Resumen de Investigacion Para Granulometria

“LA INCIDENCIA DE LA FORMA DEL AGREGADO GRUESO Capitulo 2

EN LA RESISTENCIA DEL HORMIGON“ MATERIALES

Postulante: Univ. Alejandra García Bustamante 13

2.2. Agregados

Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de

granulometría variable. El concreto es un material compuesto básicamente por

agregados y pasta cementicia, elementos de comportamientos bien diferenciados.

�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.� 7

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.

Con áridos naturales rodados, los hormigones son más trabajables y requieren menos

agua de amasado que los áridos de machaqueo, teniéndose además la garantía de

que son piedras duras y limpias. Los áridos machacados procedentes de trituración, al

tener más caras de fractura cuesta más ponerlos en obra, pero se traban mejor y se

refleja en una mayor resistencia.

2.2.1. Propiedades y Características Fundamentales

�La composición, forma y tamaño de los áridos influyen sobre la resistencia y calidad

del hormigón. Su influencia viene

determinada indirectamente por la

cantidad de agua que es necesario añadir

a la mezcla para obtener la docilidad y

compactación necesarias.� 11

Cuanto más pequeño sea el tamaño del

árido tanto mayor será su superficie

específica, se debe de tener, por tanto a

alcanzar un tamaño máximo de árido, tan

elevado como sea posible, e ir

disminuyendo el tamaño de forma que los huecos comprendidos entre el árido grueso

se vayan llenando con la mínima cantidad de árido fino.




2.2.2. Propiedades del agregado grueso

2.2.2.1. Granulometría

Se realiza un análisis de tamices con la muestra obtenida del agregado, el cual dará

como resultado la distribución de los tamaños de

las partículas, ya sea en peso o en porcentaje, lo

cual se denomina como granulometría del

agregado.

Para este ensayo se utilizan tamices de malla de

alambre de aberturas cuadradas, como indica la

norma ASTM, cuyas dimensiones varían desde

12� (300 mm) hasta la malla Nº200 (0.075 mm). En la tabla Nº 3 se puede mostrar

una gran variedad de los tamices existentes cuyas medidas están estandarizadas por

norma

Tabla 2.4. Tabla de tamices estandarizados

Descripción Diámetro Nº Luz

8" 2" 50,00 mm

8" 11/2" 37,50 mm

8" 11/4" 31,50 mm

8" 1" 25,00 mm

8" 3/4" 19,00 mm

8" 0,53" 13,20 mm

8" 1/2" 12,50 mm

8" 3/8" 9,50 mm

8" 5/16" 8,00 mm

8" 1/4" 6,30 mm

8" 4 4,75 mm

8" 5 4,00 mm

8" 6 3,35 mm

8" 7 2,80 mm

8" 8 2,36 mm

8" 10 2,00 mm

8" 16 1,18 mm

8" 30 0,600 mm

8" 35 0,500 mm

8" 40 0,425 mm

8" 50 0,300 mm

8" 60 0,250 mm

8" 70 0,212 mm

8" 80 0,180 mm

8" 100 0,150 mm

8" 200 0,075 mm




La muestra de agregado se tamiza empezando por el tamiz de mayor abertura y

utilizando posteriormente tamices de menor abertura, de manera descendente. La

cantidad de agregado retenido en cada tamiz debe ser pesado, para este ensayo

resulta conveniente tener un registro tabulado del número de tamiz, el peso

correspondiente y el porcentaje de agregado retenido.

Según el tamaño y naturaleza de las partículas del agregado, estos se pueden

clasificar en función de los tamices utilizados para la granulometría de la muestra

representativa. De acuerdo a los rangos de tamices mostrados en la tabla Nº 4, el

agregado se puede identificar como una de las categorías o mezcla de varias de ellas.

Tabla 2.5. Clasificación de agregados según los tamices utilizados

Tipo de agregado

Tamiz por el que pasa

Tamiz donde queda retenido

Nº (mm) Nº (mm)

Cantos rodados 12� 300

Guijarros 12� 300 3� 75

Grava 3� 75 Nº 4 4.75

Gruesa 3� 75 ¾� 19

Fina ¾� 19 Nº 4 4.75

Arena Nº 4 4.75 Nº 200 0.075

Gruesa Nº 4 4.75 Nº 10 2

Media Nº 10 2 Nº 40 0.425

Fina Nº 40 0.425 Nº 200 0.075

Es necesario obtener la granulometría y el tamaño máximo del agregado para

determinar las proporciones relativas de grava:arena y la cantidad de agua y cemento,

además, influye en la trabajabilidad, la economía, la capacidad de bombeo,

contracción y durabilidad del concreto.




2.2.2.1.1. Curvas granulométricas

2.2.2.1.1.1. Ajuste de curvas granulométricas

Las curvas granulométricas del árido estudiado deben aproximarse a las denominadas

�curvas ideales�, las cuales permiten obtener un espectro granulométrico relativamente

amplio, el cual permite pequeñas desviaciones alrededor de la curva ideal, lo que

genera como resultado una dosificación de hormigón compacto, en función de los

granos disponibles.

