Ing. Henry Azañedo Medina. FACULTAD DE INGENIERÍA - Carrera de Ingeniería Civil

AGREGADOS PARA CONCRETO

Definiciones: Partículas inorgánicas de origen natural o artificial. Cuyas dimensiones fijadas por la NTP 400.011.

•Ocupa entre 65 y 80% del volumen de la unidad cúbica del concreto. •Interviene en las resistencias mecánicas, la durabilidad, el comportamiento elástico, propiedades térmicas, acústicas, etc.

• Debe estar constituido por partículas limpias y adecuadamente conformadas, en su estructura deben entrar materiales resistente y durables, poseer granulometría adecuada.

• Tener preferentemente perfil angular y textura rugosa.

• Tener límites en su capacidad de adsorción y de partículas inconvenientes.

• Deber ser resistente a la abrasión.

• Debe tener inalterabilidad de volumen; que debe ser capaz de resistir cambios físicos y químicos que produzcan rajaduras, hinchazón o ablandamiento del concreto, etc.

Sismo

GravasArenas

Agua

subterránea

Lluvia

vientos

Temperatura

Efecto del Hielo

Glaciar

CEMENTO

AGUA

AGREGADO FINO O ARENA

AGREGADO GRUESO O PIEDRA CHANCADA

ADITIVO

USOS DEL CONCRETO El concreto es utilizado en la construcción

de diversos tipos de obras:

• Pavimentos rígidos

Edificaciones

Obras viales

Intercambio vial de tres niveles.

Intercambio vial de dos niveles.

ÁRIDO: Se define como el conjunto de

partículas o granos de rocas preexistentes

reducidas por fenómenos mecánicos o químicos.

Existen dos tipos de áridos: Las gravas y las

arenas.

ARENA: Es el conjunto de partículas o granos

de roca producida por fenómenos físicos o

químicos que se acumulan en los lechos de los

ríos y también en los fondos de los lagos y

lagunas y en el desierto dependiendo

lógicamente de los factores geológicos

interviene en su origen.

AGREGADO FINO (Arena o árido fino) ASTM C 33 - NTP 400.037.

• Es aquel que pasa íntegramente por el tamiz 3/8” y como mínimo en un 95% el tamiz N° 4, quedando retenido en el tamiz N° 200.

• Es el material que resulta de la desintegración natural de las rocas o se obtiene de la trituración de las mismas.

Para su uso se clasifican las arenas por su tamaño.

Arena gruesa: 2-5mm

Arena media: 0.5 – 2mm

Arena fina: 0.05 – 0.5mm

Polvo de roca: 0.005 – 0.5mm

CLASES

• Arenas de río

• Arenas de playa o mar.

• Arenas de duna

• Arenas de banco

• Arenas de lago

• Arenas artificiales

A) POR SU PROCEDENCIA:

B) POR SU COMPOSICIÓN MINERALÓGICA

-Arenas silicosas.

-Arenas calcáreas.

-Arenas arcillosas.

- Arenas Graníticas.

C) POR SU GRANULOMETRÍA

No existe un solo criterio.

En el Perú la sociedad de ing. del Perú

propuso la siguiente clasificación:

Arena gruesa: 2 – 5mm

Arena media: 0.5 - 2mm

Arena fina: 0.05 – 0.5mm

Polvo de roca: 0.005 – 0.05mm

En concreto para establecer que el agregado

fino es el material que pasa el tamiz N° 4

(4.76mm)

C) POR SU GRANULOMETRÍA

En los análisis granulométricos, se dibujan

curvas referenciales a coordenadas

rectangulares en donde las abscisas

representan las aberturas del diámetro de los

tamices y , las ordenadas los porcentajes en

peso que pasa el diámetro correspondiente.

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD En los análisis granulométricos de la arena se dibujan curvas granulométricas, en donde en el eje de las abscisas van representadas las aberturas de los diámetros de los tamices y en las ordenadas, los porcentajes del peso que pasan el diámetro correspondiente. En este análisis se llama “COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD” la relación del diámetro de las partículas que pasan la ordenada del 60%, al diámetro de las partículas que pasan la ordenada del 10% según lo que acabamos de escribir y nos permite clasificar según el valor que tenga este parámetro.

