El concreto, el material constructivo más importante, debe ser manejado con eficiencia para asegurar su resistencia y cuidar la economía de la obra.
Los egipcios usaban formas tempranas de concreto hace más de 5,000 años para construir sus pirámides. Mezclaban barro y paja para formar ladrillos y usaban yeso y cal para fabricar morteros.
Los antiguos romanos usaron un material que está notablemente cerca del cemento moderno para construir muchas de sus maravillas arquitectónicas, como el Coliseo y el Panteón.
Las mezclas, las adiciones a la mezcla utilizada para lograr ciertos objetivos, todavía se utilizan hoy, lea más sobre ellos aquí.
A Joseph Aspdin de Inglaterra se le atribuye la invención del cemento Portland moderno, en 1824.
Llamó a su cemento Portland, porque así se llamaba la cantera de donde extrajo el material que usó en la mezcla.
Como verás, el tema de las mezclas es de vital importancia no sólo par darle al concreto su debida fuerza, sino por un aspecto económico.
Las cantidades de materiales para la producción requerida de concreto de una mezcla determinada puede ser calculada por el método de volumen absoluto.
Este método está basado en el principio de que el volumen del concreto compactado al máximo es igual al volumen absoluto de todos los materiales del concreto, por ejemplo cemento, arena, agregados gruesos y agua.
La fórmula para calcular los materiales para el volumen requerido de concreto están dadas por:
Vc = (W)+(C/Sc)+(Fa/Sfa)+(Ca/Sca)
Donde,
Vc = Volumen Absoluto del concreto fresco compactado
W =Masa de agua
C = Masa de cemento
Fa = masa de agregados finos
Ca = Masa de agregados gruesos
Sc, Sfa y Sca son los pesos específicos de cemento, agregados finos y agregados gruesos respectivamente.
El contenido de aire fue ignorado en este cálculo.
Al final del artículo hay una calculadora que facilita el cálculo, pero este método de cálculo de las cantidades de materiales para el concreto toma en cuenta las proporciones de mezcla de la mezcla de diseño o mezclas nominales para la fuerza estructural y requerimientos de durabilidad.
Ahora aprenderemos el cálculo de material con un ejemplo.
Considera concreto con una proporción de mezcla de 1:1.5:3 donde, 1 es parte del cemento, 1.5 es parte de agregados finos y 3 es parte de agregados gruesos de tamaño máximo de 20mm. La relación agua cemento requerida para mezclar el concreto es tomada como 0.45.
Suponiendo densidades aparentes de los materiales de la siguiente forma:
Cemento = 1500 kg/m3
Arena= 1700 kg/m3
Agregados gruesos = 1650 kg/m3
Densidades específicas de materiales de concreto son los siguientes:
Cemento = 3.15 gr/cm3
Arena = 2.6 gr/cm3
Agregados gruesos = 2.6 gr/cm3
El porcentaje de aire arrastrado asumido es 2%.
La proporción de mezcla de 1:1.5:3 por volumen seco de materiales puede ser expresada en términos de masas como:
Cemento = 1 x 1500 = 1500
Arena= 1.5 x 1700 = 2550
Agregados gruesos = 3 x 1650 = 4950.
Por lo tanto, la relación de masas de estos materiales w.r.t. cemento serán así =
Relación de masas de cemento, arena y agregados gruesos
La relación agua cemento = 0.45
Ahora calculamos el volumen del concreto que puede ser producido con una bolsa de cemento (ejemplo 50 kg de cemento) para las proporciones de masa de materiales de concreto.
Por lo tanto, el volumen absoluto de concreto para 50 kg de cemento =
(Recordar que se multiplican por 1000 los gr/cm3 para convertirlos a kg/m3)
Volumen de concreto para 1 bolsa de cemento
Por lo tanto, para la proporción de mezcla considerada, con 1 bolsa de cemento de 50 kg, 0.1345 m3 de concreto pueden ser producidas.
Hemos considerado un aire arrastrado de 2%. Así, el volumen real de concreto para 1 metro cúbico de concreto compactado de construcción será = 1 -0.02 = 0.98 m3.
Por lo tanto, la cantidad de cemento necesario para 1 metro cúbico de concreto será= 0.98/0.1345 = 7.29 bolsas de cemento.
Las cantidades de materiales para 1m3 de la producción de concreto se pueden calcular de la siguiente manera:
El peso de cemento requerido = 7.29 x 50 = 364.5 kg.
Peso del agregado fino (arena) = 1.5 x 364.5 = 546.75 kg.
Peso del agregado grueso = 3 x 364.5 = 1093.5 kg.
Finalmente, si quieres comprobar tus operaciones o facilitar el cálculo puedes usar el siguiente link para usar nuestra calculadora que también te da los resultados en botes para realizar la mezcla en obra: