ARIDOS PARA HORMIGONARIDOS PARA HORMIGON

Definición de Árido o Agregado

Conjunto de partículas de origen pétreo, duras de forma

y tamaño estable y que debe cumplir una serie de

requisitos. Ocupa entre el 60% y el 80% del volumen

total del hormigón.

FUNCIONES

Resistir esfuerzos internos y externos.

Resistir la abrasión.

Resistir al paso de humedad.

Resistir solicitaciones químicas.

Proveer relleno de bajo costo a la pasta de cemento.

Disminuir y evitar efectos de cambios de volumen que sufre la pasta de cemento.

Detener la fisuración.

Requisitos Generales

Tener estabilidad física

Tener resistencia propia

Tener estabilidad química

Tener estabilidad física

Tener resistencia propia

Tener estabilidad química

Naturaleza y Propiedades BásicasNaturaleza y Propiedades Básicas

Procedencia: natural o artificial

Rodados

Natural

Chancados o de Machaqueo

Procedencia: natural o artificial

Rodados

Natural

Chancados o de Machaqueo

Propiedades

Resistencia

Composición química

Estructura

Dureza

Densidad

Compacidad

Color

ROCA DE

ORIGEN

Depende

Propiedades

Tamaño

Forma

Textura

Absorción

Formación

del árido

Depende

ROCA DE ORIGENROCA DE ORIGEN

EXPOSICION Y FACTORES DE

PROCESAMIENTO

EXPOSICION Y FACTORES DE

PROCESAMIENTO MICROESTRUCTURAMICROESTRUCTURA

POROSIDAD

DENSIDAD

POROSIDAD

DENSIDAD

COMPOSICION

MINERALOGICA

COMPOSICION

MINERALOGICATAMAÑO

FORMA

TEXTURA

TAMAÑO

FORMA

TEXTURA

HORMIGON FRESCO

CONSISTENCIA

COHESIVIDAD

PESO ESPECIFICO

HORMIGON FRESCO

CONSISTENCIA

COHESIVIDAD

PESO ESPECIFICO

RESISTENCIA TRITURACION

RESISTENCIA ABRASION

MODULO ELASTICIDAD

ESTABILIDAD

RESISTENCIA TRITURACION

RESISTENCIA ABRASION

MODULO ELASTICIDAD

ESTABILIDAD

HORMIGON ENDURECIDO

RESIST. COMPRESION

RESIST. ABRASION

RESIST. DIMENSIONAL

DURABILIDAD

HORMIGON ENDURECIDO

RESIST. COMPRESION

RESIST. ABRASION

RESIST. DIMENSIONAL

DURABILIDADDOSIFICACION DEL

HORMIGON

DOSIFICACION DEL

HORMIGON

Propiedades Físicas de los AridosPropiedades Físicas de los Aridos

Densidad y Peso Específico

Absorción, Humedad y Esponjamiento Arenas

Compacidad, Huecos y Leyes de la Compacidad

Superficie Específica

% Humedad

La humedad de un árido es importante para

determinar el agua libre. Conociendo la humedad

total, la humedad seca y la humedad para

condición SSS.

Estados de Humedad

Seco al horno: se obtiene sólo en el laboratorio a 110 ºC constante. Se compara por pesos, cuando el peso final es igual al peso anterior enfriado a temperatura ambiente, SECOSeco al aire: se obtiene sólo en verano y es producto de la temperatura ambiente, la velocidad del viento y la humedad relativa. Es un estado “condicionado”Saturado superficialmente seco: se obtiene en laboratorio. Es un estado límite no práctico. Se sumerge por 24 h., se saca y se seca con un paño húmedo.Húmedo mojado: tiene todos sus poros saturados más una película de agua en la superficie.

