Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 1

TECNOLOGA DE LOS MATERIALES Separatas de clase Contenido CAPITULO 1PROPIEDADADESDE LOS MATERIALES CAPITULO 2 NORMALIZACION Y ENSAYOS CAPITULO 3 AGREGADOSCAPITULO4AGLOMERANTES CAPITULO 5AGUACAPITULO 6 CONCRETO CAPITULO 7 ALBAILERIA (LADRILLOS)CAPITULO 8ACERO CAPITULO 9 MADERACAPITULO9 ROCAS DE CONSTRUCCIN

CAPTULO 3AGREGADOS Dr. Ing. Javier E. Arrieta Freyre 2012 Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 2 CAPTULO 3 -AGREGADOS 3.1 DEFINICIN 3.2 CLASIFICACIN3.3 CARACTERSTICAS Y FUNCIONES 3.4 PROPIEDADES3.5 ENSAYOS y NORMAS 3.6 REQUERIMIENTOS3.7 MANEJO 3.8 APLICACIONES 3.9 MERCADO LOCAL El empleo de rocas con fines utilitarios se ha efectuado desde tiempos remotosprehistricos hasta la actualidad y de muy diversas formas. Se les utiliza en obras deedificaciones, en obras viales, como materia prima para la obtencin de variados aglomerantes tales como el yeso y el cemento, selesempleacomorevestimientosenpresas,paralaconformacindemuellesyparadefensas ribereas;enfin,lasrocaspuedenestarcasiensuestadonaturalopuedenseguirprocesos artesanalesoindustrialesrequeridosenlasdiversascadenasdevalordelaindustriadela construccin. Por razones tcnicas y econmicas en la elaboracin de concretos y morteros se utilizan partculas finasygruesas,denominadasridos,provenientesderocasgneas,sedimentariaso metamrficas.Estosridosengeneralnoreaccionanqumicamenteconlapastadecemento hidratadoydefinen importantes propiedades de las mezclas al representar hasta las tres cuartas partes del volumen total.3.1.- DEFINICIONES Se define como agregado al producto de la desagregacin de las rocas naturales que conforman unconjunto de partculas inorgnicas de dimensiones fijadas en la NTP 400.011 y que se utilizan , parafinesdeesteestudio,enlaelaboracindemezclasdecementoprincipalmente( morterosy concretos).Losagregadosutilizadosenmezclasasflticasparalaelaboracindepavimentos estn regidos por las normas ASSTHO y requerimientos de la mecnica de suelos. Uncriteriodeclasificacindelosagregadosesporsusdimensiones;assetienenlos denominados finos y gruesos a los cuales se les designa como arenas y piedras respectivamente. Tienengraninfluenciaenlasmezclasenqueintervienen,puesdesuscaractersticasfsicas, qumicas y mecnicas dependen los resultados que se buscan en las mezclas. Losagregadosqueacontinuacinsetratan,sonaqullosempleadosparamezclasdeconcretos hidrulicosyalconstituiraproximadamenteel75%desuvolumensurolesevidentementede importancia. Desde el punto de vista macroscpico, los agregados constituyenla fase discontinua delconcretomientrasquelaspastadecementohidratado,querodeacadaunadelaspartculas constituye la fase continua. 3.2.- CLASIFICACIN Los criterios para clasificar y estudiar los agregados son diversos, entre los usuales se tiene: su origen geolgico, la manera de su obtencin, el tamao, la forma, su peso.3.2.1 Clasificacin por su origen Lascanterasdeagregadosestnrelacionadasalahistoriageolgicadelaregincircundantey sobretodoaltipoderocaquedioorigenadichosdepsitos.Losagregadosparamezclasy pavimentos provienen principalmente de rocas gneas y de algunas rocas sedimentarias. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 3 A continuacin se resumen rpidamente las caractersticas de las rocas clasificadas por su origen geolgico- Lasrocasgneas,queconformanlamayorpartedelacortezaterrestre,proveendemateriales idneosparalaconstruccin;asmismodelatransformacindelasrocasgneas,por meteorizacinprincipalmente,producenrocassedimentariasmuchasdeellasigualmente utilizablesenlaconstrucciny,finalmente,deladescomposicindelasgneasysedimentarias acompaados de procesos de presin y altas temperaturas se conforman las rocas metamrficas igualmente de prcticos empleos. i) Rocas gneas: se forman por el enfriamiento y solidificacin del magma en procesos de variable velocidadyprofundidad.Estnformadaspormineralesfundamentalescomolossilicatos, presentes en gran proporcin en la litsfera (corteza terrestre) y se clasifican en:intrusivas (plutnicas o abisales) formadas a gran profundidad y unalenta velocidad de solidificacacin, filonanas(hipoabisales)consolidadasamediaprofundidadymediavelocidadde enfriamiento extrusivas(volcnicasoefusivas)formadassuperficialmente(erupcionesvolcnicas)a altas velocidades de solidificacin Entre las principales tipos de rocas gneas se tiene los granitos, la granodiorita, la sienita, la riolita, la andesita,, el gabro, el basalto. Granito, de consolidacin y textura cristalina, conjuntamente con la granodiorita yla diorita proporcionan excelentes agregados La sienita y la riolita se emplea para enchapes y como ornamento.Elgabroyelbasaltoseutilizanparaenrocamientos,proporcionanexcelentesagregados tambin ii)Rocas sedimentarias: Se forman de dos maneras;a) por desintegracin de rocas gneas, metamrficasomismassedimentariasenuncompletoprocesodedesintegracinporerosin, transporte,sedimentacinyconsolidacinb)porsedimentacinqumicaenelcasode carbonatos Las calizas por su alto contenido de CO3Ca se emplea para la obtencin de calesy cementos; lasareniscasdegranofinoycementadaenunamatrizconvenienteesunmaterialmuy utilizado, los caolines y las lutitas se emplean para elementos cermicos, el travertino se utiliza para enchapes y se aprovecha su contenido de CaO,iii) Rocasmetamrficasformadasagrandesprofundidadesapartirdelasgneasy sedimentarias acompaadas de altas temperaturas y presionesque modifican su estructuraElmrmolesunacalizametamrficaqueseempleaparafinesornamentales,sepuedepuliry tienealtaresistenciaaldesgaste;lapizarracaracterizaporsusplanosdedesfoliacin caractersticos se emplea en recubrimientos y enchapes 3.2.2 Clasificacin por su obtencin Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 4 Existen materiales que prcticamente se utilizan en su estado natural y otros en que la intervencin del hombre puede ser importantes; en este sentido se tiene: i)Naturales,querequierenprocesomuysimpledeextraccinytransportecomopodraserlas arenas y piedras en canteras de roii) Industriales requieren de una intervencin ms organizada yconsumen recursos significativos; enestecasosetienecomoejemplolaexplotacindecanterasrocosasmediantemedios mecnicosimportantesincluyendovoladuras,laproduccindepiedrapartidamedianteelusode chancadoras.Igualmente comprende esta categora el empleo de sub productos industriales como lasescorias dealtoshornossiderrgicosubicadosenlazonanorte,surycentraldelpas:Estasescoriasse empleancomoagregadofinoygruesodelconcretootambinpuedeusarsecomocementante puzolnico una vez molido muy finamente. Elcascote de ladrillo,constituido porpedazos de ladrillos de arcilla, limpiosyde buena calidad permiten obtener concretosde resistencia y densidad que dependen del tipo de ladrillo. Los ladrillo porosonodebenusarsedebidoalriesgodepenetracindelahumedad,quepuedeocasionar corrosin en el refuerzo. En las zonas de selva baja como Yurimaguas, Iquitos,frontera con Brasil enMadredeDioslascanterasdelagregadoptreoseencuentranaconsiderablesdistancias (canterasmscercanasamsde320km.deYurimaguas-rioHuallaga).Conelempleode cascotes de ladrillo se obtiene un concreto ms barato pero con resistencias menores, comparado con el concreto elaborado con agregados normales. La arcilla expandida es un agregado muy liviano de forma redondeada similar al canto rodado de ro; la arcilla es triturada y calcinada en hornos para lograr su aglomeracin, mediante enfriamiento bruscoseleproporcionaunaestructurainternamicroporosadealtaporosidad.Serequiereel empleo de una considerable cantidad de combustible para llegar a una temperatura de 1200 *C. Se puedenelaboranconcretosdealtaresistenciaconpropiedadesaislantesmuyconvenientesy pesos volumtricos menores a 1600 kg/m3

