El diseño de mezclas de concreto es un proceso el cual consiste en la selección de ingredientes disponibles y la determinación de sus cantidades relativas para producirlo. La mezcla debe adquirir la resistencia, durabilidad, peso unitario, estabilidad de volumen y apariencia adecuadas.
Tabla de contenidos
Componentes del diseño de mezclas de concreto
Cemento: representa entre el 7% y el 15% del volumen de la mezcla y tiene propiedades de adherencia y cohesión.
Agregados: estos ocupan entre el 59% y el 76% del volumen total de la mezcla.
Agua: ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla, cuya función es hidratar el cemento a través de complejas reacciones químicas.
Aire: el contenido de aire en la mezcla es usualmente el que queda atrapado (entre 1% y 3%) o ha sido incluido intencionalmente ( entre 1% y 7%).
Aditivos: la mezcla de concreto puede contenerlos para alterar ciertas propiedades.
Consideraciones básicas para el diseño de mezclas de concreto
- Economía
- Especificaciones
- Tecnología existente
Economía
El costo de producción del concreto involucra los materiales, la mano de obra y los equipo que se utilicen en su producción. Para lograr un concreto económico y eficiente, se debe optimizar adecuadamente las proporciones de los materiales empleados.
En las especificaciones para el diseño de mezclas de concreto, generalmente se solicitan alguno de los siguientes aspectos:
- Asentamientos máximos y mínimos.
- Tamaño máximo del agregado grueso.
- Contenidos de aire incluido.
- Resistencia mínima a la compresión.
- Resistencia de sobrediseño mínima.
- Máxima relación agua-cemento.
- Máximos contenidos de cemento.
- Tipos especiales de cementos o agregados.
- Pesos unitarios mínimos.
- Utilización de aditivos.
En muchos países de América, se llevan a cabo las dosificaciones para concreto norma y pesado A.C.I.-211.
En la tecnología existente del diseño se deben considerar los sistemas de dosificación, mezclado, transporte, colocación y curado.
La dosificación del cemento y los agregados es preferible realizarlo por peso, para evitar errores por compactación, abultamiento, humedad, entre otros.
La información requerida de los materiales contempla a las propiedades del concreto, calidad del agua, propiedades de los agregados, características de los aditivos, etc.
Procedimiento para diseño de mezclas de concreto
Selección del asentamiento
La consistencia que debe tener una mezcla de concreto fresco, viene determinada por el tamaño de sección a construir, cantidad de espaciamiento del acero de refuerzo. Además, las condiciones de colocación, debido a que hoy en día existen múltiples sistemas que pueden requerir mayor o menor plasticidad.
Selección del tamaño máximo del agregado
El tamaño máximo del agregado deberá ser el mayor económicamente disponible y compatible con las dimensiones de la estructura. La mayoría de las veces la limitante al tamaño máximo de agregados la determina el refuerzo de las estructuras, también pueden ser por la producción, el transporte y la colocación.
Estimación del contenido de aire
Los niveles de aire incluido en la mezcla de concreto va relacionado al nivel de exposición que va a tener la estructura.
Exposición ligera: para mejorar la cohesión o trabajabilidad o para incrementar la resistencia del concreto con bajo factor de cemento.
La exposición moderada: en aquellos climas en donde es probable la congelación, pero que no se exponga a humedad, agua corriente, agentes descongelantes o químicos agresivos.
Exposición severa: cuando el concreto se va a exponer a agentes agresivos, contacto continuo con humedad o agua corriente antes de la congelación.
Estimación del contenido de agua mezclado
La cantidad de agua de mezclado por volumen unitario que se requiere para producir un asentamiento determinado, dependerá del requerimiento de agua del cemento y del agregado. Así como también está relacionado al contenido de aire presente en la mezcla.
Determinación de la resistencia de diseño
El concreto se diseña acorde a los criterios del Código de Construcciones que rige para cada país. El concreto debe diseñarse y producirse para asegurar una resistencia a la compresión promedio, lo suficientemente alta para minimizar la frecuencia de pruebas de resistencia por debajo del valor de la resistencia a la compresión especificada del concreto.
Selección de la relación agua-cemento
La resistencia del concreto viene dada por la interacción de sus fases constituyentes, es común que sus componentes produzcan distintas resistencias con la misma relación agua-cemento. Es importante conocer la correspondencia entre la resistencia y la relación agua-cemento, para cada grupo de materiales.