Estados de humedad de los áridos

Árido seco en Estufa Árido parcialmente seco al aire

Árido saturado parcialmente seco Árido Húmedo

POROSIDAD Y ABSORCIÓNHUMEDADES

Ejemplo Visual del Estado de Humedad de una Arena

Absorción en %

Contenido total de humedad interna de un árido en condición SSS.Medida de la porosidad del árido, porque absorberá tanto como poros tenga y la porosidad determina la calidad del árido y por lo tanto del hormigón.Valores de absorción recomendados para áridos

Gruesos < 2 % Finos < 3 %

Se acepta para hormigonesPobres hasta 10 % de porosidadCorrientes hasta 5 % de porosidadAlta resistencia hasta 3 % de porosidad

Densidades de los Áridos

Al considerar los diversos tipos de huecos, aparecen las definiciones y conceptos de las distintas densidades del material:

DENSIDAD ABSOLUTA

DENSIDAD REAL

DENSIDAD APARENTE

ρ = M / Vm

ρr = M / (Vm + Vpi)

ρa = M / (Vm + Vpi + Vh + Vpa)

Compacidad, m; es la relación entre el volumen de sólidos

que tiene un material granular y el volumen aparente que

ocupa.

Oquedad, h; o cantidad de huecos, es el complemento de

la compacidad, es decir el volumen de huecos por unidad

de volumen aparente.

a

r

VVCompacidad =

Leyes de la Compacidad

Un conjunto de granos de igual tamaño debe ser llenado por

partículas menores. Para ello se debe estudiar la CANTIDAD Y

DIMENSIÓN DEL RELLENO.

Tomamos un material BASE cuyos granos tienen un tamaño

entre “d” y “d/2” y un RELLENO cuyas partículas tienen un

tamaño inferior a “d/2” y mayor que “d/4”

Al mezclar estas partículas y determinar su ρa se podrá

observar que ésta varía en función de las combinaciones de

mezclas.

Primera Ley de la Compacidad

1

1,2

1,4

1,6

dens

idad

apa

rent

e kg

/dm

3

100 80 60 40 20 0 BASE

0 100 RELLENO20 40 60 80

Primera Ley de Compacidad

Se verifica con cualquier par de materiales monogranulares la

siguiente PRIMERA LEY DE LA COMPACIDAD:

“Se alcanza la máxima Compacidad de una mezcla binaria con

siete partes en masa de material BASE y tres partes de material

de RELLENO, aproximadamente”.

Interesa la superficie en que se va a repartir la cantidad de cemento disponible.

Cada vez que se parte una piedra, aparece una nueva cara que debe ser “pintada” con pasta de cemento. Hay más superficie específica por unidad de masa en los materiales más finos.

La superficie específica de un granulado corresponde a la suma del área total de las partículas que caben en una determinada masa.

Generalmente se expresan en cm2/g para los finos y en cm2/kgpara las arenas y áridos gruesos.

Superficie Especifica

Forma y Textura Superficial

Lo que se persigue es que se asemeje lo más posible

a una esfera o cubo. Otra forma conducirá a

problemas de trabajabilidad.

Partículas alargadas exigirán mayor cantidad de

agua para recuperar la trabajabilidad, ya que

tienden a trabarse por su forma y rugosidad.

Árido Chancado : Similar a CuboÁrido Chancado : Similar a Cubo

Árido Rodado : Similar a EsferaÁrido Rodado : Similar a Esfera

Forma de los Granos

La dimensión, las irregularidades, las rugosidades

de las partículas por medio de la compacidad y

superficie específica, determinan resistencias,

docilidad, permeabilidad y otras características de

los hormigones.

Coeficiente Volumétrico

El Coeficiente Volumétrico proporciona una idea de la regularidad de las partículas. Es una relación entre el volumen “v” de la partícula y el volumen V de la esfera circunscrita.

1

6

3

≤=

=

∑∑

Vv

CV

dV π

d

Análisis y Condiciones de los ÁridosAnálisis y Condiciones de los Áridos

Granulometría

Tamaño Máximo

Contenido de Granos Finos

Porosidad

Resistencia Intrínseca

Estabilidad Química y Física

Análisis Granulométrico

Consiste en determinar la distribución por tamaños de

las partículas que forman el árido.