Tambinseempleansubproductosorgnicosquesirvenparahaceraglomeradosconelcemento; estos sub productos se obtienen al procesar la caa de azcar (bagazo), en los molinos de trituracin de arroz ( cscara de arroz), en los aserraderos (viruta de madera). Para usarlos, hay necesidaddelavarelsubproducto,tambinsedebenmineralizarestosdesechosorgnicos, cubrirlosconunapelculaparaquenoentrenenreaccin,duranteelprocesodehidratacindel cemento y no se descomponga con el tiempo 3.2.3 Clasificacin por su procedencia Los pasadosyactuales procesos geolgicos que originanla formacin de canterasydepsitos o sus modificaciones subsecuentes son determinantes para definir la ubicacin, eltamao, la forma, lacalidad,lagranulometra,elperfil,latextura,launiformidadyotraspropiedadesdelos agregados. Estos agregados as caracterizados se localizan en los siguientes tipos de depsitos i) Depsitos fluviales.Se refieren a los depsitos ubicados en los lechos o cauces de los ros y quepuedenserdegrandespotencias(profundidades).Setratandematerialesnaturalmente seleccionadosyclasificadosportransporteydesgasteporfriccin;presentanlassiguientes caractersticasa)partculasdeperfilredondeadoytexturasuavizada,b)granulometra Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 5 seleccionadaenfuncinalaspendientesdelroylacapacidaddesedimentacinlocal,c)el rozamiento debido al transporte elimina parcialmente los materiales ms dbiles. La piedra y la arena se obtienen por separado con un rpido tamizado local. Tambin se encuentra loquesedenominahormignquecorrespondeaunamezclanaturaldeagregadogrueso contenidoenunamatrizmayoritariadefino(entreel60al70%)ydegranpotenciaenmuchos casos.EjemplodeellosetieneloslechosantiguosyactualesdelRimac,Lurn,Chillnyen general de todos los ros de la costa y de la sierra. ii)Conodedeyeccin.Constituidoporvolmenesapreciablesdematerialdietrticocon partculas semi angulosas y mal clasificadas que se producen en laszonas donde el ro presenta bruscos cambios de pendientes provocando zonas de mayor sedimentacin. Suelen superponerse omezclarsecuandoseproducenavenidastorrencialesnofrecuentes.Sepresentanenreasen formadesemiconodesuavependientedepositadaenladesembocaduradelosros.Attulo ilustrativo se tiene elconode deyeccin del ro Rmac que ha variado (divagado)hacia el nortey sur de su posicin actual y que en muchos sitiossu potencia (profundidad) llega a un centenar de metros. iii)Depsitosglaciares.Materialquehasidotransportadoporlanieveyelhielosinhaber sufridounaapreciableaccindedesgasteyclasificacin;presentaformasytamaos heterogneos que varan mucho de calidad al no haber actuado las acciones de la corriente de los ros; es necesario enrgicos procesos de chancado y clasificacin como se dan en las cantera de La Gloria y se daban en La Molinaiv)Depsitoselicos.Sedaenlaformacindedunas.Elmaterialacarreadoporelvientoes exclusivamentecompuestodearenafinaredondeadaycuarzosadadoqueelintensoacarreo produce desgaste y eliminacin de partculas dbiles. Se la emplea para preparar morteros y en la fabricacin de ladrillos calcreos, como sucede en Lomo de Corvina, en la salida sur de Lima. v) Depsitos de lecho de mar. Son agregados limpios y de buena durabilidad. En el caso de ser utilizados para preparar concreto debe hacerse anlisis qumico para determinar elporcentajede sales. vi)Piedrachancada.Sepresentaenloscasosenquelaexplotacindelacanteradecerrose haceporvoladuraysecontinuaconunprocesocompletodechancado,clasificacinylavado. Tambinseaplicaencasosdelatrituracindecantorodadoobtenidodirectamentedelroo tambinapartirdelmaterialextradodelasexcavacionesefectuadasenlosprocesosde crecimientoinmobiliarioyvialdelasciudadescomoeselcasodelboomdelaviviendaydelas vas expresas en Lima. 3.2.4Clasificacin por su peso Lacomposicindelosmineralesquecomponenlasrocasascomosudensidadyporosidad definenelpesovolumtricodelosconcretosenlosqueestosagregadosintervienen.Los agregados que producen concreto cuyo peso unitario vara de 2100 a 2400 kg/m3, se denominan de peso normal; los que varan de 320 a 1600 kg/m3 se denominan de peso ligero y los que varan de 2400 a 4800 kg/m3 se denominan de gran peso. i) Agregados de peso normal. Los agregados usualmente empleados en nuestro medio como la arena,grava,piedratrituradayhormigntienenpesosunitariosdealrededorde1700a1800 Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 6 kg/m3ypesosespecficosdelordende2.7conlosqueseproducenconcretosdepesos volumtricos denominados normales de 2100 a 2400 kg/m3.ii)Agregados de peso ligero. Agregados provenientes de rocas volcnicas como el sillar o