SEMANAVI: AGREGADOS
“Año de
UNIVERSIDAD
ALAS PERUANAS
Facultad
de Ingeniería y Arquitectura
Escuela
Académica Profesional de Ingeniería Civil
Filial - La Merced
AGLOMERANTES
PROFESOR: REYNALDO
SUAREZ LANDAURO
ALUMNO: AGUIRRE TRINIDAD GILBER
CURSO: TECNOLOGÍA DE MATERIALES
CICLO
:
IV
CHANCHAMAYO – 2014
AGREGADOS
DEFINICION
Los
agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que están
embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la
unidad cúbica de concreto.
Los
agregados son materiales inorgánicos naturales o artificiales que están
embebidos en los aglomerados (cemento, cal y con el agua forman los concretos y
morteros).
Los
agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados
finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula
que pueden llegar hasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas
partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm . El tamaño máximo de
agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm .
Los
agregados conforman el esqueleto granular del concreto y son el elemento
mayoritario ya que representan el 80-90% del peso total de concreto, por lo que
son responsables de gran parte de las características del mismo. Los agregados
son generalmente inertes y estables en sus dimensiones.
La
pasta cementicia (mezcla de cemento y agua) es el material activo dentro de la
masa de concreto y como tal es en gran medida responsable de la resistencia,
variaciones volumétricas y durabilidad del concreto. Es la matriz que une los
elementos del esqueleto granular.
PESO
CLASIFICACIÓN:
Ligeros, Gs < 2.5. Los agregados ligeros, como la arcilla
esquistosa y la expandida, la escoria expandida, la
Vermiculita la Perlita la
Piedra Pómez
Normales, 2.5 < Gs < 2.75. Los materiales principales
que se usan en el hormigón de peso normal, por lo común de 2300
a 2500
kg/m3, incluyen las arenas y gravas, roca triturada y escoria siderurgica. Las
rocas trituradas de uso más común son el Granito, Basalto, Arenisca, Piedra
Caliza y Cuarcita.
Pesados, Gs > 2.75. Los agregados pesados, como la
Magnetita la
Barita 2900
a 3500
kg/m3, utilizado para blindaje contra la radiación y para contrapesos de
hormigón.
DESGASTE
CLASIFICACIÓN:
La resistencia a la abrasión, desgaste, o dureza de un agregado,
es una propiedad que depende principalmente de las características de la roca
madre. Este factor cobra importancia cuando las partículas van a estar
sometidas a un roce continuo como es el caso de pisos y pavimentos, para lo
cual los agregados que se utilizan deben estar duros.
Entre las
rocas a emplear en concretos éstas deben ser resistentes a procesos de abrasión
o erosión y pueden ser el cuarzo, la cuarzita, las rocas densas de origen volcánico
y las rocas silicosas.
RESISTENCIA AL CONGELAMIENTO Y AL
DESHIELO
CLASIFICACIÓN:
Del concreto utilizado en estructuras y pavimentos, se espera
que tenga una vida larga y un mantenimiento bajo. Debe tener buena durabilidad
para resistir condiciones de exposición anticipadas. El factor de intemperismo
más destructivo es la congelación y el deshielo mientras el concreto se
encuentra húmedo, particularmente cuando se encuentra con la presencia de
agentes químicos descongelantes.
Cuando la congelación ocurre en un concreto que contenga
agregado saturado, se pueden generar presiones hidráulicas nocivas dentro del
agregado. Sin embargo, bajo casi todas las condiciones de exposición, una pasta
de buena calidad (de baja relación Agua – Cemento) evitara que la mayor parte
de las partículas de agregado se saturen. También, si la pasta tiene aire
incluido, acomodara las pequeñas cantidades de agua en exceso que pudieran ser
expulsadas por los agregados, protegiendo así al concreto contra daños por
congelación y deshielo.
(1): El concreto con aire incluido es mucho más resistente
a los ciclos de congelación y deshielo que el concreto sin aire incluido.
(2): el concreto con una relación Agua – Cemento baja es
más durable que el concreto con una relación Agua – Cemento alta.
(3) un periodo de secado antes de la exposición a la
congelación y el deshielo beneficia sustancialmente la resistencia a la
congelación y deshielo beneficia sustancialmente la resistencia a la
congelación y el deshielo del concreto con aire incluido, pero no beneficia de
manera significativa al concreto sin aire incluido.
ESTABILIDAD QUÍMICA
CLASIFICACIÓN:
De tiempo atrás se reconoce que ningún arqueado es
completamente inerte al permanecer en contacto con la pasta de cemento, debido
a los diversos procesos y reacciones químicas que en distintos grados suelen
producirse entre ambos. Algunas de estas reacciones son benéficas porque,
contribuyen a la adhesión del agregado con la pasta, mejorando las propiedades
mecánicas del concreto, pero otras son detrimentales porque generan expansiones
internas que causan daño y pueden terminar por destruir al concreto.
