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ARIDOS PARA HORMIGONARIDOS PARA HORMIGON
Definición de Árido o Agregado
Conjunto de partículas de origen pétreo, duras de forma
y tamaño estable y que debe cumplir una serie de
requisitos. Ocupa entre el 60% y el 80% del volumen
total del hormigón.
FUNCIONES
Resistir esfuerzos internos y externos.
Resistir la abrasión.
Resistir al paso de humedad.
Resistir solicitaciones químicas.
Proveer relleno de bajo costo a la pasta de cemento.
Disminuir y evitar efectos de cambios de volumen que sufre la pasta de cemento.
Detener la fisuración.
Requisitos Generales
Tener estabilidad física
Tener resistencia propia
Tener estabilidad química
Tener estabilidad física
Tener resistencia propia
Tener estabilidad química
Naturaleza y Propiedades BásicasNaturaleza y Propiedades Básicas
Procedencia: natural o artificial
Rodados
Natural
Chancados o de Machaqueo
Procedencia: natural o artificial
Rodados
Natural
Chancados o de Machaqueo
Propiedades
Resistencia
Composición química
Estructura
Dureza
Densidad
Compacidad
Color
ROCA DE
ORIGEN
Depende
Propiedades
Tamaño
Forma
Textura
Absorción
Formación
del árido
Depende
ROCA DE ORIGENROCA DE ORIGEN
EXPOSICION Y FACTORES DE
PROCESAMIENTO
EXPOSICION Y FACTORES DE
PROCESAMIENTO MICROESTRUCTURAMICROESTRUCTURA
POROSIDAD
DENSIDAD
POROSIDAD
DENSIDAD
COMPOSICION
MINERALOGICA
COMPOSICION
MINERALOGICATAMAÑO
FORMA
TEXTURA
TAMAÑO
FORMA
TEXTURA
HORMIGON FRESCO
CONSISTENCIA
COHESIVIDAD
PESO ESPECIFICO
HORMIGON FRESCO
CONSISTENCIA
COHESIVIDAD
PESO ESPECIFICO
RESISTENCIA TRITURACION
RESISTENCIA ABRASION
MODULO ELASTICIDAD
ESTABILIDAD
RESISTENCIA TRITURACION
RESISTENCIA ABRASION
MODULO ELASTICIDAD
ESTABILIDAD
HORMIGON ENDURECIDO
RESIST. COMPRESION
RESIST. ABRASION
RESIST. DIMENSIONAL
DURABILIDAD
HORMIGON ENDURECIDO
RESIST. COMPRESION
RESIST. ABRASION
RESIST. DIMENSIONAL
DURABILIDADDOSIFICACION DEL
HORMIGON
DOSIFICACION DEL
HORMIGON
Propiedades Físicas de los AridosPropiedades Físicas de los Aridos
Densidad y Peso Específico
Absorción, Humedad y Esponjamiento Arenas
Compacidad, Huecos y Leyes de la Compacidad
Superficie Específica
% Humedad
La humedad de un árido es importante para
determinar el agua libre. Conociendo la humedad
total, la humedad seca y la humedad para
condición SSS.
Estados de Humedad
Seco al horno: se obtiene sólo en el laboratorio a 110 ºC constante. Se compara por pesos, cuando el peso final es igual al peso anterior enfriado a temperatura ambiente, SECOSeco al aire: se obtiene sólo en verano y es producto de la temperatura ambiente, la velocidad del viento y la humedad relativa. Es un estado “condicionado”Saturado superficialmente seco: se obtiene en laboratorio. Es un estado límite no práctico. Se sumerge por 24 h., se saca y se seca con un paño húmedo.Húmedo mojado: tiene todos sus poros saturados más una película de agua en la superficie.
Estados de humedad de los áridos
Árido seco en Estufa Árido parcialmente seco al aire
Árido saturado parcialmente seco Árido Húmedo
POROSIDAD Y ABSORCIÓNHUMEDADES
Ejemplo Visual del Estado de Humedad de una Arena
Absorción en %
Contenido total de humedad interna de un árido en condición SSS.Medida de la porosidad del árido, porque absorberá tanto como poros tenga y la porosidad determina la calidad del árido y por lo tanto del hormigón.Valores de absorción recomendados para áridos
Gruesos < 2 % Finos < 3 %
Se acepta para hormigonesPobres hasta 10 % de porosidadCorrientes hasta 5 % de porosidadAlta resistencia hasta 3 % de porosidad
Densidades de los Áridos
Al considerar los diversos tipos de huecos, aparecen las definiciones y conceptos de las distintas densidades del material:
DENSIDAD ABSOLUTA
DENSIDAD REAL
DENSIDAD APARENTE
ρ = M / Vm
ρr = M / (Vm + Vpi)
ρa = M / (Vm + Vpi + Vh + Vpa)
Compacidad, m; es la relación entre el volumen de sólidos
que tiene un material granular y el volumen aparente que
ocupa.
