ÁRIDOS

Materiales pétreos, compuestos de

partículas duras de forma y tamaño

estables.

CLASIFICACIÓN DE LOS ÁRIDOS

• Según origen geológico: ígneos, sedimentarias y metamórficos

• Según tamaño del grano: gruesos > 5 mm

finos < o = 5 mm • Según procedencia: natural

artificial • Según su densidad: livianos 2000 kg/m3

corrientes 2000-3000 kg/m3 pesados 3000 kg/m3

• Según proporción de granos: árido combinado árido integral

• Según granulometría: continua, discontinua e irregulares

• Según su forma en: chancados y rodados

TERMINOLOGÍA

Árido natural: áridos procedente de yacimientos pétreos y que no ha sido sometido a tratamiento mecanizado.

Árido tratado: árido que se sometió a tratamiento de trituración, clasificación por tamaños y/o lavado en operaciones mecanizados controladas.

Árido fino (arena): árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5mm y es retenido en el de 0.08mm.

Árido grueso (grava): árido retenido en el tamiz de abertura nominal de 5mm.

Árido total (árido combinado): árido resultante de la combinación de arena(s) y grava (s) en proporciones definidas por la dosificación.

Árido revuelto (árido integral): arena y grava mezclada en proporción no definida.

ARIDOS

Los áridos ocupan entre un 65 y 75% del volumen total del hormigón. Debe darse gran atención a su elección y control, ya que de sus características dependerán:

• docilidad del hormigón fresco• resistencia del hormigón endurecido• durabilidad de las estructuras• economía en las mezclas

FUNCIÓN DE LOS ÁRIDOS EN EL HORMIGÓN

• Disminuir la cantidad de cemento, pero teniendo cuidado de no afectar la resistencia del hormigón, esto se logra con una buena granulometría del árido grueso.

• Formar un esqueleto rígido, reduciendo variaciones de volumen. Lo ideal es un esqueleto bien graduado, con buenas proporciones de áridos.

MUESTREO

Lote de pétreos: conjunto de material pétreo existente en un lugar y que presenta a simple vista características homogéneas.

Muestra simple: muestra representativa del lote.

Muestra compuesta: mezcla homogénea de dos o más muestras simples entre materiales similares de distintos lotes.

Muestra gemela: conjunto de dos o más fracciones de una muestra simple o compuesta separada por cuarteo.

Muestra compañera: conjunto de dos o más muestras simples que se obtienen del mismo lote.

Muestra de yacimiento: muestra representativa del pétreo en su sitio de depósito natural, no sometido a tratamiento alguno.

Muestra de producción: muestra representativa de un pétreo removido de su depósito natural y sometido a cualquier tratamiento (trituración, lavado o clasificación) y que se encuentra sobre cintas transportadoras o junto al lugar de extracción.

Muestra de obra: muestra representativa de un pétreo que se encuentra en una obra, ya sea sobre vehículos o almacenado.

FACTORES QUE INCIDEN EN UN MUESTREO REPRESENTATIVO

• Tamaño de la muestra: esta puede ser simple o compuesta

• Lugar de extracción de la muestra: de yacimiento, producción u obra

• Procedimiento de extracción: según el lugar de extracción (fajas, pozos, cintas, silos ,acopios,otros).

• Procedimiento de manipulación: porciones homogéneas y reducidas por cuarteo (LNV 1)

• Transporte de muestra: envasadas con los antecedentes de extracción de manera de evitar contaminaciones, perdida de material o alteraciones.

• Registro de la información: mínima u optativa (clase de material, procedencia, tamaño,y cualquier información especifica relativa a las características del pétreo).

EXTRACCIÓN Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS

Extraiga muestras que sean representativas de la naturaleza y condiciones de los materiales pétreos, homogenícelos y reduzcalos de tamaño mediante cuarteo.

Envasar las muestras y transportarlas al laboratorio con los antecedentes de extracción y ensayos solicitados.

Objetivo: Identificar y estimar el tamaño del lote.

