Calculator Cálculo Proporciones Concreto 1:2:3, 1:3:5 Rápido

Calculadora para proporciones de concreto: 1:2:3, 1:3:5, y mezclas rápidas precisas, seguras y consistentes eficientes.

Métodos normativos y práctica de obra integrados en una herramienta técnica para dimensionar mezclas rápidas.

Contexto técnico y aplicaciones de las proporciones 1:2:3 y 1:3:5

Las proporciones clásicas 1:2:3 y 1:3:5 son utilizadas para hormigones no estructurales y estructurales leves según exigencias de resistencia y disponibilidad de áridos. En obra, estas proporciones sirven como referencia inicial para mezclas nominales cuando no se dispone de un diseño de mezcla por laboratorio.

Terminología y alcance

• Proporción: relación volumétrica entre cemento : arena : árido grueso.
• Mezcla nominal: proporciones estándar adoptadas en obra sin calibración previa en laboratorio.
• Mezcla rápida: formulaciones orientadas a reducir tiempo de fraguado o alcanzar resistencia temprana mediante mayor contenido de cemento o aditivos acelerantes.
• Volumen seco: volumen efectivo de materiales secos necesario para producir 1 m3 de hormigón compactado, normalmente mayor que 1 m3 por huecos y asentamientos.

Principios de cálculo y algoritmo de la calculadora

El método empleado en esta calculadora se basa en el procedimiento volumétrico clásico: 1) calcular volumen seco, 2) distribuir por partes, 3) convertir volumen a masa mediante densidades aparentes, 4) calcular agua según relación agua/cemento deseada.

Factores y constantes típicas

• Factor de volumen seco (f_dry): 1.54 (valor típico para mezclas manuales; puede variar 1.45–1.60 según compactación y granulometría).
• Densidad aparente cemento (ρ_c): 1440 kg/m3 (valor medio para cemento Portland a granel).
• Densidad aparente arena (ρ_s): 1600 kg/m3 (puede variar 1500–1700 kg/m3 según humedad y granulometría).
• Densidad aparente árido grueso (ρ_a): 1500 kg/m3 (rango típico 1400–1700 kg/m3 según piedra).
• Relación agua/cemento (w/c): variable según trabajabilidad y resistencia; valores típicos 0.40–0.65.
• Contenido de humedad en arena y árido: debe descontarse agua interna si se conoce (H_s, H_a en %).

Fórmulas fundamentales (expresadas en texto legible)

Volumen seco requerido para 1 m³ de hormigón:

V_dry = V_concreto × f_dry

Donde:

• V_dry = volumen seco (m³)
• V_concreto = volumen de hormigón requerido (m³), ejemplo 1.00 m³
• f_dry = factor de volumen seco (típicamente 1.54)

Volumen de cada material por sus partes:

V_cemento = (C / (C + S + A)) × V_dry

V_arena = (S / (C + S + A)) × V_dry

V_arido = (A / (C + S + A)) × V_dry

Donde C, S, A son las partes de cemento, arena y árido en la proporción (por ejemplo 1, 2, 3).

Conversión de volumen a masa:

M_cemento = V_cemento × ρ_c

M_arena = V_arena × ρ_s

M_arido = V_arido × ρ_a

Cálculo de agua según relación agua/cemento (w/c):

M_agua = M_cemento × (w/c)

Ajuste por humedad de materiales (si se conoce):

M_arena_seca = M_arena × (1 - H_s)

M_arido_seco = M_arido × (1 - H_a)

Donde H_s y H_a son fracciones (ej. 0.05 para 5% contenido de humedad).

Tablas de referencias y valores comunes por metro cúbico

Notas sobre la tabla: los valores son aproximados para 1 m³ de hormigón compactado, usando f_dry = 1.54; ρ_c=1440 kg/m³; ρ_s=1600 kg/m³; ρ_a=1500 kg/m³. Ajustar según densidades reales y contenido de humedad.

Consideraciones prácticas para mezcla rápida

Las mezclas rápidas (rápido) se diseñan para reducir tiempos de desencofrado o prestaciones tempranas. Se alcanzan mediante:

1. Incremento del contenido de cemento para mayor desarrollo de resistencia temprana.
2. Uso de cementos de alta resistencia inicial (CPR, cementos con aditivos o cementos de fraguado rápido).
3. Adición de acelerantes compatibles según normativa.
4. Control estricto de temperatura y relación agua/cemento para evitar pérdidas de resistencia por exceso de agua.

Ejemplo de ajustes típicos para mezcla rápida:

• Aumentar cemento 10–20% sobre mezcla nominal.
• Reducir w/c en 0.05–0.10 para mantener trabajabilidad sin perder resistencia temprana.
• Incluir aditivo acelerante conforme ficha técnica del fabricante y a las normas aplicables.