Oquedad, h; o cantidad de huecos, es el complemento de
la compacidad, es decir el volumen de huecos por unidad
de volumen aparente.
a
r
VVCompacidad =
Leyes de la Compacidad
Un conjunto de granos de igual tamaño debe ser llenado por
partículas menores. Para ello se debe estudiar la CANTIDAD Y
DIMENSIÓN DEL RELLENO.
Tomamos un material BASE cuyos granos tienen un tamaño
entre “d” y “d/2” y un RELLENO cuyas partículas tienen un
tamaño inferior a “d/2” y mayor que “d/4”
Al mezclar estas partículas y determinar su ρa se podrá
observar que ésta varía en función de las combinaciones de
mezclas.
Primera Ley de la Compacidad
1
1,2
1,4
1,6
dens
idad
apa
rent
e kg
/dm
3
100 80 60 40 20 0 BASE
0 100 RELLENO20 40 60 80
Primera Ley de Compacidad
Se verifica con cualquier par de materiales monogranulares la
siguiente PRIMERA LEY DE LA COMPACIDAD:
“Se alcanza la máxima Compacidad de una mezcla binaria con
siete partes en masa de material BASE y tres partes de material
de RELLENO, aproximadamente”.
Interesa la superficie en que se va a repartir la cantidad de cemento disponible.
Cada vez que se parte una piedra, aparece una nueva cara que debe ser “pintada” con pasta de cemento. Hay más superficie específica por unidad de masa en los materiales más finos.
La superficie específica de un granulado corresponde a la suma del área total de las partículas que caben en una determinada masa.
Generalmente se expresan en cm2/g para los finos y en cm2/kgpara las arenas y áridos gruesos.
Superficie Especifica
Forma y Textura Superficial
Lo que se persigue es que se asemeje lo más posible
a una esfera o cubo. Otra forma conducirá a
problemas de trabajabilidad.
Partículas alargadas exigirán mayor cantidad de
agua para recuperar la trabajabilidad, ya que
tienden a trabarse por su forma y rugosidad.
Árido Chancado : Similar a CuboÁrido Chancado : Similar a Cubo
Árido Rodado : Similar a EsferaÁrido Rodado : Similar a Esfera
Forma de los Granos
La dimensión, las irregularidades, las rugosidades
de las partículas por medio de la compacidad y
superficie específica, determinan resistencias,
docilidad, permeabilidad y otras características de
los hormigones.
Coeficiente Volumétrico
El Coeficiente Volumétrico proporciona una idea de la regularidad de las partículas. Es una relación entre el volumen “v” de la partícula y el volumen V de la esfera circunscrita.
1
6
3
≤=
=
∑∑
Vv
CV
dV π
d
Análisis y Condiciones de los ÁridosAnálisis y Condiciones de los Áridos
Granulometría
Tamaño Máximo
Contenido de Granos Finos
Porosidad
Resistencia Intrínseca
Estabilidad Química y Física
Análisis Granulométrico
Consiste en determinar la distribución por tamaños de
las partículas que forman el árido.
El estudio se realiza haciendo pasar el árido por la serie
de tamices recomendada por la Nch 163, es decir la serie
ASTM.
Gráficos Granulométricos
Visualización gráfica de la distribución porcentual de los diferentes tamaños de los granos de un árido.
Tamizador para árido fino y grueso
Clasificación según tamaño
Arena (árido fino) = Árido que pasa por el tamiz de abertura
nominal de 5 mm y es retenido en el de 0.080 mm.
Gravilla (arido grueso) = arido que pasa el tamiz de 20 mm y
queda retenido en el de 5 mm.
Grava (árido grueso) = Árido retenido en el tamiz de abertura
nominal de 5 mm.
Árido Total (árido combinado) = Árido resultante de la
combinación de arena(s) y grava(s) en proporciones definidas.