dearcillasexpansivastienenpesosmenoresalosdenominadosnormalesyproducen concretos de entre 1200 a 1800 kg/m3; estos concretos se utilizan por sus caractersticas aislantes o en la reparacin de losas de puentes para reducir la carga muerta de diseos.iii)Agregadosdepesoelevado.Lahematita,magnetita,bauxitayrecortesdeaceroy municindeelevadospesosunitariosyespecficosseutilizanenlaelaboracinde concretosdemsde3200kg/m3y4800kg/m3;sinembargoelempleodearenas naturalespermitereducirlospesosvolumtricosdelosconcretosresultantes.Estos concretos se les emplea como blindajes y aislantes de radiaciones en centrales nucleares y hospitales para proteger a obreros y equipo de los peligrosos efectos de los rayos X, de los rayos gama y de la radiacin radioactivas...PROPIEDADES FISICAS DE AGREGADOS Y CONCRETOS Tipo de agregadoPeso especfico del agregado Peso unitario del concreto (Kg/m3) De rocas gneas2.60 2.752 300 a2 400 Arcillas expansivas1.40 2.101 200 a 1 800 Barita4.00 4.602 323 a 2 563 Ilmenita 4.30 4.80 2 563 a 2 724 Hematita4.90 5.302 885 a 3 205 Magnetita4.20 5.202 403 a 3 044 Recortes de acero6.20 7.803 686 a 4 647 3.2.5Clasificacinporsugradacin,formaytextura.Poreltamaodelaspartculasdel agregadolasnormasdefinenelagregadofino(arenas)yelagregadogrueso(piedras)yse incluye tambin el denominado agregado global u hormign. El agregado grueso lo constituyen las partculas mayores retenidas en la malla 3/8 ( 9.5 mm) y se considera para diseo de mezclas hasta tamaos de 2 a 3. Elagregadofinoestcompuestoporpartculasquepasanlamalla3/8yporlotantoestn retenidas en las mallas No4 ( 4.75 mm) hasta la malla No 200 (75 micrones). Las arenas gruesas tienen partculas superiores a 2 mm y las arenas finas menores a 1 mm Porsuperfilsetieneelagregadoredondeadoyelanguloso.Finalmentesetieneelagregadode textura lisa y suavizada y el agregado de textura rugosa y spera. La piedra chancada de media es anguloso y de textura spera.Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 7 3.3 CARACTERSTICAS DE LOS AGREGADOSXAPAXTEP ETIXA: _uoiooo uucoc|ivcv oo oooo oc uvo tcoovo o _ooo o oic|ccv_iov oc oo oc(o. Ho ccto: o_oiooo cv o coo__i(v oc i|o; c ovoo _oo_tcoti_o oc uv tcoovoc,Losagregadosdebensatisfacerciertosrequisitos,fsicosqumicosprincipalmente,relacionados con la forma, el tamao, la textura, la relacin entre sus dimensiones, la porosidad, el contenido de humedad, la dureza. Deben consistir en partculas limpias, duras, resistentes y durables, libres de sustanciasqumicas,recubrimientosdearcilla,odeotrosmaterialesfinosquepuedanafectarla hidratacinylaadherenciadelapastadecemento.Laspartculasdbiles,quebradizaso laminadas son perjudiciales debido a que producen mezclas no trabajables, trabadas y algo menos resistentes.Debernevitarseespecialmentelosagregadosquecontenganpizarraslaminares naturalesoesquistos,partculasblandasymuyporosasyalgunostiposdecuarzopuestienen malaresistenciaalintemperismo.Amenudo,bastaunainspeccinvisualparadescubrirla debilidad o factores inconvenientes en los agregados gruesos. Engeneral,laseleccindelagregadoesdeterminadaporsudisponibilidad,suspropiedades fsicas y su costo de explotacin o comercial. Losagregadosquenocumplanlasnormasonosetengasuficienteinformacinsobresus propiedades o no se tenga registro sobre su buen comportamiento, debern probarse mediante la elaboracin de concretos o morteros para verificar que stos cumplan con los requisitos definidos por el proyectista. Forma y textura superficial de las partculas.- La forma de las partculas y la textura superficial de un agregado influye en las propiedades del concreto fresco ms que en el concreto endurecido. Las partculas de superficie rugosa o las planas y alargadas requieren ms agua para producir un concreto manejable que los agregados redondeados o con partculas cuboides. Por tanto las partculas del agregado que son angulares requieren ms cemento para mantener la misma relacin agua- cemento. Sin embargo, cuando la gradacin de los agregados es correcta tanto los agregados triturados como los no triturados generalmente dan la misma resistencia manteniendo la dosificacin del cemento ( criterio econmico). Las partculas de los agregados deben ser cortas y gruesas, y libres de cantidades excesivas de piezas en forma de placas o alargadas. Las piezas en forma de astillas, largas en los agregados se deben evitar, o cuando menos limitarse a un mximo de 15 % en peso del agregado total. Coeficiente volumtrico (C).