El estudio se realiza haciendo pasar el árido por la serie

de tamices recomendada por la Nch 163, es decir la serie

ASTM.

Gráficos Granulométricos

Visualización gráfica de la distribución porcentual de los diferentes tamaños de los granos de un árido.

Tamizador para árido fino y grueso

Clasificación según tamaño

Arena (árido fino) = Árido que pasa por el tamiz de abertura

nominal de 5 mm y es retenido en el de 0.080 mm.

Gravilla (arido grueso) = arido que pasa el tamiz de 20 mm y

queda retenido en el de 5 mm.

Grava (árido grueso) = Árido retenido en el tamiz de abertura

nominal de 5 mm.

Árido Total (árido combinado) = Árido resultante de la

combinación de arena(s) y grava(s) en proporciones definidas.

Clasificación según tamaño en mm

Gravilla (g)5 ≤ g ≤ 20

Arena (A)A < 5

Grava (G)20< G ≤ 40 a 50

Grava Gruesa (GG)GG > 40

Correspondencia de Tamices

ASTM Nch (mm)

2 ½” 632” 501 ½” 401” 25¾” 20½” 12.53/8” 10# 4 5# 8 2.5# 16 1.25# 30 0.630# 50 0.315# 100 0.160

ARENAS

GRAVAS

GRAVILLA

Los áridos se clasifican según el tamaño de sus partículas en dos tipos: Arenas y Gravas

La granulometría de las arenas deben cumplir con los límites especificados en la siguiente tabla:

Para evaluar el cumplimiento de la granulometría en el caso de las arenas cuyo tamaño máximo nominal exceda los 5 mm se debe efectuar conversión de la granulometría original considerando como 100% el material que pasa por el tamiz de 5 mm de abertura nominal.Las arenas que no cumplen con los requisitos granulométricos pueden ser utilizadas siempre que las mezclas de prueba preparadas con estas arenas cumplan los requisitos de las especificaciones particulares de la obra.

TAMICES(MM) 10 5 2,5 1,25 0,630 0,315 0,160

%ACUMULADO

QUE PASA100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

Tipos Granulométricos de áridos gruesos, NCh 163

% ACUMULADO QUE PASA PARA LOS SIGUIENTESTAMICES GRADOS (DEFINIDOS POR TAMAÑOS LIMITES EN mm)

(mm) 63-40 50-25 50-5 40-20 40-5 25-5 20-5 12,5-5 10-2,580 100 --- *) --- *) --- --- --- ---63 90-100 100 100 --- --- --- --- --- ---50 35-70 90-100 90-100 100 100 --- --- --- ---40 0-15 33-70 --- 90-100 90-100 100 --- --- ---25 --- 0-15 35-70 20-55 --- 90-100 100 --- ---20 0-5 --- --- 0-15 35-70 --- 90-100 100 ---

12,5 --- 0-5 10-30 --- --- 25-60 --- 90-100 10010 --- --- --- 0-5 10-30 --- 20-55 40-70 90-1005 --- --- 0-5 --- 0-5 0-10 0-10 0-15 10-30

2,5 --- --- --- --- --- 0-5 0-5 0-5 0-101,25 --- --- --- --- --- --- --- --- 0-5

*) Los grados 50 – 5 mm corresponden a mezclas de los grados 50 – 25 mm con 25 – 5 mm y el grado 40 – 5 mm corresponde a mezclas de los grados 40 – 20 mm con 20 – 5 mm.

