Clase 08

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CURSO: 
TECNOLOGÍA DE CONCRETO
1
FACULTAD DE INGENIERÍA Y 
ARQUITECTURA
ING. RENZO ALBERTO RAMOS MATTA
rramosm1@usmp.pe
TEMA:
Diseño de mezcla
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REPASO
DURABILIDAD PERMEABILIDAD
ELASTICIDAD RESISTENCIA
UNIDAD II
PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO
• Primera sesión: Comportamiento del concreto en estado fresco: Estructura 
interna y propiedades
• Segunda sesión: Comportamiento del concreto en estado fresco:
• Ensayos estandarizados
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TEMARIO
INTRODUCCIÓN
CONCEPTO
PARÁMETROS
DISEÑO DE MEZCLAD CON MÉTODO ACI
4
DISEÑO DE MEZCLA
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Generalmente las especificaciones de los materiales a emplear en una estructura las
indica el proyectista en los planos y memorias del proyecto; en particular las propiedades
del concreto endurecido son especificadas por el proyectista de la estructura, mientras
que las propiedades del concreto en estado fresco están regidas por el tipo de
construcción y las condiciones de transportación y colocación.
Estos dos tipos de requerimientos permiten determinar la composición de la mezcla,
teniendo en cuenta el grado de control de calidad aplicado en el lugar o en la obra.
Por lo tanto, se puede decir que el diseño de la mezcla es el proceso de selección de los
componentes adecuados del concreto, determinando sus cantidades relativas con el
propósito de producir un concreto económico, con ciertas propiedades mínimas,
conveniente trabajabilidad, resistencia y
durabilidad.
INTRODUCCIÓN
DISEÑO DE MEZCLA
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Las proporciones de la mezcla de concreto se logra mediante el sistema de prueba y error o el
sistema de ajuste y reajuste.
Dicho sistema consiste en preparar una mezcla de concreto con unas proporciones iniciales y
calculadas por diferentes métodos. A la mezcla de prueba se le realizan los diferentes ensayos
de control de calidad como asentamiento, pérdida de manejabilidad, masa unitaria, tiempos
de fraguado y resistencia a la compresión.
Estos datos se comparan con la especificación y si llegan a ser diferentes o no cumplen con la
expectativa de calidad se reajustan las cantidades, se elabora nuevamente la mezcla que debe
cumplir todos los ensayos de control de calidad, si nuevamente no cumple los requisitos exigidos
es necesario revisar los materiales, el método del diseño y nuevamente otra mezcla
de concreto hasta ajustar los requisitos exigidos por la especificación.
CONCEPTO
DISEÑO DE MEZCLA
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Es indudable que en nuestro medio las dos propiedades más significativas al diseñar mezclas
de concreto normal son la resistencia a la compresión y su trabajabilidad, aunque debe
reconocerse que en los últimos años se ha prestado mucha atención a la durabilidad.
Es fundamental la comunicación entre el diseñador, el constructor y el productor
de concreto con el propósito de asegurar una buena mezcla de concreto. Una adición
de agua en la obra es la peor solución para mejorar la manejabilidad del concreto, es
totalmente contraproducente para la calidad del producto.
DISEÑO DE MEZCLA
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La variación en el costo de los materiales se debe a que el precio del cemento por kilo es
mayor que el de los agregados y de allí, que la proporción de estos últimos minimice la
cantidad de cemento sin sacrificar la resistencia y demás propiedades del concreto. La
diferencia en costo entre los agregados generalmente es secundaria; sin embargo, en
algunas localidades o con algún tipo de agregado especial pueden ser suficientes para
que influya en la selección y dosificación.
En obras pequeñas “sobrediseñar” (sobredimensionar cantidades de materiales),
el concreto puede resultar económico entre comillas pero en una obra muy grande de
altos volúmenes de concreto se debe implementar un extenso control de calidad con el
propósito de mejorar los costos y la eficiencia.
DISEÑO DE MEZCLA
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PARÁMETROS REQUERIDOS
• Tamaño Máximo del agregado grueso
• Tamaño Máximo Nominal del agregado
grueso
• Módulo de Fineza del agregado fino
• Peso Unitario Seco Suelto (PUSS) y Peso
Unitario Seco Compactado (PUSC) de
agregados
• Peso Específico (PE) o Gravedad Específica
(GE)‐ Densidad aparente de los agregados
(grava y arena)
• Contenido de humedad
• Porcentaje de absorción
DISEÑO DE MEZCLA
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• Resistencia a la compresión indicado por el
proyectista
• Indicar si cuenta o no con aire incorporado
• Elemento estructural: refuerzo acero,
recubrimiento, dimensiones‐tamaño, forma,
otros.
