Agregados

Tecnología del concreto LOS AGREGADOS PARA EL CONCRETO DEFINICIONES AGREGADOS  Llamados también áridos, son un conjunto de partículas de origen natural o artificial; que pueden ser tratados o elaborados y cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por la Norma Técnica Peruana 400.011.  Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, de una mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisis minucioso y detenido de los agregados utilizados en la zona. LOS AGREGADOS REQUERIMIENTOS

DEBERAN DE

CUMPLIR CON LOS

SIGUIENTES

 Los agregados empleados en la preparación de los concretos de peso normal (2200 a 2500 kg/m3) deberán cumplir con los requisitos de la NTP 400.037 o de la Norma ASTM C 33, así como los de las especificaciones del proyecto.  Los agregados fino y gruesos deberán ser manejados como materiales independientes. Si se emplea con autorización del Proyectista, el agregado integral denominado “hormigón” deberá cumplir como lo indica la Norma E.060.  Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportados manipulados, almacenados y dosificados de manera tal de garantizar: 1) Que la pérdida de finos sea mínima; 2) Se mantendrá la uniformidad del agregado; 3) No se producirá contaminación con sustancias extrañas;  No se producirá rotura o segregación importante en ellos.  Los agregados expuestos a la acción de los rayos solares deberán, si es necesario, enfriarse antes de su utilización en la mezcladora.  Si el enfriamiento se efectúa por aspersión de agua o riego, se deberá considerar la cantidad de humedad añadida al agregado a fin de corregir el contenido de agua de la mezcla y mantener la relación agua - cemento de diseño seleccionada.

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Tecnología del concreto Dependiendo de sus dimensiones la Norma Técnica Peruana, clasifica y denomina a los agregados en: a) AGREGADO FINO  Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm. (3/8”) y queda retenido en el tamiz 74 um (Nº200) que cumple con los limites establecidos en la NTP 400.037. TABLA

OBSERVACIONES  El porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado fino no deberá exceder de los siguientes límites:  Lentes de arcilla y partículas desmenuzables……….3%  Material más fino que la Malla Nº200: a) Concretos sujetos a abrasión………………….3% b) Otros concretos.…………………………………0.5%  Carbón: 1) Cuando la apariencia superficial del concreto es importante…………………………… ………………………0.5% 2) Otros Concretos…………………….…………………..1% AGREGADO GRUESO  Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz 4.75 mm. (N º 4) y cumple los límites establecidos en la NTP 400.037. o la norma ASTM C 33, las cuales están indicadas en la siguiente tabla.  El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida, o agregados metálicos naturales o artificiales. El agregado grueso empleado en la preparación de concretos livianos podrá ser natural o artificial. UNH- 2

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Tecnología del concreto ARENA  La NTP 400.011 define a la arena como el agregado fino proveniente de la desintegración natural de las rocas.  También se define la arena como el conjunto de partículas o granos de rocas, reducidas por fenómenos mecánicos, naturales acumulados por los ríos y corrientes acuíferas en estratos aluviales y médanos o que se forman en in-situ por descomposición; o el conjunto de piedras producidas por acción mecánica artificial, las primeras son las arenas naturales; y las segundas, las arenas artificiales. Se clasifican según la “Comisión de Normalización” de la Sociedad de Ingenieros del Perú como sigue:    

Arena flor de roca Arena Fina Arena Media Arena gruesa

0.005 a 0.05 mm 0.05 a 0.5 mm. 0.5 a 2.0 mm. 2.0 a 5.0 mm.

CLASIFICACION POR PROCEDENCIA     

ARENA DE RIO.- También llamado dulces ARENA DE PLAYA O MAR.- Saladas ARENA DE MINA O DE BANCO. ARENA DE DUNAS. ARENA ARTIFICIALES.

