Universidad de Alicante - Prácticas de Materiales de Construcción I.T.O.P – Práctica Nº 12 (Curso 2.008 – 2.009) César García Andreu, José Miguel Saval Pérez, Francisco Baeza Brotons, Antonio José Tenza Abril

Prácticas de Materiales de Construcción – I.T. Obras Públicas

PRÁCTICA Nº 12

HORMIGONES II – DOSIFICACIÓN

Contenido: 12.0

Procedimiento general

12.1

Volumen de agua

12.2

Cantidad de cemento

12.3

Áridos

12.4

Correcciones

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12.0 Procedimiento general El objetivo de la dosificación de un hormigón es seleccionar los componentes y las cantidades idóneas. El procedimiento a seguir para realizar esta dosificación, detallado en los diferentes apartados de esta práctica, se recoge de forma resumida en el siguiente esquema:

1º

Determinación del volumen de AGUA Mediante tablas experimentales (TM y tipo de árido) que nos aproximan a una determinada consistencia y observando siempre las limitaciones de la relación a/c (EHE tabla 37.3.2.a)

2º

Determinación de la cantidad de CEMENTO a) Dato de partida (Método de Fuller y Bolomey) b) o a partir de la fck: método de Carlos de la Peña

3º

Determinación de las cantidades de los ÁRIDOS I) Obtención de los porcentajes óptimos (Fuller o Bolomey): t1, t2,... II) Partimos de la expresión genérica para despejar Vr,áridos: Vr,agua+Vr,cemento+Vr,áridos=1.025 litros Lo que significa que calculamos la dosificación para 1m3 (1.000 litros) de hormigón + 25 litros debidos a la retracción

Si aplicamos método de Bolomey, tendremos que modificar la expresión anterior (el cemento forma parte de los áridos): Vr,agua+Vr,áridos=1.025 litros III) Obtención del peso seco: multiplicando el volumen relativo de los áridos por las densidades reales correspondientes. 4º

De manera simultánea con el apartado anterior realizaremos una serie de CORRECCIONES sobre porcentajes óptimos (t1, t2,…), volumen relativo de los áridos y el volumen de agua por humedad aportada por los áridos.

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Sea cual sea el método utilizado, se deberán respetar siempre las limitaciones y consideraciones marcadas por la EHE: •

Máxima relación a/c y mínimo contenido de cemento:

•

Resistencias mínimas recomendadas:

•

La máxima cantidad de cemento por m3 de hormigón será de 500 Kg. Se permite mayor cantidad en casos excepcionales y previa justificación experimental.

Ejemplo: Suponiendo un hormigón armado con una clase de exposición IIIa, limitaciones en cuanto a: -

Contenido cemento:

-

Relación a/c:

-

Resistencia mínima recomendada:

determina sus

Por último, para establecer la dosificación recordamos que habrá que recurrir a los ENSAYOS PREVIOS.

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12.1 Volumen de agua Como comentamos en el esquema inicial, lo podemos determinar mediante tablas experimentales en función del tamaño máximo del árido y tipo de árido, que nos aproximan a una determinada consistencia, y observando siempre las limitaciones de la relación a/c (EHE tabla 37.3.2.a). Las tablas que utilizaremos son las siguientes: TABLA 1.1. Litros de agua por m3 de hormigón (TM-Tipo de árido) TM Árido Rodado Árido Machacado (mm)

(L/m3)

(L/m3)

12,7

199

214

19,1

184

199

25,4

178

193

38,1

166

181

50,8

157

172

76,2

148

163

152,4

131

145

Tabla válida para mezclas que cumplan: - Relación a/c = aprox. 0,57 (en peso) - Asiento en Cono de Abrams = 76 mm

TABLA 1.2. Correcciones a la tabla anterior (En el caso de variar las condiciones de partida) Cambios de las condiciones Modificaciones en cantidad de agua Por cada 25 mm de aumento o disminución del asiento Arenas artificiales con cantos vivos Hormigones poco trabajables (pavimentos)

±3% + 6,8 litros -3,6 litros

Ejemplo: Suponiendo un hormigón fabricado con árido rodado de TM=19,1 mm., determina la cantidad de agua por m3 para tres consistencias (asientos) requeridas: -

Asiento = 7,6 cm
Agua =

-

Asiento = 9 cm
Agua =

-

Asiento = 4 cm
Agua =

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TABLA 2. Litros de agua por m3 de hormigón (Consistencia-Tipo de árido) Asiento Árido Rodado Árido machaqueo Consistencia

Cono Abrams (cm)

80

40

20

80

40

20

Seca

0-2

135

155

175

155

175

195

Plástica

3-5

150

170

190

170

190

210

Blanda

6-9

165

185

205

185

205

225

Fluida

10-15

180

200

220

200

220

240

12.2 Cantidad de cemento a) Se trata de un dato de partida cuando aplicamos los método de Fuller o Bolomey b) o a partir de la fck, aplicando la expresión de Carlos de la Peña:

