Fórmula para calcular concreto

La fórmula más generalizada para el cálculo de concreto, relaciona los elementos que deben estar presentes en esta mezcla:

Concreto = cemento + arena + agregados + aditivos (opcional)

Se le conoce como fórmula, debido a que los elementos que debe contener la mezcla de concreto están siempre presentes en ella. Los componentes del concreto varían en proporciones, los cuales están sujetos a la dosificación de la mezcla de diseño.

La fórmula de dosificación para calcular concreto

La dosificación de concreto va de la mano con el diseño de mezcla, el cual es específico para cada tipo de estructura. 

Es importante hablar de resistencia del concreto, debido a que dependiendo de la resistencia que la mezcla final tendrá, puede variar la dosificación que se utilice.

formula para concreto

Como se puede apreciar en la anterior tabla, la resistencia varía proporcionalmente con la cantidad de cemento presente en la mezcla. Por ejemplo, para un diseño de mezcla con resistencia de 1500 Psi, presenta una menor relación para el contenido de cemento, en relación a la arena y grava.

Paso 1. 

Determinar la resistencia para aplicar la fórmula de mezcla de concreto

Para un concreto con una resistencia 3000 Psi, de la tabla superior, sabemos que por cada 1 m³ de mezcla, serán requeridos:

• 350 kg de cemento
• 0.56 m³ de arena
• 0.84 m³ grava 
• 180 L de agua

Paso 2.

Calcular el volumen de mezcla

Si necesito conocer las cantidades para llevar a cabo el vaciado o vertido de una columna cuadrada, con las siguientes dimensiones:

• 4 Columnas cuadradas = 0.30 metros
• Altura = 3.00 metros

La cantidad de mezcla requerida se calcula de la siguiente manera: b² x L

• Volumen = 0.30² x 3.00 x 4
• Volumen = 1.35 m³

Paso 3. 

Establecer las relaciones para el volumen de mezcla de concreto requerido

Cemento = 1.35 x 350 = 472.5 kg 

Se necesitarán 9.45 sacos de cemento de 50 kg

Arena = 1.35 x 0.56 =  0.756 m³

Se necesitarán 39 baldes de 20 litros o 12 carretillas

Grava = 1.35 x 0.84 = 1.14 m³

Se necesitarán 58 baldes de 20 litros o 19 carretillas

Agua = 1.35 x 180 = 243 Litros

Paso 4.

Aplicar la fórmula para calcular concreto

Concreto = cemento + arena + agregados gruesos

Concreto = 472.5 kg + 0.756 m³ + 1.14 m³ + 243 Litros

Si se utilizan esas proporciones y se mezclan los componentes, el resultado debe ser un volumen de concreto de 1.35 m³, con una resistencia de 3000 Psi. 

DESPERDICIOS DE LOS MATERIALES

Para el ejemplo arriba descrito, no hemos considerados valores por desperdicio de los materiales, sin embargo es importante considerar que los materiales tienen un porcentaje de desperdicio.

En el caso de la grava y la arena este valor puede rondar hasta el 20% en algunos casos, el cemento 5%. Debido a varios factores, desde el mezclado hasta el momento en que se trabaja con la mezcla, van perdiéndose pequeñas cantidades que generan un valor de desperdicio.

El desperdicio de materiales, es un valor que muchas veces no se contempla en los cálculos de materiales, por lo cual varía significativamente el costo final de la obra. Es importante tomar en cuenta un factor desperdicio para los cálculos iniciales y ajustar este valor a la realidad de cada proyecto.

Además, el factor de desperdicio para una misma actividad puede verse afectado por condiciones especiales, tales como el trabajo en altura, temperaturas de trabajo, etc. Por ser un factor que impacta directamente el costo de obra es fundamental su valoración.

La resistencia a la hora de aplicar la fórmula para concreto

Como hemos mencionado en el ejemplo anterior, la resistencia es uno de los primeros elementos a considerar a la hora de llevar a cabo el cálculo de materiales para una mezcla de concreto. En el caso específico de nuestro ejemplo, la resistencia seleccionada fue de 3000 Psi.

A mayor resistencia de concreto, la relación (cemento: arena: grava) se verá reducida, es decir sus valores se acercarán a la unidad.

También es importante conocer, que una vez la mezcla este lista, no se debe agregar mayor cantidad de agua que la requerida según su diseño. Ya que esto conlleva a la disminución de la resistencia final alcanzada, en caso de requerir una mezcla más trabajable o que reúna condiciones especiales, es recomendable el uso de aditivos específicos.

aditivos

Son compuestos que se adicionan a la mezcla de concreto para modificar sus propiedades, de manera tal que se mejoren los resultados del producto final.

Los aditivos cumplen diferentes propósitos, ya sea retardando o acelerando el fraguado, mejorando la trabajabilidad de la mezcla, etc. La ventaja al utilizar aditivos es que se puede modificar una condición específica de la mezcla de concreto, sin afectar la resistencia final que se obtiene.

La ausencia de aditivos en una mezcla de concreto, no afectará en nada la realización de una obra de construcción. Es por ello que son opcionales, ya que no forman parte esencial de los componentes tradicionales de una mezcla de concreto.

Componentes de la fórmula para concreto

Con la ayuda de tablas específicas para la dosificación de mezclas de concreto, se pueden producir distintos tipos de concreto.

Cemento, arena, grava, agua y en algunas ocasiones ciertos aditivos para modificar ciertas propiedades. Estos son los componentes de la mezcla de concreto y en las proporciones adecuadas brindan una resistencia específica. 

Agregados en la mezcla de concreto

El empaque de cemento brinda las características del producto, debido a que es producido de manera industrializada, posee características están bien definidas. Sin embargo, cuando se trata de los agregados que conforman la mezcla, ya sea la arena o la grava, la historia es muy diferente.

La extracción de arena y la producción de la grava es variable, en relación a la zona geográfica en donde se realice. Por lo tanto, los diseños para mezclas de las mega obras deben ajustarse a los parámetros específicos del material obtenido. Especialmente cuando hablamos de concretos con altas resistencias, es necesario un estudio detallado de las propiedades de sus componentes.

Las tablas para dosificación de concreto, definen tamaños máximos de agregados y condiciones generales de sus componentes. Es por ello que el diseño de mezclas de concreto es uno de los requisitos indispensables antes de dar inicio a la producción de concretos, particularmente cuando no es suministrado por una planta de producción de hormigón.