CLASIFICACION QUIMICA  Según el predominio de la composición de los minerales, clasifican en:

las arenas se

 Siliceas. Predomina el siliceo, son las mejores arenas por su pureza y estabilidad química  Cuarzosa o silicosas  Calizas o calcáreas, se llama asi cuando predomina el carbonato de calcio  Arcillosas.- se usa cuando la cantidad de arcilla es inferior al 6% en peso

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Tecnología del concreto  Graníticas.- proviene de las rocas de granito, y en general son buenos cuando presentan abundancia de cuarzo, son poco homogéneas y poco alterables. El granito se compone de cuarzo, feldespato y mica. Propiedades físicas de la arena  Forma y Tamaño.- compactos duros y de diferente tamaño.  Pesos.- El peso especifico de la arena varia según su composición mineralógica entre 2.5 a 2.8, pero tomamos valores promedios de 2.65. En la practica se usan las siguientes cifras como peso unitario de las arenas.  Arena seca

de 1400 a 1700 kg/m3

 Arena húmeda de 1700 a 1900 kg/m3  Porcentaje de vacíos. Varia entre 25 y 45 % Ensayos de las arenas en obra.  Prueba del polvo contenido.  Investigación de la materia orgánica.- se realiza una prueba colorimétrica, usando una solución al 3% de soda cáustica (NaOH), que se agrega a la arena se agita el contenido y se deja reposar 24 horas. El color del liquido indicara si la arena contiene materias orgánicas.

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Tecnología del concreto LOS AGREGADOS PARA EL CONCRETO. (2) AGREGADOS PARA EL CONCRETO  Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la NTP 400.011.  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. IMPORTANCIA  Los agregados en el concreto ocupan alrededor de las tres cuartas partes del volumen , de ahí la justificación para su adecuada selección , además que agregados débiles podrían limitar la resistencia d el concreto por otro parte son estos elemento los que proporcionan una estabilidad volumétrica al concreto y durabilidad. TAMAÑO MAXIMO Y MF DE AGREGADOS  3.2. Tamaño Máximo Corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado.  3.3. Tamaño Nominal Máximo Corresponde al menor tamiz en el cual se produce el primer retenido.  3.4. Módulo de Fineza Criterio Establecido en 1925 por Duff Abrams a partir de las granulometrías del material se puede intuir una fineza promedio del material utilizando la siguiente expresión: ECUACION PARA CALCULO DEL MF DEL AGRAGADO  MF= Σ % Acumulados retenidos ( 1 ½”, ¾”, 3/8”, N 4, N 8, N 16, N 30, N 50 y N 100) / 100 CLASIFICACION  1. Por su naturaleza

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Tecnología del concreto  Los agregados pueden ser naturales o artificiales, siendo los naturales de uso frecuente, además los agregados utilizados en el concreto se pueden clasificar en : agregado grueso, fino y hormigón ( agregado global).  A). El agregado fino, se define como aquel que pasa el tamiz 3/8” y queda retenido en la malla N° 200, el más usual es la arena producto resultante de la desintegración de las rocas.  B) El agregado grueso, es aquel que queda retenido en el tamiz N°4 y proviene de la desintegración de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.  C). El hormigón, es el material conformado por una mezcla de arena y grava este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera. 4.2. Por su densidad  Se pueden clasificar en agregados de peso especifico normal comprendidos entre 2.50 a 2.75, ligeros con pesos específicos menores a 2.5, y agregados pesados cuyos pesos específicos son mayores a 2.75. Por el Origen, Forma y Textura Superficial  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: • Angular : Cuyos bordes estan bien definidos y formado por la intersección de sus caras ( planas) además de poca evidencia de desgaste en caras y bordes. • Sub angular : Evidencian algo de desgaste en caras y bordes, pero las caras estàn intactas. • Sub redondeada : Considerable desgaste en caras y bordes. • Redondeada : Bordes desgastados casi eliminados. • Muy Redondeada : Sin caras ni bordes  Respecto de la textura superficial estas pueden ser: • Lisa • Áspera • Granular UNH- 7