Cálculo del contenido de cemento en el diseño de mezclas de concreto
El contenido de cemento por metro cúbico de concreto se establece, al dividir el contenido de agua de mezclado entre la relación agua-cemento.
C = A / (A/C)
Estimación de las proporciones de agregados
Las proporciones de los agregados se basa en su tamaño máximo y gradación, es de considerable importancia en relación con las propiedades del concreto. Los agregados se pueden encontrar en circunstancias variables: agregados controlados, agregados conocidos pero no controlados y los agregados nuevos.
Ajuste por humedad de los agregados
Los agregados almacenados en patio pueden tener un contenido de humedad variable que impide su dosificación por peso seco. Existen diferentes estados de humedad de los agregados que permiten estudiar la influencia de los poros internos del agregado: seco al horno, al aire, saturado, superficialmente seco y húmedo.
Ajustes a las mezclas de prueba
Se deben verificar las proporciones calculadas de la mezcla a través de mezclas de pruebas, las cuales son preparadas y probadas acorde a las normas.
Mezclado de concreto
El mezclado de concreto es el proceso de combinar cemento, arena, agregados (como grava o piedra triturada) y agua en proporciones específicas. Se busca crear una mezcla homogénea que se utiliza en la construcción de estructuras como cimientos, paredes, columnas, losas y otros elementos de construcción.
Es muy común el mezclado de concreto en proporciones de 1:2:3 (una parte de cemento, dos partes de arena y tres partes de agregado) para la construcción de cimientos y estructuras de concreto general.
Para proyectos que requieren una mayor resistencia, como puentes y edificios de gran altura, se utilizan proporciones más altas de cemento y agregados.
Como se elabora la mezcla de concreto
El proceso de mezclado puede realizarse a mano o mediante el uso de mezcladoras de concreto, que son máquinas que mezclan los componentes de manera eficiente y uniforme.
Después de la mezcla, el concreto se vierte en los moldes o encofrados y se deja curar durante varios días antes de poder retirar los moldes.
Que se usa para mezclar concreto
Para mezclar concreto, se necesitan varios componentes, incluyendo cemento, arena, agregados y agua. Además, se requiere un equipo o herramienta para combinar los componentes de manera uniforme.
Las herramientas para mezclado
Mezclador de concreto: una máquina que se utiliza para mezclar grandes cantidades de concreto de manera rápida y eficiente. Los mezcladores de concreto pueden ser eléctricos o de gasolina y están disponibles en diferentes tamaños según la cantidad de concreto que se necesita.
Mezcladora de mano: es una herramienta manual que se utiliza para mezclar pequeñas cantidades de concreto. La mezcladora de mano es útil para proyectos más pequeños o para trabajos en áreas de difícil acceso.
Cubeta o carretilla: se puede utilizar una cubeta o carretilla para mezclar el concreto a mano. Esta técnica es adecuada para pequeñas cantidades de concreto y para proyectos de bricolaje en el hogar.
Hormigonera estacionaria: se utiliza en grandes proyectos de construcción donde se necesita una gran cantidad de concreto. Es una máquina estacionaria que mezcla un mayor volumen de concreto y lo transporta a través de un sistema de tuberías a la ubicación donde se necesita.
Cada método de mezcla tiene sus ventajas y desventajas, su elección depende del proyecto específico y la cantidad de concreto que se necesita.
Mezclado de concreto manual
El mezclado de concreto manual es una técnica comúnmente utilizada para proyectos más pequeños, como reparaciones o proyectos de bricolaje en el hogar.
Pasos básicos para mezclar concreto manualmente
Medir los componentes: se deben medir cuidadosamente los componentes del concreto, incluyendo el cemento, la arena, el agregado y el agua, en las proporciones adecuadas. La proporción de cada componente varía según la aplicación y la resistencia requerida.
Colocar los componentes en un recipiente: coloque los componentes medidos en una superficie limpia y seca, preferiblemente en una bandeja o un contenedor grande.
Mezclar los componentes secos: mezcle los componentes secos con una pala o una herramienta de mezcla similar, asegurándose de que estén completamente combinados y sin grumos.
Agregar agua: agregue agua al mezclado seco en pequeñas cantidades, mientras se mezcla constantemente, hasta que la mezcla tenga la consistencia deseada.
Continuar mezclando: manualmente durante unos minutos más para asegurarse de que los componentes estén completamente combinados y la mezcla esté uniforme.
