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FICHA TECNICA DE: ARENA

Definición Historia Componentes Propiedades físicas y mecánicas Tipos y usos Aplicaciones Unidades de medida Manejo y almacenamiento Especificaciones Referencias Arena Las arenas están constituidas por granos sueltos incoherentes y de estructura cristalina que provienen de la disgregación de las rocas naturales por los procesos mecánicos y químicos y que, arrastrados por las corrientes aéreas o pluviales se acumulan en lugares determinados. Artificialmente se obtienen por trituración y molienda de las rocas. Definición: Por arena o agregado fino se entiende una mezcla de partículas minerales separadas por vacíos o espacios llenos de aire o de agua. Por lo tanto el volumen de una cantidad de arena es el ocupado por las partículas sólidas y por el agua o aire entre ellas. También es toda partícula o grano de piedra desde la más fina (a excepción del polvo), con tamaño nominal de partícula desde 4.75 hasta 0.075 mm (material que pasa a través de la malla del No. 4 y que se retiene en la malla No. 200). Composición: La arena de los morteros o concretos se compone generalmente de granos de cuarzo, con algunas impurezas en su mayor parte, granos de minerales silíceos. La sílice del cuarzo en la arena, no sufre alteración química en el mortero; pero el empleo de la arena disminuye la cantidad de cemento requerido y reduce el costo de la obra. Cuanto más cuarzosa y exenta de partículas sea la arena, tanto más apropiada será para elaborar morteros y concretos. Origen: El origen de la arena toma el nombre de sílicas o cuarzosas, calizas, graníticas y arcillosas. Por su estabilidad química y dureza, las sílicas son las mejores.

Clasificación de las arenas a. Por el tipo de partícula las arenas se

clasifican en naturales, semitrituradas y trituradas.

b. Por el tamaño de la Partícula

GRAVA

CLASIFICACIÓN

POR SU TAMAÑO

AGREGADO GRUESO

MALLA No 4 (RETENIDO)

(PASA) AGREGADO FINO

ARENA

c. Por su origen de procedencia

DE RÍO DE MINA VOLCÁNICOS PLAYA O DUNA DE CANTERAS

NATURALES

CLASIFICACIÓN POR SU ORIGEN

ESCORIAS DE ALTOS HORNOS ARCILLAS CALCINADAS TRITURADAS

ARTIFICIALES

Arena de río: Es la más utilizada y abundante, tiene sus partículas redondas por el acarreo al que ha sido sometida, se encuentra en los lechos de los ríos, puede contener arcilla y otras impurezas, o bien estar limpias, dependiendo de su localización. El polvo adherido en las partículas no permite que se una de forma adecuada con el cementante, por lo que es necesario lavarla. Una desventaja es que tiene sus granos redondos y para mejor adherencia se prefieren granos en forma irregular y angulosa. Un metro cubico de arena de río pesa aproximadamente 1800 kg. Arena de mina: son las que se encuentran depositadas en el interior de la tierra, generalmente están formadas de granos más angulosos y es usual que contengan arcilla y materias orgánicas, y dependiendo de la cantidad y calidad de las impurezas presentan un color azul, pardo o rosa. Arena de playa o duna: La arena de dunas proviene de piedras exógenas, que han sido modificadas por ambientes exteriores, estos agentes han sido mecánicos. La arena de duna puede considerarse como una arena

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mediana. Se pueden emplear en la construcción siempre y cuando se les aplique un proceso de lavado con agua dulce y que sus granos tengan un tamaño adecuado; pues contienen sales alcalinas, que absorben y retienen la humedad, generando eflorescencias que son dañinas para los acabados interiores. Arena fósil: Es una arena limpia de polvo (tierra) y más angulosa aún que la de río. En consecuencia es más apreciada con el inconveniente, casi siempre, de que se encuentra en lugares alejados, lo que la hace más cara. Arena virgen: Las arenas que actualmente se están desmenuzando, siempre ocurrirá esto, dan otra clase de arenas, que son las llamadas vírgenes; estas arenas no están aún muy degastadas y por lo tanto tienen formas muy angulosas y violentas que las clases anteriormente descritas. Precisamente por no haberse sometido aún a todos los elementos (agua, viento, etc), contiene tierra que ha de quitarse mediante lavado. Arenas artificiales: son de granos angulosos, superficies rugosas, exentas de polvos por el proceso de cribado y selección a que se les somete después de trituradas y molidas. Son aptas para morteros y concretos, siempre que provengan de rocas duras y no tengan aristas muy vivas y ángulos muy agudos, pues hacen que disminuya la resistencia del compuesto. En la práctica la calidad de una arena se conoce estrujando con la mano un puñado; si la arena cruje ásperamente y no mancha la palma de la mano, puede considerarse como buena; pero, si por el contrario no cruje y mancha, la arena es de mala calidad procediéndose a lavarla, en caso que no se tenga otra mejor. Propiedades físicas y mecánicas

