Diseño de Mezclas ACI 211.1 (Unefa)

Tema: Proporcionamiento de materiales para el diseño
de mezclas de concreto de peso normal y denso. Según

ACI 211.1(conceptos básicos)
• Objetivo general:
“Determinar la combinación más práctica
de los materiales con los que se dispone
para producir un concreto que satisfaga los
requisitos de comportamiento bajo las
condiciones particulares de uso”
Para lograr tal objetivo una mezcla de concreto

deberá poseer las siguientes propiedades:
1. En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.

2. En el concreto endurecido, resistencia, durabilidad,
densidad y apariencia
3. Economía
de mezclas de concreto de peso normal . Según ACI
211.1(conceptos básicos)
El procedimiento descrito en ACI 211.1 detalla 2

métodos de proporcionar mezclas de concreto de
peso normal que son:
1. Basado en un peso estimado del concreto por

volumen unitario.
2. Basado en el cálculo del volumen absoluto
ocupado por los componentes del concreto
de mezclas de concreto de peso normal. Según ACI
• Los métodos descritos proporcionan una aproximación

preliminar de las cantidades de materiales necesarios para
elaborar la mezcla de concreto, que luego deben ser
verificadas mediante mezclas de prueba en el laboratorio o
en el campo y efectuar los ajustes que sean necesarios con el
objetivo de lograr las características deseadas en el
concreto fresco y endurecido.
Tema: Proporcionamiento de materiales para el diseño de mezclas
de concreto de peso normal. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
El documento ACI 211.1 resume el procedimiento de diseño de mezclas de

concreto, en los siguientes pasos :
1. Elección de la resistencia promedio
2. Selección del tamaño máximo del agregado grueso y Elección del
Asentamiento (Slump)
3. Estimación del agua de mezclado y el contenido de aire
4. Selección de la relación agua/cemento (a/c).
5. Cálculo del contenido de cemento.
6. Estimación del contenido de agregado grueso
7. Cálculo de proporciones en peso o volumen y Estimación del contenido de
agregado fino.
8. Valores de diseño sin corregir.
9. Ajustes por humedad del agregado y Ajustes por humedad superficial del
agregado
10. Valores finales y Proporciones en Peso.
Tema: Proporcionamiento de materiales para el
diseño de mezclas de concreto de peso normal.
Según ACI 211.1(conceptos básicos
1-Eleccion de la resistencia promedio
Los valores que están por debajo del valor promedio pueden
representar problemas si están significativamente por debajo de
fć. De ahí que en ACI 318-02 se recomiendan 3 casos para estimar
el valor de fćr en función de la disponibilidad de registros de
ensayos previos y toman en cuenta el valor de la desviación
estándar ´s´ obtenida.
A continuación se resumen las 3 situaciones descritas:
•Se disponen de una cantidad de 30 o más registros.

•Se dispone de 15 a 29 registros.
•Se cuenta con menos de 15 registros o no se cuenta con datos
adecuados para establecer una desviación estándar
diseño de mezclas de concreto de peso normal .
Según ACI 211.1(conceptos básicos)

1.1 Se dispone de una cantidad de 30 o más registros.
Esfuerzo a compresión Esfuerzo promedio requerido a

especificado fć compresión fćr, kgf/cm²
fć  350 kgf/cm² fćr = fć+1.34s
fćr = fć+2.33s-35
Usar el mayor valor que se
obtenga
fć  350 kgf/cm² fćr = fć+1.34s
fćr = 0.90fć+2.33s
Usar el mayor valor que se
obtenga
Tabla 5.3.2.1:Esfuerzo promedio requerido a compresión cuando
existen datos disponibles para establecer una desviación estándar
1.2 Se dispone de 15 a 29 registros.
No. de pruebas* Factor de modificación para