Algoritmo paso a paso para la calculadora

1. Entrada: volumen necesario V_concreto (m³), proporción C:S:A, factor f_dry, densidades ρ_c, ρ_s, ρ_a, w/c deseada, contenidos de humedad H_s y H_a si se conocen.
2. Calcular V_dry = V_concreto × f_dry.
3. Calcular V_cemento, V_arena, V_arido por las fórmulas proporcionales.
4. Convertir volúmenes a masas: M = V × ρ.
5. Calcular M_agua = M_cemento × (w/c). Ajustar por agua libre en áridos: M_agua_neta = M_agua - (M_arena × H_s) - (M_arido × H_a).
6. Convertir M_cemento a bolsas: bolsas = M_cemento / 50 (redondear según requerimiento de obra).
7. Incluir pérdidas y desperdicio (típico 2–5% para obra manual; mayor si transporte manual o condiciones adversas).

Ejemplos reales resueltos

Ejemplo 1 — Hormigón 1:2:3 para 1 m³ (mezcla normal)

Datos iniciales:

• V_concreto = 1.00 m³
• Proporción = 1:2:3 (C=1, S=2, A=3)
• f_dry = 1.54
• ρ_c = 1440 kg/m³, ρ_s = 1600 kg/m³, ρ_a = 1500 kg/m³
• w/c = 0.50
• H_s = H_a = 0 (se asume áridos secos; si están húmedos, debe descontarse)

Cálculos:

1. V_dry = 1.00 × 1.54 = 1.54 m³.
2. Partes totales = 1 + 2 + 3 = 6.
3. V_cemento = (1 / 6) × 1.54 = 0.2566667 m³.
4. V_arena = (2 / 6) × 1.54 = 0.5133333 m³.
5. V_arido = (3 / 6) × 1.54 = 0.77 m³.
6. M_cemento = 0.2566667 × 1440 = 369.6 kg ≈ 370 kg.
7. M_arena = 0.5133333 × 1600 = 821.33 kg ≈ 821 kg.
8. M_arido = 0.77 × 1500 = 1,155 kg.
9. M_agua = M_cemento × w/c = 369.6 × 0.50 = 184.8 kg ≈ 185 L.
10. Bolsas de cemento = 369.6 / 50 = 7.392 → redondear a 7.4 bolsas o 8 bolsas según política de obra.
11. Ajuste pérdidas: si se añade 3% desperdicio: cemento_total = 369.6 × 1.03 = 380.7 kg; arena_total = 821.33 × 1.03 = 846.9 kg; árido_total = 1,155 × 1.03 = 1,189.7 kg.

Resultado práctico (sin pérdidas):

• Cemento: 370 kg (≈ 7.4 bolsas de 50 kg)
• Arena: 821 kg
• Árido grueso: 1,155 kg
• Agua: 185 L

Interpretación: Esta mezcla típica produce un hormigón de resistencia moderada adecuado para elementos no estructurales o cimentación de baja carga. Para elementos estructurales se recomienda diseño de mezcla por laboratorio conforme ACI o EN 206.

Ejemplo 2 — Mezcla rápida 1:2:3 para 0.5 m³ con acelerante

Contexto: Reparación urgente de losa de hormigón que exige desencofrado en 24 horas y resistencia inicial mayor.

• V_concreto = 0.50 m³
• Proporción base = 1:2:3
• Se decide aumentar cemento en 15% y usar w/c = 0.45 y un acelerante comercial (dosificación según fabricante 2% del peso del cemento).
• f_dry = 1.54; ρ_c=1440; ρ_s=1600; ρ_a=1500

Cálculos:

1. V_dry = 0.50 × 1.54 = 0.77 m³.
2. Partes totales = 6; V_cemento_base = (1/6) × 0.77 = 0.1283333 m³.
3. M_cemento_base = 0.1283333 × 1440 = 184.8 kg.
4. Aumento cemento 15%: M_cemento = 184.8 × 1.15 = 212.52 kg.
5. V_arena = (2/6) × 0.77 = 0.2566667 m³ → M_arena = 0.2566667 × 1600 = 410.667 kg.
6. V_arido = (3/6) × 0.77 = 0.385 m³ → M_arido = 0.385 × 1500 = 577.5 kg.
7. M_agua = M_cemento × w/c = 212.52 × 0.45 = 95.63 kg ≈ 95.6 L.
8. Dosificación acelerante = 2% × M_cemento = 0.02 × 212.52 = 4.25 kg.
9. Bolsas cemento = 212.52 / 50 = 4.25 → 4.25 bolsas (redondear a 4.5 bolsas o usar 5 bolsas según disponibilidad).
10. Si se aplica 5% de pérdida: cemento_total = 212.52 × 1.05 = 223.15 kg; arena_total = 431.2 kg; árido_total = 606.4 kg.