TIPO DE ARENA COFICIENTE DE UNIFORMIDAD

GRUESA 5.2 O MÁS

MEDIA 4.2

FINA 2.2

Límites de Granulometría del Agregado Fino

Tamiz Porcentaje que pasa (en

masa)

9.5 mm (3/8 pulg.) 100

4.75 mm (No. 4) 95 a 100

2.36 mm (No. 8) 80 a 100

1.18 mm (No. 16) 50 a 85

600 µm (No. 30) 25 a 60

300 µm (No. 50) 5 a 30

150 µm (No. 100) 0 a 10

Límites granulométricos del Agregado Fino (ASTM C 33/AASHTO M6, NTP 400.037, COVENIN 277, IRAM 1512, Nch 163, NMX-C-111, NTC 174)

Otro parámetro físico que permite calificar al agregado fino es el MODULO DE FINURA que se calcula a partir del análisis granulométrico sumando los porcentajes retenidos acumulados en los tamices: N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50 y N° 100. Para elaborar concreto, la arena debe tener un modulo de finura entre 2.1 y 3.5

MODULO DE FINURA

3) PESO ESPECIFICO o GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

• PESO ESPECIFICO: Se define como la relación entre la masa de un volumen unitario del material y la masa igual al volumen de agua destilada, libre de gas a una temperatura especificada (17°C). Según el sistema internacional de unidades el término correcto es densidad.

• PESO ESPECIFICO APARENTE: Es la relación de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en el aire (de igual densidad) de igual de agua destilada libre de gas a una temperatura específica; cuando el material es sólido, se considera el volumen de la porción impermeable.

PESO ESPECIFICO o GRAVEDAD ESPECIFICA Y ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO

• PESO ESPECIFICO DE MASA: Viene a ser la relación entre la masa en el aire de un volumen unitario del material permeable (incluyendo los poros accesibles e inaccesibles) a la masa en el aire (de igual densidad) de un volumen igual de agua destilada a temperatura especificada.

• PESO ESPECIFICO DE MASA SATURADA SUPERFICIALMENTE SECO: Es similar que P.E.M, con la salvedad de que la masa incluye el agua en los poros permeables.

5) GRADO DE ABSORCIÓN • Es la capacidad que tiene los agregados para llenar

de agua los vacios permeables de su estructura interna, al ser sumergidos durante 24 horas en esta. La relación del incremento en peso, al peso de la muestra seca, expresándolo en porcentaje se denomina: Porcentaje de absorción.

• G.A.= (Psat – Psec ) / Psec * 100

• Tiene relación directa con porosidad.

Aunque el valor de PE y GA no tiene limites, las normas técnicas correspondientes suelen aconsejar que el peso especifico debe tener un valor entre 1.2 – 2.2 gr/cm3 para concretos ligeros y 2.3 – 2.9 gr/cm3, para concretos pesados.

• El Peso específico que más se utiliza, es éste último.

ESTADOS DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS

Existen 4 grados de humedad:

Humedad

Total

Estado

- Peso de una muestra de roca saturada con

superficie seca (SSS): PSAT= Psec + Vha*δ

MÉTODO PARA DETERMINAR EN LABORATORIO PESO ESPECIFICO Y GRADO DE ABSORCIÓN DE LA ARENA.

• Inicialmente hay que realizar la preparación de la muestra de ensayo Aprox 1500gr.

• Sumergir la muestra con agua y dejarla en reposo por 24 horas. Luego decantar con mucho cuidado sobre una bandeja, e iniciar un proceso de secado con una suave corriente de aire caliente, hasta que las partículas puedan fluir libremente.

• En el molde tronco cónico, rellenar con tres capas compactando con 25 golpes por capa con una varilla metálica.

… • Si existe humedad libre, el cono del agregado fino

mantendrá su forma, entonces siga secando revolviendo constantemente la muestra e intente nuevamente hasta que el cono se derrumbe al quitar el cono. Esto demostrará que el agregado habrá alcanzado su condición de saturado.

• Si al realizar el primer intento, el cono del agregado se desmorona ,es porque la muestra ya no tiene humedad libre, en este caso añada unos cuantos cc de agua y después de mezclarlos completamente deje reposando la muestra unos 3º min en un envase bien tapado para luego repetir el proceso.