Numerosos investigadores estudiaron la distribución granulométrica de los agregados,

entre los métodos mas empleados están el método de Füller y Bolomey, las cuales

conforman dentro de ciertos límites la máxima compacidad y mejor trabajabilidad.

Las ecuaciones utilizadas para graficar las curvas están principalmente en función del

diámetro de la malla del tamiz (d) y del tamaño máximo del árido (D), además de otros

factores de origen empírico propuesto por cada investigador.

2.2.2.1.1.1.1. Método de Füller

Este método presenta buenos resultados al dosificar hormigones con agregados

redondeados, cuyo tamaño máximo del árido este comprendido de 50 � 20 (mm) y el

contenido de cemento sea igual o superior a 300 (Kg/m3). La granulometría óptima de

Füller se calcula con la siguiente ecuación:

Donde:

p = Porcentaje en peso que pasa por el tamiz.

d = Abertura (diámetro) de cada tamiz.

D = Tamaño máximo del árido.

La tabla 2.6. muestra de manera resumida el modulo de finura que se obtendría de la

curva granulométrica de Füller para distintos tamaños máximos del árido en

milímetros.




Tabla 2.6. Módulo de finura de áridos que siguen la parábola de Füller.

Tamaño máximo del árido (mm) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Módulo de Finura 5.21 5.45 5.64 5.82 6.00 6.16 6.29 6.40 6.51 6.60

Para realizar el ajuste granulométrico a la curva Füller, es necesario seguir los

siguientes pasos:

a. Obtener la granulometría del árido a estudiar.

b. Calcular la granulometría optima de Füller.

c. Obtener los módulos de finura para las granulometrías anteriormente

calculadas.

d. Representar la curva mezcla superponiéndola a la parábola de Füller.

e. Analizar los resultados y determinar conclusiones respecto de las curvas

granulométricas de los agregados finos y gruesos.

Figura 2.1. Estilo de tabla para ajuste a la curva de Füller.

TAMIZ Peso

retenido Peso retenido

acumulado Porcentaje que pasa

Curva Fuller Porcentaje que pasa

Retenido acumulado

Nº mm gr. gr. % % % % 6� 152,4

3� 76,2

1½� 38,1

¾ � 19,05 3/8 � 9,52

4 4,76

8 2,38

16 1,19

30 0,59

50 0,297

100 0,149

200 0,074

GRAFICAR GRAFICAR




2.2.2.1.1.1.2. Método de Bolomey

Este método abarca un campo de aplicación mucho más amplio que el de la parábola

de Füller. Se puede considerar dos posibilidades: con y sin cemento incluido.

Para el primer caso, la curva granulométrica de Bolomey incluye la cantidad de

cemento que contendrá la mezcla, además incluye la constante �a� que depende de la

consistencia del hormigón y la forma del agregado grueso, cuyos valores se pueden

obtener de la tabla 2.7. La ecuación que sigue la parábola de Bolomey es:

Donde:


d = abertura (diámetro) de cada tamiz.

D =tamaño máximo (diámetro) del árido.

a = constante que depende del tipo de agregado y de la consistencia (tabla 2.7.)

Tabla 2.7. Valores de �a� para la parábola de Bolomey

Consistencia del hormigón

Valores de �a� Áridos rodados Áridos machacados

Secas y plásticas 10 12

Blanda 11 13

Fluida 12 14

Para graficar la parábola de Bolomey sin tomar en cuenta el cemento, aparece una

nueva variable � �, la cual considera el porcentaje de cemento en la mezcla. La

ecuación utilizada para este caso es:

Donde:


d = abertura (diámetro) de cada tamiz.

D =tamaño máximo (diámetro) del árido.

a = constante que depende del tipo de agregado y de la consistencia (tabla 2.7.)

/100 = Porcentaje de cemento respecto al peso total de los agregados.




2.2.2.1.1.1.3. Zonas granulométricas

Generalmente, resulta muy difícil lograr que las curvas granulométricas del agregado

que utilizamos coincidan estrictamente con las curvas ideales, y por otra parte

resultaría antieconómico. Por lo que, comúnmente se trata de obtener un material

cuya curva granulométrica este comprendida entre dos curvas límites, las cuales están

establecidas por normas o según los pliegos de condiciones de la obra.

El agregado fino deberá tener una granulometría comprendida dentro de los límites

establecidos en la tabla 2.8.

Tabla 2.8. Curvas granulométricas límite para agregados finos.

Tamiz

Porcentajes limites

Mínimo Máximo

3/8� 100 100

No. 4 95 100

No. 8 80 100

No. 16 50 85

No. 30 25 60

No. 50 10 30

No. 100 2 10

Los límites para la granulometría del agregado grueso dependerán del tamaño máximo

nominal, los cuales se pueden obtener de la tabla 2.9.