Las principales reacciones químicas que ocurren en el
concreto tienen un participante común representado por los álcalis, óxidos de
sodio y de potasio, que normalmente proceden del cemento pero eventualmente
pueden provenir también de algunos agregados. Por tal motivo, estas reacciones
se designan genéricamente como álcali - agregado, y a la fecha se le
conocen tres modalidades que se distinguen por la naturaleza de las rocas y
minerales que comparten el fenómeno:
Reacciones deletéreas
Reacción Álcali-Sílice
CLASIFICACIÓN:
Los álcalis en el cemento están constituidos por el Óxido de
sodio y de potasio quienes en condiciones de temperatura y humedad pueden
reaccionar con ciertos minerales, produciendo un gel expansivo Normalmente para
que se produzca esta reacción es necesario contenidos de álcalis del orden del
0.6% temperaturas ambientes de 30° C y humedades relativas de 80% y un tiempo
de 5 años para que se evidencie la reacción.
Existen pruebas de laboratorio para evaluar estas
reacciones que se encuentran definidas en ASTM C227, ASTM C289, ASTM C-295 y
que permiten obtener información para calificar la reactividad del agregado.
Reacción Álcali-carbonatos
Se produce por reacción de los carbonatos presentes en los
agregados generando sustancias expansivas, en el Perú no
existen evidencias de este tipo de reacción.
FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE LAS
PARTICULAS
Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente
geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. En
términos descriptivos la forma de los agregados pueden ser:
Por naturaleza los agregados tienen forma irregularmente
geométrica compuestos aleatoriamente por caras redondeadas y angularidades. En
términos descriptivos la forma de los agregados pueden ser:
GRANULOMETRÍA
La granulometría es la distribución de los tamaños de las
partículas de un agregado tal como se determina por análisis de tamices (norma
ASTM C 136). El tamaño de partícula del agregado se determina por medio de
tamices de malla de alambre aberturas cuadradas. Los siete tamices estándar
ASTM C 33 para agregado fino tiene aberturas que varían desde la malla No.
100(150 micras) hasta 9.52
mm .
Los números de tamaño (tamaños de granulometría), para el
agregado grueso se aplican a las cantidades de agregado (en peso), en
porcentajes que pasan a través de un arreglo de mallas.
ANÁLISIS DE TAMICES
La
granulometría se establece haciendo pasar los agregados por una serie de
tamices.
Los tamices
cuyas aberturas son mayores que ¼” se designan por el tamaño de la abertura.
Los tamices
cuyas aberturas son menores que ¼” se designan por el número de aberturas por
pulgada lineal.
Los agregados
retenidos en el tamiz #4 se llaman agregados gruesos y los que pasan se llaman
agregados finos.
Los
resultados de una granulometría se describen usando el porcentaje acumulado de
agregados que pasan o quedan retenidos en un determinado tamaño de tamiz.
Los
resultados generalmente se presentan en una gráfica semi - logarítmica.
GRANULOMETRÍA DE LA ARENA
La
granulometría se refiere a la distribución de las partículas de arena.
El análisis
granulométrico divide la muestra en fracciones, de elementos del mismo tamaño
según la abertura de los tamices utilizados.
ESPECIFICACIONES DE GRANULOMETRIA
ASTM C33 PARA AGREGADOS
FINOS
MÓDULO DE FINURA
Representa un
tamaño promedio ponderado de la muestra de arena, pero no representa la
distribución de las partículas.
La norma ASTM
establece que la arena debe tener un módulo de finura no menor de 2.3 ni mayor
que 3.1.
PESO VOLUMÉTRICO UNITARIO
Se denomina peso volumétrico del agregado el peso que
alcanza un determinado volumen unitario. Generalmente se expresa en kilos por
metro cúbico. Este valor es requerido cuando se trata de agregados ligeros o
pesados y en el caso de proporcionarse el concreto por volumen.
El peso volumétrico del agregado varía de acuerdo a
condiciones intrínsecas, como la forma, granulometría y tamaño máximo.
Asimismo, depende de factores extremos como la relación del tamaño máximo con
el volumen del recipiente, la consolidación impuesta, la forma de colocación,
etc. En consecuencia para ser de utilidad el ensayo de peso unitario debe
ceñirse estrictamente a norma, definiendo si la determinación corresponde al
agregado suelto o compactado, según el procedimiento utilizado.
Debe tenerse en cuenta que el peso volumétrico determinado
en laboratorio no siempre corresponde al que se obtiene con condiciones de
obra, por variar por parámetros externos citados.
El ensayo se efectúa utilizando un cilindro metálico de
geometría normalizada y mediante un procedimiento de consolidación
seleccionado de acuerdo al tamaño máximo del agregado.
Las dimensiones de los recipientes varían con la siguiente
tabla:
PESO ESPECÍFICO
El peso específico de los agregados, que se expresa
también como densidad, conforme al Sistema Internacional de Unidades, adquiere
importancia en la construcción, cuando se requiere que el concreto tenga un
peso límite, sea máximo o mínimo. Además, el peso específico es un indicador de
calidad, en cuanto que los valores elevados corresponden a materiales de buen
comportamiento, mientras que el peso específico bajo generalmente corresponde a
agregados absorbentes y débiles, caso en el que es recomendable realizar
pruebas adicionales.