- Las normas francesas AFNOR definen la calidad de la forma de los agregados para concretospor el coeficientevolumtrico, el cual es la relacinque existe entre el volumen de un grano (en mm3) y el de la esfera de dimetro d igual a su mayor eje ( d en mm). Para un grano C= V/ d2/6 ,entonces el coeficiente volumtrico medio de una muestraser: C = [ (V1 + V2 + V3 +.) / (/6) ( d21 + d21 + d23 + )] siendo V y dlos volmenes y dimetros variables de los distintos tamaos. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 8 Elvalordelcoeficientevolumtricoespequeoparaelridoenformadeplaquetas,Cpqt=0.05y aun ms pequeo si es de aguja Cagj= 0.01. El coeficiente volumtricodel canto rodado suele ser deCcrod=0.15y0.20,mientrasqueparalapiedrapartidaCpart=0.12y0.15;laAFNORsugiere estos valores para los concretos demasa y armados respectivamente.LasNTP400.039,040y041tratansobreladeterminacindelosndicesdealargamientoyde espesor del agregado grueso. 3.4 PROPIEDADES Entre las principales propiedades de los agregados, entre otras,se tienen las siguientes. i)PesoUnitariovolumtrico(PUenkg/m3).Eslarelacindelpesodelmaterialrespectoal volumen del recipiente que lo contiene (volumen aparente, pues incluye los vacios inter partculas). Setrabajaconpesosunitariossueltoycompactado.Enprincipioserefierenapesosdematerial seco. Se utilizan, entre otros casos, para la determinacin de cargas, para el diseo de mezclas de concreto.SeaplicalaNTP400.017enlaqueunamuestraseca(arena500gopiedra2kg)se introduceenunrecipientedevolumenconocido(1/3pie3,pie3o1pie3,segneltamaodel agregado) ya sea de manera suelta o compactndola en tres capas mediante 25 golpes aplicados helicoidalmenteconunavarillade5/8lisa,de60cmdelongitudydepuntasemiesfrica.El pesado respectivo del recipiente vacioy lleno de material en una balanza con con aprox de 10 gr permite recolectar los datos y aplicarlos a la siguiente frmula:PU (Kg/m3) = Peso material / Volumen apt( Conversin: 1 m3 = 35.3 pie3 ) ii) Peso Especifico.-Es larelacin del peso del material al volumen que ocupa la parte slida, es decirrelativoasuvolumenabsoluto,sinconsiderarlosvacosinterpartculas.Seutilizaparalos diseos de mezclas de cemento (concretos y morteros). La mayor parte de los agregados de peso normaltienenpesosespecficoscomprendidosentre2.4y2.9.Notienedimensionespuesse trabaja con P.e. relativos (relativo puesto queel Pe del material se divide entre el Pe del agua, 1 g/cc, lo cual no es del todo exacto). Se aplica la NTP 400.021 (agregados gruesos) y la NTP 400.022 (arenas) en la cual una muestra depesoconocidodeagregadosecosellevaalacondicindesaturadosuperficialmenteseco: estadoSSS;luegoseintroduceenunaprobetaorecipientegraduadosypordesplazamientose determinaelvolumenabsoluto.Enelcasodematerialgruesoelvolumentambinsepuede etermina por la ley de Arqumedes al introducir la muestra de piedra en estado SSS al agua en la canastilla metlica de la balanza hidrosttica.La frmula a aplicar es: P.e=Peso material / Vol abs( adimensional pues se divide entre 1 g/cc) Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 9 iii)AbsorcinyHumedadSuperficial.-Estarelacionadoconlaporosidaddelaspartculasdel agregado y su capacidad para absorber agua. La estructura interna del agregado contiene materia slidayvaciosquepuedenconteneraguaoestarsecosDeacuerdoalcontenidodeaguaque tiene en un momento particular (despus de una lluvia intensa o de algunos das de calor intenso) sedefineelcontenidodehumedaddelmaterialyseexpresaenporcentajerelativoalpesodel material secado al horno a 110 C (hasta que en dos pesadas sucesivas no se evidencie diferencia de pesos). Estados de humedad del agregado: Estado:Estado 1: Secado al HornoEstado 2: Secado al aire Humedad : 0 %Menor que la mx humedad posible. -------------------- Estado: Estado 3: Saturado superficialmente secoEstado 4:Hmedo o mojado SSS Humedad: Mx humedad = % Absorcin Mayor que el % AbsorcinLeyenda: 1.Secado al horno. Con capacidad completa deabsorber agua. 2.Secado al aire.- No est completamente seco y puede absorber algo; capacidad de quitar agua a la mezcla 3.Saturados y superficialmente secos SSS.- En su mximo % de humedad con superficie seca quepuedetenerelagregado;nopuedenabsorbermsagua;condicinidealsupuestaenel diseo de mezclas 4.Hmedosomojados.-Conteniendounexcesodehumedadenlasuperficie;capacidadde aportar agua a la mezcla Debidoaestasdiferentesestadosdehumedadenquelosagregadossepuedenencontraren obra es necesario realizarajustes al agua efectiva ( agua que se aadea la mezcla directamente en obra).As, se tiene: Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 10 a)Contenidodehumedad(W).-Elcontenidodeaguadentrodeunagregadoexpresadoen porcentaje es :% humedad =% W