TAMAÑO DE LA MUESTRA

muestra simple o compuesta: muestra extraída, será superior a dos veces la muestra para laboratorio.

muestra de laboratorio: muestra simple o compuesta se reducirá para ser enviada a laboratorio, según tamaños para ensayos básicos:

• pétreo fino 30 kg• pétreo grueso una cantidad en kg equivalente a 2

veces el tamaño máximo nominal del pétreo grueso

Recomendaciones

• Si la muestra que se toma de acopio no es representativa, puede originar errores.

• El material es heterogéneo, lo que se acentúa en el manejo y descarga por segregación.

• Otra causa de heterogeneidad es la contaminación superficial.

• Es necesario tomar muestras de diferentes puntos del acopio y mezclarlas para formar un común.

• La muestra se ha de tomar en cada punto y a una cierta profundidad bajo la superficie (con pala).

• Se rodea el montón y en cada zona elegida se toman, de preferencia, 3 muestras, una cerca de la cima, otra a media altura y la tercera un poco por encima de la base. En diferentes zonas.

• En una superficie dura y limpia se mezclan las muestras individuales, se forma un cono de material y se procede al cuarteo (con el material húmedo). Para ello se aplasta el material, se trazan dos diámetros perpendiculares y se desechan dos cuadrantes opuestos.

• Se repite el cuarteo cuantas veces sea necesario.• La cantidad final depende del nº de ensayos que se

efectuarán.

REQUISITOS GENERALES

Los áridos deben estar constituidos por partículas

duras, de forma y tamaño estables y deben estar

limpios y libres de terrones, partículas blandas o

laminadas, arcillas, impurezas orgánicas, sales y

otras sustancias que por su naturaleza o cantidad

afectan la resistencia o la durabilidad de morteros

y hormigones, de acuerdo con los valores límites

que se especifican en la tabla siguiente:

Tabla: Requisitos GeneralesRequisitos Valores limites

Grava ArenasNormas

LNVMaterial fino menor que 0.08 mma) Hormigón sometido a desgasteb) Para todo otro hormigón

0.5% máx.1% máx.

2% máx.5% máx.

70

Impurezas orgánicas referidas alcolor patrón

- Amarilloclaro

66

Granulometría Tabla A Tabla B 65

Partículas desmenuzables 5% máx. 3% máx. 73

Partículas blandas 5% máx. - -

Cloruros (kg/m3 de hormigón):a) Para hormigón armadob) Para hormigón pretensado

1.20 máx.0.25 máx.

76

Requisitos Valores Limites NormaLNV

Sulfatos y sulfuros (kg/m3 dehormigón):a) Sulfatos solubles en aguab) Sulfuros oxidables

0.6 máx.1.8 máx.

0.6 máx.1.8 máx.

76

Carbón y Lignito:a) Para hormigón a la vistab) Para todo otro hormigón

0.5%máx1% máx.

0.5%máx1% máx.

Resistencia a la desintegracióna) Con sulfato de sodiob) Con sulfato de magnesio

12% máx18% máx

10% máx15% máx

74

Resistencia al desgaste.Máquina de los Angelesa) para hormigón sometido adesgasteb) Para todo otro hormigón

35% máx50% máx

--

75

Requisitos Valores Limites NormaLNV

Absorción de agua (porosidad) 2% máx. 35 máx. 6869

Coeficiente volumetrico medio:Árido de tamaño máx. absolutomayor que 25 mm :para hormigón simple, mín.para hormigón armado, mín.

0.150.20

--

Árido de tamaño máx. absolutomenor que 25 mm :para hormigón simple, mín.para hormigón armado, mín.

0.120.15

--

ENSAYOS Ensayos Preliminares

Son los destinados a determinar la aptitud de un árido para el uso en la elaboración de hormigones, se recomienda dar especial importancia a las mezclas de prueba.

Ensayos Obligatorios

Control de recepción: granulometría, material fino menor que 0,08 mm, impureza orgánica, y otros como sales solubles, reactividad potencial, resistencia al desgaste.