Es importante tener en cuenta que la mezcla manual de concreto puede requerir más tiempo y esfuerzo que el uso de una máquina mezcladora de concreto. Además, es importante seguir las proporciones adecuadas y combinar correctamente los componentes para obtener un concreto homogéneo y resistente.
Tiempo de mezclado de concreto
Puede variar dependiendo de varios factores, como la cantidad de concreto que se está mezclando, el tipo de equipo de mezcla utilizado y la proporción de los componentes.
Por lo general, el tiempo de mezclado de concreto debe ser lo suficientemente largo como para asegurar que los componentes estén completamente combinados y que no haya grumos o bolsas de aire presentes. En promedio, se recomienda un tiempo de mezclado de al menos 3 a 5 minutos para mezclas manuales y 1 a 2 minutos para mezclas de máquinas.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que el tiempo de mezclado no debe ser demasiado largo, ya que esto puede afectar la calidad del concreto. El mezclado excesivo puede causar la pérdida de la trabajabilidad del concreto, la segregación de los componentes y la reducción de la resistencia a la compresión del concreto.
En general, es bueno seguir las recomendaciones del fabricante del equipo de mezclado o las necesidades específicas en la determinación del tiempo. Además, es importante realizar pruebas de calidad del concreto para asegurarse de que la mezcla sea uniforme y tenga la resistencia requerida antes de utilizarla en la construcción.
Como se realiza el mezclado de concreto
Medir los componentes: se miden los componentes del concreto en las proporciones adecuadas, que pueden variar según la aplicación y la resistencia requerida.
Colocar los componentes en el equipo de mezcla: los componentes medidos se colocan en un equipo de mezcla adecuado. Puede ser una mezcladora de concreto, manual con una cubeta o carretilla, o una hormigonera estacionaria.
Comenzar a mezclar: se enciende o activa el equipo de mezcla y se de inicio a la homogenización de los componentes. Se debe tener cuidado de que los componentes se mezclen bien y se evite la segregación de los agregados.
Agregar agua: se agrega agua al mezclado de concreto en pequeñas cantidades, mientras se mezcla constantemente, hasta que tenga la consistencia deseada.
Continuar mezclando: se realiza durante el tiempo recomendado, lo que puede variar según el tipo y cantidad de concreto.
Verificar la consistencia: para asegurarse de que sea adecuada para su uso en el proyecto. Si es necesario, se puede agregar más agua o más cemento para ajustar la consistencia.
Es importante tener en cuenta que el proceso de mezclado de concreto puede variar según el tipo de proyecto y los requisitos específicos del mismo. También es importante seguir las proporciones adecuadas y mezclar correctamente los componentes para obtener una mezcla de concreto homogénea y resistente.
Tipos de mezcla de concreto
Alta resistencia: se utiliza para proyectos que requieren una gran resistencia, como puentes, edificios de gran altura o estructuras de soporte de maquinaria pesada. Se utiliza una proporción más alta de cemento y menos agua en la mezcla, lo que aumenta su resistencia.
Concreto de bajo calor de hidratación: proyectos en los que es necesario reducir el calor generado durante el proceso de fraguado, como en grandes estructuras de concreto. Se utiliza una proporción más baja de cemento en la mezcla y se utiliza cemento de bajo calor de hidratación.
De alta resistencia inicial: para proyectos que requieren una rápida resistencia, como en reparaciones de carreteras o puentes. Se utiliza una proporción más alta de cemento y menos agua en la mezcla, así como un acelerador de fraguado.
Concreto liviano: se utiliza para proyectos en los que se requiere un peso reducido, como en techos, pisos y paredes. Se utiliza una proporción más baja de agregados, agregados ligero, como perlita o vermiculita, en la mezcla.
Concreto permeable: en proyectos en los que se requiere una alta permeabilidad al agua, como en estacionamientos y aceras. Con una proporción más baja de agregados y empleando un agregado grueso de mayor tamaño en la mezcla para crear espacios vacíos que permitan el paso del agua.
Autonivelante: se utiliza en proyectos en los que se requiere una superficie lisa y nivelada, como en pisos industriales. Requieren una proporción más baja de agregados y se utiliza aditivos especiales que permiten que la mezcla se extienda y nivele por sí sola.
Estos son solo algunos de los tipos de mezcla de concreto disponibles. Es importante seleccionar el tipo adecuado de mezcla para el proyecto específico, ya que cada tipo tiene propiedades y características únicas que los hacen más adecuados para ciertas aplicaciones.
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