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Practica Nº 01: ANALISIS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS FINOS

I. Objetivos:  

Establecer el método de ensayo para determinar la granulometría del agregado fino y grueso en el laboratorio, según la Norma ASTM C33. Describir los requisitos para la granulometría y la calidad de los agregados finos y grueso de densidad normal (distintos del agregado liviano o pesado) para ser utilizados en el concreto.

 II. Realidad Problemática - Justificación: 

Las mezclas tradicionales en ocasiones no cumplen con las nuevas exigencias dado que se presentan problemas de deformación permanente como es el caso de los pavimentos, superficies deslizantes o fallas en algunas estructuras de concreto en las edificaciones. Como respuesta ante tal necesidad se debe analizar el comportamiento de los agregados. Se dan problemas en una gran cantidad de granulometrías por el incumplimiento de análisis de los materiales a utilizar en el conformado del concreto. El ensayo de granulometría de los agregados es de gran importancia para el diseño del concreto debido a la relevante influencia de los agregados en la resistencia del mismo. Con lo dicho anteriormente se resalta que para diseñar un concreto que suplan las necesidades o requerimientos es menester controlar nuestra variable agregados. Entre los agregados existe una relación granulométrica (agregados finos y gruesos) junto a la pasta de cemento, esta mezcla tiene que ser proporcional a las densidades del concreto a diseñar. Ahora, según sea el cuidado y control de la granulometría de los agregados así será los resultados de resistencia y durabilidad de la obra a edificar. Además, existen normas que rigen los rangos granulométricos óptimos a utilizar en una mezcla de concreto, por lo tanto en los estudios de agregados es completamente importante regirse a la norma.

III.

Importancia: Este laboratorio encuentra dentro de lo estipulado a las siguientes líneas de investigación de la Universidad Nacional de Trujillo : “Calidad de nuevos materiales de construcción y estructuras”. Es fundamental e indispensable conocer la calidad de los agregados que se emplean en la industria de la construcción para la elaboración del concreto, debido a que forman gran parte del volumen final del mismo y si estos son de buena calidad entonces darán lugar a concretos de resistencia estable, durable y

económica. De la calidad dependerá el sobrecosto que se pueda tener, ya que muchos de ellos no cumplen con los requisitos. IV. Fundamento teórico: Aspectos generales. Los agregados son cualquier sustancia solida o partículas (masa de materiales casi siempre pétreos) añadidas intencionalmente al concreto que ocupan un espacio rodeado por pasta de cemento, de tal forma, que en combinación con ésta proporciona resistencia mecánica al mortero o concreto en estado endurecido y controla los cambios volumétricos durante el fraguado del cemento. Los agregados ocupan entre 59% y 76% del volumen total del concreto. Están constituidos por la parte fina (arena) y la parte gruesa (grava o piedra triturada. Además, la limpieza, sanidad, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En este ensayo de laboratorio nos enfocaremos en ésta última, teniendo como propiedad la granulometría. Por granulometría o análisis granulométrico de un agregado se entenderá todo procedimiento manual o mecánico por medio del cual se pueda separar las partículas constitutivas del agregado según tamaños, de tal manera que se puedan conocer las cantidades en peso de cada tamaño que aporta el peso total. Para separar por tamaños se utilizan las mallas de diferentes aberturas, las cuales proporcionan el tamaño máximo de agregado en cada una de ellas. En la práctica los pesos de cada tamaño se expresan como porcentajes retenidos en cada malla con respecto al total de la muestra.

Fig 01:Tamices superpuestos Fuente : Propia Estos porcentajes retenidos se calculan tanto parciales como acumulados, en cada malla, ya que con estos últimos se procede a trazar la gráfica de valores de material (granulometría). . Ahora, La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto. Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma ASTM C33 en los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino y el tamaño máximo y tamaño máximo nominal para el agregado grueso.