Control para el uso (diseño de dosificación): granulometría, densidad (aparente y real), absorción de agua, huecos, humedad y esponjamiento.

GRANULOMETRÍA

Los áridos están constituidos por

partículas de diferentes tamaños; si ellas se

agrupan por tamaños se tendrá una serie de

grupos de partículas. La ordenación de

tamaños decrecientes se conoce como

granulometría, y se expresa como

distribución porcentual en peso.

UTILIDADES DE LA GRANULOMETRÍA

• Comparar áridos entre sí.• Conocer la variación de un mismo árido.• Conocer si el árido cumple con una banda

determinada que asegure la máxima compacidad y por consiguiente un hormigón de buena calidad.

• Conocer el modulo de finura. MF: es la suma de los porcentajes retenidos acumulados de un árido, dividido por 100, de una serie de tamices que están en progresión geométrica de razón 2 y estos son:

100-50-30-16-8-4-3/8”-3/4”-1 1/2”-3”…….

El MF nos indica el tamaño medio de un árido. A mayor Módulo de finura mayor tamaño.

• Los áridos que no cumplen con las bandas especificadas deben someterse a ensayos en en hormigones de prueba si no se conoce su comportamiento.

• Existen zonas en que el árido no cumple con la granulometría recomendada y sin embargo da buenos resultados.

GRANULOMETRÍATAMICES

La granulometría de los áridos se determina

haciendo pasar una muestra representativa del acopio

por una serie de tamices ordenados por abertura, de

mayor a menor. Los pesos retenidos en cada tamiz se

expresan como porcentajes del peso total de la muestra

y, finalmente, la granulometría del árido se indica en

porcentajes que pasan, acumulados.

% Retenido parcial: Corresponde al % en masa del árido directamente retenido en ese tamiz.

% Retenido acumulado: Corresponde al % en masa de todas las partículas de mayor tamaño que la abertura de un determinado tamiz.(ejemplo)

% Acumulado que Pasa : Corresponde al % en masa de todas las partículas de menor tamaño que la abertura de un determinado tamiz.

CORRESPONDENCIA DE TAMICES

Los tamices para áridos están normalizados y se denominan según su abertura, estos son los siguientes:

Norma ASTM NCh (mm)

#100 0,160#50 0,315#30 0,630#16 1,25#8 2,5

Arena

#4 53/8” 10½” 12,5¾” 201” 25

1 ½” 40

Grava

2” 50“”

/

GRANULOMETRÍA. Generalidades

Las bandas granulometricas indicadas en las tablas siguientes proporcionan una zona de trabajo amplia para la mayoría de los áridos con los cuales se obtienen hormigones compactos y de trabajabilidad adecuada.

Cuando no se disponga de estos materiales se debe recurrir a experiencias de laboratorio o a aquellos áridos que la práctica ha sancionado como utilizables.

BANDA GRANULOMETRICA RECOMENDADA PARA LA GRAVA

Tamices(mm)

% acumulado que pasa, para los siguientes grados(definidos por tamaños limites en mm)

63-40 50-25 40-20 25-5 20-5 12,5-5 10-2,580 10063 90-100 10050 35-70 90-100 10040 0-15 35-70 90-100 10025 0-15 20-55 90-100 10020 0-5 0-15 90-100 100

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

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

La Dirección de Vialidad especifica para sus pavimentos las bandas 40 - 20 y 20 - 25 para la grava y grava intermedia.

El tamaño máximo absoluto del árido grueso estará de acuerdo con la naturaleza del trabajo.

BANDA GRANULOMETRICA RECOMENDADA PARA LA ARENA

Tamices(mm)

% Acumulado que pasa

10 100

5 95-100

2,5 80-100

1,25 50-85

0,630 25-60

0,315 10-30

0,160 2-10

CURVA GRANULOMETRICA

Para poder comparar y visualizar más fácilmente la

distribución de los tamaños, la información obtenida del análisis

granulometrico se presenta en forma de curva, graficando las

aberturas de los tamices en las abcisas (x) y los porcentajes

correspondientes a cada tamaño en las ordenadas (y). La forma

de la curva nos indica la relación entre los tamaños. Una curva

empinada corresponde a una graduación uniforme (todas las

partículas son aproximadamente del mismo tamaño).

