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Universidad Nacional de Cajamarca

ESTUDIO TECNOLÓGICO DE LOS AGREGADOS

INTRODUCCIÓN

Antiguamente se creía que los agregados constituyentes de la mezcla de concreto eran elementos inertes dentro de ella, ya que no intervenían en las reacciones químicas. Hoy en día la tecnología del concreto sugiere que siendo los agregados, fino y grueso o global el que mayor volumen ocupa dentro de la mezcla de concreto es muy importante conocer sus características físicas y químicas y por qué no características adicionales, pues es sabido que mientras más conozcamos un material, mejor uso podremos darle, logrando así un concreto fresco y endurecido con las características que se requieran en obra.

Entre las características que se buscan en un concreto fresco podemos mencionar:

trabajabilidad, consistencia, apariencia y al estado endurecido: resistencia a la compresión simple, resistencia a los sulfatos, a la materia orgánica, a la congelación y deshielo. Para lograr cada una de estas propiedades es indispensable realizar el estudio tecnológico de los agregados a usar en el diseño de la mezcla lo más cuidadosamente posible.

1. OBJETIVOS1.1. GENERALES:

Determinar las propiedades físicas y mecánicas de los agregados finos y gruesos de la cantera Roca Fuerte.

1.2. ESPECÍFICOS: Determinar el peso específico de masa, peso específico de masa SSS y peso

específico aparente, del agregado grueso y fino. Determinar el porcentaje de absorción de los agregados Determinar el peso unitario suelto y compactado del agregado grueso y fino. Determinar el módulo de finura del agregado grueso y fino. Determinar el porcentaje de finos del agregado fino. Determinar el tamaño máximo nominal del agregado grueso.

2. DATOS Y UBICACIÓN DE LOS MATERIALES:2.1. Ubicación:

Material obtenido de la Cantera Roca Fuerte, a orillas del río Chonta, con

coordenadas UTM

E: 779635 m

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N: 9207559 m

2.2. Tamaño:

Las muestras de acuerdo a su tamaño: Agregado Grueso (Grava) material que queda retenido en el tamiz N°4 y Agregado Fino (Arena) todo material que pasa la malla 3/8.

2.3. Perfil y Textura:

El agregado grueso tiene un perfil angular y textura rugosa ya que es un material obtenido de piedra chancada.

3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS AGREGADOS: 3.1. PESO ESPECÍFICO Y ABSORCIÓN (NTP 400.021 PARA EL AGREGADO

GRUESO Y NTP 400.022 PARA EL FINO):

Peso específico: El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa.

Peso Específico Aparente: Es la relación de la masa seca en el aire y el volumen del agregado sin considerar los vacíos internos de este.

Peso Específico de Masa: Es la relación de la masa seca en el aire y el volumen del agregado considerando los vacíos internos.

Peso Específico de Masa Saturada Superficialmente Seca. Es la relación de la masa saturada superficialmente seca en el aire y el volumen del agregado considerando los vacíos internos.

Absorción: Capacidad que tienen los agregados para llenar de agua los vacíos internos, al ser sumergidos durante 24 horas en ésta, se define como la relación del peso del agua en los vacíos internos y el peso seco en el aire del agregado.

I. FORMULAS A USAR: PARA AGREGADO FINO.

Peso Específico de Masa:

Pemasa=W 0

V−V a Peso Específico de Masa SSS

Pemasa SSS=500V−V a

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http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen

http://es.wikipedia.org/wiki/Peso

http://es.wikipedia.org/wiki/Espec%C3%ADfico


Peso Específico Aparente

Pemasa ap .=W 0

(V−V a )−(500−W 0) Porcentaje de Absorción

Abs (% )=500−W 0

W 0

⋅100

Donde:

W 0= peso en el aire de muestra secada en la estufa.V= volumen de la fiola.V a= volumen en del agua añadida a la fiola.500 = peso de la muestra SSS.