Características de los agregados, muestreo. Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural o piedra triturada siendo la mayoría de sus partículas menores que 5 mm. Los agregados finos deben cumplir ciertas reglas para darles un uso ingenieril óptimo: deben consistir en partículas durables, limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos absorbidos, recubrimientos de arcilla y de otros materiales finos que pudieran afectar la Hidratación y la adherencia de la pasta de cemento. Las partículas de agregado que sean desmenuzables o susceptibles de resquebrajarse son indeseables. Los agregados deben cumplir con diversas granulometrías estandarizadas. Arena: ASTM C33 Piedra ASTM C33, con los siguientes husos granulométricos: HUSO 57: tamaño máximo nominal 1'' HUSO 67: tamaño máximo nominal 3/4'' HUSO 7: tamaño máximo nominal 1/2'' HUSO 357: tamaño máximo nominal 2'' HUSO 467: tamaño máximo nominal 1 1/2' Requisitos según la norma. Los requisitos de la norma ASTM C 33, permiten un rango relativamente amplio en la granulometría del agregado fino, pero las especificaciones de otras organizaciones veces son más limitantes. La granulometría más conveniente para el agregado fino, depende del tipo de trabajo, de la riqueza de la mezcla, y del tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas más pobres, o cuando se emplean agregados gruesos de tamaño pequeño, la granulometría que más se aproxime al porcentaje máximo que pasa por cada criba resulta lo más conveniente para lograr una buena trabajabilidad. En general, si la relación aguacemento se mantiene constante y la relación de agregado fino a grueso se elige correctamente, se puede hacer uso de un amplio rango en la granulometría sin tener un efecto apreciable en la resistencia. En ocasiones se obtendrá una economía máxima, ajustando la mezcla del concreto para que encaje con la granulometría de los agregados locales. Entre más uniforme sea la granulometría, mayor será la economía. La granulometría del agregado fino dentro de los límites de la norma ASTM C 33, generalmente es satisfactoria para la mayoría de los concretos, los que se indican a continuación en las tabas N°1 y N°2:

Tabla 01:_Espesificaciones Técnicas de los agregados Especificaciones técnicas de los agregados para el concreto Ensayo

Norma

Agregado Fino

Agregado Grueso

NTP 400.012

Ver Tabla N° 3

Ver Tabla N° 2

NTP 400.015

Máximo 3%

Máximo 5%

Requisitos Obligatorios Análisis Granulométrico Terrones de arcilla y partículas friables Material más fino que pasa tamiz N°200: I. Agregado fino natural

NTP 400.018

Máximo 3% para concretos sujetos a abrasión y 5% para otros concretos.

Máximo 1%

Máximo 5% para concretos sujetos a abrasión y 7% para otros concretos.

II. Agregado fino chancado Carbón y lignito I. Cuando la apariencia de la superficie del concreto es importante

Máximo 0.5% NTP 400.023

II. Otros concretos

Máximo 1%

NTP 400.013 NTP 400.024

El agregado fino que no demuestre presencia nociva de materia orgánica, cuando se determine conforme NTP 400.013, se deberá considerar satisfactorio. El agregado fino que no cumple con el ensayo anterior, podrá ser utilizado si al determinarse el efecto de las impurezas orgánicas sobre la resistencia de morteros (NTP 400.024) la resistencia relativa a los 7 días no es menor del 95%.

Inalterabilidad por sulfatos (*)

NTP 400.016

Máximo 10% sulfato de sodio y 15% sulfato de magnesio.

Abrasión (Método los Ángeles)

NTP 400.019

-

Valor de impacto del agregado (VIA)

NTP 400.038

-

Impurezas orgánicas

-

Requisitos Complementarios

Requisitos Opcionales Reactividad agregado/álcali: I. Método químico

NTP 334.099

Inocuo

Máximo 12% sulfato de sodio y 18% sulfato de magnesio. Máxima pérdida de 50% Máxima pérdida de 30%

II. Método barra de mortero

NTP 334.067

Expansión a 16 días < 0.10%

Tabla N° 02 Límites de la granulometría – agregado fino. Tamaño Porcentaje de la malla que pasa en 9.52 mm peso 100 (3/8”)mm 4.75 95 a 100 (N°.4) 2.36 mm 80 a 100 (N°.8) 1.18 mm 50 a 85 (N°.16) 0.60 mm 25 a 60 (N°.30) 0.30 mm 10 a 30 (N°.50) 0.15 mm 2 a 10 (N°.100) Tabla N° 03: Límites de la granulometría – agregado grueso (USO 67). Tamaño Porcentaje de la malla que pasa en 1'' peso 100 3/4'' 90 a 100 1/2'' 3/8'' 20 a 55 N° 4 0 a 10 N° 8 0a5 Tabla 04:Hueso granulométrico del agregado grueso

Huso

1 2

Tamaño máximo nominal 3 1/2" - 1 1/2" 2 1/2" - 1 1/2"

Porcentaje que pasa por los tamices normalizados 3 1/2"

3"

2 1/2"

2"

1 1/2"

1"

3/4"

1/2"

3/8"

100

90 100

-

25 - 60

-

0 - 15

-

0-5

-

-

-

-

-

-

-

-

100

90 100

35 - 70

0 - 15

-

0-5

-

-

-

-

-

-

35 - 70

0 - 15

-

0-5

-

-

-

-

-

-

10 - 30

-

05

-

-

-

0-5

-

0-5

-

-

-

-

-

10 30

05

-

-

-

0 - 10

0-5

-

-

-

-

90 100 95 100

3

2" - 1"