Granulometría: La granulometría es la distribución del tamaño de las partículas de un agregado, que se determina a través del análisis de los

tamices (cedazos, cribas). La granulometría más deseable para el agregado fino depende del tipo de obra, si la mezcla es rica y del tamaño máximo del agregado grueso. En mezclas más pobres, o cuando se usan agregados gruesos de pequeñas dimensiones, es conveniente, para que se logre una buena trabajabilidad, que la granulometría se aproxime al porcentaje máximo recomendado que pasa por cada tamiz. En general, si se mantiene constante la relación agua-cemento y se elige correctamente la relación agregado fino-agregado grueso, se puede usar un amplio rango de granulometrías, sin efectos considerables sobre la resistencia. Sin embargo, algunas veces, se logrará la mayor economía con el ajuste de la mezcla de concreto para que se adapte a la granulometría de los agregados locales. La granulometría de los agregados finos de acuerdo con las norma NMX-C-111, es generalmente satisfactoria para la mayoría de los concretos. Los límites de granulometría se enseñan en la Tabla 1.

Las propiedades de resistencia e impermeabilidad de los morteros y concretos, dependen de manera directa de las características que guarden entre si los agregados. La arena fina tiene una aplicación adecuada en revoque, aplanados o enlucidos.

Forma de los granos: Algunas especificaciones indican que los granos no sean redondos sino que presenten una forma irregular con superficie rugosa y aristas vivas. La forma de la partícula es importante porque afecta un porcentaje de los vacíos, debido a que las partículas rugosas e irregulares no adquieren tanta compacidad como las redondas.

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Densidad: Es la relación de la masa por un volumen igual de agua. En la arena las partículas solidas tienen prácticamente la misma densidad. Por lo que en una arena, la densidad es la fracción del volumen de la parte exclusivamente solida en la unidad de volumen de la arena y la relación entre la parte solidad y el volumen total. Entre mayor es la densidad en una arena, menor cantidad de cemento requiere una cantidad dada de mortero.

La arena en el mortero: La calidad de los concretos depende del vigor del mortero, y este a su vez, principalmente de la condiciones de la arena. Para un peso dado, la mejor arena es la que produce el más pequeño volumen de mortero plástico. Entre dos arenas de una misma especie, la más densa tiene naturalmente el menor volumen de vacíos. Una arena bien graduada o gradada (que contiene de todos los tamaños) y densa, produce un mortero mejor, que otra con granos más uniformes (presenta una granulometría discontinua) y menos densa. La extrema finura impide la penetración de la pasta entre los granos y demora el fraguado. Los morteros de arena fina, aunque menos permeables que los de arena gruesa, se prestan más a la acción del agua salada. Los morteros de arena gruesa se contraen menos que los de arena fina. Constitución de las arenas:

a) Cuarzosas: Contienen de un 2 a un 20% de detritos (desechos), de otros materiales o minerales (feldespatos, mica, cal, etc.). A menudo estas arenas son ferruginosas, lo cual se les reconoce porque se cubren los granos de una cascara de peróxido de hierro hidratado. Es muy apropiada en los morteros.

b) Caliza: Se componen de granitos sueltos de naturaleza calcárea, y se presentan generalmente bajo las forma de arena movedizas, de origen a veces coralino. Esta arena se encuentra a menudo mezclada con restos animales muy desmenuzados y también con algo de cuarzo.

c) Dolomíticas: Son producto de la

descomposición de minerales dolomíticos.

d) Glauconíticas: Son una mezcla de cuarzo y glauconita.

e) Ferruginosas: Predomina en su composición el hierro magnético mezclado con augita, granate, zirconio, rubí y cuarzo conteniendo también platino y oro.

f) Volcánicas: Se encuentran con frecuencia en espesas capas sedimentarias en las cercanías de los volcanes, y se componen y descomponen en pequeños pedacitos de lava.

Especificaciones de agregado fino

Granulometría: Podrá ser arena natural, triturada o una combinación de ambas, la granulometría estará comprendida entre los límites indicados en la Tabla 1.

Tabla 1. Límites de granulometría de arena

Mallas Porcentaje que pasa 3/8 “ 100 No. 4 95 a 100 No. 8 80 a 100 No. 16 50 a 85 No. 30 25 a 60 No. 50 10 a 30 No. 100 2 a 10

No deberá tener más del 45 %

retenido entre dos mallas consecutivas de las mencionadas.

Su Módulo de Finura NO DEBERA

SER MENOR de 2.30 NI MAYOR 3.10 a) Contenido de substancias perjudiciales

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Estará comprendido dentro de las tolerancias siguientes:

SUBSTANCIAS PERJUDICIALES PORCENTAJE MAXIMO EN PESO DE LA

MUESTRA TOTAL

Partículas deleznables 1.0

Material que pasa la malla No. 200: Para concretos sujetos a desgaste Para concretos de cualquier otro tipo

3.0 (1) 5.0 (1)

Carbón y lignito: Para concretos aparentes Para concreto de cualquier otro tipo

0.5 1.0

(1) En el caso de arenas obtenidas por trituración, si el material que pasa la malla No. 200 está formado por el polvo producto de la trituración, exento de arcillas y pizarras, estos límites pueden aumentar hasta el cinco por ciento (5%) y siete por ciento (7%), respectivamente.

b) No deberá tener impurezas orgánicas en cantidad tal, que produzcan una coloración más obscura que la estándar. Cuando no pase esta prueba, se podrá emplear si se demuestra que la coloración se debe principalmente a la presencia de pequeñas cantidades de carbón mineral y lignito o partículas similares; o bien, si al probarse para determinar el efecto de las impurezas orgánicas en la resistencia del mortero, su resistencia relativa a la compresión a 7 y 28 días, es mayor del 95 %, con respecto al testigo se considera Aceptable.