la desviación estándar**
15 Usar tabla 5.3.2.2 de ACI 318-
02
15 1.16
20 1.08
25 1.03
30 1.00
* Interpolar para números intermedios de pruebas
** Desviación estándar modificada a ser usada para determinar el esfuerzo
promedio requerido fćr a partir de 5.3.2.1.
Tabla 5.3.1.2:Factor de modificación para la desviación estándar

cuando menos de 30 pruebas están disponibles
Tema: Proporcionamiento de materiales para el diseño de mezclas de
concreto de peso normal y denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
1.3 Se cuenta con menos de 15 registros o no se cuenta con datos
adecuados para establecer una desviación estándar:
Esfuerzo a compresión Esfuerzo promedio

especificado fć, kgf/cm² requerido a compresión fćr,
kgf/cm²
 210 fć+70
210-350 fć+84
>350 1.10fć+49
Tabla 5.3.2.2:Esfuerzo promedio requerido a compresión cuando
no se dispone de datos para establecer una desviación estándar
1.4 Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.

2-Elección del tamaño máximo de agregado
Por regla general, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor

disponible económicamente y guardar relación con las dimensiones
de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo debe exceder de:

 1/5 de la menor dimensión entre los costados de los moldes.
 1/3 del espesor de las losas.
 3/4 del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo
individuales, paquetes de varillas o torones[1] de pretensado.
[1] El torón se define como un cable conformado de un cable central de mayor diámetro y
recubierto en su perímetro por 6 cables de menor diámetro enrollados a los largo del cable
central.
2-Elección del revenimiento :Verificar el asentamiento especificado

o bien seleccionar un valor apropiado
Revenimiento (cm)
Tipos de construcción
Máximo* Mínimo
Muros de cimentación y zapatas reforzadas 7.5 2.5
Muros de sub estructuras, cajones y zapatas sin refuerzo 7.5 2.5
Vigas y muros reforzados 10.0 2.5
Columnas de edificios 10.0 2.5
Losas y pavimentos 7.5 2.5
Concreto masivo 7.5 2.5
* puede incrementarse 2.5 cm para métodos de consolidación distintos a la vibración
3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire
La tabla 5.3.3 del apéndice A1 del documento ACI 211.1, proporciona la

cantidad de agua (en kg/m³ de concreto) y el porcentaje de aire atrapado
en función de las siguientes variables:
a) Tipo de concreto
-Sin aire incluido
-Con aire incluido (dependiendo si el nivel de exposición es bajo, medio o extremo)
b) Revenimiento
-De 1 a 2”
-De 3 a 4”
-De 6 a 7”
c) Tamaño máximo nominal del agregado

(Para 3/8”,1/2”,3/4”,1”, 1 ½”,2”,3” y 6”)

Exposición ligera:
Cuando se desee la inclusión de aire por otros efectos benéficos

que no sean la durabilidad, por ejemplo para mejorar la cohesión o
la trabajabilidad, o para incrementar la resistencia del concreto
con un bajo factor de cemento, pueden emplearse contenidos de
aire inferiores a los necesarios para la durabilidad.
Esta exposición incluye servicio interior o exterior en climas en los
que el concreto no estará expuesto a agentes de congelación o
deshielo.
Exposición moderada:
Implica servicio en climas donde es probable la congelación,
pero en los que el concreto no estará expuesto continuamente a
la humedad o a agua corriente durante largos periodos antes de
la congelación, ni a agentes descongelantes u otros productos
químicos agresivos. Como ejemplos pueden señalarse: vigas
exteriores, columnas, muros, trabes o losas que no estén en
contacto con el terreno húmedo y que estén ubicadas de manera
que no reciban aplicaciones directas de sales descongelantes.
Exposición severa:
Cuando el concreto estará expuesto a productos químicos
descongelantes u otros agentes agresivos, o bien, cuando el concreto
pueda resultar altamente saturado por el contacto continuo con
humedad o agua corriente antes de la congelación.
Ejemplos de lo anterior son: pavimentos, pisos de puentes, cunetas,
desagües, aceras, revestimiento de canales, tanques exteriores para
agua o resumideros.
Nota: Para obtener información sobre las condiciones relativas al contenido de aire,
consultar los comités ACI 201, 301 y 302.
Tabla 5.3.3: Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para

diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales recomendados
Revenimiento Agua, kg/m³ de concreto para los tamaños máximos nominales de agregado indicados
(cm) (pulg) 9.5 mm (3/8")* 12.5 mm (1/2")* 19 mm (3/4")* 25 mm (1")* 37.5 mm (1 1/2")* 50 mm (2")*+ 75 mm (3")++ 150 mm (6") ++
Concreto sin aire incluido
2.5 a 5.0 1a2 207 199 190 179 166 154 130 113
7.5 a 10 3a4 228 216 205 193 181 169 145 124
15 a 17.5 6a7 243 228 216 202 190 178 160 ----
Cantidad aproximada de aire
atrapado en el concreto sin 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
aire incluido, %
Concreto con aire incluido
2.5 a 5.0 1a2 181 175 168 160 150 142 122 107
7.5 a 10 3a4 202 193 184 175 165 157 133 119
15 a 17.5 6a7 216 205 197 184 174 166 154 ----
Contenido promedio& total de
aire, para el nivel de
exposición, %
Baja 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5**xx 1.0**xx
Exposición Media 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5**xx 3.0**xx
Extrema+++ 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5**xx 4.0**xx
4-Selección de la relación agua-cemento
Se conoce como relación agua/cemento (A/C) a la razón existente entre el

peso del agua con respecto al peso de cemento, es decir:
A/C (α ) = Peso de agua/ Peso de cemento
Si se mantienen constantes las cantidades de agregado seco en una
determinada proporción de concreto, se observa que a medida que la
relación agua/cemento (A/C) se incrementa, esto conlleva una
disminución en la resistencia del concreto. Por eso es importante tener
un adecuado balance de dicha relación, de forma que permita que, para
una determinada cantidad de cemento fija en la mezcla, se disponga de
la suficiente cantidad de agua que permita una adecuada colocación del
concreto y lograr la resistencia especificada (f`c).
fc Agua
(kgf/cm²)
Cemento
Agregados
Revenimiento
Asentamiento
slump
Relación A/C
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
• Una vez se determina el valor de fćr y si el concreto será con o sin inclusión
de aire se procede a determinar la relación A/C de la tabla que se muestra a
continuación:
diseño de mezclas de concreto de peso normal y
denso. Según ACI 211.1(conceptos básicos)
Agua de
mar
5-Cálculo del contenido de cemento

El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado
dividido entre la relación A/C Si no obstante, la especificación incluye un
límite mínimo separado sobre el cemento, además de los requerimiento de
resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca
a una cantidad mayor de cemento.
A/C (α ) = Peso de agua/ Peso de cemento
C=A/(A/C)
Donde:
C = Cantidad de cemento por m³ de concreto

A = Cantidad de agua por m³ de concreto
A/C =Relación agua-cemento
6-Estimación del contenido de agregado grueso
En la tabla 5.3.6 se muestra el volumen de agregado, en m³, con base al peso
volumétrico varillado seco (PVV), para un m³ de concreto. Este volumen se convierte
a peso seco del agregado grueso requerido en un m³ de concreto, multiplicándolo por
el peso volumétrico varillado en seco por m³ de agregado grueso.
Volumen de agregado grueso* varillado en
seco por volumen unitario de concreto para
Tamaño máximo nominal del diferentes módulos de finura del agregado
agregado fino
2.40 2.60 2.80 3.00
9.5 mm 3/8" 0.50 0.48 0.46 0.44
12.5 mm 1/2" 0.59 0.57 0.55 0.53
19 mm 3/4" 0.66 0.64 0.62 0.60
25 mm 1" 0.71 0.69 0.67 0.65
37.5 mm 1 1/2" 0.75 0.73 0.71 0.69
50 mm 2" 0.78 0.76 0.74 0.72
75 mm 3" 0.82 0.8 0.78 0.76
150 mm 6" 0.87 0.85 0.83 0.81
* Los volúmenes están basados en agregados en condiciones de peso volumétrico varillado seco,
como se describe en la norma ASTM C 29. Estos volúmenes se han seleccionado a partir de
relaciones empíricas para producir concreto con un grado de trabajabilidad adecuado a la
construcción reforzada común. Para concretos menos trabajables, como los requeridos en la
construcción de pavimentos de concreto, pueden incrementarse en un 10% aproximadamente.
Tabla 5.3.6: Volumen de agregado grueso por volumen unitario de concreto
para diferentes módulos de finura del agregado fino
7-Cálculo de proporciones en peso o volumen.