Resultado práctico (sin pérdidas):

• Cemento: 213 kg (≈ 4.3 bolsas de 50 kg)
• Arena: 411 kg
• Árido: 578 kg
• Agua: 96 L
• Acelerante: 4.3 kg (aprox. 2% del cemento)

Interpretación técnica: El incremento de cemento y el empleo del acelerante permiten mayor desarrollo de resistencia temprana; sin embargo se debe controlar la retracción y fisuración por calor de hidratación. Control de temperatura y curado son críticos.

Verificación y control de calidad

• Ensayos de control: asentamiento (slump), resistencia a compresión a 7 y 28 días, contenido de aire.
• Muestras representativas y cubos o cilindros ensayados según normativa local (ASTM C39, EN 12390, UNE-EN).
• Registrar humedad de áridos antes de ajustar agua de amasado.
• Verificar compatibilidad entre acelerantes y aditivos reductores de agua o superplastificantes.

Consideraciones normativas y referencias técnicas

Para diseño por mezcla y control de calidad se recomienda remitirse a las siguientes normas y guías:

• ACI Committee 211.1 — Guide for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete. Información técnica y guías prácticas: https://www.concrete.org/
• EN 206:2013 — Concrete — Specification, performance, production and conformity (Norma europea). Resumen informativo: https://standards.cen.eu/
• UNE-EN 206 — versión adoptada por España; consultar organismos nacionales de normalización.
• ASTM C150 — Standard Specification for Portland Cement (referencia para tipos de cemento): https://www.astm.org/
• Documentación sobre aditivos y acelerantes: fichas técnicas del fabricante y ACI 232.1R sobre corrosión inducida por aditivos y compatibilidades.

Enlaces útiles de autoridad

• American Concrete Institute (ACI): https://www.concrete.org/
• European Committee for Standardization (CEN) — EN 206 info: https://www.cen.eu/
• ASTM International: https://www.astm.org/
• Publicaciones técnicas y guías: Manual del concreto (varios editores universitarios y asociaciones nacionales de concreto).

Errores comunes y mitigación

• No tener en cuenta la humedad de los áridos, lo que lleva a sobre o subdosificación de agua y varianza en la resistencia.
• Usar densidades genéricas sin verificar localmente; siempre medir densidades aparentes en obra.
• Ignorar pérdidas y desperdicios en traslado y amasado; añadir porcentaje conservador.
• Adición de aditivos sin verificar compatibilidad con el cemento o efectos secundarios como retardo excesivo o corrosividad.
• Falta de curado adecuado en mezclas rápidas que buscan resistencias tempranas; el curado controla la ganancia de resistencia y minimiza fisuración.

Buenas prácticas de implementación en obra

1. Realizar al menos una verificación de densidades y humedad en la primera mezcla del día.
2. Documentar todos los pesos y volúmenes utilizados; mantener trazabilidad por lotes.
3. Priorizar mezclas por peso en plantas dosificadoras para mayor precisión; las mezclas volumétricas son menos precisas.
4. Emplear instrumentos calibrados para medir agua y aditivos.
5. Si se requiere rapidez, diseñar la mezcla con asesoría técnica y pruebas de campo previas cuando sea posible.

Conclusión técnica y recomendaciones finales

Las proporciones 1:2:3 y 1:3:5 siguen siendo herramientas válidas para cálculo inicial y obras pequeñas, pero siempre deben ser validadas por ensayos y ajustadas con datos reales de materiales. Para mezclas rápidas, la estrategia combinada de incremento de cemento, reducción de w/c y aditivos acelerantes ofrece resultados, pero exige control estricto de curado y verificación de compatibilidad.

Recomendación práctica: use la metodología descrita para estimaciones, aplíquela primero en pequeñas pruebas y ajuste densidades y factores según resultados de laboratorio o ensayos in situ.

Referencias normativas y bibliografía seleccionada

• ACI 211.1-91 (rev.) Guide to Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete — American Concrete Institute.
• EN 206:2013 Concrete — Specification, performance, production and conformity — European Committee for Standardization.
• UNE-EN 206 — Versión adoptada en España.
• ASTM C150 — Standard Specification for Portland Cement — ASTM International.
• Mehta, P.K.; Monteiro, P.J.M. Concrete: Microstructure, Properties and Materials — referencia técnica para comportamiento del concreto.

Para más detalles técnicos sobre mezclas y diseño de mezcla por laboratorio, consultar las guías ACI 211 y EN 206, y las fichas técnicas de materiales y aditivos de fabricantes acreditados.