Métodos de dosificación del hormigón | Structuralia

Los 3 tipos de métodos de dosificación del hormigón

El hormigón que utilizamos hoy en día en la construcción convencional sigue siendo poco más que la correcta mezcla de agua, cemento, grava y ocasionalmente algún aditivo con propiedades particulares. 

Y a pesar de ser una reacción química relativamente simple entre sus componentes, la dosificación de los mismos será fundamental a la hora de obtener el tipo de respuesta que buscamos en el material.

Aún así, es casi imposible tener en cuenta la enorme cantidad de factores que pueden influir en la elaboración del hormigón, mucho menos en las obras de construcción pequeñas donde la dosificación se realiza in-situ. 

Pero conocer los efectos que pueden tener en la mezcla los cambios en las proporciones de cada componente, nos acercará al resultado deseado, y por supuesto, una mejor calidad en la ejecución. En este artículo hablamos sobre este tema.

¿Qué es la dosificación del hormigón?

La determinación de las proporciones adecuadas de los componentes del concreto, como cemento, agregados y agua, es esencial para lograr una mezcla que cumpla con los requisitos de resistencia, durabilidad y consistencia en las estructuras de construcción. Este proceso se conoce como dosificación del hormigón y es fundamental en la ingeniería civil y la construcción de edificaciones.

La dosificación adecuada permite que el hormigón alcance su máxima resistencia y durabilidad, así como también asegura que se pueda trabajar y colocar de manera eficiente en la obra. 

Fuente: paviconj-es.es 

Existen diversos métodos para la dosificación del hormigón, tales como el método de volumen, el método de peso y el método de diseño. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, y la elección del método apropiado depende de las necesidades específicas.

Componentes del hormigón

Los componentes que suelen estar presentes dentro de la mezcla del hormigón son los siguientes: 

• Cemento: Cumple la función de aglomerante dentro de la mezcla, es decir, que junto con el agua se encarga de amalgamar los agregados y posteriormente pasar a estado sólido a través del proceso de fraguado. Este puede ser de fraguado regular y fraguado rápido. 

• Agua: El líquido permite la reacción química que activa el endurecimiento del cemento, pero también influye enormemente en la trabajabilidad del material, entre más líquida la mezcla más fácil de trabajar. Pero en exceso crea porosidad y disminuye la resistencia del hormigón.

• Áridos: Son materiales granulares que cumplen una función de refuerzo y ayudan a aumentar la resistencia y el volumen del material. Suelen ser rocas de tres tipos: Magmáticas, Metamórficas y Sedimentarias.  

• Aditivos: Por lo general son productos orgánicos que se añaden a las mezcla en pequeñas cantidades para otorgar alguna propiedad en específico. Se clasifican en plastificantes, retardadores y superplastificantes. 

Métodos de dosificación del hormigón

Una vez definidos los componentes que entran en juego dentro de la mezcla de hormigón, debemos conocer los criterios utilizados para determinar la proporción que ocupará cada uno de los componentes anteriormente mencionados dentro de la mezcla. Es indispensable tener en cuenta que la proporción variará según la resistencia, acabado o adherencia que se desee obtener con el hormigón. Los distintos métodos de dosificación son:

1. Dosificación de un hormigón en volumen

Es el método más antiguo, y consiste en la determinación de las cantidades necesarias de cada componente a través de una tabla de relaciones de proporciones hecha para elaborar un metro cúbico de hormigón. Es el método que se suele utilizar para mezclas in situ que se realizan en obras pequeñas, debido a su fácil aplicación y a su inmediatez.

2. Métodos de dosificación basados en el contenido de cemento

• • Método de Fuller: Se indica para piezas no demasiado armadas, con áridos redondeados y de un tamaño máximo de 70mm, y una resistencia máxima para el hormigón de 300 kg/m3 .