PARA AGREGADO GRUESO: Peso Específico de Masa:

Pemasa=AB−C

Peso Específico de Masa SSS:

Pemasa SSS=BB−C

Peso Específico Aparente:

Pemasa SSS=AA−C

Porcentaje de Absorción:

Pemasa SSS=AA−C

Donde:

A = peso en el aire de muestra secada en la estufaB = peso en el aire de la muestra saturada superficialmente secaC = peso en el agua de muestra saturada superficialmente seca

II. EQUIPO Y MATERIALES: PARA AGREGADO FINO:

Balanza con sensibilidad 0.1 g y capacidad de 1 kg o más.

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Fiola con capacidad de 500cm3.

Molde tronco cónico metálico de 40 mm±3 mm de diámetro interior

en la parte superior y 90 mm±3 mm de diámetro interior en la parte

inferior y 75 mm±3 mm de altura.

Barra compactadora de metal con masa de 340 g±15 g y una cara

plana circular de apisonamiento de 25 mm±3 mm de diámetro. Estufa de tamaño suficiente, capaz de mantener una temperatura

uniforme de 110 ºC±5°C.

PARA AGREGADO GRUESO. Balanza con aproximación de 0.5g. Canastilla de alambre de 3.35 mm con capacidad de 4 a 7 litros para

agregados de TMN 1 ½´´ y más grandes para TMN mayores. Tanque de agua en el que se coloca el recipiente de la muestra

mientras está suspendido debajo de la balanza. Estufa de tamaño suficiente, capaz de mantener una temperatura

uniforme de 110 ºC±5°C.

III. PROCEDIMIENTO:

PARA AGREGADO FINO. Por el método del cuarteo se selecciona aproximadamente 2 Kg de

agregado, y se seca a 110ºC hasta peso constante por y se enfría a temperatura ambiente.

Se sumerge la muestra en agua durante 24h±4h. Saque la muestra del agua y se extiende la muestra sobre una

superficie no absorbente exponiéndola a aire caliente y se remueve para conseguir un secado uniforme.

Continúe esta operación hasta que los granos de agregado no se adhieran entre sí marcadamente.

Se coloca la muestra en un molde cónico y se consolida con 25 golpes de pisón.

Se levanta el cono verticalmente, si existe humedad superficial en el A. Fino, este mantendrá su forma, siga secando y revolviendo constantemente y pruebe a intervalos hasta que el cono se derrumbe al quitar el molde, esto indica que el agregado a alcanzado la condición saturado superficialmente seca (SSS).

Introduzca 500gr de la muestra SSS en la fiola, la cual se agregara previamente 100cm3 de agua y luego agregar o completar hasta los

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500cm3 indicados en la fiola eliminando las burbujas de aire (utilizando la bomba de vacíos).

Se retira la muestra con cuidado de la fiola y se seca en el horno a 105ºC por 24horas, luego se enfría la muestra a temperatura constante y luego se pesa. Siendo este último peso W0.

PARA AGREGADO GRUESO: Seleccionamos una muestra cuarteada seca (5Kg aproximadamente),

desechar todo el material que pase el tamiz N°4 y sumergir esta muestra en agua por 24 horas.

Luego se procede a secar la muestra sobre una superficie ya sea con un secador o de manera natural (con el aire o el sol); moviendo de tal manera que pueda secarse toda la superficie del agregado.

A diferencia que el agregado fino ya no se le hace la prueba para ver si la muestra se encuentra en estado de SSS, sino es por simple observación.

Después pesamos una determinada cantidad de muestra (en función del TMN del agregado).Esa muestra corresponde al peso en el aire en estado SSS. Para pesar utilizamos una canastilla, previamente pesando ésta para poder restarle su peso.

Nuevamente sumergimos la muestra en el agua, obteniendo así el peso de la muestra SSS en agua.

Y por último colocamos la muestra al horno por 24 horas, obteniéndose el peso en el aire de la muestra seca al horno.