CURVA GRANULOMETRICA

DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO

La determinación del tamaño máximo de los áridos en el hormigón importa para obtener uniformidad en las mezclas, impermeabilidad y calidad en la textura superficial (evitar porosidades, nidos de piedra, etc.)

Tamaño Máximo Absoluto de un Árido (Da). corresponde a la abertura del menor tamiz que deja pasar el 100% de la masa del árido.

Tamaño Máximo Nominal de un Árido (Dn).corresponde a la abertura del tamiz inmediatamente menor al Da, cuando por dicho tamiz pasa el 90% o más de la masa del árido. Cuando pasa menos del 90% el Dn se considera igual al Da.

FINOS POR LAVADO (LNV 70)

Procedimiento mediante tamizado húmedo para determinar el contenido de material fino que pasa el tamiz 0,08 mm (Nº 200).

REQUISITOS Hormigón sometido a desgaste

(% máx.) 0,5 grava2,0 arena

Otro tipo de Hormigón (% máx.) 1,0 grava

5,0 arena

Finos por LavadoCaracterísticas

• Requiere más agua lo que produce bajas resistencias

• Puede contener materia orgánica en finos (arcillas o limos) , lo que produce problemas de fraguado y por lo tanto baja resistencia a temprana edad

• Mala adherencia entre pasta de cemento y el árido

Finos por LavadoProcedimiento

La muestra de ensayo (previamente cuarteada) se pesa inicialmente en estado seco, y luego se lava sobre el tamiz 0.08 mm. El residuo se seca y se pesa. Se determina la cantidad de finos por diferencia de peso y se lleva a porcentaje.

Masas Mínimas de las Muestras, de acuerdo al Dn:grava (40 mm) 5.000 ggravilla (20 mm) 2.500 garena (5 mm) 500 g

Finos por LavadoExpresión de resultados

Calcular el contenido de material fino menor que 0,08 mm, según:

A = B - C(%)

Bdonde:A = contenido de material fino menor que 0,08 mmB = masa inicial de la muestra de ensaye secaC = masa de la muestra de ensaye lavada y seca

DENSIDAD

La densidad es la relación m/v, y el volumen considerado determina distintos tipos de densidades. El volumen esta en función de la configuración del grano.

HuecosGrano

Poros Accesibles Poros

Inaccesibles

Huecos: espacios vacíos entre las partículas de un pétreo.

Poros: espacios vacíos interiores de una partícula de pétreo.

Poro accesible: poro permeable o abierto.

Poro inaccesible: Poro impermeable o cerrado

ESTADOS HIGROMETRICOS DE LOS ÁRIDOS

Debido a la configuración del grano y al grado de saturación que alcancen sus poros accesibles (permeables), se definen 4 estados de humedad.

Árido en Estado Seco: es el árido secado hasta masa constante en horno a 110 5 ºC, de manera que se elimine totalmente el agua de sus poros. En este estado, el árido tiene su máxima capacidad de absorción y corresponde al estado en el cual el laboratorio efectúa la mayoría de los ensayos.

Árido en Estado Parcialmente Seco: es el árido que ha estado expuesto al aire ambiente y cuyas partículas no tienen humedad superficial, pero en sus poros accesibles existe humedad parcial que no llega a saturarlos. En este estado los áridos tienen una capacidad intermedia de absorción, es el estado en que se encuentra la mayoría de los áridos gruesos en la obra o en el laboratorio.

Árido en Estado Saturado Superficialmente Seco: es el árido que tiene todos sus poros accesibles llenos de agua, pero no tiene humedad en la superficie. Este estado solo se logra en laboratorio.