Hasta el paso 7 se han estimado todos los componentes del
concreto, excepto el agregado fino, cuya cantidad se determina
por diferencia. ACI 211.1 proporciona 2 formas de
determinarlo:
•Por el método de peso
•Por el método de volumen absoluto (preferido en el país)

concreto de peso normal . Según ACI 211.1(conceptos básicos)
•Cálculo de proporciones en Peso o volumen.
7.1 Por el método de peso
Tamaño máximo nominal Primer estimado del peso unitario de concreto, kgf/m³*
del agregado Concreto sin inclusión Concreto con
de aire aire incluido
9.5 mm 3/8" 2280 2200
12.5 mm 1/2" 2310 2230
19 mm 3/4" 2345 2275
25 mm 1" 2380 2290
37.5 mm 1 1/2" 2410 2350
50 mm 2" 2445 2345
75 mm 3" 2490 2405
150 mm 6" 2530 2435
* Valores calculados por medio de la Ec. 6-3 para concreto de riqueza mediana (330 kg de cemento
por m³) yrevenimiento medio con agregado de peso específico de 2.70. Los requerimientos de agua
se basan en valores de la tabla 5.3.3, para revenimiento de 8 a 10 cm. Si se desea el peso estimado
puede afinarse como sigue: Cuando se disponga de la información necesaria, por cada 5 kg de
diferencia en los valores de agua de mezclado de la tabla 5.3.3 para revenimiento de 8 a 10 cm,
corregir el peso por m³ en 8 kg en dirección contraria; por cada 20 kg de diferencia en contenido de
cemento de 330 kg, corregir el peso por m³ en kg en la misma dirección, por cada 0.1 que el peso
específico del agregado se desvíe de 2.70, debe corregirse el peso del concreto en 70 kg en la misma
dirección.
Tabla 5.3.7.1: Primer estimado de peso unitario del concreto fresco
concreto de peso normal . Según ACI 211.1(conceptos básicos)
•7-Cálculo de proporciones en Peso o volumen.

7.1 Por el método de peso
Cuando se desea un cálculo teóricamente exacto del peso del concreto fresco
por m³, puede emplearse la siguiente fórmula:
U = 10Ga (100-A) + CM(1-Ga/Gc) – WM(Ga-1)

Donde:
U : Peso del concreto fresco, por m³.
Ga: Promedio pesado del peso específico de la combinación de agregado
fino y grueso, a granel en condición SSS.
Gc : Peso específico del cemento (generalmente es 3.15)
A : Porcentaje de contenido de aire.
WM: Requerimiento de agua de mezclado, kg/m³
CM : Requerimiento de cemento, kg/m³

7.2 Por el método de volumen absoluto
Un procedimiento más exacto para calcular la cantidad requerida de
agregados finos, implica el empleo de volúmenes desplazados por los
componentes (determinación de gravedades específicas). En este
caso, el volumen total desplazado por los componentes conocidos (el
agua, aire, cemento y agregado grueso) se resta del volumen unitario
del concreto para obtener el volumen requerido de agregado fino. El
volumen ocupado por cualquier componente en el concreto es igual a
su peso dividido entre la densidad de ese material (siendo ésta el
producto del peso unitario del agua por el peso específico del
material).
7.2 Por el método de volumen absoluto

