análisis granulometrico de áridos
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Importancia
La granulometría es la distribución del tamaño de laspartículas de un árido, que se determina por mediode tamices de malla de alambre con aberturacuadrada.
Existen muchas razones para que se especifiquen loslimites granulométricos y el tamaño nominal de losáridos, puesto que afectan las proporciones relativasde los áridos, así como la demanda de agua ycemento, trabajabilidad, bombeabilidad, economía,porosidad, contracción y durabilidad del concreto.
Las variaciones en la granulometría pueden afectarseriamente la uniformidad del concreto de unamezcla a otra. En general los áridos que presentanuna curva granulométrica suave produciránconcretos más satisfactorios.
La norma ASTM C 136 describe el procedimientopara determinar la distribución por tamaño de laspartículas en áridos fino y grueso mediantetamizado.
Equipo:
Balanza.
Para árido fino, con una precisión de 0.1g o 0.1 % de la carga, la que sea mayor, encualquier rango de uso.
Para árido grueso, o mezclas de árido finoy grueso, con una precisión de 0.5 g o 0.1% de la carga de prueba, la que sea mayor,en cualquier punto dentro del rango de uso.
Tamices.
De conformidad con los requerimientosde la especificación ASTM E 11.
Agitador de tamices mecánico.
El uso de un agitadormecánico de tamices esrecomendado cuando eltamaño de la muestra es de20 kg. o mayor, aunquepuede usarse para muestrasmás pequeñas, incluyendoel árido fino. Un tiempo excesivo de tamizado (más
de 10 minutos aprox.), puede resultaren la degradación de la muestra.
Horno.
De tamaño adecuado, capaz de mantener una temperaturauniforme de 110°C ± 5°C.
Muestra:
•El tamaño de la muestra será de acuerdo a loespecificado en ASTM D75 o cuatro veces lacantidad requerida en ASTM C 136, la que sea mayor.
•Mezcle completamente la muestra y redúzcala a unacantidad adecuada para el ensayo usando losprocedimientos descritos en ASTM C 702.
•La muestra para ensayo será de aproximadamente lamedida deseada cuando este seca y debe ser elresultado final de la reducción.
•La reducción de la muestra a una cantidad exactapreviamente predeterminada no se permite.
Tamaño de la muestra.
Árido fino: El tamaño de la muestra,después de secarla debe ser mínimo300 gr.Árido grueso: De acuerdo a la tabla1.Mezclas de áridos finos y gruesos: Eltamaño de la muestra será el mismoque para el árido grueso.Árido grueso de gran tamaño: Paraáridos con un Tamaño MáximoNominal de 50mm o mayor realizarel tamizado en un numero deporciones de muestraaproximadamente iguales hasta quela masa total se adapte a losrequerimientos de la tabla 1.
TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL, ABERTURAS CUADRADAS,
mm (pulg.)
TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYO, MÍNIMA,
kg (lb)
9.5 (3/8) 12.5 (1/2) 19.0 (3/4) 25.0 (1)
37.5 (1 ½) 50 (2)
63 (2 ½) 75 (3)
90 (3 ½) 100 (4) 125 (5)
1 (2) 2 (4) 5 (11)
10 (22) 15 (33) 20 (44) 35 (77) 60 (130)
100 (220) 150 (330) 300 (660)
TABLA 1. TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ÁRIDOS
PARA ENSAYO DE GRANULOMETRIA.
Tamaño máximo: el menor tamiz (tamaño dela abertura) por el cual pasa toda la muestra deárido.
Tamaño máximo nominal: es el tamiz conabertura inmediatamente inferior a la delmenor tamiz por la cual pasa todo el árido.
El tamiz que determina el tamaño máximonominal puede retener del 5% al 15% dematerial.
Procedimiento para determinar el material más fino que 75um (tamiz No. 200):
A. Para áridos con TMN de 12.5mm (1/2 pulg.) o menor, usela misma muestra para ensayar por el método ASTM C117y este método. Primero ensaye la muestra de acuerdo conC117 completamente hasta la operación final de secado,luego de seco tamice la muestra como está estipulado eneste procedimiento.
B. Para áridos con TMN mayor de 12.5mm (1/2 pulg.), sepuede utilizar una muestra individual o muestrasseparadas para ASTM C117 y este método.
Cuando las especificaciones requieran la determinación de lacantidad total de material más fino que el tamiz de 75μm porlavado y tamizado en seco, use el procedimiento descrito en elliteral A.
Procedimiento para determinar la granulometría de un árido:
1. Secar la muestra de ensayoen el horno hasta conseguirmasa constante.
2. Ubicar los tamices en ordendecreciente de tamaño.
3. Coloque la muestra desde laparte superior de lostamices.
4. Agitar los tamices con lamano o por mediosmecánicos.
Secado de la muestra en el horno.