Este estado se obtiene por un proceso controlado de laboratorio:a)secado en horno a masa constanteb)inmersión en agua por más de 24 horasc)secado superficial normalizado

En este estado, el árido no absorbe ni cede humedad es ideal para fijar la razón agua/cemento en la dosificación

Árido en Estado Húmedo: es el árido cuyas partículas tienen sus poros accesibles llenos de agua y además existe agua libre en su superficie. Este estado solo se logra en laboratorio. En este estado el árido cede su humedad libre, corresponde al estado en que generalmente se encuentra la arena (esponjamiento).

ABSORCIÓN

El contenido total de humedad interna de un árido en condición de saturado superficie seca se expresa como absorción, y es una medida de la porosidad del mismo. Para ello debe pesarse el material en estado seco y luego sumergirlo en agua 24 horas para obtener estado s.s.s. Se determina la absorción por diferencia de peso, llevado a porcentaje.

A (%) = Psss - Po x 100 Po

donde:Psss = peso saturado de superficie secaPs = peso seco al horno

ABSORCIÓN (LNV 68 y 69)

Requisitosgrava 2% máx.arena 3% máx.

Características• La absorción esta directamente relacionada con la

porosidad del árido• A mayor porosidad disminuye la resistencia • Influye en la resistencia del hormigón a los ciclos

de hielo - deshielo el agua es capaz de penetrar produciendo expansiones como consecuencia agrietamientos, por ende bajas resistencias.

• El agua de absorción se suma al agua de amasado

HUMEDAD

Se determina como la diferencia porcentual entre la humedad total (obtenida por secado a masa constante) y la absorción.

Ht (%) = Ph - Po x 100 Po

La humedad libre de un árido, valor importante y necesario para hacer la corrección de dosificaciones por humedad que aportan los áridos, se determina:

Hl = Ht - A (%)

ESPONJAMIENTO

La humedad libre en la arena produce el “esponjamiento”, que consiste en un aumento del volumen aparente de un volumen dado de arena.

Si no se considera esto, en la dosificación da como resultado una medida errada al incorporar una cantidad real de arena menor que la estipulada, originandose hormigones pedregosos y segregables. La solución esta en compensar el esponjamiento agregando un mayor volumen de arena de acuerdo al valor de esponjamiento.

E= v1- v0 x100 (%)

v0

v1v0

DENSIDADES

Por el hecho de que un árido está formado por un conjunto de granos que dejan huecos entre sí, y que los granos tienen una conformación porosa superficial e interna, la densidad de un árido toma diferentes valores, según la característica de huecos y/o porosidades consideradas.

Las densidades que se miden en los áridos son:Densidad aparente: en forma compactada o suelta y en

condición seca o húmeda.Densidad real: en condición seca o saturada de superficie

seca.Densidad neta: en condición secaDensidad absoluta: en condición seca

Peso Especifico: relación entre el peso de una sustancia y el volumen igual a otra que se toma como referencia.

Densidad aparente: relación de masa y volumen en que se considera el volumen macizo de las partículas más el volumen de poros y huecos.

Densidad aparente suelta: densidad del agregado vaciado desde 5 cm de altura en un recipiente de volumen conocido (LNV 67).

Densidad aparente compactada: densidad del agregado que ha sido compactado con 25 golpes de pisón en 3 capas dentro de un recipiente de volumen conocido (LNV 67).

La densidad aparente suelta es un parámetro especialmente utilizado en terreno el cual sirve para cubicar camiones o medidas, su valor varía entre 1400 y 1700 kg/m3 .

La densidad aparente compactada es un parámetro utilizado en algunos métodos de dosificación, como es el método ACI.

Por otra parte, si no se considera el volumen de huecos se puede diferenciar entre densidad real seca y densidad neta.

Densidad real (LNV 68 y LNV 69): densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas del pétreo, más el volumen de los poros de esas partículas

Densidad real del pétreo seco: densidad real en que se considera solamente la masa del pétreo seco.

Densidad real del pétreo sss: densidad real en que se considera la masa del pétreo seco más la masa del agua que llena los poros accesibles.