Observación

“Las gravas que no correspondan a ninguno de los

grados especficados en la tabla, pueden ser empleadas

siempre que las mezclas de prueba preparadas con

estas gravas cumplan con los requisitos de las

especificaciones particulares de la obra”

Bandas granulométricas de (G + g), F y (G + g + F)

F

G + gG + g + FG + g + F

Granulometrías más usadas en:

Árido combinado (árido grueso + árido fino)Tamices % que pasa, en peso, para los

empleados tamaños máximos indicadosASTM 1 1/2" 3/4"1 1/2" 100 ---3/4" 60-80 1003/8 40-61 90-100# 4 24-48 20-55# 8 15-37 0-15# 16 oct-28 ---# 30 6-19 0-5# 50 3-11 ---

# 100 2-5 ---MF = 6,40 a 5,11 MF = 5,90 a 5,25

10-28

Ajustes Granulométricos

Granulometría influye sobre:Docilidad

Dosificación de Cemento y AguaSegregaciónExudación

En general sobre las propiedades del Hormigón fresco y Endurecido.

Requisitos Generales

Conferir trabajabilidad adecuada

Forma de granos :

Forma regular favorece trabajabilidad y disminuye necesidad de agua.

Porosidad

Relacionada con absorción del agua. Menor densidad real implica mayor porosidad.

Alta porosidad

Conferir trabajabilidad adecuada

Forma de granos :

Forma regular favorece trabajabilidad y disminuye necesidad de agua.

Porosidad

Relacionada con absorción del agua. Menor densidad real implica mayor porosidad.

Alta porosidad

Tamaño Máximo del Árido

Da = Abertura del menor tamiz que deja pasar el 100% de

la masa del árido.

Dn = Abertura inmediatamente inferior a Da, cuando por

dicho tamiz pasa el 90% o más de la masa de un árido.

Cuando pase menos de este valor, Da = Dn.

A mayor tamaño máximo del árido usado en el

hormigón menor será la cantidad de agua

empleada en él, puesto que la superficie

específica a mojar es más pequeña.

En HORMIGONES - Tamaño Máximo del ÁridoEn HORMIGONES - Tamaño Máximo del Árido

Cuantifica el área limitada por la curva granulométrica.Para un 100% de árido que pasa por la malla #4

MF = 6 – % Pasa #4 a #100100

Cuantifica el área limitada por la curva granulométrica.Para un 100% de árido que pasa por la malla #4

MF = 6 – % Pasa #4 a #100100

Módulo de Finura Arenas PurasMódulo de Finura Arenas Puras

Para un % de árido distinto del 100% que pase por la malla #4

MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamiz Pasa 100% a la #100)

100

Para un % de árido distinto del 100% que pase por la malla #4

MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamiz Pasa 100% a la #100)

100

Módulo de Finura ArenasMódulo de Finura Arenas

Utilizar los tamices de la serie preferida, descartando para el cálculo los tamices 2”, 1” y ½”. Este valor corresponde a un valor medio, es un índice que representa a la granulometría por la distribución de frecuencias de tamaño, con un número.

MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamices hasta la #100)

100

Utilizar los tamices de la serie preferida, descartando para el cálculo los tamices 2”, 1” y ½”. Este valor corresponde a un valor medio, es un índice que representa a la granulometría por la distribución de frecuencias de tamaño, con un número.

MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamices hasta la #100)

100

Módulo de Finura Gravas

Contenido de Granos FinosContenido de Granos Finos

La Norma Nch 163 Of.79 “Aridos para Morteros y Hormigones”

Limita la cantidad de finos de tamaño menor a 0.08 mm en las arenas a un máximo de 5% y

7% según sean arenas naturales o manufacturadas respectivamente.

La Norma Nch 163 Of.79 “Aridos para Morteros y Hormigones”

Limita la cantidad de finos de tamaño menor a 0.08 mm en las arenas a un máximo de 5% y

7% según sean arenas naturales o manufacturadas respectivamente.

Requisitos Obligatorios – Referencia Nch 163

Destinados a Control de Recepción:

Granulometría: material retenido en tamiz de 5 mm para

las arenas y tamaños límites para las gravas.