Con las cantidades de cemento, agua y agregado grueso
establecidos y la cantidad aproximada de aire atrapado que se
determinó en la tabla 5.3.3, el contenido de arena puede calcularse
como sigue:
Cemento (de Paso 6) / (peso específico del cemento (g/cm3)*1000) = Vol Cemento m3
Agua (de Paso 4)/1000 = Vol Agua m3
Aire (de Paso 4) /100) = Vol Aire m3
Agregado grueso (de Paso 7)/(peso específico de la piedra(g/cm 3)*1000) = Vol Piedra m3
7-Estimación del contenido de agregado fino
Volumen sólido de agregado fino requerido = 1 m3 -
Peso requerido de agregado fino = Volumen sólido de agregado fino requerido  peso
especifico de la arena  1000
8- Valores de diseño sin corregir
9-Ajustes por humedad del agregado

Agregado fino húmedo = Agregado fino seco (1+ af /100)
Agregado grueso húmedo = Agregado grueso seco (1+ag /100)
9-Ajustes por humedad superficial del agregado
a) Agua del Agregado Fino = Arena *(Humedad%- Absorción%)

100
b) Agua del Agregado Grueso = Piedra*(Humedad%- Absorción%)

100
Agua neta= Agua de diseño – (Agua del Agregado Fino + Agua del
Agregado Grueso)
10-Valores Finales y Proporciones en peso:
Agua (neta)
Cemento
Agregado grueso (húmedo)
Agregado fino (húmedo)
Proporciones en Peso:

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de mezclas de concreto de peso normal y denso. Según

Para lograr tal objetivo una mezcla de concreto

1. En el concreto fresco, trabajabilidad aceptable.

El procedimiento descrito en ACI 211.1 detalla 2

1. Basado en un peso estimado del concreto por

• Los métodos descritos proporcionan una aproximación

El documento ACI 211.1 resume el procedimiento de diseño de mezclas de

•Se disponen de una cantidad de 30 o más registros.

1-Eleccion de la resistencia promedio

Esfuerzo a compresión Esfuerzo promedio requerido a

1-Eleccion de la resistencia promedio

1.2 Se dispone de 15 a 29 registros.

No. de pruebas* Factor de modificación para

Tabla 5.3.1.2:Factor de modificación para la desviación estándar

Esfuerzo a compresión Esfuerzo promedio

1.4 Teniendo en cuenta el grado de control de calidad en la obra.

Por regla general, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor

2-Elección del revenimiento :Verificar el asentamiento especificado

La tabla 5.3.3 del apéndice A1 del documento ACI 211.1, proporciona la

c) Tamaño máximo nominal del agregado

3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire

Cuando se desee la inclusión de aire por otros efectos benéficos

3-Cálculo del agua de mezclado y el contenido de aire

Tabla 5.3.3: Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para

4-Selección de la relación agua-cemento

Se conoce como relación agua/cemento (A/C) a la razón existente entre el

4-Selección de la relación agua-cemento

5-Cálculo del contenido de cemento

C = Cantidad de cemento por m³ de concreto

7-Cálculo de proporciones en peso o volumen.

•Por el método de peso

•Por el método de volumen absoluto (preferido en el país)

•7-Cálculo de proporciones en Peso o volumen.

U = 10Ga (100-A) + CM(1-Ga/Gc) – WM(Ga-1)

•Cálculo de proporciones en Peso o volumen.

7.2 Por el método de volumen absoluto

Volumen sólido de agregado fino requerido = 1 m3 -

8- Valores de diseño sin corregir

9-Ajustes por humedad del agregado

a) Agua del Agregado Fino = Arena *(Humedad%- Absorción%)

b) Agua del Agregado Grueso = Piedra*(Humedad%- Absorción%)

10-Valores Finales y Proporciones en peso:

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