DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO UTILIZANDO EL MÉTODO WALKER

Se muestra un ejemplo para diseñar mezclas de concreto utilizando el método Walker, que contempla las propiedades físicas de los agregados (fino y grueso), las caracteristicas del elemento a construir y el cálculo de los porcentajes de incidencia del agregado grueso y fino característico del método . Se abordará el diseño por resistencia y por durabilidad; es decir, la zona estará expuesta a condiciones climáticas adversas que puedan afectar su durabilidad. Este diseño además incluye la corrección por humedad y humedad superficial (absorción), así como la presentación de resultados en dosificación en peso. Al final del artículo puede obtener la hoja de cálculo automatizada

diseño de mezclas de concreto

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EJEMPLO DE DISEÑO

Elaborar el diseño de mezcla para una edificación en la ciudad de Cuzco donde la temperatura puede descender hasta los -10°C, todos los elementos tendrán una resistencia de diseño f’c = 210 kgf/cm2 a los 28 días. El proyecto tiene las siguientes especificaciones técnicas.

- La estructura estará espuesto a humedad y bajas temperaturas, pero el ataque por sulfatos es nulo
- La mezcla debe tener una consistencia plástica
- Utilizar cemento Portland Tipo II - Fortimax, peso específico 2.94 g/cm3 (Se obtiene de las fichas técnicas)
- Se usará un aditivo incorporado de aire Chema entrampaire, el cual produce un entrampamiento uniforme de aire entre el 3.5% y 7% en el concreto, peso específico de 1.0 g/cm3, la dosis a usar es de 0.1% del peso del cemento.
- Se usará agua potable de la red pública

La empresa no cuenta con un registro de resistencias, pero si cuenta con un dato único de la desviación estándar igual a 26 [kgf/cm2]; además, se conoce las siguientes propiedades físicas.

Agregado fino “AF”

- Peso específico de masa:             2.61 gr/cm3

- Absorción:                                       3.60%
- Contenido de humedad:                2.10%
- Módulo de finura:                            2.65    
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Agregado grueso “AG”

- Tamaño máximo nominal:            3/4"
- Peso específico de masa:             2.58 gr/cm3

- Absorción:                                        0.87%
- Contenido de humedad:                1.06%

Desarrollo

Paso 1: Determinar la resistencia promedio f’cr

Debido a que la empresa solo pose un dato de la desviación estándar, se hace uso del cuadro 5.2 de la norma E060 Concreto armado

diseño de mezclas de concreto por el método walker

Nota: Las unidades están en MPa, para convertirlas a kgf/cm2 multiplicar por 10

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La resistencia de diseño es 210 kgf/cm2, menor a 350, por lo tanto, usamos las ecuaciones del segundo recuadro

diseño de mezclas de concreto por el aci 211.1

Paso 2: Selección del tamaño máximo nominal

Como dato se tiene que el TMN es 3/4", en caso no esté especificado se debe obtener del análisis granulométrico o determinar por las condiciones del tamaño de los elementos de concreto y la cuantía del refuerzo.

Paso 3: Selección del asentamiento

El proyecto requiere que una mezcla de consistencia plástica que tiene un asentamiento (Slump) de 3”-4”.

diseño de mezclas de concreto por el método walker

En caso no se conozca el tipo de consistencia, se puede usar el siguiente cuadro con asentamientos recomendados para diferentes elementos estructurales.

diseño de mezclas de concreto por el método walker

Ejemplo: Si deseo construir una columna, debería usar un Slump entre 1” a 4”, podría escoger entre una consistencia seca o plástica, se recomienda “plástica” para proyectos sin condiciones especiales.

Paso 4: Volumen unitario de agua

Con los datos del asentamiento se puede seleccionar el volumen de agua, pero se debe tener en cuenta el TMN y el tipo de perfil del agregado grueso.

- La grava "canto rodado" tiene un perfil redondeado

- La piedra chancada "piedra triturada" tiene un perfil angular

Para nuestro caso TMN = 3/4”, asentamiento = 3” a 4” y perfil del agregado "angular"

diseño de mezclas de concreto por el método walker

De acuerdo con la tabla, la cantidad del agua es 204 lt/m3 

Paso 5: Contenido de aire

El diseño de mezcla debe considerar la posibilidad de congelación, ya que la estructura está expuesta a temperaturas de -10°C, por lo tanto, se debe incorporar aire. Al tener el dato de la temperatura se emplea la tabla III-E.

diseño de mezclas de concreto por el método walker

El contenido de aire se obtiene con un TMN de 3/4" y una exposición moderada (-10°C)

Contenido de aire = 5.0%

Paso 6: Relación de agua y cemento (a/c)

Debido a que el concreto estará expuesto a climas fríos (congelamiento), es necesario calcular la relación agua/cemento por resistencia y durabilidad, y se escoge el menor de ambos.

Relación a/c por resistencia

diseño de mezclas de concreto por el método walker

diseño de mezclas de concreto por el método walker
Relación a/c por durabilidad
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Los elementos tipos vigas, columnas, zapatas y similares tienen un recubrimiento mayor a 3 cm, a excepción de losas, vigas chatas, etc., además la estructura está en la categoría frecuente o continuamente expuestas a congelación y deshielo, por lo tanto, le corresponde un a/c = 0.50.

diseño de mezclas de concreto por el método walker

Paso 7: Factor cemento

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Paso 8: Cálculo del contenido de aditivo

De acuerdo con la ficha técnica del aditivo Chema entrampaire, la dosis recomendad es 0.1% del peso del cemento.

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Paso 9: Volumen absoluto de la pasta

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Paso 10: Volumen absoluto del agregado

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Paso 11: Porcentaje del agregado fino

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El módulo de finura del AF es 2.65, se ubica primero el rango adecuado, el TMN es 3/4" y el factor cemento de 9.6 bolsas/m3, además el perfil del agregado grueso es angular.

Debido a que el factor cemento está fuera delos valores, se extrapola

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Paso 12: Volumen absoluto de los agregados

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Paso 13: Peso de los agregados

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Paso 14: Resumen de los valores del diseño de mezcla

Se muestra un resumen de las cantidades a usar en el diseño de mezcla

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Paso 15: Corrección por humedad del agregado

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Paso 16: Proporción en peso

Todos los componentes se dividen por la cantidad de cemento, el agua será por el factor cemento calculado en el paso 7.

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VIDEO TUTORIAL AQUI




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HOJA DE CÁLCULO

La hoja de cálculo esta en formato excel, pueden modificarla según tus necesidades.
    
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Información del artículo

Redactado por: Ing. Jorge Condori
Fecha: 18 de diciembre del 2025
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