  • Fórmula de Bolomey: Se habla del perfeccionamiento de la ley de Fuller, tratada en el punto anterior. Pero este apunta a obtener un hormigón “económico” en cemento, y está indicado para hormigones de alta densidad. La fórmula es la siguiente:

Fuente: Universidad de Cantabria

3. Métodos de dosificación basados en la resistencia a compresión

• • Método A.C.I. para hormigón convencional: Otro método muy sencillo de utilizar, apto para obras pequeñas de construcción convencional, pero en este caso, se parte de la resistencia a compresión que se desea obtener con la mezcla de hormigón. Se basa en la siguiente tabla y los resultados obtenidos con el cono Abrams :

• • Método según De la Peña:  Altamente usado y recomendado para hormigones meramente estructurales, con una concentración de cemento de 300kg/m3; y cuando las condiciones de ejecución sean bastante controlables. Con estas condiciones, se determina la relación cemento/agua de la siguiente manera: 

Z = K·fcm + 0,5 

Z es la concentración o relación cemento/agua, en peso 

fcmes la resistencia media del hormigón en N/mm2, a 28 días, medida en probeta de l5Øx3O. 

K  es  un  parámetro  que  toma  los  valores  dados  en  la  Tabla  11,  cuando  la  resistencia  está  expresada, en N/mm2.

En este apartado hemos visto que existe una importante variedad de métodos que nos permiten definir la dosificación de materiales en la elaboración del hormigón, y que este sea capaz de cumplir con los requerimientos de diseño. Ninguno es más correcto que otro, sino que cada uno responde a una necesidad o entorno específico.

Factores a tener en cuenta antes de dosificar el hormigón

Antes de establecer la proporción adecuada de los componentes en la mezcla de concreto, es esencial considerar diversos factores, como la resistencia deseada, las condiciones ambientales, la calidad de los áridos y el tipo de equipos disponibles.

La resistencia a compresión es un parámetro fundamental en el diseño de estructuras de hormigón, ya que determina la capacidad de carga y la durabilidad de la construcción. Por lo tanto, se debe seleccionar una dosificación que permita alcanzar la resistencia requerida.

Fuente: hormipavimento.es 

Las condiciones ambientales, como la temperatura, la humedad y la altitud, también influyen en la dosificación del hormigón, ya que pueden afectar la velocidad de fraguado y la consistencia de la mezcla. 

Además, es importante tener en cuenta la calidad de los áridos, como la granulometría, la forma y la absorción de agua, porque estos factores pueden afectar la trabajabilidad y la adherencia del hormigón.

Limitaciones a la dosificación del hormigón

Existen restricciones en la proporción de componentes en la mezcla de concreto que deben ser observadas para garantizar la calidad y el desempeño adecuados de la estructura. 

Estas limitaciones están establecidas por normativas y guías técnicas, como la Instrucción Española de Hormigón Estructural (EHE-08), que proporciona criterios y recomendaciones para la proporción de cemento, agregados y agua en función de la resistencia y durabilidad requeridas.

Además, las normas establecen límites en la cantidad y tipo de aditivos que pueden ser empleados en la mezcla, ya que estos pueden afectar significativamente las propiedades del hormigón, tanto en estado fresco como endurecido. 

El cumplimiento de estas limitaciones contribuye a prevenir problemas comunes asociados a una dosificación incorrecta, como la segregación de los componentes, la pérdida de homogeneidad, la disminución de la resistencia y la reducción de la durabilidad del hormigón.

Fuente: pavex.es

Así, el diseño de la mezcla debe tener en cuenta los requisitos específicos del proyecto, las condiciones ambientales, el tipo de estructura y las características de los materiales disponibles. Cabe destacar que, además de las regulaciones nacionales o locales, la dosificación del hormigón puede verse afectada por recomendaciones y requerimientos de organismos internacionales, como la norma UNE EN 206, que establece criterios para la especificación, producción y conformidad de hormigón.

Ensayos experimentales con el hormigón dosificado

Realizar ensayos experimentales en la mezcla de concreto permite verificar y ajustar la proporción de componentes, garantizando así la obtención de las propiedades adecuadas y el cumplimiento de los criterios de diseño y ejecución de la obra.

Estos ensayos son esenciales para evaluar la resistencia a la compresión, la consistencia, el tiempo de fraguado, la permeabilidad y la durabilidad del hormigón, entre otras propiedades.