… • Alcanzando este estado (SSS) introduzca de

inmediato en un frasco una muestra de 500gr, llénelo de agua hasta alcanzar la masa de 500cm3 en una temperatura de 20°C. Enseguida haga rodar el frasco sobre una superficie plana, hasta eliminar todas las burbujas de aire, después, de lo cual se colocará en un baño maría a una temperatura de 23°C ±2°C.

• Después de 1 minuto, llénelo con agua hasta la marca de 500cm3 y determine el peso total agua introducida en el frasco de ensayo.

• Con cuidado saque e agregado fino del frasco y seguido hasta peso constante a una temperatura ambiente y obtenga su peso seco.

P.e.m= Wo/(V- Va) P.emSSS= 500/(V- Va)

P.e.a= Wo/((V- Va)-(500-Wo)) % ABS= (500-Wo)/ Wo

Denomine:

• V: Volumen del frasco usado en el ensayo. Cm3

• Wo= Peso en el aire de la muestra secada en la estufa. (gr)

• Va= Peso en gramos o volumen en cm3 del agua añadida al frasco.

PESO UNITARIO VOLUMÉTRICO

• PUV= Peso de muestra / Volumen de recipiente

• Determinación de volumen de recipiente:

F = 1000 / Wa

Wa = Peso del agua para llenar el recipiente a 16.7°C.

PU= Ws * f

Ws : Peso neto del agregado

7.- DETERMINACIÓN DE SUSTANCIAS DELETÉREAS

• Consiste en coger una muestra de 500 gr de agregado fino seco y luego someterlo a un proceso de agitamiento y lavarlo hasta que el color del agua sea claro y utilizando para ello el tamiz N° 200.

• Cuando se haya logrado el lavado completo, se saca cuidadosamente el contenido de dicho tamiz y se lo seca en la estufa. Se obtiene mediante la siguiente expresión:

% Part. Finas = (Pi – Pf)/Pi * 100 • Deben ser menores al 5%.

• Es aquel material que queda retenido, como mínimo, en un 95% en el tamiz N° 4 (4.75mm).

• Resultante de la desintegración natural y abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente cementado.

• Pueden ser el producto de la disgregación natural de las rocas o dela trituración o chancado de las mismas.

• Tienen aplicación en mampostería, confección de concreto armado y para pavimentación de líneas de ferrocarriles y carreteras.

Agregado Grueso (Gravas). ASTM C 33 - NTP 400.037.

Agregado de Peso Normal

Agregados más comunes

• Arena

• Grava

• Piedra triturada

Produce concreto de peso normal

2200 a 2400 kg/m3

Agregado Ligero (1)

Expandido

– Esquisto

– Arcilla

– Pizarra

– Escoria

ASTM C 330.

Produce concreto estructural ligero

1350 a 1850 kg/m3

Agregado Ligero (2)

Piedra pomez

Perlita

Vermiculita

Diatomita

Produce concreto aislante

ligero— 250 a 1450 kg/m3

Agregado Pesado

• Barita

• Limonita

• Magnetita

• Ilmenita

• Hematita

• Esferas de Hierro

ASTM C 637, C 638 (Blindaje para radiación)

Produce concreto pesado de hasta

6400 kg/m3 (400 lb/pies3)

Características de los Agregados

Característica Importancia

Resistencia a abrasión y degradación

Resistencia al desgaste en pavimentos y pisos

Resistencia a congelación-deshielo

Descascaramiento de la superficie, aspereza, perdida de sección, deformación

Resistencia a sulfatos Descascaramiento de la superficie, aspereza, pérdida de sección, deformación

Absorción y humedad superficial

Control de calidad del concreto

Características y Ensayos de los

Característica Importancia

Granulometría

M F, TMA

Trabajabilidad del concreto en estado fresco, economía

Cálculos para el diseño de mezclas

Forma y textura superficial de las partículas

Trabajabilidad del concreto en estado fresco

Resistencia a la reactividad con los álcalis y cambio de volumen

Sanidad

Masa volumétrica Cálculos para el diseño de mezclas

Masa específica relativa Cálculos para el diseño de mezclas

Tamaños de Partículas

TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO GRUESO

• Esta dado por la abertura de la malla inmediatamente superior a la que retiene el 15% o más del agregado grueso tamizado.