Ubicación de los tamices.
5. No cargue excesivamente ningúntamiz individual, use tamicesintermedios o ensaye la muestraen incrementos. Para tamices conaberturas menores a 4.75mm(No.4), la cantidad de muestraretenida no debe exceder 7 kg/m2
de la superficie del área del tamiz.Para tamices de malla No. 4 omayores, la cantidad de materialretenido no debe exceder elproducto de 2.5 x (abertura deltamiz, mm) x (área efectiva deltamiz, m2), en kg.
6. Para mezclas de árido fino ygrueso, el material bajo el tamizde 4,75mm puede tamizarse enincrementos o dividirseapropiadamente en una muestramás pequeña para tamizar.
AGITADOR MECÁNICO DE TAMICES
PREPARACIÓN PARA TAMIZADO MANUAL
7. Tamice hasta que menos del 1% de la masa de las partículas retenidaspase un tamiz determinado con 1 minuto de agitación (generalmente de7 a 10 minutos). Golpear un extremo del tamiz 159 veces por minuto ygire el tamiz alrededor de 1/6 de vuelta a intervalos de 25 golpes.
8. Alternativamente, la porción más fina que 4,75mm puede ser reducida detamaño por un divisor mecánico de acuerdo a la práctica ASTM C 702. Alusar este procedimiento se debe calcular la masa de cada incrementocomo sigue:
A =𝑊1𝑊2
× 𝐵
A = masa del tamaño incrementado sobre el total de la muestra base.
W1 = masa de la fracción más fina que 4.75 mm en la muestra total.
W2 = masa de la porción reducida del material más fino que 4.75 mm realmente tamizada.
B = masa del tamaño incrementado, en la porción reducida tamizada.
9. Determine la masa de materialretenido en cada tamiz al 0.1%.
10. Sume la masa de todos losincrementos individuales detamaño y verifique que estedentro del 0.3% de la masa de lamuestra original.
11. Si la muestra fue lavadapreviamente (ASTM C117),adicione la masa de materialpasante el tamiz No. 200determinado por lavando a lamasa de material pasante portamizado seco.
DETERMINACIÓN DE LA MASA DE MATERIAL RETENIDO EN CADA TAMIZ
MASA DE TODAS LAS PORCIONES INDIVIDUALES
Cálculos matemáticos:
Calcule los porcentajes pasantes en cada tamiz con unaaproximación al 0.1% en base a la masa total de lamuestra inicial seca.
Calcule el modulo de finura sumando los porcentajesretenidos acumulados en los siguientes tamices ydividiendo para 100: 150µm (No.100), 300µm (No.50), 600µm
(No.30), 1.18mm (No.16), 2.36mm (No.8), 4.75mm (No.4),
9.5mm (3/8 pulgada), 19.0mm (3/4 pulgada), 37.5mm (1 ½
pulgada) y mayores con una relación 2 a 1.
Ejemplo de Análisis Granulométrico y Cálculo del Modulo de Finura de arena (Diseño y Control de Mezclas de Concreto, PCA, 2004).
Tamiz
Porcentaje
retenido
Porcentaje que
pasa, acumulado
Porcentaje
retenido,
acumulado
9.5 mm (3/8 in.) 0 100 0
4.75 mm (No. 4) 2 98 2
2.36 mm (No. 8) 13 85 15
1.18 mm (No. 16) 20 65 35
600 µm (No. 30) 20 45 55
300 µm (No. 50) 24 21 79
150 µm (No. 100) 18 3 97
Fondo 3 0 —
Total 100 283
Módulo de finura = 283 ÷ 100 = 2.83
Reporte:
•Los porcentajes pasantes en cada tamiz en base ala masa total de la muestra inicial seca, losporcentajes de material retenido en cada tamiz yel porcentaje de material retenido entre dostamices consecutivos.
•Los porcentajes se reportaran con aproximación alnúmero entero más cercano, excepto si elporcentaje que pasa el tamiz No. 200 es menorque el 10%, entonces se reportara con unaaproximación al 0.1%
•Reporte el modulo de finura con una aproximaciónde 0.01.
Fuentes de Consulta.
• ASTM C136-05, Standard Test Method for SieveAnalysis of Fine and Coarse Aggregates.
• Valarezo M., Roman J., Técnico en Ensayos deAgregados-Nivel I, Editorial UTPL, 2009.
• NTE INEN 696:2011 Áridos. Análisis granulométricoen los áridos, fino y grueso.
• Kosmatka, S., et. al., Diseño y Control de Mezclas deConcreto, Portland Cement Association, 2004.