Tecnología del concreto • Vítrea • Cristalina  Por el Tamaño del Agregado  Según su tamaño, los agregados para concreto son clasificados en: • Agregados finos (arenas) y • Agregados gruesos (piedras). FUNCIONES DEL AGREGADO  El agregado dentro del concreto cumple principalmente las siguientes funciones: A). Como esqueleto o relleno adecuado para la pasta ( cemento y agua ), reduciendo el contenido de pasta en el metro cúbico. b. Proporciona una masa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas de desgaste o de intemperismo, que puedan actuar sobre el concreto. C). Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento, de humedecimiento y secado o de calentamiento de la pasta.  Los agregados finos son comúnmente identificados por un número denominado Módulo de finura, que en general es más pequeño a medida que el agregado es más fino. 

La función de los agregados en el concreto es la de crear un esqueleto rígido y estable lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Cuando el concreto está fresco, la pasta también lubrica las partículas de agregado otorgándole cohesión y Trabajabilidad a la mezcla. Para cumplir satisfactoriamente con estas funciones la pasta debe cubrir totalmente la superficie de los agregados

Partículas partidas

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Tecnología del concreto FRACTURA DE PARTICULAS  Si se fractura una piedra, como se observa en la figura, se reducirá su tamaño y aparecerán nuevas superficies sin haberse modificado el peso total de piedra. Por la misma razón, los agregados de menor tamaño tienen una mayor superficie para lubricar y demandarán mayor cantidad de pasta. En consecuencia, para elaborar concreto es recomendable utilizar el mayor tamaño de agregado compatible con las características de la estructura PROCESO DE PRODUCCION  La producción de los agregados generalmente se realiza a cielo abierto,y se suelen seguir las siguientes actividades: • Eliminación de las capas no expotables( rocas esteriles, degradadas, alteradas, cubierta vegetal etc). • Extracción de los materiales: -Extracción de los materiales sin consolidar -Explotación mixta. • Extracción de materiales consolidados: suele utilizarse materiales explosivos para lograr la fragmentacion de la roca los cuales son transportados después en dumpers o fajas transportadoras. • Transporte a la planta de tratamiento: generalmente se trata que las canteras se encuentren lo mas cerca posible a la obra de ser necesario el transporte este puede ser: mediante fajas transportadoras o con camiones y/o dumpers. • Tratamiento de los agregados: A fin de obtener los agrgados con las característica deseadas se pueden seguir las siguientes etapas: • El chancado o trituración , para disminuir el tamaño de las partículas empleando para ello equipos como chancadoras de mandíbula, percusión ,giratorios , molinos de bolas u otros. • Muchas veces va ser necesario lavar el material para eliminar el exceso de finos que puede alterar la adherencia del material asi como la resistencia principalmente. • Almacenamiento y envio. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS  a. Densidad UNH- 9

Tecnología del concreto  Depende de la gravedad específica de sus constituyentes sólidos como de la porosidad del material mismo. La densidad de los agregados es especialmente importante para los casos en que se busca diseñar concretos de bajo o alto peso unitario. Las bajas densidades indican también que el material es poroso y débil y de alta absorción.  b. Porosidad  La palabra porosidad viene de poro que significa espacio no ocupado por materia sólida en la partícula de agregado es una de las más importantes propiedades del agregado por su influencia en las otras propiedades de éste, puede influir en la estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad.  c. Peso Unitario  Es el resultado de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma de acomodo de estos. el procedimiento para su determinación se encuentra normalizado en ASTM C 29 y NTP 400.017. Es un valor útil sobre todo para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes y viceversa. por ejemplo para un agregado grueso pesos unitarios altos significan que quedan muy pocos huecos por llenar con arena y cemento .  d. Porcentaje de Vacíos  Es la medida de volumen expresado en porcentaje de los espacios entre las partículas de agregados, depende del acomodo de las partículas por lo que su valor es relativo como en el caso del peso unitario. Se evalúa usando la siguiente expresión recomendada por ASTM C 29  % vacíos = (SW – PUC)/SW * 100 , DONDE  S = Peso especifico de masa  W = Densidad del agua  P.U.C. = Peso Unitario Compactado seco del agregado HUMEDAD  Es la cantidad de agua superficial retenida por la partícula, su influencia esta en la mayor o menor cantidad de agua necesaria en la mezcla se expresa de la siguiente forma: UNH- 10