Además, los ensayos experimentales permiten identificar posibles errores en la dosificación, como la adición excesiva de agua o la segregación de los componentes, lo que podría comprometer la calidad del hormigón y la estabilidad de la estructura.

Los ensayos experimentales pueden realizarse en el laboratorio o en el sitio de construcción, y suelen incluir pruebas como el ensayo de slump, el ensayo de resistencia a la compresión, el ensayo de absorción de agua, el ensayo de carbonatación y el ensayo de permeabilidad.

Estas pruebas permiten determinar si la mezcla de hormigón cumple con las especificaciones técnicas y los requisitos de desempeño establecidos en el proyecto.

Además, los resultados de los ensayos experimentales pueden utilizarse para ajustar la dosificación del hormigón, modificando la proporción de los materiales o incorporando aditivos, de manera que se alcancen las propiedades deseadas.

Los ensayos experimentales son una herramienta fundamental para garantizar la calidad y la durabilidad del hormigón en las estructuras, ya que permiten comprobar la idoneidad de la dosificación y detectar posibles deficiencias en la mezcla.

Fuente: researchgate.net

Además, estos ensayos proporcionan información valiosa sobre el comportamiento del hormigón en diferentes condiciones ambientales y bajo diferentes cargas, lo que contribuye a optimizar el diseño y la construcción de la estructura.

Por lo tanto, es esencial que los proyectistas y los constructores realicen ensayos experimentales en la mezcla de hormigón dosificado, con el fin de garantizar la calidad y el desempeño adecuado de la obra.

Cómo influye la dosificación del hormigón en la segregación de los componentes

La adecuada proporción de componentes en la mezcla de concreto juega un papel determinante en la prevención de la segregación, asegurando así la homogeneidad y calidad de la estructura. 

La segregación es la separación de los componentes del hormigón, como el cemento, los agregados y el agua, lo que puede afectar negativamente la resistencia y durabilidad de la estructura.

La dosificación del hormigón influye en la segregación de los componentes de diversas maneras, como la cantidad de agua utilizada, la proporción de agregados y la calidad del cemento.

1. Cantidad de agua

• • Un exceso de agua en la mezcla puede provocar la separación del mortero y los agregados, lo que resulta en una mezcla heterogénea y una disminución en la resistencia del hormigón.

  • Por otro lado, una cantidad insuficiente de agua puede generar una mezcla seca y difícil de trabajar, lo que también puede llevar a la segregación de los agregados gruesos y su deposición en el fondo de la estructura.

2. Proporción de agregados

• • Una proporción incorrecta de agregados finos y gruesos puede afectar la cohesión de la mezcla y provocar la segregación de los componentes.

  • Es importante mantener una proporción adecuada de agregados para garantizar una mezcla homogénea y resistente.

3. Calidad del cemento

• • Un cemento de baja calidad o con una granulometría inadecuada puede afectar la cohesión de la mezcla y provocar la segregación de los componentes.

  • Es fundamental utilizar cemento de buena calidad y con las características adecuadas para el tipo de obra que se está realizando.

La dosificación adecuada del hormigón es esencial para prevenir la segregación de los componentes y garantizar la calidad y durabilidad de la estructura. Los proyectistas deben tener en cuenta las condiciones ambientales, los materiales disponibles y las necesidades específicas del proyecto al determinar la dosificación del hormigón.

Además, es fundamental realizar ensayos experimentales para comprobar la puesta a punto de la composición obtenida y ajustar la dosificación si es necesario. De esta manera, se asegura la homogeneidad y calidad del hormigón, evitando problemas futuros en la estructura y garantizando su durabilidad a lo largo del tiempo.

Conclusión sobre la dosificación del hormigón

Como se puede ver, la dosificación del hormigón es una parte importante del proceso de construcción de una estructura. Es necesario determinar la cantidad correcta de materiales que se necesitan para asegurar que el hormigón sea fuerte, duradero y seguro. 

La dosificación incorrecta puede llevar a fallas graves en la estructura. Por lo tanto, es importante que los ingenieros y los constructores se familiaricen con los principios básicos de la dosificación del hormigón para garantizar un trabajo de calidad.