IV. CÁLCULOS Y RESULTADOS: PARA AGREGADO FINO:

Finalmente:

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PARA AGREGADO GRUESO

Finalmente:

3.2. PESO UNITARIO (NTP 400.017 PARA EL A. FINO Y GRUESO): Es el peso del material seco que se necesita para llenar cierto recipiente de volumen unitario. El peso unitario de los agregados está en función directa del tamaño, forma y distribución de las partículas, y el grado de compactación (suelto o compactado).

Se denomina peso volumétrico del agregado, al peso que alcanza un determinado volumen unitario. Generalmente se expresa en kilogramos por metro cúbico. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o pesados y para convertir pesos en volumen y viceversa, cuando el agregado se maneja en volumen.

Para realizar este ensayo la muestra deberá estar secada de preferencia al horno, de no poderse hacer esto se secará al temperatura ambiente.

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PESO UNITARIO SUELTO: Es aquel en el que se establece la relación peso/volumen dejando caer libremente desde cierta altura el agregado (5cm aproximadamente), en un recipiente de volumen conocido y estable. Este dato es importante porque permite convertir pesos en volúmenes y viceversa cuando se trabaja con agregados.

PESO UNITARIO COMPACTADO: Este proceso es parecido al del peso unitario suelto, pero compactando el material dentro del molde, este se usa en algunos métodos de diseño de mezcla como lo es el del American Concrete Institute (ACI).

I. FORMULAS A USAR:

PARA EL PESO UNITAIO SECO SUELTO:

PUSS=Peso del agregado sueltoVolumen del recipiente

PARA EL PESO UNITARIO SECO COMPACTADO:

PUSC=Peso del agregado compactado

Volumen del recipiente

II. EQUIPO Y MATERIALES USADOS: Balanza con aproximación de 0.05Kg. Varilla de apisonado, lisa de acero, redondeada de 16 mm de diámetro y

aproximadamente 600 mm de longitud, teniendo un extremo o ambos extremos de forma redondeada tipo semi-esférica, con 16 mm de diámetro.

Recipiente cilíndrico de metal, cuyo volumen está en función del TMN para el A. Grueso.

III. PROCEDIMIENTO: Para el peso unitario seco suelto:

Pesamos el recipiente que vamos a utilizar en el ensayo. Seleccionamos el agregado fino del cual se va a determinar su PUSS. Llenamos el recipiente dejando caer el agregado desde una altura no

mayor de 5 cm. por encima del borde superior del recipiente. Eliminamos el excedente del agregado con la varilla compactadora. Determinamos el peso de la muestra más el recipiente.

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Para el peso unitario seco compactado: Pesamos el recipiente que vamos a utilizar en el ensayo. Seleccionamos el agregado fino del cual se va a determinar su PUSC. Llenamos el recipiente hasta la tercera parte dejando caer el

agregado desde una altura no mayor de 5 cm. por encima del borde superior del recipiente.

Apisonamos la muestra con la barra compactadora con 25 golpes distribuidos uniformemente sobre la superficie.

Llenamos hasta las 2/3 partes del recipiente y compactamos nuevamente con 25 golpes como antes.

Luego llenamos la medida hasta rebosar, golpeándola 25 veces con la barra compactadora.

Luego enrazamos el recipiente utilizando la barra compactadora. Determinamos el peso de la muestra compactada más el recipiente.

IV. CÁLCULO Y RESULTADOS

Para el A. Fino:

Finalmente:

Para el A. Grueso:

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Finalmente:

3.3. GRANULOMETRIA (NTP 400.012): La granulometría se refiere a la distribución de las partículas del agregado. El análisis granulométrico divide la muestra en fracciones de elementos del mismo tamaño, según la abertura de los tamices utilizados.

MODULO DE FINURA: Viene a ser la relación entre la sumatoria de los porcentajes retenidos acumulados en cada uno de los tamices estándares (3”, 1 ½ ”, ¾”, 3/8”, Nº 4, Nº 8, Nº 16, Nº 30, Nº 50, Nº 100) sobre 100.

