3.4 Dise帽o de Mezcla
TEMAS TRATADOS:

3.4.1 Introducci贸n
3.4.2 Informaci贸n requerida previo a la dosificaci贸n
3.4.3 Disposiciones m铆nimas seg煤n NCh170
3.4.4 Proceso de dosificaci贸n
3.4.5 Recomendaciones para corregir dosificaciones

3.4.1 INTRODUCCI脫N.

En general, los requerimientos del hormig贸n endurecido (resistencia y durabilidad) son establecidos por el dise帽ador de la estructura; las propiedades del hormig贸n fresco quedan definidas por el tipo de construcci贸n y por las t茅cnicas de colocaci贸n y compactaci贸n.

Estos dos grupos de requerimientos son la base para el dise帽o de la mezcla, teniendo en cuenta el grado de control que se ejerza en la obra.

Con esto se puede definir que la dosificaci贸n es el proceso de elecci贸n de los materiales adecuados y la determinaci贸n de sus cantidades relativas con el objeto de obtener un producto lo m谩s econ贸mico posible y que cumpla los requerimientos de consistencia, resistencia y durabilidad.

Adem谩s, puede haber casos con otros requerimientos, como apariencia, calor de hidrataci贸n, retracci贸n, densidad u otros.

Cualquiera que sea el m茅todo utilizado, las proporciones calculadas siempre deben ser revisadas por medio de hormigones de prueba. Estos hormigones de prueba pueden ser confeccionados en laboratorio o, preferentemente, en obra a escala normal, no en las peque帽as cantidades que se emplean en laboratorio.

Seg煤n NCh170, para la elecci贸n de la docilidad, al menos se debe considerar:

a) Geometr铆a del elemento a hormigonar.
b) Cuant铆a, di谩metro y disposici贸n de los refuerzos.
c) M茅todos y equipos de transporte hasta el sitio de descarga.
d) M茅todos y equipos de transporte y colocaci贸n en obra.
e) Terminaci贸n superficial.

A lo anterior debe agregarse el sistema y equipos de compactaci贸n en obra.

La dosis de cemento debe ser la mayor que resulte de los requisitos de durabilidad (Ver 3.15) o de resistencia estructural.

Para la dosis de 谩ridos hay que considerar sus caracter铆sticas (granulometr铆a, densidades, absorci贸n, tipo, forma, textura, entre otras) de manera de obtener un 谩rido combinado que proporcione al hormig贸n la compacidad y docilidad adecuada.

Para los aditivos hay que seguir las recomendaciones de los fabricantes y considerar los efectos secundarios que pueden ser adversos. Es recomendable realizar hormigones de prueba para determinar el efecto real del aditivo y la dosis usada.

3.4.2 INFORMACI脫N REQUERIDA PREVIO A LA DOSIFICACI脫N

Para que la dosificaci贸n efectuada sea compatible a la obra en particular, es necesario conocer ciertos antecedentes m铆nimos, tales como los que se presentan en Tabla 3.23.

TABLA 3.23

INFORMACI脫N REQUERIDA PARA DOSIFICAR

3.4.3 DISPOSICIONES M脥NIMAS SEG脷N NCH170.

La norma NCh170 establece para el hormig贸n reforzado y expuesto a condiciones no agresivas, la dosis m铆nima de cemento es de 240 kg por metro c煤bico.

Cuando el hormig贸n est谩 expuesto a ciclos de congelaci贸n y deshielo, y dependiendo del grado de exposici贸n, hay Grados de resistencia y contenidos de aire incorporado m铆nimos (Ver 3.15 Durabilidad).

Si hay ataque de cloruros o sulfatos la norma especifica Grados de resistencia m铆nima y dosis de cemento m铆nima (Ver 3.15 Durabilidad).

El m铆nimo para hormigones en ambiente seco o protegidos es G17.

3.4.4 PROCESO DE DOSIFICACI脫N

La norma NCh170 sugiere el proceso de dosificaci贸n que se describe a continuaci贸n.

El estudio de una dosificaci贸n se realiza para obtener 1 m3 de hormig贸n, es decir 1000 litros.

Con esto, la f贸rmula b谩sica de una dosificaci贸n es:

C + W + u + G + A + F + Ad = 1000 lt (1 m3)

en que cada t茅rmino corresponde al volumen real de los componentes del hormig贸n: C es cemento, W es agua libre, o volumen total de aire, G corresponde a las gravas, A es la arena, F las adiciones y Ad los aditivos.

Se recuerda que el volumen real es la raz贸n entre la masa y la densidad real.

