Cálculo de hormigón
Sobre el cálculo de hormigón
Esta calculadora de hormigón permite calcular las proporciones y la composición de la mezcla de hormigón a partir del volumen, la clase de resistencia, la consistencia y las propiedades de los materiales. Determina las cantidades necesarias de cemento, agua, arena y árido grueso en kilogramos y metros cúbicos, así como sus proporciones en masa y volumen.
La calculadora sirve para la dosificación preliminar del hormigón, la planificación de la compra de materiales y la preparación de mezclas en obra. Primero se calculan todas las cantidades para 1 m3 de hormigón terminado y después se ajustan al volumen requerido.
Valores orientativos y recomendaciones
Cálculo de la cantidad de agua
Contenido base de agua. Se parte de un valor de 190 l por 1 m3 de mezcla de hormigón. Esta cantidad se ajusta según la consistencia, el tamaño máximo del árido grueso y su tipo.
Ajustes por consistencia. Para las clases de asentamiento S1, S2, S3, S4 y S5 se aplican respectivamente -20, -10, 0, +10 y +20 l/m3. Cuanto mayor es la trabajabilidad requerida, mayor es la cantidad de agua calculada. Las clases corresponden a los siguientes asentamientos del cono: S1 - 10-40 mm, S2 - 50-90 mm, S3 - 100-150 mm, S4 - 160-210 mm, S5 - al menos 220 mm.
Ajustes por tamaño del árido. Para tamaños máximos de 8, 16, 22 y 32 mm se aplican respectivamente +12, 0, -6 y -12 l/m3. Los áridos de mayor tamaño suelen necesitar menos agua para alcanzar una consistencia comparable.
Tipo de árido grueso. Para la piedra triturada, el ajuste adicional es de 0 l/m3. Para la grava rodada, la cantidad de agua se reduce en 5 l/m3. Esto tiene en cuenta la forma de las partículas: la grava redondeada suele mejorar la trabajabilidad de la mezcla.
Cantidad de agua = 190 + ajuste por consistencia + ajuste por tamaño del árido + ajuste por tipo de árido
Después de aplicar los ajustes, la cantidad de agua calculada se limita al intervalo de 140-240 l/m3. Si el resultado es inferior a 140 l/m3, se adoptan 140 l/m3. Si supera 240 l/m3, se adoptan 240 l/m3.
Cálculo de la cantidad de cemento
Relación agua/cemento. La cantidad de cemento se obtiene a partir del agua calculada y de la relación supuesta entre la masa de agua y la masa de cemento (W/C). Las clases de resistencia superiores requieren una relación W/C menor, por lo que se necesita más cemento para la misma cantidad de agua.
La calculadora utiliza los siguientes valores orientativos de W/C:
- C12/15 - 0.62
- C16/20 - 0.58
- C20/25 - 0.53
- C25/30 - 0.50
- C30/37 - 0.45
- C35/45 - 0.42
- C40/50 - 0.40
Clase de resistencia del cemento. Se aplica un factor de corrección a la cantidad de cemento calculada para tener en cuenta las diferencias de resistencia. El factor es 1.08 para la clase 32.5, 1.00 para 42.5 y 0.95 para 52.5. Así, para la misma clase resistente del hormigón, el cemento 32.5 requiere un 8% más y el 52.5 un 5% menos que el cálculo realizado con cemento 42.5.
Cemento, kg/m3 = (Agua, kg/m3 / W/C) × factor de la clase de cemento
Se supone que 1 l de agua tiene una masa de 1 kg. Por ejemplo, para hormigón C25/30 de consistencia S3, piedra triturada de 16 mm y cemento 42.5, se obtienen 190 l/m3 de agua y 380 kg/m3 de cemento.
Las relaciones W/C y los factores de corrección utilizados sirven para una estimación preliminar de la dosificación. Alcanzar realmente la clase de resistencia prevista depende de las propiedades de los materiales, la calidad del mezclado y las condiciones de curado.
Cálculo de arena y árido grueso
Método de volúmenes absolutos. Una vez determinadas las cantidades de agua y cemento, se calcula el volumen que ocupan en 1 m3 de mezcla terminada. También se tiene en cuenta el volumen de aire. El volumen restante se reparte entre la arena y el árido grueso.
Para convertir las masas en volúmenes absolutos se utilizan las siguientes densidades de las partículas:
- Cemento - 3150 kg/m3.
- Agua - 1000 kg/m3.
- Arena - 2650 kg/m3.
- Piedra triturada - 2700 kg/m3.
- Grava rodada - 2650 kg/m3.
Son densidades de las partículas sin los huecos existentes entre los granos, no densidades aparentes a granel. El volumen absoluto de cada componente se calcula dividiendo su masa entre la densidad correspondiente.
Aire en la mezcla de hormigón. Se supone un contenido de aire del 2% para áridos de 8 mm, del 1.5% para 16 mm, del 1.2% para 22 mm y del 1% para 32 mm. El volumen correspondiente se resta del volumen total de la mezcla.
Volumen de áridos = 1 m3 - volumen de agua - volumen de cemento - volumen de aire
Proporción de arena. El volumen resultante de áridos se reparte entre arena y piedra triturada o grava rodada. La proporción base de arena depende del tamaño máximo: 45% para 8 mm, 40% para 16 mm, 37% para 22 mm y 34% para 32 mm.
Después se ajusta la proporción de arena según la consistencia: S1 - reducción de 2 puntos porcentuales, S2 - de 1 punto, S3 - sin cambios, S4 - aumento de 1 punto, S5 - de 2 puntos. Con piedra triturada, la proporción aumenta 1 punto porcentual más. Con grava rodada, disminuye 1 punto.