Tecnología del concreto  % humedad= (peso natural – peso seco)/peso seco * 100 Propiedades resistentes    

a. Resistencia b. Tenacidad c. Dureza d. Módulo de elasticidad

RESISTENCIA  La resistencia de los agregados dependen de su composición textura y estructura y la resistencia del concreto no puede ser mayor que el de los agregados; Si los granos de los agregados no están bien cementados unos a otros consecuentemente serán débiles.  La resistencia al chancado o compresión del agregado deberá ser tal que permita la resistencia total de la matriz cementante TENACIDAD  b. Tenacidad  Esta característica esta asociada con la resistencia al impacto del material. Esta directamente relacionada con la flexión, angularidad y textura del material DUREZA  Se define como dureza de un agregado a su resistencia a la erosión abrasión o en general al desgaste. La dureza de las partículas depende de sus constituyentes . 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. MODULO DE ELASTICIDAD  Es definido como el cambio de esfuerzos con respecto a la deformación elástica, considerándosele como una medida de la resistencia del material a las deformaciones.  El valor del modulo de elasticidad además influye en el escurrimiento plástico y las contracciones que puedan presentarse. TABLA DE VALORES UNH- 11

Tecnología del concreto  Tipo de agregado

Módulo Elástico

    

610000 kg/cm² 310000 kg/cm² 280000 kg/cm² 860000 kg/cm² 860000 kg/cm²

GRANITOS ARENISCAS CALIZAS DIABASAS GABRO

Propiedades térmicas    

a. Coeficiente de expansión b. Calor específico c. Conductividad térmica D. Difusividad

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN  Cuantifica la capacidad de aumento de dimensiones de los agregados en función de la temperatura, depende mucho de la composición y estructura interna de las rocas y varia significativamente entre los diversos tipos de roca.  En los agregados secos es alrededor de un 10% mayor que en estado parcialmente saturado. Los valores oscilan normalmente entre 0.9 x 10 –6 a 8.9 x 10 –6 / °C. COLOR ESPECIFICO  Es la cantidad de calor necesaria para incrementar en un grado centígrado la temperatura. No varia mucho en los diversos tipos de roca salvo en el caso de agregados muy ligeros y porosos. CONDUCTIBIDAD TERMICA  Es la mayor o menor facilidad para conducir el calor. Esta influenciada básicamente por la porosidad siendo su rango de variación relativamente estrecho. DIFUSIVIDAD  Representa la velocidad con que se pueden producir cambios térmicos dentro de una masa. se expresa como el cociente de dividir la conductividad entre el  producto de calor especifico por la densidad. UNH- 12

Tecnología del concreto PROPIEDADES QUIMICAS a. Reacción Alcali-Sílice b. Reacción Alcali-carbonatos REACCION ALCALI – SILICE  Los álcalis en el cemento están constituidos por el Oxido 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 . REACCION ALCALI 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 . Los procedimientos para la evaluación de esta característica se encuentran normalizados en ASTM C-586. Normas Y Requisitos de los Agregados Para el Concreto  Requisitos Obligatorios  - Granulometría  Los agregados finos y grueso según la norma ASTM C-33, Y NTP 400.037 deberán cumplir con las GRADACIONES establecidas en la NTP 400.012, respectivamente. SUSTANCIAS DAÑINAS  Sustancias dañinas  Se prescribe también que las sustancias dañinas, no excederán los porcentajes máximos siguientes:  DESCRIPCION –

AGREGADOS FINO

GRUESO

 Partículas deleznables 3% 5%  Material más fino que el tamiz No 200 5% 1%  Carbón y lignito 0.5 0.5%º UNH- 13