Z = K ⋅ f cm + 0,5 Siendo: Z, la relación en peso de cemento / agua K, valor que depende de la clase resistente de cemento y del tipo de árido (Tabla 3) fcm, la resistencia media a 28 días obtenida en los ensayos TABLA 3. Valores de K (Válidos cuando Fcm se expresa en N/mm2) Clase Resistente cemento Árido Rodado Árido de machaqueo 22’5 0’072 0’045 32’5 0’054 0’035 42’5 0’045 0’030 52’5 0’038 0’026

Para obtener la resistencia media (fcm) en función de la fck dada, aplicamos la siguiente expresión:

fcm ≥ fck + 2σ

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Siendo: fcm, la resistencia media a 28 días obtenida en los ensayos fck, la resistencia característica de proyecto σ, la desviación típica (Cuando se desconozca su valor correspondiente a la instalación de 2 fabricación se puede suponer que σ = 4 N/mm )

Esta expresión es válida cuando se dan las siguientes condiciones: -

Dosificación en peso

-

Almacenamiento separado de las materias primas

-

Corrección de agua que incorpora el árido

-

Elementos de medida se comprueban periódicamente

-

Existe control de recepción o en origen de las materias primas

NOTA: Recordar siempre que una vez determinada la cantidad de agua y cemento, para evitar problemas de durabilidad, la normativa marca unas limitaciones. (Tabla 37.3.2.a Máximas relaciones a/c y mínimo contenido de cemento).

12.3 I)

Áridos Obtención de los % óptimos: t1, t2,… Ajustando el árido, por cualquier método visto en granulometrías, a las curvas óptimas de Fuller o Bolomey (recordar que el árido fino debe cumplir con una granulometría determinada), obtendremos los porcentajes óptimos de cada una de las fracciones.

II) Conocida la cantidad de agua y de cemento, entraremos en la expresión general para despejar el Vr,áridos:

Vr,agua+Vr,cemento+Vr,áridos=1.025 litros

Vr,áridos=1.025 – (Vr,agua+Vr,cemento)

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Si por ejemplo trabajamos con tres fracciones, los volúmenes de los áridos serán:

Vr,grava = Vr,áridos x t3 Vr,gravilla = Vr,áridos x t2 Vr,arena = Vr,áridos x t1 En el caso de aplicar Bolomey, donde el cemento se considera como una fracción granulométrica de los áridos, modificamos la expresión anterior:

Vr,agua+Vr,áridos=1.025 litros Vr,áridos=1.025 – Vr,agua Siguiendo con el ejemplo de tres fracciones:

Vr,grava = Vr,áridos x t3 Vr,gravilla = Vr,áridos x t2 Vr,arena = Vr,áridos x t1 Vr,cemento = Vr,áridos x t0;

siendo t 0 =

Vr,cemento (1.025 - Vr,agua )

∗ 100

III) Obtenidos los volúmenes relativos de los áridos, conseguimos su peso seco multiplicando el volumen relativo de cada una de las fracciones de los áridos por las densidades relativas correspondientes: P = V r x dr

El resultado final de la dosificación de los componentes del hormigón (agua, cemento, áridos), se deberá aportar en peso seco.

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12.4 Correcciones De manera simultánea con el desarrollo de los apartados anteriores, realizaremos una serie de correcciones:

•

Sobre los % óptimos obtenidos: o

Si árido es de machaqueo: Aumentar en un 4% el árido más fino (Restando proporcionalmente dicho % al resto de los áridos)

o

Si hormigón es vibrado: Aumentar en un 4% el árido más grueso (Restando proporcionalmente dicho % al resto de los áridos)

o

Si hormigón es en masa: Aumentar en un 3% árido más grueso (Restando proporcionalmente dicho % al resto de los áridos)

•

Sobre el volumen relativo de los áridos: o

Si se introduce aire ocluido: Por cada 1% restar 10 litros de árido más fino o restar 3 litros de agua.

o

Por defecto o exceso de cemento respecto a 300 Kg (dado que los métodos están definidos para 300 Kg): Aumentar o disminuir el mismo volumen al árido más fino

•

Sobre el volumen del agua, por humedad aportada por áridos: Se le añade al peso del árido y se le resta al peso de agua.

Expresión a utilizar:

Mhúmeda = Mseca (1 + humedad (tanto por uno))

Ejemplo: Para fabricar un hormigón disponemos de una arena con un 3% de humedad, y necesitamos 630 kg de masa seca, ¿cuánta arena debemos de utilizar? Si por dosificación necesitamos 150 l. de agua, ¿cuánta agua utilizaremos?

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