donde H= Peso hmedo del agregado. S= Peso seco del agregado. b)Porcentaje de absorcin (% Abs.).- Es la mxima cantidad de agua que puede absorber un agregado sin presentar superficie hmeda,expresado en porcentajes es: % de absorcin = % Abs. =

donde A= Peso del agregado saturado con superficie seca S= Peso del agregado seco. c)Ajuste del agua efectiva: Por el estado de humedad del agregado, entonces, puede haber casos que el agregado le quita agua a la mezcla o en otros casos aportaagua; dependiendo si no est o si alcanz el estado SSS. Agua faltante:Si % w < %abs.( el agregado quita agua) Aguaque falta =

Agua de aporte: Si % w > % abs.( el agregado cede agua): Agua libre =

Laarenaaumentadevolumencuandoelagregadofinoestahmedosuperficialmente.La humedad superficial mantiene separada las partculas produciendo un aumento de volumen que se llama abundamiento, siendo este factor mayor para las arenas finas que para las gruesas. Como la mayor parte de las arenas se entregan hmedas, pueden ocurrir variaciones significativas en las cantidades de las mezclas o tandas si se dosifican por volumen; por ello deben tenerse las precauciones del caso. Ejercicio: Definir el estado de humedad de 830 kg de arena sabiendo que el contenido de humedadactualesde2.2%yel%deabsorcinde3.75%;calcularlacantidaddeagua faltante o de aporte resultante. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 11 3.5 ENSAYOS Y NORMASLas normas que deben consultarse para realizar los ensayos sobre los materiales y determinar sus propiedades y el cumplimiento de los requisitos son principalmente las Normas Tcnica PeruanasNTPserie400elaboradasporelINDECOPIfechadas1999al2001ylasnorteamericanasdela American Society for Testing and MaterialsASTM C33-11: Standard Specification for Concrete Aggregates.Paraelcasodeagregadosenobrasvialessedebeconsultarlasnormasdela American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTOUna relacin de NTP ilustrativa pero no limitativa se indica a continuacin: -NTP 400.010: 2001 Extraccin y preparacin de las muestras (de agregados) -NTP 400.012: 2001 Anlisis granulomtrico del agregado fino, grueso y global -NTP 400.016: 1999Determinacin de la inalterabilidad de agregados por medio de sulfato de sodio o sulfato de magnesio -NTP 400.017:1999 Mtodo de ensayo para determinar el peso unitario del agregado -NTP 400.020: 2002 Mtodo de ensayo normalizado para la determinacin de la resistencia a la degradacin en agregado grueso de tamao grande por abrasin e impacto en la mquina de Los Angeles -NTP 400.021: 2002 Mtodo de ensayo normalizado para peso especfico y absorcin del agregado grueso -NTP 400.022: 2002 Mtodo de ensayo normalizado para peso especfico y absorcin del agregado fino - NTP 400.024:1999 Mtodo de ensayo para determinar cualitativamente las impurezas orgnicas en el agregado fino para concreto -NTP 400.040 :1999Partculas chatas o alargadas en el agregado3.6 REQUERIMIENTOSLas exigencias y requerimientos que deben cumplir los agregados para la fabricacin de concretos oparasuutilizacinenpavimentosesbastantesamplias;acontinuacinsedanalgunasdelas principales propiedades indicando los alcances, el procedimiento del ensayo, la aplicacin prctica y la norma aseguir. i)Resistenciaaldesgaste.Esimportanteenconcretossujetosaabrasinydesgastecontinuo comoenelcasodepavimentos,presasoenlosasparapisosindustrialessolicitadosatrfico pesado.Esunindicadorgeneraldelacalidaddelagregado.Elensayoserealizamedianteel tambor giratorio de Los Angeles segn ASTM C13 o la NTP 400.020 2002. Se determina el % que pasa la malla No 12 despus de haber sometido una determina carga de agregadoa la accin de bolas de metal durante 1000 revoluciones. ii) Resistencia a la congelacin y deshielo.