I. FORMULA A USAR:

Mod . finura=∑ %ret . acum . (3 ,1```1/2,3/ 4 ,3/8,N 4 , N 8 , N16 ,N 30 , N50 , N 100 )100

II. MATERIAL Y EQUIPO: Una balanza con aproximación de 0.1 g para el agregado fino y de 0.5 g

para el grueso. Juego de Tamices conformados por Nº 4, Nº 8, Nº 16, Nº 30, Nº 50, Nº

100.(Agregado Fino) Juego de tamices para el agregado grueso depende del TMN, por ello de

acuerdo con la norma ASTM C33 emplearemos el Huso Granulométrico 5 y por tanto los tamices 1 ½”, 1”, 3/4”, 1/2”, 3/8”.

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Una Estufa a temperatura constante de 110 ºC±5°C.

III. PROCEDIMIENTO: Para el agregado fino.

Secar el agregado a peso temperatura ambiente. Se pesó 1951g. Con la serie de tamices se confeccionó una escala descendente en

aberturas. Se vierte el material sobre esta serie de tamices, se procede a pesar y

registrar los pesos retenidos en cada uno de los tamices.

Para el agregado grueso. Secar el agregado a peso temperatura ambiente. Se pesó 11446g de grava. Con la serie de tamices se confecciono una escala descendente en

aberturas. Se vierte el material sobre esta serie de tamices, se procede a pesar y

registrar los pesos retenidos en cada uno de los tamices.

IV. RESULTADOS: Para el agregado fino:

Según la NTP 400.012 tenemos la siguiente información:

Del laboratorio:

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mf=16 . 04+33. 37+46 .54+57 .46+83 . 91+94 .16100

mf=3 . 31 Para el agregado grueso:

Según la ASTM C33, para el huso granulométrico 5 tenemos la siguiente información:

Del laboratorio:

mg=0+73 . 96+99.69+600100

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mg=7 .74

Tamaño Máximo: 1 ½”

Tamaño Máximo Nominal: 1”

3.4. CONTENIDO DE HUMEDAD (NTP 339.185) Es la cantidad de agua que contiene el agregado en un momento dado expresada en porcentaje de la masa seca al horno del agregado.

I. FORMULA A USAR:

W (% )=Wh−WsWs

⋅100

Donde:Wh: Peso húmedo del agregado.Ws: Peso seco del agregado.

II. MATERIAL Y EQUIPO: Una balanza con aproximación de 0.1 g.

Estufa, capaz de mantener una temperatura de 110°C±5°C. Recipiente adecuado para colocar la muestra en la estufa.

III. PROCEDIMIENTO: Se coloca la muestra húmeda a ensayar en un depósito adecuado

determinándose el peso del agregado. Llevar el recipiente con la muestra húmeda a una estufa, para secarla

durante 24 horas a una temperatura de 110°C ± 5°C Determinar el peso de la muestra seca al horno.

IV. CALCULOS Y RESULTADOS: Para el agregado fino:

Para el agregado grueso:

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ANEXOS

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Calculo del peso de los tamices para el análisis granulométrico de los agregados grueso y fino.

Peso del agregado grueso retenido en el tamiz de una pulgada.

Peso del agregado grueso retenido en el tamiz de ¾ de pulgada.


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Peso del material retenido en la cazoleta.

Agregado secándose para obtenerlo en estado superficialmente saturado con superficie seca.


TELMO 16

Calculo del peso del agregado grueso sumergido en agua, necesario para obtener el peso específico de este. (NTP400.021)

Agregado fino secándose para obtenerlo en estado de saturado superficialmente seco.


TELMO 17

Proceso para comprobar si el agregado fino está saturado superficialmente seco (NTP400.022)

Compactando el agregado fino para evaluar si se encuentra en estado de saturado superficialmente seco

Ligero desmoronamiento del agregado fino, lo cual indica que está en estado saturado superficialmente seco.


TELMO 18

Calculo del paso específico del agregado fino en estado saturado superficialmente seco.

Calculo del peso del agregado grueso para calcular el contenido de humedad de este.

Calculo del peso del agregado fino para calcular el contenido de humedad de este.


TELMO 19

Horno usado para secar loa agregados fino y grueso y así calcular el contenido de humedad de estos.

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