Material fino menor que 0.080 mm

Impurezas Orgánicas y

Otros que se especifiquen en las Especificaciones

particulares de la obra o que ordene el profesional a cargo

de la obra para dosificar:

Propiedades críticas de un árido por condiciones locales

(Ej. Sales solubles)

Propiedades requeridas para obtener hormigones

especiales. (Ej. Hormigón de pavimentos)

Destinados a Control para Uso - Dosificación

Granulometría

Densidad Aparente

Densidad Real

Densidad Neta

Absorción

Huecos

Humedad

Finos por Lavado

Granulometría

Densidad Aparente

Densidad Real

Densidad Neta

Absorción

Huecos

Humedad

Finos por Lavado

Frecuencia de Ensayos

Debe coincidir con la frecuencia de muestreo establecida

en la NCh 164 y determinada con el representante

técnico y/o contratista

Debe coincidir con la frecuencia de muestreo establecida

en la NCh 164 y determinada con el representante

técnico y/o contratista

CONTROL DE CALIDAD ADICIONAL

Esponjamiento de las Arenas

Contenido de Humedad

Determinación de Cloruros y Sulfatos (Nch 1444)

Desgaste de los Ángeles

Finos por Lavado

Esponjamiento de las Arenas

Contenido de Humedad

Determinación de Cloruros y Sulfatos (Nch 1444)

Desgaste de los Ángeles

Finos por Lavado

CONTROL DE CALIDAD

Coeficiente Volumétrico de las Gravas (Nch 1511)

Partículas Favorables (Din 4226)

Determinación Colorimétrica de Impurezas Orgánicas en las

Arenas (Nch 166)

Determinación de Huecos (Nch 1326)

Determinación Partículas Desmenuzables (Nch 1327)

Coeficiente Volumétrico de las Gravas (Nch 1511)

Partículas Favorables (Din 4226)

Determinación Colorimétrica de Impurezas Orgánicas en las

Arenas (Nch 166)

Determinación de Huecos (Nch 1326)

Determinación Partículas Desmenuzables (Nch 1327)

PARTICULAS FAVORABLESPARTICULAS FAVORABLESFigura 1

Figura 2

Ancho

Figura 3 Espesor

CRITERIOS BASICOS PARA LA ESPECIFICACION

Para la especificación de áridos para morteros y hormigones, se

deben tener en consideración los siguientes aspectos básicos:

Procedencia de los áridos;

Tipo de ambiente en que prestarán servicio;

Realizar hormigones de prueba para la verificación de

resistencias;

Establecer por especificación los ensayos necesarios para

verificar la calidad del material.

Para la especificación de áridos para morteros y hormigones, se

deben tener en consideración los siguientes aspectos básicos:

Procedencia de los áridos;

Tipo de ambiente en que prestarán servicio;

Realizar hormigones de prueba para la verificación de

resistencias;

Establecer por especificación los ensayos necesarios para

verificar la calidad del material.

EJEMPLO DE METODOLOGIA PARA CLASIFICAR UN ARIDO

Sugerencias para establecer clasificación:

Fabricar series de hormigones de prueba.

Curvas granulométricas dadas por el proveedor de áridos.

Realizar amasadas utilizando cementos de la misma partida

para cada evaluación.

Determinar valores de resistencia, de consistencia y

trabajabilidad.

Sugerencias para establecer clasificación:

Fabricar series de hormigones de prueba.

Curvas granulométricas dadas por el proveedor de áridos.

Realizar amasadas utilizando cementos de la misma partida

para cada evaluación.

Determinar valores de resistencia, de consistencia y

trabajabilidad.

Requisitos Código 318Código de Diseño del Hormigón Armado

Normas para Ensayos y Materiales

Registros de Ensayos de Materiales.

NCh 163 y NCh 170 – ASTM C 33 y ASTM C 330.

Limitaciones del tamaño máximo del árido.

Para DISEÑO DE HORMIGONESTamaño Máximo Nominal del Árido

Debe ser igual o inferior al menor de los siguientes

valores:

¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.

1/5 de la menor distancia entre paredes del moldaje.

1/3 del espesor de losas armadas.

¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.

¾¾

1/3 del espesor de losas armadas.1/3 del espesor de losas armadas.