- Una caracterstica importante del concreto que va a quedar expuesto a la intemperie es la resistencia a la congelacin y deshielo de un agregado;est relacionadaasuporosidad,absorcinyestructuraporosainterna.Siunapartculadeagregado absorbe demasiada agua, el espacio en los poros no ser suficiente para dar disipar los esfuerzos deladilatacindelaguaqueocurredurantelacongelacin(incrementodel9%delvolumen original de agua) Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 12 Cualquiera que sea la rapidez del congelamiento puede haber un tamao crtico de partcula, arriba del cual sta falla si est completamente saturada. Ese tamao crtico depende delporcentahe % de porosidad, el tipo de red de los poros ( interconectados o no),permeabilidad y resistencia a la tensin de la partcula. Loscambiosvolumtricosporcongelamientopuedenasimilarsealosproducidosenlosensayos cclicos por inmersin del agregado en soluciones de sulfato de magnesio o de sodio segn la NTP 400.016:1999osuequivalentelaASTMC88.Laspresionesproducidasporelaumentode volumenalmomentodelaformacindecristalesvanrompiendolaspartculasenlossucesivos ciclos;laresistenciaalintemperismosededuceporlaprdidadepesodespusdetamizadopor las mallas normativas. iii)Estabilidad qumica.-Se consideraque losagregados tienenestabilidad qumica cuandono reaccionanqumicamenteconelcementoenformapeligrosa,nisufrenlainfluenciaqumicade otras fuentes externas. En algunas regiones, los agregados que tienen ciertos elementos qumicos (Elpalo-slicehidratadaamorfa)reaccionanconloslcalisdelcemento.Estareaccinlcali agregado puede producir expansin anormal y agrietamientos irregulares en el concreto. El ASTM recomienda un anlisis petrogrfico competente, puede ser til a menudo parala identificacin de los agregados con afinidad qumica potencial vi) Granulometra.- La distribucin, segn su tamao, de las diferentes partculas de la muestra de agregadosedeterminaconunanlisisgranulomtrico,segnlaNTP400.012:2001Anlisis granulomtrico del agregado fino, grueso y global. Los tamices o mallas estndar usadas para determinar la gradacin de los agregados finos son las N 4, 8, 16, 30, 50, 100 y 200 numeradas de acuerdo a sus aberturas cuadriculadas. La malla No 4 tiene 4 alambres por pulgada. Lasmallasestandarizadasparadeterminarlasgranulometrasdelosagregadosgruesossonlas de 3 , 2 , 2, 1 , 1, ,,3/8 (de pulgada).Ladistribucindelaspartculasporsutamaosemuestraendiagramasquerelacionanlos% retenidos(otambinlos%pasantes)conrespectoalasmallasestndardadasporsusabertura cuadradas. Los normas NTP o ASTM especifican los lmites recomendados para los agregados normales con losqueseelaboranconcretosusuales.Lascurvasgranulomtricasparaelagregadofinoyel agregado grueso se muestran en el cuadro y grficos siguientes:Existenvariasrazonesparaespecificarlmitesenlasgranulacionesyeltamaomximodelos agregados.Lagranulometrayeltamaomximodefinenlasproporcionesrelativasdelos agregados as como los contenidos de cemento y la cantidad de agua necesarios en el diseo de Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 13 mezclasdeconcretos.Lasvariacionesenlagradacinpuedenafectarseriamentelauniformidad del concreto de una mezcla aotra. Las arenas muy finasson con frecuencia costosas y las arenas gruesas pueden producir mezclas muysperasypocomanejables.Engenerallosagregadosquenotienenunagrandeficienciao excesodecualquiertamaoydanunacurvagranulomtricaparejaproducenlosmejores resultados,ellosepuedeexplicarporlallamadateoradelamximadensidadodelmnimode vacios. Mdulode Fineza.-Sea para el agregado grueso opara el fino, se define como lasuma de los tanto por ciento retenidos acumuladosenlas mallas estndar: 3,1, 3/4, 3/8,N4, N8, N16, N30, N50 y N100, todo dividido por 100. Es unindicadordel tamao predominanteen el conjunto departculas del agregados. Es tambin unindicadordelvalorlubricantedelagregado,estandoenrelacininversaconste;esdecir,a mayor mdulo de fineza menor ser el valor lubricante del agregado. Modulo de fineza de la combinacin de agregados (MFc). Cuando se combinan agregados de diferentescategorasofracciones,comoarenaygrava,elprocedimientoaseguirparala determinacin del MFc es el siguiente. Secalculaelmdulodefinezaindividualdecadaunadelasfraccionesde agregado agregados por separado. Secalculaelfactorenquecadaunodeellosintervieneenlacombinacinen funcin de sus pesos absolutos. Elmdulodefinezadelacombinacindeagregadosserigualalasumadelos productosdelosfactoresindicadosporelmdulodefinezadecadafraccinde agregado . Es decir, si llamamos mdulo de fineza de la combinacin de agregado mc , modulo de fineza del agregado fino mf y mdulo de fineza del agregado mg, tenemos:

mc =

Si hacemos. rf =

rg =

por lo tanto. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 14 mc = rfmf +rg mg Y tambin: rf + fg = 1 Granulometra del agregado fino.- Los requisitos estipulados en las especificaciones ASTM C33, permiten una relativa amplitud de variacin en la granulometra del agregado fino. Las cantidades de agregado finoque pasan las mallas Ns50y100 afectanla manejabilidad, la facilidadparalograrbuenosacabados,latexturasuperficialylaexudacindelconcreto.En muchas especificaciones se permite que la malla N 50 deje pasar del 10 al 30 por ciento. El lmite inferiorpuedesersuficientecuandoelcoladoesfcil,ocuandolosacabadossehacen mecnicamente, como en los pavimentos. Sin embargo, en los pisos del concreto acabado a mano o cuando se desea una textura superficial tersa, deber usarse un agregado fino tal que pase cuando menos el 15 por ciento por la malla N 50y 3 por ciento o ms que pase por la malla N100. Otros requisitos de las especificaciones son. 1.Que el agregado fino, no tenga ms del 45 % retenidoentre dos mallas consecutivas. 2.Que el mdulo de finura no sea menor de 2.3 o mayor de 3.1, ni vare ms de 0.20 del valor supuestoalelegirlasproporcionesdelconcreto.Siseexcededeestevalor,elagregado fino se rechaza, a menos que se hagan los ajustes pertinentes de agregado fino y grueso. Sedefinecomomodulodefineza,yaseadelagregadofinoogrueso,lasumadelos porcentajesacumuladosdelosagregadosretenidosenlasmallasestndar,divididapor 100. En este indicador de la finura de un agregado: cuando mayor sea el modulo de finuras, ms grueso es el agregado.Granulometradelagregadogrueso.-Lagranulometradelagregadogruesodeuntamao mximodadopuedevariardentrodeunavariedadrelativamenteampliadevaloressinproducir efectoapreciableenlascantidadesnecesariasdecementoydeagua,silaproporcinde agregado fino produce concreto manejable. Se considera como tamao mximo de agregado, al determinado por la malla inmediata superior a aquella que retiene (acumulado) 15 % o ms del material. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 15 Eltamaomximoquesepuedeusargeneralmentedependedeltamaoylaformadelos elementos de concreto y de la cantidad y distribucin del acero de refuerzo. En general, el tamao mximo de agregado no debe exceder de: a)Un quinto de la menor separacin entre los lados del encofrado. b)Tres cuartos del espacio libre entre las varillas del refuerzo. c)Un tercio del espesor de las losas sin refuerzo situadas sobre el terreno. Puede desistirse de estos requisitos si, en la opinin del ingeniero, la mezcla es lo suficientemente manejable para que el concreto pueda colocarse sin que seque. Agregadoscon granulometra discontinua.-Faltanalgunos tamaosde partculas. La faltade dosomstamaossucesivospuedenproducirproblemasdesegregacin,especialmenteenlos concretos sin aire incluido con asentamientos mayores de 3 pulgadas. Siserequiereunamezcladura,losagregadoscongranulometradiscontinuaspuedenproducir resistenciasmselevadasquelosagregadosnormalesusadosconproporcionesdecemento comparables. Serequiereuncontrolmuyestrictodelagranulometraydelaproporcindeagua,porquelas variaciones pueden producir segregacin. . Sustanciasperjudicialesenlosagregados.-Lassustanciasperjudicialesquepuedenestar presentesenlosagregadosincluyenlasimpurezasorgnicas,limo,arcillas,carbndepiedra, lignito,yunaspartculasblandasyligeras.Lamayorpartedelasespecificacioneslimitanlas cantidades permisibles de estas sustancias en los agregados. Lasimpurezasorgnicaspuedenretrasarelfraguadoyelendurecimientodelconcretoyhasta producir deterioroen casos raros. Por ejemplo, un porcentaje muy pequeo de algunas impurezas orgnicas como el azcar puede en realidad impedir el fraguado del cementovarios das. Otras impurezascomolaturba,elhumus,ypartculasorgnicasnopuedensertanseriasperodeben evitarse. LosmaterialesmsfinosquelosquepasanporlamallaN200,especialmenteellimoyla arcilla,puedenestarpresentescomopolvoopuedenestarenlaformaderecubrimientosde las partculas del agregado. Aun cuando delgadas capas de limo o arcilla cubran las partculas degrava,puedehaberpeligroporquedebilitanlaadherenciaentrelapastadelcementoyel agregado. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 16 Elcarbndepiedraolignitouotrosmaterialesligeroscomola maderaomaterialfibroso,en cantidadexcesiva,puedenafectarladurabilidaddelconcreto.Siestasimpurezasestn presentes cerca o en la superficie, pueden desintegrarse, reventar o producir manchas. Las partculas blandas son perjudiciales porque pueden afectar la durabilidad y la resistencia al desgastedelconcretoypuedenproducirreventonessisonquebradizospuedenromperse durante la mezcla y aumentar por tanto la demanda de agua. Los terrones de arcilla, cuando est presente en el concreto, pueden absorber cierta cantidad delaguadelamezcla,producirreventonesenelconcretoendurecido,osimplemente desaparecersi quedan cerca de una superficie expuesta. Sustancias perjudiciales Efecto sobre el concreto Nombre de la Prueba ASTM Impurezas OrgnicasAfectan el fraguado y el endurecimiento y puede producir deterioro C40 C87 Materiales ms finos que la malla 200 Afectan la Adherenciay aumenta la calidad de agua necesaria C117 Carbnde piedra, lignito u otros materiales ligerosAfectan la durabilidad y pueden producir manchas y reventones. C123 Partculas blandas Afectan la durabilidad y la resistencia al desgaste

C235 Partculas frgilesAfectan la manejabilidad y la durabilidad y pueden producir reventones C 142 3.7 MANEJO.- Deben mantenerse y almacenarse de manera que sea mnima la segregacin y se evite la contaminacin con sustancias perjudiciales. Los montones de los almacenamientos deben formarse por capas de espesor uniforme. Para disminuir el mnimo la agregacin, los materiales deben tomarse en capas lo ms horizontales que sea posible. Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 17 La toma de muestras de los agregados constituye una operacin fundamental en el proceso de control de calidad de la produccin del concreto. Elmuestreo puede producirse en elyacimiento, en la planta de beneficioo al pie de la obra, segn su razn de ser. Enalgunostrabajosdeconstruccinalejadosdeloscentrosurbanos,antelacarenciade proveedores, se requiere desarrollarla explotacin eventual de yacimientos. En estos casos, para seleccionarlascanterasmsapropiadas,determinarlapotenciaaprovechable,yorientarlos procedimientosdebeneficios,setomanmuestrasdehoyosformadossobrelosfrentes descubiertos, luego de eliminarel material superficial oal proveniente de deslizamientos. Cuando Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 18 noexistefrenteabierto,lasmuestrasseextraenexcavandohoyosocalicatasenprofundidady distancias definidas, de acuerdo con el volumen de material requerido. Cuando se requiere conocer la calidad de un producto que se ofrece en el mercado, se procede a latomademuestrasenlaplantadeproduccin.Serecomiendaextraerlasmuestrasdemanera intermitentemientrassecargaelmaterialalosvehculos.Denoserposiblesepuedeobtener muestras separadas de los silos. Tomndola de la boca superior y de la boca de descarga. En los procedimientos de muestreo en obra, para el control directo de la produccin del concreto, se toman muestras en la planta de produccin durante la descarga de los vehculos de transporte, actuando separadamente sobre la parte superior, media e inferior de la tolva. Lasexigenciasdelmuestreosonmsampliascuandosenecesitaevaluarunyacimientoodar conformidadalmaterialbeneficiadoporelproveedor.Enlaproduccindiariadelconcreto,el nmerodeensayosqueseefectaesmsreducidoydevariableperiodicidad,laquemuchas veces se regula segn las modificaciones del material que se observan durante la inspeccin. Las pruebas de rutina, estn destinadas a dar informacin sobre problemas potenciales en el proceso de control de calidad. TipodeMuestra.-Cuandolainspeccinindicadiferenciassustantivasenlosmateriales,en tamaotexturaocolorloqueocurregeneralmenteenelyacimiento,deberensayarse independientemente cada una de las muestras que se obtengan, las que se determinan muestras representativas simples. http://www.youtube.com/watch?v=21GbrfcxoDs Tabla: Requisitos granulomtricos para el agregado fino