Clasificación según tamaño en mm
Gravilla (g)5 ≤ g ≤ 20
Arena (A)A < 5
Grava (G)20< G ≤ 40 a 50
Grava Gruesa (GG)GG > 40
Correspondencia de Tamices
ASTM Nch (mm)
2 ½” 632” 501 ½” 401” 25¾” 20½” 12.53/8” 10# 4 5# 8 2.5# 16 1.25# 30 0.630# 50 0.315# 100 0.160
ARENAS
GRAVAS
GRAVILLA
Los áridos se clasifican según el tamaño de sus partículas en dos tipos: Arenas y Gravas
La granulometría de las arenas deben cumplir con los límites especificados en la siguiente tabla:
Para evaluar el cumplimiento de la granulometría en el caso de las arenas cuyo tamaño máximo nominal exceda los 5 mm se debe efectuar conversión de la granulometría original considerando como 100% el material que pasa por el tamiz de 5 mm de abertura nominal.Las arenas que no cumplen con los requisitos granulométricos pueden ser utilizadas siempre que las mezclas de prueba preparadas con estas arenas cumplan los requisitos de las especificaciones particulares de la obra.
TAMICES(MM) 10 5 2,5 1,25 0,630 0,315 0,160
%ACUMULADO
QUE PASA100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10
Tipos Granulométricos de áridos gruesos, NCh 163
% ACUMULADO QUE PASA PARA LOS SIGUIENTESTAMICES GRADOS (DEFINIDOS POR TAMAÑOS LIMITES EN mm)
(mm) 63-40 50-25 50-5 40-20 40-5 25-5 20-5 12,5-5 10-2,580 100 --- *) --- *) --- --- --- ---63 90-100 100 100 --- --- --- --- --- ---50 35-70 90-100 90-100 100 100 --- --- --- ---40 0-15 33-70 --- 90-100 90-100 100 --- --- ---25 --- 0-15 35-70 20-55 --- 90-100 100 --- ---20 0-5 --- --- 0-15 35-70 --- 90-100 100 ---
12,5 --- 0-5 10-30 --- --- 25-60 --- 90-100 10010 --- --- --- 0-5 10-30 --- 20-55 40-70 90-1005 --- --- 0-5 --- 0-5 0-10 0-10 0-15 10-30
2,5 --- --- --- --- --- 0-5 0-5 0-5 0-101,25 --- --- --- --- --- --- --- --- 0-5
*) Los grados 50 – 5 mm corresponden a mezclas de los grados 50 – 25 mm con 25 – 5 mm y el grado 40 – 5 mm corresponde a mezclas de los grados 40 – 20 mm con 20 – 5 mm.
Observación
“Las gravas que no correspondan a ninguno de los
grados especficados en la tabla, pueden ser empleadas
siempre que las mezclas de prueba preparadas con
estas gravas cumplan con los requisitos de las
especificaciones particulares de la obra”
Bandas granulométricas de (G + g), F y (G + g + F)
F
G + gG + g + FG + g + F
Granulometrías más usadas en:
Árido combinado (árido grueso + árido fino)Tamices % que pasa, en peso, para los
empleados tamaños máximos indicadosASTM 1 1/2" 3/4"1 1/2" 100 ---3/4" 60-80 1003/8 40-61 90-100# 4 24-48 20-55# 8 15-37 0-15# 16 oct-28 ---# 30 6-19 0-5# 50 3-11 ---
# 100 2-5 ---MF = 6,40 a 5,11 MF = 5,90 a 5,25
10-28
Ajustes Granulométricos
Granulometría influye sobre:Docilidad
Dosificación de Cemento y AguaSegregaciónExudación
En general sobre las propiedades del Hormigón fresco y Endurecido.
Requisitos Generales
Conferir trabajabilidad adecuada
Forma de granos :
Forma regular favorece trabajabilidad y disminuye necesidad de agua.
Porosidad
Relacionada con absorción del agua. Menor densidad real implica mayor porosidad.
Alta porosidad
Conferir trabajabilidad adecuada
Forma de granos :
Forma regular favorece trabajabilidad y disminuye necesidad de agua.
Porosidad
Relacionada con absorción del agua. Menor densidad real implica mayor porosidad.
Alta porosidad
Tamaño Máximo del Árido
Da = Abertura del menor tamiz que deja pasar el 100% de
la masa del árido.
Dn = Abertura inmediatamente inferior a Da, cuando por
dicho tamiz pasa el 90% o más de la masa de un árido.