Es frecuente citar el término densidad al referirse a los
agregados, pero aplicado más bien en sentido conceptual. Por definición, la
densidad de un sólido es la masa de la unidad de volumen de su porción
impermeable, a una temperatura especificada, y la densidad aparente es el mismo
concepto, pero utilizando el peso en el aire en vez de la masa.
CLASIFICACIÓN:
l Peso específico
(densidad).- Es
la relación, a una temperatura estable, de la masa de un volumen unitario del
material, a la masa del mismo volumen de agua destilada, libre de gas.
l Peso específico
(densidad) aparente.- Es la relación. a una temperatura
estable, de la masa en el aire de un volumen unitario de material, a la masa en
el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada libre de gas.
Si el material es un sólido, el volumen es aquel de la porción impermeable.
l Peso específico
(densidad) de masa.- Es
la relación, a una temperatura estable, de la masa en el aire de un volumen
unitario de material permeable (incluyendo los poros permeables e impermeables,
naturales del material) a la masa en el aire de la misma densidad, de un
volumen igual de agua destilada libre de gas.
l Peso
específico (densidad) de masa saturado superficialmente seco.-Es
lo mismo que peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en
los poros permeables.
ABSORCIÓN Y
HUMEDAD SUPERFICIAL
En el caso de que se seque al aire o artificialmente en
horno, el contenido de humedad disminuirá, denominándose agregado seco al aire,
o completamente seco.
La capacidad de absorción del agregado se determina por el
incremento de peso de una muestra secada al horno, luego de 24 horas de
inmersión en agua y de secado superficial.
En los cálculos para el proporcionamiento del concreto se
considera al agregado en condiciones de saturado superficialmente seco, es
decir, con todos sus poros abiertos llenos de agua y libre de humedad
superficial. Esta situación, que no es correcta en la práctica, conviene para
fines de clasificación.
Como se sabe, el contenido de agua de la mezcla influye en
la resistencia y otras propiedades del concreto. En consecuencia, es necesario
controlar el dosaje de agua. Si los agregados están saturados y
superficialmente secos no pueden absorber ni ceder agua durante el proceso de
mezcla. Sin embargo, un agregado parcialmente seco resta agua, mientras que el
agregado mojado, superficialmente húmedo, origina un exceso de agua en el
Concreto.
SUSTANCIAS
QUE PERJUDICAN A LOS AGREGADOS
Existen diversos materiales que con cierta frecuencia
acompañan a los agregados, y cuya presencia es inconveniente por los efectos
adversos que producen en el concreto. Entre dichos materiales contaminantes,
los más comunes son los finos indeseables (limo y arcilla), la materia
orgánica, el carbón y el lignito, las partículas ligeras y los terrones de
arcilla y otras partículas desmenuzables.
Si bien lo deseable es disponer de agregados completamente
libres de estas materias perjudiciales, en la práctica esto no siempre es
factible, por lo cual se hace necesario tolerarlas en proporciones
suficientemente reducidas para que sus efectos nocivos resulten poco
significativos.
MATERIAS CONTAMINANTES
El limo es el material granular fino, sin propiedades
plásticas, cuyas partículas tienen tamaños normalmente comprendidos entre 2 y
60 micras aproximadamente, en tanto que la arcilla corresponde al material más
fino, integrado por partículas que son menores de 2 micras y que sí posee
propiedades plásticas.
MATERIA ORGANICA:
La materia orgánica que contamina los agregados suele
hallarse principalmente en forma de humus, fragmentos de raíces y plantas, y
trozos de madera. La contaminación excesiva con estos materiales, básicamente
en la arena, ocasiona interferencia en el proceso normal de hidratación del
cemento, afectando la resistencia y durabilidad del concreto.
Partículas inconvenientes
Además de los contaminantes ya mencionados, hay fragmentos
de materiales de calidad inadecuada que con cierta frecuencia se encuentran en
los agregados, principalmente en los de origen natural. Entre dichos materiales
inconvenientes cabe mencionar las partículas suaves y desmenuzables, como los
terrones de arcilla y los fragmentos de rocas alteradas, las partículas ligeras
como las de carbón y lignito y las de rocas muy porosas y débiles.
l Sales inorgánicas
Las sales inorgánicas que ocasionalmente pueden hallarse
como contaminación en los agregados de origen natural son los sulfatos y los
cloruros, principalmente estos últimos, como ocurre en los agregados de
procedencia marina. La presencia excesiva de estas sales en el seno del
concreto es indeseable por los daños que pueden ocasionar, si bien difieren en
su forma de actuar y en la manifestación e intensidad de sus efectos.
ESPECIFICACIONES
DE LA NORMA ASTM
1.2 Esta especificación es para ser utilizada por un
contratista, proveedor de concreto, u otro comprador como parte de un documento
de compra que describe el material a proveer.
Esta especificación es considerada como adecuada para
asegurar materiales satisfactorios para la mayoría de los concretos. Se
reconoce que, para ciertos trabajos o en ciertas regiones, puede ser más o
menos restrictiva que lo necesario. Por ejemplo, donde lo estético es
importante, límites más restrictivos pueden ser considerados atendiendo a las
impurezas que ensuciarían la superficie del concreto.
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