Como complemento de la prueba colorimétrica se determinan las propiedades de resistencia de un mortero elaborado con arena. Objetivo: Cuantificar la resistencia de una arena que se pretende emplear en el concreto o mortero. Se elaboran probetas de forma cilíndrica o cúbica.

TESTIGO DE PRUEBA

Arena que nos dé un M.F. de 2.40 ± 0.10

Granulometría de la muestra

Partes iguales de arena de Ottawa (20 - 30) y (16, 30, 50 y 100)

Arena que se está ensayando

Relación A/C de 0.60 Rel. A/C = 360 ml agua / 600grs cemento = 0.60

1200 gr de Material 1200 gr de Material

2 capas de 20 golpes cada 2 capas de 20 golpes

una cada una

c) El agregado fino que se emplee en concretos,

que vayan a estar sujetos a humedecimientos, exposición prolongada en atmósfera húmeda o en contacto con suelos húmedos, no deberán contener materiales que reaccionen perjudicialmente con los álcalis del cemento, produciendo expansiones mayores de 0.200 (doscientos milésimos por ciento), a la edad de un año.

d) Intemperismo acelerado: El agregado fino

sujeto a los 5 ciclos de intemperismo acelerado, no deberá tener una pérdida de:

Después de 5 ciclos y

cuando se emplea % de perdida

Máximo

SULFATO DE SODIO 10 %

SULFATO DE MAGNESIO 15 %

Manejo y almacenamiento de Agregados Los agregados se deben manejar y almacenar de manera que se minimicen la segregación y la degradación y que se prevenga la contaminación con sustancias deletéreas Las pilas se deben construir en capas delgadas de espesor uniforme para minimizar la segregación. El método más económico y aceptable de formación de pilas de agregados es el método de volteo con camión, que descarga el material de manera que no se lo separe. Entonces, se recupera el agregado con un cargador frontal. El cargador debe remover porciones de los bordes de la pila desde la parte inferior hacia la parte superior, de manera que cada porción contenga una parte de cada capa horizontal. Cuando no se entregan los agregados en camiones, se pueden obtener resultados aceptables y económicos con la formación de pilas en capas con un cucharón de quijadas (método de tirar y extender). En el caso de agregados no sujetos a degradación, se pueden tender los agregados con un tractor de neumático (llantas) de caucho y recuperar con un cargador frontal. Al tender el material en capas finas, la segregación se minimiza. Sea el manejo con camión, con cargador, con cucharón de quijadas o estera (banda) transportadora, no se deben construir pilas altas en forma de cono, pues resultan en

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segregación. Sin embargo, si las circunstancias demandan la construcción de pilas cónicas, o si las pilas se han segregado, las variaciones de la granulometría se pueden disminuir cuando se recupera la pila. En estos casos, los agregados se deben cargar con un movimiento continuo alrededor de la pila para que se mezclen los tamaños, en vez de comenzar en un lado y trabajar en línea recta a través de la pila. Los agregados triturados segregan menos que los agregados redondeados (grava) y los agregados mayores segregan más que los agregados menores. Para evitar la segregación del agregado grueso, las fracciones de tamaño se pueden amontonar y dosificar separadamente. Sin embargo, los procedimientos de amontonamiento adecuados, deben eliminar esta necesidad. Las especificaciones ofrecen un rango de las cantidades permitidas de material en cada fracción debido a la segregación en las operaciones de amontonamiento y dosificación. Los agregados que han sido lavados se deben amontonar con anticipación suficiente para que se drenen, hasta una humedad uniforme, antes de su uso. El material fino húmedo tiene una tendencia menor para segregar que el material seco. Cuando el agregado fino seco se descarga en los cubos o esteras (bandas) transportadoras, el viento puede llevarse los finos. Esto se debe evitar al máximo. Las mamparas o las divisiones se deben usar para evitar la contaminación de las pilas de agregados. Las divisiones entre las pilas deben ser suficientemente altas para prevenir el mezclado de los materiales. Los depósitos de almacenamiento deben ser circulare o casi cuadrados. Su fondo debe tener una inclinación mayor que 50 grados con la horizontal en todos los lados hasta un escurridero central. Al cargarse el depósito, el material debe caer verticalmente sobre el escurridero dentro del depósito. El vaciado del material dentro del depósito en un ángulo y contra los lados del depósito causará segregación. Las placas de desviación o divisores ayudarán a minimizar la segregación. El depósito se debe mantener lleno si es posible, pues reduce la

rotura de las partículas de agregados y la tendencia de segregación. Referencias

1. Norma Mexicana NMX-C-111-2005-ONNCCE, agregaos

2. www.onncce.org 3. www.imt.mx