• Condiciones de temperatura y condiciones a
las que estará expuesta la estructura.
• Tipo de cemento: Peso específico
• Consistencia de la mezcla
DISEÑO DE MEZCLA
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MÉTODOS
Método 
Comité ACI 
211
Método 
Walker
Método Fuller Método Fineza
DISEÑO DE MEZCLA
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MÉTODO CÓMITE ACI 211
DISEÑO DE MEZCLA
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1. Determinar la resistencia requerida
2. Selección del revenimiento: Cuando este no se especifica el informe del ACI incluye una tabla en la que se
recomiendan diferentes valores de revenimiento de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los
valores aplican cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario, deben ser
incrementados en dos y medio centímetros.
3. Elección del Tamaño Máximo y/o Tamaño Máximo Nominal del agregado: Debe considerar la separación de
los costados del encofrado, espesor de la losa y el espacio libre entre varillas individuales o paquetes de ellas.
Por economía es preferible el mayor tamaño disponible, el cual no debe afectar la trabajabilidad y el proceso
de compactación. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado revenimiento depende
del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los agregados, la temperatura del concreto, la cantidad de
aire incluido y el uso de aditivos químicos.
4. Estimar cantidad agua de mezclado y contenido de aire: Ver tabla con los contenidos de agua recomendables
en función del revenimiento requerido y el tamaño máximo del agregado, considerando concreto sin y con aire
incluido.
5. Definir relación agua/cemento: Ver tabla con los valores de la relación agua/cemento de acuerdo con la
resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera. En una segunda tabla, aparecen los valores de la
relación agua/cemento para casos de exposición severa.
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6. Calcular el contenido de cemento: se calcula con la cantidad de agua y la relación agua/cemento.
7. Estimar contenido de agregado grueso: el ACI maneja una tabla con el volumen del agregado grueso por
volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamaño máximo nominal de la grava y del módulo de
finura de la arena. El volumen está en m3 con base en varillado en seco para un metro cúbico de concreto, el
volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro cúbico de concreto,
multiplicándolo por el peso volumétrico de varillado en seco.
8. Estimar contenido de agregado fino: La cantidad se calcula por diferencia. Es posible emplear cualquiera de
los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto.
9. Ajuste de la mezcla por humedad de agregados: El agua que se añade a la mezcla se debe reducir en
cantidad igual a la humedad libre contribuida por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.
10. Ajuste diseño de mezcla: Se debe verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la
trabajabilidad apropiada mediante el revenimiento y la ausencia de segregación y sangrado, así como las
propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el revenimiento, en el contenido de aire o en el
peso unitario del concreto el informe ACI 211.1‐91 proporciona una serie de recomendaciones que ajustan la
mezcla de prueba hasta lograr las propiedades especificadas en el concreto.
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EJERCICIO
Se desea diseñar una mezcla de concreto para ser utilizado en la construcción de una columna de 0.20x0.25m con acero de 
refuerzo de 3/8” y 1” de recubrimiento. Como dato de diseño, se sabe que la resistencia del concreto especificado por el  
proyectista es f’c = 210 Kg/cm2 a los 28 días.Además, la mezcla no cuenta con aire incorporado. La distribución del área de 
acero y las dimensiones de los elementos estructurales, hacen recomendable el empleo de una mezcla de consistencia 
plástica.
El cemento Portland a emplearse es Andino Tipo V con un peso específico (densidad relativa) de 3.12 gr/cm3.
Por otro lado, los resultados de laboratorio para los agregados y conglomerantes fueron los siguientes:
PESO UNITARIO SECO SUELTO (PUSS) O PESO
VOLUMÉTRICO SECO SUELTO (PVSS)
PESO UNITARIO SECO COMPACTADO (PUSC) O
PESO VOLUMÉTRICO SECO COMPACTADO (PVSC)
GRAVEDAD ESPECÍFICA Y/O PESO ESPECÍFICO
¿Cuáles serán las proporciones en peso y en
volumen en obra.
DISEÑO DE MEZCLA
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1. DETERMINAR LA RESISTENCIA REQUERIDA
La resistencia a la compresión de diseño
debe ser establecida o proporcionada por
el Ingeniero Estructural.
La resistencia requerida (f’cr) siempre será
mayor a la resistencia de diseño (f’c).
Si se tiene a desviación estándar (s) de la
plamta concretera y/o ensayos, se emplean
las normas de acuerdo al ACI 318, 2011; de
lo contrario se usa la tabla adjunta. Se elige
el mayor valor.
Debido a que no tenemos la desviación estándar, 
se considera el segundo cuadro.
f’cr= f´c + 85 = 210 + 85 = 295 kg/cm2
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1. SELECCIÓN DEL REVENIMIENTO
Debido a que el elemento a vaciar es una
columna, se puede tomar un valor entre
2.5cm (1”) y 10cm (4”). Por lo tanto, se
tomará el slump de 10cm (4”) para tener
mayor trabajabilidad; por otro lado, nos
indica que la consistencia es plástica.
SUPERPLASTIFICANTE: 6”‐8”
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2. ELECCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO Y/O TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO
De acuerdo al ACI‐318 el tamaño 
máximo del agregado no debe 
exceder:
• 1/5 de la separación menor entre 
los lados de la cimbra (formaletas, 
encofrado).
• 1/3 del espesor (peralte) de la losa.
• 3/4 del espacio mínimo libre entre 
varillas, alambres de refuerzo 
individuales, paquetes de varilla, 
cables individuales, cables en 
paquete, o ductos.
r=recubrimiento  1”=2.5cm=25mm
Ø=diámetro de varilla 
3/8”=0.9375cm=9.375mm
S=espaciamiento mínimo entre varillas
S= 200‐25*2‐9.375*2
S= 13.125cm=131.25mm
TM grava = 3/4”=1.875cm
Condición 1:
𝑇𝑀
1
5 ∗ 20𝑐𝑚
1.875𝑐𝑚 4𝑐𝑚 (OK)
Condición 2:
NO APLICA PORQUE
EL DISEÑO ES PARA
UNA COLUMNA Y
NO UNA LOSA.
Condición 3:
𝑇𝑀
3
4 ∗ 13.125𝑐𝑚
1.875𝑐𝑚 9.744𝑐𝑚 (OK)
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3. ESTIMAR CANTIDAD AGUA DE MEZCLADO Y CONTENIDO DE AIRE
EL VALOR OBTENIDO ES 205 LITROS (O LO QUE ES LO MISMO: 205KG EN CONDICIONES IDEALES) Y 2.0% DE AIRE
ATRAPADODO
DISEÑO DE MEZCLA
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4. DEFINIR RELACIÓN AGUA/CEMENTO Se procede a la interpolación de acuerdo a los
datos de la tabla y resistencia requerida.
X 0.62
45 ∗ 0.07
50
300 0.55
295 𝑋
250 0.62
F’cr ‐ a/c 300 250 ⇒ 0.55 0.62
295 250 ⇒ 𝑋 0.62
50 ⇒ 0.07
45 ⇒ 𝑋 0.62
X 0.063 0.62 0.557
Ra/c 0.56
DISEÑO DE MEZCLA
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5. CALCULAR EL CONTENIDO DE CEMENTO
Se calcula mediante la relación obtenida
del paso anterior.
𝑅 /
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑊𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑊
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑅 /
𝑊
205𝑘𝑔
0.56
𝑊 366.07 𝑘𝑔/𝑚3
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6. ESTIMAR CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO
𝑃𝑈𝑆𝐶 
𝑊𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜
𝑉𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜
Wagre. grueso 𝑃𝑈𝑆𝐶 ∗ 𝑉𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜
Wagre. grueso 1660
𝑘𝑔
𝑚3 ∗ 0.63𝑚3
Wagre. grueso 1045.8 𝑘𝑔
2.6 0.64
2.7 𝑋
2.8 0.62
MF  ‐ Vol 2.6 2.8 ⇒ 0.64 0.62
2.7 2.8 ⇒ 𝑋 0.62
Vol 0.63
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7. ESTIMAR CONTENIDO DE AGREGADO FINO
𝐺𝐸
𝑊𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑉𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 ∗ 𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
Vcemento
366.07𝑘𝑔
3.12 ∗ 1000𝑘𝑔/𝑚3 0.1173 𝑚3
Elemento Cantidad P.E. – G.E. Volumen
Cemento 366.07 kg 3.12 0.1173
Agua 205.0 kg 1 0.205
Grava 1045.8 kg 2.62 0.3992
Vacíos – aire 
(2.0%)
0.02
𝑉
𝑊𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑃𝐸𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 ∗ 𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
Vagre. fino 1𝑚3 𝑉𝑐𝑒𝑚 𝑉𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑉𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑔𝑟𝑢𝑒𝑠𝑜 𝑉𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠
Vagre. fino 1𝑚3 0.1173 0.205 0.3992 0.02
Vagre. fino 0.2585𝑚3
𝑊𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑓𝑖𝑛𝑜 𝑃. 𝐸𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑓𝑖𝑛𝑜 ∗ 𝑉𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑓𝑖𝑛𝑜 ∗ 𝛾𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑊𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑓𝑖𝑛𝑜 2.65 ∗ 0.2585𝑚3 ∗ 1000
𝑘𝑔
𝑚3
𝑊𝑎𝑔𝑟𝑒. 𝑓𝑖𝑛𝑜 685.025𝑘𝑔
EL DISEÑO ES POR KG/M3 – VOLUMEN ABSOLUTO
DISEÑO DE MEZCLA
8. AJUSTE DE LA MEZCLA POR HUMEDAD Y ABSORCIÓN DE AGREGADOS
Se debe de recordar para una correcta hidratación de la pasta es
necesario tomar en cuenta el porcentaje de absorción de los agregados,
de lo contrario el agua será insuficiente para poder generar la reacción
química.
