/2021 Métodos de dosificación Empíricos No tienen en cuenta las características de los agregados Fijan la relación ---> Cemento: Arena: Piedra Varían agua ---------> a / c variable ---------> As f´c; durabilidad Métodos de dosificación Semi-empíricos No tienen en cuenta las características de los agregados Fijan la relación a / c por f´c; durabilidad Pastones de prueba Volumen de pasta fijo Agregado fino y grueso variable --> aspecto y As Racionales Determinan las proporciones de los materiales a partir de sus características. Mezclas de prueba 25 14/09/2021 Algunos métodos de dosificación racionales Hormigón Normal, de Densidad Elevada y Masivo (ACI comité 211.1) Método de García Balado o de dosificación de hormigón convencional (ICPA) Método de United Kington Método de Sabesinky Felperín Hormigón Liviano (Método de Weigler-Karl) Hormigón Liviano (ACI 211.2) Hormigones de Revenimiento Cero (ACI 211.3) Hormigones de Alta Resistencia con Cemento Portland y Ceniza Volante (ACI 211.4R) Hormigón Compactado a Rodillo (USACE) Método de dosificación de hormigones autocompactantes (Okamura) Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional Información requerida de los materiales Granulometría (fino y grueso) Densidad (fino y grueso) PUV (grueso) Absorción (fino y grueso) 26 14/09/2021 Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional Elección del asentamiento (trabajabilidad) Elección del tamaño máximo del agregado Estimación del contenido de agua y aire Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados • Mezcla de prueba Asentamientos recomendados para distintos tipos de obras Asentamiento en mm Tipos de Construcción de hormigón Máximo Mínimo Zapatas, muros de cimentación reforzados 75 25 Zapatas, cajones, muros de subestructuras sin refuerzo 75 25 Vigas y muros reforzados 100 25 Columnas de edificios 100 25 Pavimentos, losas 75 25 Hormigón masivo 75 25 Adaptado de ACI 211.1 27 14/09/2021 Requerimiento de agua y aire para diferentes asentamientos y tamaños de agregado Contenido de Agua kg/m3 Asentamiento Hormigón sin aire incorporado 9.5 12.5 19 25 37.5 50 75 150 ⅜” ½” ¾” 1” 1½” 2” 3” 6” 25 a 50 207 199 190 179 166 154 130 113 75 a 100 228 216 205 193 181 169 145 124 150 a 175 243 228 216 202 190 178 160 - 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2 Tam.max mm Contenido aproximado de aire naturalmente incorporado. % Tablas. Método ACI-211 Requerimiento de agua y aire para diferentes asentamientos y tamaños de agregado Asentamiento Hormigón con aire incorporado 25 a 50 181 175 168 160 150 142 122 107 75 a 100 202 193 184 175 165 157 133 119 150 a 175 216 205 197 184 174 166 154 - Exposición leve 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 Exposición moderada 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0 Exposición severa 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 Contenido de aire recomendado. % Tablas. Método ACI-211 28 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés Relación empírica entre demanda de agua, tamaño máximo del agregado y asentamiento en hormigones sin aire incorporado. Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés Relación empírica entre demanda de agua, tamaño máximo del agregado y asentamiento en hormigones con aire incorporado. 