-

-

-

100

357

2" - N°4

-

-

-

100

-

-

-

-

100

-

-

-

-

100

-

-

-

-

-

4 467 5

1/2" 3/4" 1 1/2" N°4 1" - 1/2"

N° N° N° N° 4 8 16 50

4"

90 100 95 100 100

35 70 20 55 90 100

35 70 20 55

90 100 95 100

40 85

10 - 40

015

-

25 - 60

-

56

1" - 3/8"

-

-

-

-

-

100

57

1" - N°4

-

-

-

-

-

100

-

-

-

-

-

-

100

-

-

-

-

-

-

100

-

-

-

-

-

-

-

100

90 100

6 67 7

3/4" 3/8" 3/4" N°4 1/2" N°4

90 100 90 100

20 - 55 -

015 20 55 40 70

8

3/8" N°8

-

-

-

-

-

-

-

-

100

85 100

89

1/2" 3/8"

-

-

-

-

-

-

-

-

100

90 100

9

N°4 N°16

-

-

-

-

-

-

-

-

-

100

V.

05 010 05 010 015 10 30 20 55 85 100

-

-

-

05

-

-

-

-

-

-

-

-

-

05 05

0- 010 5

0- 010 5 0- 010 5

Equipos, Métodos e Instrumentos:

a) Equipo -Serie de tamices (2¨, 1¨, 3/4¨, 1/2¨, 3/8¨, ¼¨, N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100, N°200 y bandeja ciega “BC”). -Balanza analítica. -Equipo Ro-tap (Agitador mecánico de mallas). -Estufa. b) Materiales -Agregados (fino y grueso). -Brochuelo de cerda y cepillo de alambre. VI. Procedimiento: Para el agregado fino: -Secar el material en una estufa a 100 +- 5 °C durante 24 horas, luego se pesar tres muestras de agregado fino, una de 1000 gramos y las otras dos de 1000 gramos. También pesar cada tamiz (N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100, N°200 y bandeja ciega “BC”). -Después se colocar los tamices de diámetro mayor a menor (desde la Nº4 hasta la Nº200), para luego ser colocada en el equipo Ro-tap, seguidamente se colocar la muestra en los tamices y prender el equipo vibrador por un tiempo de cinco minutos. -Pesar cada tamiz con la muestra retenida, así poder obtener el peso retenido en cada tamiz, graficar los porcentajes que pasan vs. las aberturas. El módulo de finura se calculará con la siguiente formula: MF = (∑%PRA hasta malla N°100) / 100 - Ec. N° 01

-

Donde: MF: Módulo de finura. PRA: Peso retenido acumulado. Tabla N° 04: Formato de la granulometría – agregado fino. Tamiz (N°) 4 8 16 30 50 100 200 BC

Abertura Peso malla Peso malla (mm) (gr) + muestra (gr) 4.25 2.36 1.18 0.59 0.295 0.1475 0.0735 -∑=

Peso Retenido (PR) (gr)

% PR

%PRA

% Que Pasa

Fuente: Propia, 2017.

Para el agregado grueso: -Secar el material en una estufa a 100 +- 5 °C durante 24 horas, seguidamente pesar tres muestras de agregado grueso de 1000 gramos cada una. -Luego pesar cada tamiz para obtener el peso de cada uno. (1 1/4 “, 1”, 3/4”, 1/2”, 3/8”, N°4, N°6, N°200 y bandeja ciega), después colocar los tamices de diámetro mayor a menor (desde la 1” hasta la Nº200), para luego proceder al vibrado. Seguidamente colocar la muestra en los tamices y éstos en el equipo vibratorio, durante 5 minutos. -Finalmente pesar cada tamiz con la muestra retenida, así se pudo obtener el peso retenido en cada tamiz y determinar el TMN (tamaño máximo nominal) y TM (tamaño máximo) del agregado grueso. El TMN se encontrará donde se registra el primer peso retenido. Y el TM por defecto será el inmediato anterior. Se muestra en la Tabla N° 10 el formato de datos para este ensayo.

Tabla N° 05: Formato de la granulometría – agregado grueso. Abertura Peso malla Peso malla Peso Retenido (PR) (mm) (gr) + muestra (gr) (gr) 2'' 50.8 1 1/2'' 38.1 1'' 25.4 3/4'' 19.05 1/2'' 12.7 3/8'' 9.525 N°4 4.75 N°200 0.0735 BC -∑= Tamiz

Fuente: Propia 2017.

% % Que %PRA PR Pasa

MF=