Tamiz LimitesTotales % Pasapor los tamices normalizados CMF 9.5 mm (3/8) 100100100100 4.75 mm (N 4) 89 - 10095 100 85 - 10089 1000 2.38 mm (N8) 65-10080-10065-10080-100 1.20mm (N16) 45- 10050-8545 100 70 - 100 0.60 mm (N30) 25 - 10025-6025-8055-100 0.30 mm (N50) 5-7010 - 305 - 485- 70 0.15 mm (N100) 0- 122 - 100 12*0 12* Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 19 *Incrementar15%cuandosetratadeagregadofinotriturado,exceptocuandoseusapara pavimentos de alta resistencia. Nota: Se permite el uso de agregados que no cumplan con las gradaciones especficas, siempre y cuandoexistanestudiosasatisfaccindelaspartes,queaseguranqueelmaterialproducir concretos con la calidad requeridaTamices ASTMEn Pulgadas 3``1 3/43/8N4N8N16N30N50N100N200

N12N14N20N40 En mm7537.5199.5 4.75 2.36 1.18 0.599 0.295 0.1475 0.0737 2 mm1.41 0.841 841 1m 0.420 120/ 1m

Tabla: Requisitos granulomtricos para el agregado grueso Tamao TamaoNormal % Pasapor los tamices normalizados 100mm (4``) 90mm (31/2``) 75mm (3``) 63mm (21/2``) 50mm (52``) 37.5mm (11/2``) 25mm (1``) 19mm (1/2``) 12.5mm (1/2``) 9.5mm (3/8``) 4.75mm (N4) 2.36mm (N8) 1.18mm (N16) 1 90 a 37.5mm (31/2`` a 11/2``) 100 90 a 100 -- 25 a 60 -- 0 a 15--0 a 5---------- 2 63 a 37.5 mm (21/2`` a 11/2``) ----10090 a 10035 a 700 a 15--0 a 5---------- 3 50 a 25mm (2`` a1``) ------10090 a 10035 a 700 a 15--0 a 5-------- 357 50 a 4.75 mm (2`` aN4``) ------10095 a 100--35 a 70--10 a 30--0 a 5---- A 37.5 a 19 mm (11/2`` a 3/4``) --------10090 a 10020 a 550 a 15--0 a 5------ A67 37.5 a 4.75 mm (11/2`` aN4``) --------10095 a 100--35 a 70--10 a 300 a 5---- 5 25 a 12.5 mm (1`` a1/2``) ----------10090 a 10020 a 550 a 100 a 5------ 56 25 a 9.5 mm (1`` aN4``) ----------10090 a 100 40 a 8510 a 400 a 150 a 5---- 57 25 a 4.75 mm (11/2`` a 3/4``) ----------10095 a 100--25 a 65--0 a 100 a 5-- 6 19 a 9.5 mm (3/4`` a3/8``) ------------10090 a 10020 a 550 a 150 a 5---- 67 19 a 4.75 mm (3/4`` aN4``) ------------10090 a 100--20 a 550 a 100 a 5-- 7 12.5 a 4.75 mm (3/2`` aN4``) --------------10090 a 10040 a 700 a 150 a 5-- 8 9.5 a 2.38 mm ( 3/8`` a N8) ----------------10085 a 10010 a 300 a 100 a 5 . Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 20 DurezaEs la caracterstica del material para resistir al rayado o corte superficial. Friedrich Mohs (gelogo alemn 1825) propuso una escala constituida por diez minerales ordenados en funcin de su dureza, el inferior es rayado por uno superior de mayor dureza. Es una escala relativa, sencilla y muy prctica para fines de investigacin geolgica de campo. Tabla de valores de Mohs ( tomado de Wikipedia, 2011) DurezaMineralComentarioComposicin qumica 1TalcoSe puede rayar fcilmente con la uaMg3Si4O10(OH)2 2YesoSe puede rayar con la ua con ms dificultadCaSO4 2H2O 3Calcita Se puede rayar con una moneda de cobreCaCO3 4Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de aceroCaF2 5ApatitoSe puede rayar difcilmente con un cuchilloCa5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) 6Ortoclasa Se puede rayar con una lija para el aceroKAlSi3O8 7CuarzoRaya el vidrioSiO2 8TopacioRayado por herramientas de carburo de wolframioAl2SiO4(OH-,F-)2 9Corindn Rayado por herramientas de carburo de SilicioAl2O3 10DiamanteEl mineral ms duro conocido, rayado solo por otro diamante.CSegn Wikipedia 2011, Mineral es aquella sustancia slida, natural, homognea, de origen inorgnico, decomposicin qumica definida (pero variable dentro de ciertos lmites). Tecnologa de los MaterialesCap.3Agregados Javier Arrieta Freyre 21 Esas sustancias inorgnicas poseen una disposicin ordenada de tomos de los elementos de que est compuesto, y esto da como resultado el desarrollo de superficies planas conocidas como caras. Si el mineral ha sido capaz de crecer sin interferencias, pueden generar formas geomtricas caractersticas, conocidas como cristales.