29 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés Abaco 1: Demanda de agua del hormigón en función del asentamiento y el MF del agregado total MF 250 3,0 240 230 3,5 3 Demanda de agua [l/m ] 220 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 210 200 190 180 170 160 150 140 * Para agregados triturados, aumentar 5-10 % * Con plastificante, reducir 5-7 % * Con A% de aire incorporado, reducir la demanda de agua en 2-3 % por cada (A-1) 130 120 110 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Asentamiento [cm] Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional Elección del asentamiento (trabajabilidad) Elección del tamaño máximo del agregado Estimación del contenido de agua y aire Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados • Mezcla de prueba 30 14/09/2021 Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional MATERIAL densidad kg/m3 litros/m3 AGUA 1 xxx xxx Elección del asentamiento (trabajabilidad) CEMENTO 3,12 ARENA agregado 2,63 Elección del tamaño máximo del PIEDRA 2,7 Estimación del contenido de agua y aire AIRE xxx Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados Mezcla de prueba Abaco 2: Relación a/c vs Resistencia del hormigón a la edad de 28 días para distintas categorías de cemento 70 Resistencia del hormigón a 28 días [MPa] • * Válido para Canto Rodado; con Piedra Partida, las resistencias aumentan un 20 %. * El aire incorporado ( A%) reduce las resistencias en 5 % por cada (A%-1). 60 50 40 30 CP 50 20 CP 40 10 CP 30 0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Relación agua/cemento 31 14/09/2021 Relación empírica entre resistencia a la compresión y relación agua/cemento Requisitos de Durabilidad 32 14/09/2021 Adaptado de ACI 318 Relación agua–material cementante máxima y resistencia a compresión de diseño mínima para diversas condiciones de exposición Condición de exposición Relación agua –material cementante Máxima Resistencia a compresión de diseño Mínima Hormigón protegido de la exposición a congelación y deshielo, de la aplicación de sales descongelantes o de sustancias agresivas Elija la relación agua material cementante basándose en resistencia, trabajabilidad y requisitos de terminación superficial Elija la resistencia basándose en los requisitos estructurales Hormigón que se pretende que tenga baja permeabilidad cuando sea expuesto al agua 0.50 28 MPa Hormigón expuesto a congelación y deshielo en condición húmeda y a descongelantes 0.45 32 MPa 0.40 35 MPa Para protección de la corrosión de la armadura del hormigón expuesto a cloruro de las sales descongelantes, agua con sales, agua de mar o rociado de estas fuentes Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional Elección del asentamiento (trabajabilidad) Elección del tamaño máximo del agregado Estimación del contenido de agua y aire Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados • Mezcla de prueba 33 14/09/2021 Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional MATERIAL densidad kg/m3 litros/m3 AGUA 1 xxx xxx Elección del asentamiento (trabajabilidad) CEMENTO 3,12 xxx xxx ARENA agregado 2,63 Elección del tamaño máximo del PIEDRA Estimación del contenido de agua y aire 2,7 AIRE xxx Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados • Mezcla de prueba Estimación del volumen de agregado grueso Tamaño máximo nominal del agregado mm Volumen de agregado grueso seco compactado por volumen unitario de hormigón Módulo de finura 2.40 2.60 2.80 3.00 9.5 ⅜” 0.50 0.48 0.46 0.44 12.5 ½” 0.59 0.57 0.55 0.53 19 ¾” 0.66 0.64 0.62 0.60 25 1” 0.71 0.69 0.67 0.65 37.5 1½” 0.75 0.73 0.71 0.69 50 2” 0.78 0.76 0.74 0.72 75 3” 0.82 0.80 0.78 0.76 150 6” 0.87 0.85 0.83 0.81 Tablas. Método ACI-211 34 14/09/2021 Diseño y Dosificación de Hormigones Dosificación de la Mezcla – Relaciones de interés Relación empírica entre la fracción volumétrica de agregado grueso seco y compactado, módulo de finura de la arena y tamaño máximo del agregado. Procedimiento ACI-211. Hormigón convencional MATERIAL densidad kg/m3 litros/m3 AGUA 1 xxx xxx 3,12 xxx xxx xxx xxx CEMENTO Elección del asentamiento (trabajabilidad) ARENA 2,63 PIEDRA Elección del tamaño máximo del agregado 2,7 AIRE Estimación del contenido de agua y aire xxx Elección de la relación agua/cemento Cálculo de contenido de cemento Estimación del contenido de agregado grueso Estimación del contenido de agregado fino Ajuste del contenido de agua por humedad de los agregados • Mezcla de prueba 35 14/09/2021 Contenido mínimo de material cementíceo Tamaño máximo nominal del agregado Material cementíceo mm kg/m3 37.5 1½” 280 25 1” 310 19 ¾” 320 12.5 ½” 350 9.5 ⅜” 360 Adaptado de ACI 302 Evaluación de la necesidad de correcciones: 1. Aspecto: arenoso - pedregoso modificar relación Af / Ag ……..variar el contenido de agua…. 