Tabla 2.9. Requisitos de gradación para los agregados gruesos

Tamaño nominal

Cantidades más finas que cada tamiz de laboratorio, % en peso 4� 3½� 3� 2½� 2� 1½� 1� ¾� ½� 3/8� Nº4 Nº8 Nº16

3½� a l½� 100 90-100 - 25-60 - 0-15 - 0-5

2½� a l½� - - 100 90-100 35-70 0-15 - 0-5

2� a Nº4 - - - 100 95-100 - 35-70 - 10-30 - 0-5

1½� a Nº4 - - - - 100 95-100

- 35-70 - 10-30 l 0-5

1� a � - - - - - 100 90-100 40-85 10-40 0-15 0-5

1� a Nº 4 - - - - - 100 95-100 - 25-60 - 0-10 0-5

¾� a Nº 4 - - - - - - 100 90-100 - 20-55 0-10 0-5

2� a 1� - - - 100 90-100 35-70 0-15 - 0-5

1½� a ¾� - - - - 100 90-100

20-55 0-15 - 0-5

1 a ½� - - - - - 100 90-100 20-55 0-10 0-5

¾� a � - - - - - - 100 90-100 20-55 0-15 0-5

1½� a Nº4 - - - - - - - 100 90-100 40-70 0-15 0-5

� a Nº8 - - - - - - - - 100 85-100 10-30 l 0-10 0-5

De esta manera, aumenta la posibilidad de obtener agregados directamente de los

lugares de extracción, producción o por la mezcla de agregados.




2.2.2.2. Módulo granulométrico

El módulo de finura de un agregado fino o grueso es un indicativo de la finura del

material, el cual describe aproximadamente la proporción de agregados finos o

gruesos que se tiene en la muestra.

El valor del modulo de finura de los agregados es muy útil en la determinación de las

proporciones de los agregados al dosificar mezclas de hormigón La norma ASTM

especifica que para la determinación del módulo de finura se deben utilizar los

siguientes tamices:

No. 100. No. 50, No. 30, No. 16, No, 8, No. 4, �, ¾�, 1½�, 3� y de 6�

El módulo de finura se define como la centésima parte de la sumatoria de los

porcentajes retenidos acumulados en cada tamiz, desde el más amplio al más fino; lo

cual se puede expresar con la siguiente ecuación:

100

)100º50º30º16º8º4º"""1"3"6(_% 83

43

21 ��

�NNNNNNacumuladoretenido

MF

2.2.2.2.1. Módulo de finura del agregado grueso

Para calcular el modulo de finura de la grava se utilizan los tamices: 6�, 3�, 1½�, ¾�,

�, y No. 4. Ya que las partículas que pasen a través del tamiz Nº 4, son consideradas

como agregado fino (arena). Por tanto, la ecuación dada anteriormente del modulo de

finura, se reduce a la siguiente expresión:

De acuerdo al agregado grueso que se esté estudiando, los valores del modulo de

finura que se obtengan serán muy variados en función del tamaño máximo del árido.




2.2.2.2.2. Módulo de finura del agregado fino

El modulo de finura del agregado fino se calcula sumando los porcentajes retenidos

acumulados del agregado en las mallas número: 4, 8, 16, 30, 50 y 100, las cuales se

utiliza para el tamizado de arenas, y dividiendo el valor total obtenido entre cien.

Generalmente, los valores del modulo de finura fluctúan de 2.50 a 3.00, lo cual puede

servir de referencia para comprobar que los cálculos estén bien realizados.

2.2.2.2.3. Módulo de finura de una mezcla

También denominado módulo granulométrico de una mezcla, se obtiene sumando los

módulos de finura de los agregados, teniendo en cuenta las proporciones del

agregado fino y grueso en la mezcla; como se puede apreciar en la siguiente

ecuación:

100

*

100

*BBAA

mezcla

PMFPMFMF ��

Donde:

MF mezcla = Módulo de finura de la mezcla

MFA = Modulo de finura de la arena

MFG = Modulo de finura de la grava

PA = Porcentaje en peso de la arena

PB = Porcentaje en peso de la grava

El módulo granulométrico, cuantifica el área limitada por la curva granulométrica y la

horizontal trazada a la altura del 100% y los ejes de coordenadas. Este valor

representa una aproximación del tamaño medio del árido, sin embargo, no llega a ser

un índice granulométrico, ya que es posible que existan áridos con el mismo modulo

de finura y con granulometrías distintas.

Se demostró que las mezclas con áridos del mismo modulo de finura y cantidad de

cemento, requieren la misma cantidad de agua para producir hormigones de la misma

docilidad y resistencia.

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ANEXOS ANEXO 7 RESULTADOS DE ENSAYOS DE AGREGADOS

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ANEXOS ANEXO 7 RESULTADOS DE ENSAYOS DE AGREGADOS

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