1/3

Requisitos Manual de CarreterasVolumen Nº8

Capitulo 8.200 – Agregados Petreos

Esta especificación establece los requisitos que deben cumplir los áridos para hormigones y morteros de cemento hidráulico. Se aplica a los áridos de densidad neta entre 2.000 y 3.000 kg/m3 que se emplean en la elaboración de morteros y hormigones.

Terminología:Árido NaturalÁrido TratadoÁrido FinoÁrido GruesoÁrido CombinadoÁrido Integral

Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Finos

Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Gruesos

Capitulo 8.200 – Agregados Petreos

Muestra de laboratorio. La cantidad de muestra necesaria para ser enviada al laboratorio depende del tipo y número de ensayos a los cuales será sometido el material. Las cantidades mínimas requeridas para los ensayos básicos de calidad son las siguientes:

Pétreo Fino: 30 kgPétreo grueso: una cantidad en kg equivalente a 2 veces el tamaño máximo absoluto del pétreo grueso, expresado en mm.Pétreo Integral: en este caso se cumplirá simultáneamente con las cantidades mínimas requeridas para los distintos tipos de pétreos antes mencionados.

Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Frecuencias de Muestreo

Control de Recepción.

Al menos 1 muestra cada 500 m3 ó cuando se cambie de

proveedor.

Control para el Uso.

Una o más muestras por cada 250 m3 de cada tipo de material

pétreo.

Cuando se cambie de fuente de abastecimiento.

Combinación de Áridos

ANALISIS GRANULOMETRICO

TIPO DE ARIDO : GRAVAMASA INICIAL : 7335 Grs.

TAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASAASTM GRAMOS % %

2 "11/2 " 100

1 " 3951.5 53.87 463/4 " 2578.3 35.15 111/2 " 773.1 10.54 13/8 " 3.6 0.05 0N° 4 1.9 0.03 0

TIPO DE ARIDO : GRAVILLAMASA INICIAL : 5215 Grs.

TAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASAASTM GRAMOS % %

3/4 " 15 0.29 1001/2 " 2046.8 39.25 1003/8 " 1334.6 25.59 60N° 4 1574.2 30.19 35

ANALISIS GRANULOMETRICO

TIPO DE ARIDO : ARENAMASA INICIAL : 617.6 Grs.

TTAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASA

ASTM GRAMOS % %

3/8 " 100N° 4 4.3 0.70 99N° 8 139 22.51 77N° 16 127.7 20.68 56N° 30 79.2 12.82 43N° 50 91.8 14.86 28N° 100 116.4 18.85 10

ANALISIS GRANULOMETRICO

TAMICES ARIDO ARIDO ARIDOA.S.T.M. A B C

2 "11/2 " 100

1 " 463/4 " 11 1001/2 " 1 603/8 " 35 100N° 4 5 99N° 8 1 77N° 16 56N° 30 43N° 50 28N° 100 10

COMBINACION DE ARIDOS

TAMICES ARIDO ARIDO 0,53*A 0,47*B G TABLA N ° 3A.S.T.M. A B 40 - 5

2 " 10011/2 " 100 100 53 47 100 90-100

1 " 46 100 24 47 713/4 " 11 100 6 47 53 35-701/2 " 1 60 1 28 293/8 " 0 35 0 16 16 10-30N° 4 0 5 0 2 2 0-5

COMBINACION DE ARIDOS

¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.

1/5 de la menor distancia entre paredes del moldaje.

1/3 del espesor de losas armadas.

Ley de CompacidadLey de Compacidad

En resumen, hay una cantidad de relleno y una dimensión de relleno

óptima y cuando estan bien proporcionados los pares BASE-RELLENO,

se puede considerar que no existen pérdidas de compacidad de las

mezclas.

La compacidad depende de la granulometría y hay soluciones tanto

continuas como discontinuas.

La compacidad alta es favorecida por la forma regular de las

partículas. Los granos de cantos rodados dan más altas compacidades

que los materiales chancados.