2. Asentamiento: – ACI D As = 1” D C.U.A = 3 % 3. Terminación 4. Cohesión: » modificar contenido de finos, » modificar relación Af / Ag 5. Aire: – ACI Aire = 1 %, D C.U.A = 3 kg/m3 As cte Aire = 1 %, D f´c = 5 % 36 14/09/2021 Demanda de agua Algunos criterios generales • Popovics k=(S2/ S1)0.1 w2 = (S2/ S1)0.1 * w1 • Powers k = (logS2-6 ) / (log S1-6) w2 = (logS2-6 ) / (log S1-6) * w1 • ACI DS = 1” D C.U.A = 3 % • ACI S cte Aire = 1 %, D C.U.A = 3 kg/m3 S: Asentamiento Dosificación racional mediante pastones de prueba Las proporciones de las mezclas para las diferentes clases de hormigones, materiales y condiciones de elaboración con que se ejecutará la obra, se deben establecer experimentalmente, en base a la preparación y ensayo de pastones de prueba, elaborados bajo las siguientes condiciones: a) se deben emplear 3 razones agua/cemento distintas, que produzcan un intervalo de resistencias que comprenda a la resistencia de diseño f´cr . b) el asentamiento del hormigón debe ser el especificado. c) el contenido de aire incorporado debe ser el especificado. d) la temperatura de la mezcla fresca en el laboratorio debe estar comprendida dentro de un intervalo de ± 5°C respecto de la máxima temperatura que se prevé que tendrá en obra. e) para cada razón agua/cemento se deben moldear por lo menos 3 probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura (4 de 10 por 20). f) se debe trazar una curva que relacione las razones agua/cemento del hormigón con las resistencias medias de rotura a la compresión De la curva trazada se debe obtener la razón agua/cemento a utilizar en la obra. El valor obtenido no debe exceder la máxima razón establecida por consideraciones de durabilidad. g) la mezcla resultante se debe ajustar posteriormente con los materiales y equipos disponibles en la obra 37 14/09/2021 Dosificación racional basada en información de experiencias previas La dosificación del hormigón se puede calcular mediante métodos racionales aplicados a la información experimental obtenida en obra o en laboratorio, siempre que se cumpla que: ● La relación agua/cemento sea elegida según lo establecido anteriormente. ● La información necesaria se haya obtenido mediante ensayos realizados dentro de los últimos doce (12) meses. ● Los materiales, equipos y condiciones de diseño, sean similares a las que se utilizarán en la obra que motiva la dosificación a realizar. ● La mezcla sea finalmente ajustada en obra Dosificación del hormigón establecido en forma empírica Para los hormigones clase H-15, exclusivamente, se pueden adoptar dosificaciones empíricas basadas en proporciones preestablecidas, si se cumple que: ● La condición de exposición de la estructura sea del tipo A1 ● Se utilicen cementos normalizados y se asegure los contenidos mínimos indicados: Contenido mínimo de cemento por metro cúbico de hormigón (kg) según la consistencia del hormigón Clase de hormigón Consistencias seca y plástica Consistencia muy plástica Consistencia fluida H-15 300 320 350 ● No se utilicen aditivos ni adiciones minerales de ningún tipo. ● La consistencia del hormigón debe ser seca, plástica, muy plástica y fluida con exclusión de las consistencias muy seca y muy fluida. ● El cemento se deberá medir en bolsa entera o en peso. 38