Por otro lado, no se debe olvidar que los agregados tienen un porcentaje
de humedad, por lo que ya el agua debe estar restada al valor de la
absorción.
Se debe de corregir las proporciones de agua, cemento, agregado fino y
agregado grueso.
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒
Elemento Cantidad
Cemento 366.07 kg
Agua 205.0 kg
Grava 1045.8 kg
Arena 685.025 kg
PESO SECO DE LOS MATERIALES
(Falta corrección por humedad y 
absorción)
DISEÑO DE MEZCLA
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𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 205 15.76 6.27
CORRECCIÓN POR HUMEDAD
Agregado 𝑝𝑒𝑠𝑜 ∗
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑
100 1
Agregado fino 685.025 ∗
3.5
100 1 709 𝑘𝑔
Agregado grueso 1045.8 ∗
0.4
100 1 1050 𝑘𝑔
CORRECCIÓN POR ABSORCIÓN
Agregado 𝑝𝑒𝑠𝑜 ∗
%𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑
100
Agregado fino 685.025 ∗
1.2 3.5
100 15.76
Agregado grueso 1045.8 ∗
1.0 0.4
100 6.27
AGUA EFECTIVA
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎. 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 195.51
DISEÑO DE MEZCLA
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CORRECIÓN DE DISEÑO POR AGUA EFECTIVA
Se calcula mediante la relación obtenida
del paso anterior.
𝑅 /
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑊𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑊
𝑊𝑎𝑔𝑢𝑎
𝑅 /
𝑊
195.51𝑘𝑔
0.56
𝑊 349.13 𝑘𝑔/𝑚3
Elemento Cantidad
Cemento 349.13 kg
Agua 195.51 kg
Grava 1050 kg
Arena 709 kg
PESO DE LOS MATERIALES
DISEÑO DE MEZCLA
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PROPORCIONES EN PESO
𝐸𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑊𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
𝑊𝑐𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
Elemento Cantidad Cemento Proporción 
Peso (kg)
Cemento 349.13 kg 349.13 kg 1
Arena 709 kg 349.13 kg 2.03
Grava 1050 kg 349.13 kg 3.01
Agua 195.51 kg 349.13 kg 0.56
𝐶𝐸𝑀𝐸𝑁𝑇𝑂: 𝐴𝐺𝑅𝐸. 𝐹𝐼𝑁𝑂: 𝐴𝐺𝑅𝐸. 𝐺𝑅𝑈𝐸𝑆𝑂
1 ∶ 2.03 ∶ 3.01 𝑐𝑜𝑛 𝑅𝑎: 𝑐 0.56
PROPORCIONES EN VOLUMEN
𝐴𝐺𝑅𝐸𝐺𝐴𝐷𝑂
𝑃𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛. 𝑝𝑒𝑠𝑜 ∗ 42.5 ∗ 35.31
𝑃𝑈𝑆𝑆
Elemento Proporción 
Peso (kg)
PUSS Proporción 
volumen (pie3)
Cemento 1.00 ‐ 1
Arena 2.03 1580 1.93
Grava 3.01 1550 2.91
Agua 0.56 ‐ 23.8
𝐶𝐸𝑀𝐸𝑁𝑇𝑂: 𝐴𝐺𝑅𝐸. 𝐹𝐼𝑁𝑂: 𝐴𝐺𝑅𝐸. 𝐺𝑅𝑈𝐸𝑆𝑂
1 ∶ 1.93 ∶ 2.91 𝑐𝑜𝑛 23.8 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠
Datos:  01 bolsa de cemento =42.5kg = 1pie3
1m3 = 35.31pie3
A𝐺𝑈𝐴 𝑅𝑎: 𝑐 ∗ 42.5
28
RECESO
DISEÑO DE MEZCLA
29
EJERCICIO
GRACIAS
30