Tecnología del concreto LOS AGREGADOS PARA EL CONCRETO. (2) GRAVA  La NTP 400.011 define a la grava como el agregado grueso, proveniente de la desintegración natural de materiales pétreos, encontrándoseles corrientemente en canteras y lechos de ríos depositados en forma natural.  Es el conjunto de fragmentos pequeños de piedra provenientes de rocas desintegradas por acción del hielo y otros agentes atmosféricos y que han sido arrastrados por las corrientes de agua , cada fragmento ha perdido sus aristas vivas se presenta con formas mas o menos redondeadas. CARACTERISTICAS  Las gravas de un mismo deposito natural varia no solo en su tamaño, también varia en su composición química y estructura mineralógica.  La composición mineralógica de la grava es semejante a la de la arena, es decir puede ser: cuarzosas, graníticas, calcáreas y arcillosas.  Su característica física deben ser duras y resistentes, capaces de soportar la acción de los agentes atmosféricos y ser perfectamente insolubles . Deben de resistir bien la prueba del rayado con un cortaplumas.  Los pesos específicos son los mismos que los dados para las arenas.  Las gravillas y gravas, pesan de 1600 a 1700 kg/m3. GRANULOMETRIA  Es la clasificación recomendada comisión peruana de Ingenieros.  Gravilla o garbancillo de 5.0 a 10.0 mm  Grava fina de 10.0 a 20.0 mm  Grava media de 20.0 a 40.0 mm  Grava gruesa, o lastre de 40.0 a 75.0 mm  Cantos rodados, cascajos gruesos. Más de 75.0 mm  SUSTANCIAS PERJUDICIALES     

Removidas por decantación 1.5 % en peso Materias orgánicas 1.0 % en peso Carbón 1.0 % en peso Terrones 0.5 % en peso Álcalis, gravas sucias, fragmentos alargados o astillas, fragmento laminados 5.0 % en peso UNH- 14

Tecnología del concreto  Esquistos

1.0 % en peso

UTILIDAD    

En la construcción civil En caminos En ferrocarriles. Para rellenos en general.

PIEDRA TRITURADA O CHANCADA  La NTP 400.011 define como el agregado grueso obtenido por trituración artificial de rocas o gravas.  La piedra partida es el material que se obtiene triturando mecánicamente rocas duras y tenaces. CARACTERISTRICAS  Como agregado grueso se puede usar cualquier clase de piedra siempre que sea durable y limpia cuyas resistencias no sean inferiores a las del concreto.  El peso de la piedra partida se estima en 1450 a 1500 kg/m3  El promedio de vacíos varia de 30 a 55%  En concreto armado se usan piedras trituradas de ½”, ¾”, 1 ¼” y 1 ½” .  En concreto simple. Se emplean piedras trituradas de 2”, 2 ½” y 3”.  En concretos ciclópeos. Se emplea piedra triturada mayores a 3” ROCAS EMPLEADAS    

Grupo de rocas igneas. Tenemos: andesita, diabasa, riolita, basalto, etc. Grupo de rocas de los granitos Grupo de rocas calcáreas: calcitas , dolomitas Grupo de rocas areniscas.

TIPOS DE TRITURADORAS DE PIEDRA  Llamados también chancadoras o machacadoras.  De mandíbulas o quijadas.  De trompo o rotatorias HORMIGON

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Tecnología del concreto  La NTP 400.011 define al hormigón como al material compuesto grava y arena empleado en forma natural de extracción.

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 En lo que sea aplicable, se seguirá para el hormigón las recomendaciones correspondientes a los agregados fino y grueso.  El hormigón deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas blandas o escamosas, sales, álcalis, materia orgánica, u otras sustancias dañinas para el concreto. Su granulometría deberá estar comprendida entre la malla de 2” como máximo y la malla Nº100 como mínimo. OBSERVACION  El hormigón deberá emplearse únicamente en la elaboración de concretos con resistencias en compresión, hasta de 100 kg/cm2 a los 28 días. El contenido mínimo de cemento será 255 kg/m3.

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