Tras todos los ajustes, la proporción de arena se limita al 28-52% del volumen absoluto total de áridos. Si el valor calculado queda fuera de este intervalo, se adopta el límite más cercano.
Volumen de arena = volumen de áridos × proporción de arena
Volumen de árido grueso = volumen de áridos - volumen de arena
Las masas de arena y árido grueso se obtienen multiplicando sus volúmenes absolutos calculados por las densidades correspondientes de las partículas.
Conversión de la masa de áridos a volumen a granel
Volumen a granel. Para comprar arena y árido grueso se utiliza el volumen que incluye los huecos entre las partículas. Este volumen es distinto del volumen absoluto empleado para calcular la composición de la mezcla de hormigón.
Se adoptan las siguientes densidades aparentes medias para convertir masa en volumen a granel:
- Arena - 1600 kg/m3.
- Piedra triturada - 1500 kg/m3.
- Grava rodada - 1600 kg/m3.
Volumen a granel, m3 = masa del material, kg / densidad aparente, kg/m3
La densidad aparente real depende del tamaño y la forma de las partículas, la humedad y la compactación. Por ello, los resultados en metros cúbicos son orientativos, mientras que las masas calculadas de los materiales se muestran por separado.
Cálculo de proporciones y sacos de cemento
Proporciones en masa. La masa de cemento se toma como una parte. Las masas de agua, arena y árido grueso se dividen por separado entre la masa de cemento. El orden es: cemento : agua : arena : árido grueso. Por ejemplo, 1 : 0.5 : 2 : 3 indica que por 1 kg de cemento se utilizan 0.5 kg de agua, 2 kg de arena y 3 kg de árido grueso.
Proporciones en volumen. El cálculo utiliza los volúmenes aparentes de los materiales. Se suponen densidades de 1400 kg/m3 para cemento, 1600 kg/m3 para arena, 1500 kg/m3 para piedra triturada y 1600 kg/m3 para grava rodada. Para el agua se utilizan 1000 kg/m3. El volumen de cada componente se divide entre el volumen a granel del cemento.
Las proporciones volumétricas obtenidas permiten dosificar de forma aproximada con recipientes de igual capacidad, por ejemplo cubos. Sin embargo, la cantidad real de material en cada recipiente depende de su humedad y compactación.
Número de sacos de cemento. La masa total de cemento se divide entre la masa indicada para un saco. El resultado siempre se redondea hacia arriba al número entero siguiente para disponer de suficiente cemento.
Número de sacos = redondeo hacia arriba (masa de cemento / masa por saco)
Ajuste al volumen requerido. Las masas y volúmenes de los componentes calculados para 1 m3 de hormigón se multiplican por el volumen de mezcla solicitado en m3. Por ejemplo, para 3 m3 se necesita el triple de cada material que para 1 m3. Las proporciones se mantienen.
Normas europeas y límites del cálculo
En la práctica europea se utilizan las siguientes normas al establecer los requisitos de las mezclas de hormigón:
- EN 206-1:2026 - Hormigón. Especificación, prestaciones, producción y conformidad. Parte 1. Prestaciones, requisitos, control de producción en fábrica y criterios de evaluación de valores individuales.
- EN 12350 - Ensayos de hormigón fresco. Serie de normas que incluye la determinación de la consistencia mediante el ensayo de asentamiento.
- EN 12390 - Ensayos de hormigón endurecido. Serie de normas que incluye la determinación de la resistencia a compresión.
Los coeficientes de consumo de agua, las relaciones agua/cemento y las proporciones de áridos empleados en esta calculadora son hipótesis de cálculo, no dosificaciones normalizadas universales de hormigón. Para establecer una dosificación definitiva deben considerarse las propiedades reales de los materiales y los requisitos del hormigón terminado.
FAQs
¿Por qué el hormigón de mayor resistencia necesita más cemento?
Una clase de resistencia superior se asocia a una relación agua/cemento supuesta más baja. Con la misma cantidad de agua, esto implica utilizar más cemento. Por ejemplo, la relación W/C inicial es 0.53 para C20/25 y 0.45 para C30/37, por lo que la segunda mezcla necesita más cemento.
¿Por qué aumenta la cantidad de cemento con la trabajabilidad?
Para una mezcla de hormigón más trabajable, la calculadora supone una mayor cantidad de agua. Para mantener la relación agua/cemento prevista para la clase de resistencia elegida, también aumenta el cemento. La trabajabilidad real depende además de las características de los áridos y de las condiciones de preparación.
¿Por qué el volumen a granel de la arena y la piedra triturada es distinto de su volumen en el hormigón?
Los materiales a granel contienen huecos entre los granos, por lo que ocupan más espacio que sus partículas sólidas. Al preparar el hormigón, esos huecos se rellenan parcialmente con pasta de cemento y partículas más finas. Por eso se utilizan volúmenes absolutos para calcular la composición y volúmenes a granel para estimar la compra.
¿En qué se diferencian las proporciones del hormigón en masa y en volumen?
Las proporciones en masa expresan las relaciones entre componentes en kilogramos y sirven para dosificar por peso. Las proporciones en volumen permiten medir aproximadamente cemento, arena, piedra triturada y agua con recipientes de igual capacidad. Las relaciones difieren porque los componentes tienen distintas densidades aparentes.
¿Cómo afecta la humedad de la arena a la precisión del cálculo del hormigón?
La arena húmeda contiene agua adicional que puede modificar la relación agua/cemento real de la mezcla. La calculadora determina la cantidad teórica de agua sin una corrección específica por la humedad de los áridos. Durante la preparación del hormigón, la cantidad de agua añadida debe ajustarse a la humedad real de los materiales.