El diseño de mezclas de concreto, de morteros y de lechadas, es un factor crítico dentro del buen comportamiento de una estructura.

Una estructura de concreto simple o reforzado; de un mortero de piso, de pega o de pañete (revoque); o de una inyección de contacto, un estampillado de tabletas de piso, o un simple emboquillado. En todos los casos, la tendencia de este nuevo milenio al respecto es proporcionar los ingredientes para que se satisfagan todos los requerimientos que tienen estas mezclas, tanto en estado fresco (plástico), como durante el proceso de fraguado y desde luego en estado endurecido. Ello ha conducido al desarrollo de los llamados “concretos o morteros por desempeño”
(de desempeño normal; de alto desempeño; o de ultra-alto desempeño); es decir, mezclas diseñadas a la medidas ajustadas a cada caso particular. Las lechadas de cemento, en realidad, siempre se han diseñado por desempeño. Estas proporciones, desde luego, dependen de las propiedades y características de los ingredientes usados, de las propiedades particulares del concreto o mortero especificado, y de las condiciones particulares bajo las cuales la mezcla será producida y colocada. Por ello, se debe romper la costumbre de utilizar “recetas únicas” dosificadas por volumen.

La literatura técnica disponible contempla diferentes métodos de diseño que permiten dosificar el concreto por peso, con bajas relaciones agua/cemento (por debajo de 0,5 cuando se espera deterioro por agentes agresivos), con granulometrías continuas, y con baja relación de vacíos. Con objeto de establecer las bases para los ensayos de calidad de la mezcla y la necesidad imperativa de un curado inmediato a la presentación del fraguado final, es conveniente que durante la fase de diseño de mezclas se obtengan las curvas de desarrollo de resistencia de cada tipo de mezcla a las siguientes edades: 1, 3, 7, 14, 28, 56 y 90 días.
De igual manera, según las necesidades es conveniente conocer su módulo de elasticidad a los 28 días de edad y el valor final de su contracción a los seis meses de edad.
Por razones de durabilidad, es indispensable conocer las circunstancias bajo las cuales quedará expuesto el material. Ello define que precauciones deben tomarse desde el diseño.

Consideraciones para el diseño de la mezcla

Dentro de los factores que se deben tener en cuenta para especificar
la consistencia (asentamiento) del concreto o del mortero (fluidez) en estado fresco, se encuentran: el tamaño de la sección que se va a construir, la cantidad y el espaciamiento del acero de refuerzo, los sistemas de colocación y los mecanismos de compactación. Como regla general, por razones técnicas y
económicas, el menor asentamiento o fluidez posible y compatible con
los sistemas de colocación y de compactación es el que debe ser seleccionado. También para evitar la presencia de cambios volumétricos significativos, tanto el cemento como el concreto deben trabajarse en estado fresco, con el mayor contenido posible de ingredientes sólidos; es decir, no sólo con el menor asentamiento factible (mínimo contenido de agua y baja relación agua/cemento), sino con el mayor tamaño máximo nominal de agregado grueso que sea posible y compatible con las dimensiones de la estructura. Esto es particularmente importante en estructuras de alta relación área/volumen, como es el caso de los pavimentos y pisos; o de los pañetes (revoques). Por otra parte, la determinación de los tiempos de fraguado de la mezcla es importante para saber si es necesario utilizar aditivos que controlen la velocidad del fraguado (por ejemplo, aditivos acelerantes o cemento tipo III en clima frío; y aditivos retardantes, cementos de bajo calor de hidratación, o hielo como agua de mezclado en clima cálido), con el fin de regular los tiempos de mezclado, transporte, colocación, acabado, fraguado, protección y curado, de manera que no se vean afectadas las características y propiedades de la mezcla. En ciertos casos el uso de aditivos inclusores de aire es indispensable, por cuanto el aire
incluido puede disminuir el contenido de agua de mezclado y reducir la exudación, además de mejorar el comportamiento del material ante los ciclos de congelamiento y deshielo.

Filosofía de los diseños de mezcla

Hoy se hace referencia a que el proporcionamiento de mezclas de concreto o de mortero, más comúnmente designado como diseño de mezclas, es un proceso que consiste en la selección de los ingredientes disponibles (cemento, adiciones cementantes o suplementarias, agua, presencia de aire o aditivos) y la determinación de sus cantidades relativas para producir un material con el grado requerido de consistencia, manejabilidad y plasticidad; que al fraguar y endurecer a la velocidad apropiada en condiciones de humedad y temperatura satisfactorias adquiera las propiedades de resistencia, módulo de elasticidad, compacidad y peso unitario, impermeabilidad y durabilidad, estabilidad de volumen y apariencia adecuadas.