Densidad neta (LNV 68 y 69): densidad en que se considera el volumen macizo de las partículas más el volumen de los poros inaccesibles.

La densidad real seca es un parámetro importante utilizado en el calculo de la dosificación de un hormigón por el método Faury-Josiel.

La densidad del hormigón dependerá de la densidad real y la proporción en que participen cada uno de los diferentes materiales que los constituyen.

Para áridos normales la densidad real varía entre 2.550 y 2.75 kg/m3.

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE DE LOS PÉTREOS

Vaciar el pétreo en una capacidad

volumétrica conocida (v) para el tamaño máximo

nominal del pétreo. Determinar la masa (m) del

pétreo suelto o compactado que llena la medida.

Determinar la densidad aparente dividiendo la

masa del pétreo por la capacidad volumetrica de la

medida. Calcular la densidad aparente como el

promedio aritmetico de dos ensayes sobre

muestras gemelas.

Densidad Aparente Compactada• Llenar la medida en 3 capas• Compactar cada capa con 25 golpes de pisón• Eliminar el exceso de pétreo empleando la varilla

pisón como regla de enrase• Determinar y registrar la masa (kg) del pétreo

compactado.

Densidad Aparente Suelta• Llenar la medida con una pala o poruña, desde una

altura de 5 cm sobre el borde superior del molde• Desplazar la poruña alrededor del molde,

distribuyendo uniformemente el vaciado.

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD REAL, LA DENSIDAD NETA Y LA ABSORCIÓN DE

AGUA DE LOS PÉTREOS GRUESOS (LNV 68).

• Preparar la muestra.• Determinar su masa por pesada al aire ambiente en

condiciones seca y saturada superficialmente seca.• Determinar su volumen por diferencia entre

pesadas al aire ambiente y sumergida en agua.• Calcular la densidad real, la densidad neta y la

absorción de agua en función de los valores obtenidos en las diferentes condiciones de pesada.

Se determina la densidad basandose en el principio de Arquímedes y consiste en tomar una muestra seca y pesarla (C), luego sumergirla durante 24 horas en agua con lo cual los poros accesibles se llenan de agua, se pesa bajo agua, suspendida en un canastillo (peso sumergido A). Posteriormente se seca superficialmente con un paño y se vuelve a pesar (peso saturado superficialmente seco B).

Densidad real seca = C

(B - A)

Densidad Neta = C

(C - A)

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD REAL, LA DENSIDAD NETA Y LA ABSORCIÓN DE

AGUA DE LOS PÉTREOS FINOS.

• Acondicionar la muestra del pétreo fino.• Medir su masa en condiciones seca y saturada

superficialmente seca.• Calcular el volumen como la masa de agua

desplazada por el pétreo fino sumergido en un matraz aforado.

• Calcular la densidad real, la densidad neta y la absorción de agua en función de los valores obtenidos en las diferentes condiciones de determinación de masas.

Para los áridos finos, basados en el mismo principio:

• Se determina la densidad tomando una muestra pesada en condición s.s.s. (msss), la cual se lleva previamente a esta condición mediante inmersión en agua.

• Luego secado superficial, controlado por el método de tronco cónico.

• Posteriormente se coloca la muestra en un matraz previamente calibrado (peso matraz más agua Ma).

• Se llena con agua hasta la marca y se pesa (Mm).Finalmente se saca la muestra del matraz se seca y se pesa (ms).

Formulas

Densidad real seca = ms

Ma + msss - Mm

Densidad neta = ms

Ma + ms - Mm

ACEPTACIÓN DE RESULTADOS

• Densidad aparente: la diferencia entre dos resultados sea inferior o igual a 30Kg/m3.

• Densidad real, densidad neta y absorción áridos gruesos:

la diferencia entre dos resultados sea inferior o igual a 20Kg/m3.

• Densidad real, densidad neta y absorción áridos finos: la

diferencia entre dos resultados sea inferior o igual a 20Kg/m3.

FIN PRESENTACIÓN