• A quedado demostrado que cuando se extiende la granulometría del agregado de tamaño hasta 1 ½” las necesidades de agua de mezcla se puede reducir.

Especificaciones RNE para Tamaño Máximo Nominal del Agregado

1/5 de la dimensión más pequeña del elemento de concreto.

3/4 del espacio libre entre las barras de acero del refuerzo y entre las varillas de refuerzo y los encofrados o cimbras.

1/3 de la profundidad de las losas .

El tamaño no debe exceder de:

Materiales Perjudiciales (1)

Sustancia Efecto en el concreto

Impurezas orgánicas

Afecta el tiempo de fraguado

y el endurecimiento, puede

causar deterioro

Material más fino que

75 m (tamiz No. 200)

Afecta adherencia, aumenta

la demanda de agua

Carbón, lignito u otro

material ligero

Afecta la durabilidad, puede

causar manchas y

erupciones

Partículas blandas Afecta la durabilidad

Substancias Efecto en el concreto

Terrones de arcilla y

partículas desmenuzables

Afecta la trabajabilidad y la

durabilidad, puede causar

erupciones

Agregados reactivos con los

álcalis

Causa expansión anormal,

fisuración en forma de mapa

(“viboritas”, acocodrilamiento,

piel de cocodrilo)

Materiales Perjudiciales (2)

ENSAYOS DE AGREGADOS GRUESOS

GRADO DE ABSORCIÓN • Propiedad higroscópica mediante el cual la roca absorbe

cierta cantidad de agua en un determinado tiempo a condición de temperatura y presión ambiente.

G.A.= (Psat – Psec ) / Psec * 100

Relación directa con porosidad.

- Peso de una muestra de roca saturada con superficie seca

(SSS): PSAT= Psec + Vha*δ

Humedad

Total

Estado

PESO SUMERGIDO Y PESO SATURADO

PSAT es el peso de la muestra seca más el peso del agua introducida en los poros abiertos:

PSAT = PSEC + Vhab *g PSUM es el peso de la muestra seca menos el empuje hidrostático (el peso del agua correspondiente al volumen aparente de la muestra sin el volumen de huecos abiertos)

PSUM = PSEC - EH = PSEC - (Vap - Vhab )*g

2) PESO ESPECIFICO APARENTE Y REAL DEL Agregado Grueso.

El procedimiento es el siguiente:

• Homogeneizar aproximadamente 2000gr de material.

• Luego enfriar y sumergir sobre agua por 24 horas. Luego sacar y secar con un paño la superficie de cada las partículas. Pesar.

• Colocar en una cesta de alambre y pesar dentro del agua a una temperatura de 20°C.

• Finalmente secarla muestra a peso constante a temperaturade100°C,luego déjelo enfriar y determine su peso a temperatura ambiente.

Se coloca en un picnómetro previamente tarado y se enrasa hasta los 500ml.

Pem= A / (B-C)

Pmsss = B/(B-C)

Pea=A/(A-C)

%Abs= (B-A)/A

• A:Peso en el aire dela muestra seca al horno.(gr)

• B:Peso en el aire de la muestra SSS.(gr)

• C:Peso en el agua de la muestra SSS.(gr)

Otro parámetro físico que permite calificar al agregado fino es el MODULO DE FINURA que se calcula a partir del análisis granulométrico sumando los porcentajes retenidos acumulados en los tamices: 3”, 1 ½”, ¾”, 3/8”, N° 4, + 500. Para elaborar concreto, la grava debe tener un modulo de finura entre 3.5 Y 7.8

MODULO DE FINURA

5) ENSAYO DE ABRASIÓN – LOS ÁNGELES

Consiste en colocar cierta cantidad de material junto a una determinada cantidad de Esferas de acero.

Se inicia la rotación del tambor. (500rev)

Luego del número establecido devueltas se extrae el material y se tamiza el material con la malla N°12.

6) CONTENIDO DE HUMEDAD

Se determina eligiendo una muestra representativa de 5 kg del agregado con su humedad natural a la cual se lo pesa y luego se lo seca en el horno durante 24h a una temperatura de 100°C, luego se extrae la muestra del horno , se lo deja enfriar y se obtiene su peso seco.

W%= (Ph – Ps)/Ps * 100

7) PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO SUELTO Y SECO. Similar a agregados finos.