Dada la variabilidad de los resultados de resistencia que se obtiene en el hormig贸n, es necesario alcanzar una resistencia promedio superior a la especificada. Normalmente, la resistencia media requerida est谩 dada por:

fcr = f鈥檆 + t*s

en que:

fcr = resistencia media requerida, MPa
f鈥檆 = resistencia especificada, MPa
t = par谩metro estad铆stico que depende de la fracci贸n defectuosa (1,282 para fracci贸n defectuosa de 10%)
s = desviaci贸n normal que se espera de las resistencias, MPa. La desviaci贸n normal es propia del proceso de fabricaci贸n y control. En ella influye notoriamente, por ejemplo, la medici贸n de los materiales; ser谩 m谩s baja si se miden en masa en equipos calibrados, ser谩 mayor si se emplea medici贸n en volumen controlado y correcci贸n por esponjamiento y la desviaci贸n normal ser谩 mucho mayor si la medici贸n se hace en volumen sin mayor control

Para el c谩lculo de la dosificaci贸n los 谩ridos se consideran en estado saturado superficialmente seco. Hecho el c谩lculo, los resultados se pueden expresar en estado seco haciendo las correcciones por absorci贸n de los 谩ridos.

Para estimar la cantidad de agua necesaria para obtener el asentamiento de cono que se persigue, hay que tener en cuenta el tama帽o m谩ximo del 谩rido, su forma y textura, as铆 como tambi茅n el efecto que pueden provocar los aditivos y adiciones, entre otros. La estimaci贸n del agua se puede basar en experiencias anteriores o en hormigones de prueba de laboratorio.

La dosis de cemento es la mayor entre la requerida para obtener la resistencia media requerida y la exigida por condiciones de durabilidad.

El volumen de 谩ridos es la diferencia entre 1000 litros y el volumen real de los otros componentes. Para determinar las proporciones de cada uno de los 谩ridos es posible utilizar diversas recomendaciones, como ACI, Road Research, Faury u otras.

En Figura 3.12 se presenta un resumen del proceso de dosificaci贸n propuesto por NCh170.

FIGURA 3.12

RESUMEN DEL PROCESO DE DOSIFICACI脫N

3.4.5. RECOMENDACIONES PARA CORREGIR DOSIFICACIONES

Las dosificaciones realizadas te贸ricamente se deben readecuar a las condiciones de obra.

A) CONTENIDO DE GRAVA EN LA ARENA

Si el contenido de grava en la arena est谩 variando durante la construcci贸n, o el aspecto es arenoso o pedregoso, es conveniente ajustar la dosificaci贸n en la forma que se se帽ala en Cuadro 3.2.

CUADRO 3.2

CORRECCI脫N DEL CONTENIDO DE GRAVA

B) CONTENIDO DE HUMEDAD

Cuando se realiza una dosificaci贸n, se basa en que el estado de los 谩ridos es saturado superficialmente seco (S.S.S.) y la dosificaci贸n se entrega considerando los 谩ridos en estado seco. En obra, los 谩ridos se encuentran normalmente con cierto grado de humedad, lo que hace necesario corregir la dosificaci贸n original para no alterar los valores calculados.

Para evitar variaciones de trabajabilidad en el hormig贸n producidas por absorci贸n de los 谩ridos, se recomienda que 茅stos tengan una humedad igual o superior a la absorci贸n en el momento de su empleo.

Los pasos a seguir son los siguientes:

a) Se determina para cada 谩rido la humedad respecto al 谩rido seco.
b) Se corrige la cantidad de cada 谩rido, aument谩ndola en la misma cantidad en peso que el agua aportada por la humedad.
c) Se corrige la cantidad de agua de amasado, disminuy茅ndola en la misma cantidad en peso que el agua libre aportada por los 谩ridos, de modo de mantener invariable la raz贸n agua/cemento.

En Tabla 3.24 se muestra un ejemplo de correcci贸n.

TABLA 3.24

CORRECCI脫N POR HUMEDAD

C) CORRECCI脫N POR ESPONJAMIENTO PARA DOSIFICACI脫N EN VOLUMEN

Es la correcci贸n m谩s importante cuando los 谩ridos se miden en volumen dado los altos valores que puede alcanzar el esponjamiento, lo que no est谩 considerado en el estudio de dosificaci贸n.

El esponjamiento es un aumento aparente del volumen de los 谩ridos finos cuando est谩n h煤medos. Depende de la humedad, de la finura del 谩rido y de su textura, como se muestra en Figura 3.13.

El no corregir por esponjamiento se traduce en hormigones pedregosos, que facilitan la segregaci贸n y la exudaci贸n, y que son dif铆ciles de colocar. Por otra parte, el rendimiento es menor, no se alcanza al metro c煤bico.

Para determinar el esponjamiento se emplea una probeta graduada o un cilindro recto. Se agrega arena h煤meda y se mide el volumen (o la altura). Luego se agrega un exceso de agua, se agita la probeta y se deja en reposo, la arena se compacta y ocupa un volumen menor (o altura menor), como se muestra en Figura 3.14.

Dado que var铆a con la humedad, lo recomendable es determinar el esponjamiento al menos dos veces al d铆a: temprano en la ma帽ana y despu茅s de almuerzo.

FIGURA 3.13

ESPONJAMIENTO

FIGURA 3.14

DETERMINACI脫N DEL ESPONJAMIENTO

Ejemplo: Si la cantidad de arena dosificada es de 500 lt en estado seco, y 茅sta tiene un esponjamiento de un 20%, en obra se debe ocupar un volumen mayor.

Esponjamiento arena = 20% de 500 lt = 100 lt
脼 el volumen necesario es: (500 + 100) = 600 lt