Cuando pase menos de este valor, Da = Dn.
A mayor tamaño máximo del árido usado en el
hormigón menor será la cantidad de agua
empleada en él, puesto que la superficie
específica a mojar es más pequeña.
En HORMIGONES - Tamaño Máximo del ÁridoEn HORMIGONES - Tamaño Máximo del Árido
Cuantifica el área limitada por la curva granulométrica.Para un 100% de árido que pasa por la malla #4
MF = 6 – % Pasa #4 a #100100
Cuantifica el área limitada por la curva granulométrica.Para un 100% de árido que pasa por la malla #4
MF = 6 – % Pasa #4 a #100100
Módulo de Finura Arenas PurasMódulo de Finura Arenas Puras
Para un % de árido distinto del 100% que pase por la malla #4
MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamiz Pasa 100% a la #100)
100
Para un % de árido distinto del 100% que pase por la malla #4
MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamiz Pasa 100% a la #100)
100
Módulo de Finura ArenasMódulo de Finura Arenas
Utilizar los tamices de la serie preferida, descartando para el cálculo los tamices 2”, 1” y ½”. Este valor corresponde a un valor medio, es un índice que representa a la granulometría por la distribución de frecuencias de tamaño, con un número.
MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamices hasta la #100)
100
Utilizar los tamices de la serie preferida, descartando para el cálculo los tamices 2”, 1” y ½”. Este valor corresponde a un valor medio, es un índice que representa a la granulometría por la distribución de frecuencias de tamaño, con un número.
MF = ∑ Nro Tamices – ∑ (Tamices hasta la #100)
100
Módulo de Finura Gravas
Contenido de Granos FinosContenido de Granos Finos
La Norma Nch 163 Of.79 “Aridos para Morteros y Hormigones”
Limita la cantidad de finos de tamaño menor a 0.08 mm en las arenas a un máximo de 5% y
7% según sean arenas naturales o manufacturadas respectivamente.
La Norma Nch 163 Of.79 “Aridos para Morteros y Hormigones”
Limita la cantidad de finos de tamaño menor a 0.08 mm en las arenas a un máximo de 5% y
7% según sean arenas naturales o manufacturadas respectivamente.
Requisitos Obligatorios – Referencia Nch 163
Destinados a Control de Recepción:
Granulometría: material retenido en tamiz de 5 mm para
las arenas y tamaños límites para las gravas.
Material fino menor que 0.080 mm
Impurezas Orgánicas y
Otros que se especifiquen en las Especificaciones
particulares de la obra o que ordene el profesional a cargo
de la obra para dosificar:
Propiedades críticas de un árido por condiciones locales
(Ej. Sales solubles)
Propiedades requeridas para obtener hormigones
especiales. (Ej. Hormigón de pavimentos)
Destinados a Control para Uso - Dosificación
Granulometría
Densidad Aparente
Densidad Real
Densidad Neta
Absorción
Huecos
Humedad
Finos por Lavado
Granulometría
Densidad Aparente
Densidad Real
Densidad Neta
Absorción
Huecos
Humedad
Finos por Lavado
Frecuencia de Ensayos
Debe coincidir con la frecuencia de muestreo establecida
en la NCh 164 y determinada con el representante
técnico y/o contratista
Debe coincidir con la frecuencia de muestreo establecida
en la NCh 164 y determinada con el representante
técnico y/o contratista
CONTROL DE CALIDAD ADICIONAL
Esponjamiento de las Arenas
Contenido de Humedad
Determinación de Cloruros y Sulfatos (Nch 1444)
Desgaste de los Ángeles
Finos por Lavado
Esponjamiento de las Arenas
Contenido de Humedad
Determinación de Cloruros y Sulfatos (Nch 1444)
Desgaste de los Ángeles
Finos por Lavado
CONTROL DE CALIDAD
Coeficiente Volumétrico de las Gravas (Nch 1511)
Partículas Favorables (Din 4226)
Determinación Colorimétrica de Impurezas Orgánicas en las
Arenas (Nch 166)
Determinación de Huecos (Nch 1326)
Determinación Partículas Desmenuzables (Nch 1327)
Coeficiente Volumétrico de las Gravas (Nch 1511)
Partículas Favorables (Din 4226)
Determinación Colorimétrica de Impurezas Orgánicas en las
Arenas (Nch 166)
Determinación de Huecos (Nch 1326)
Determinación Partículas Desmenuzables (Nch 1327)
PARTICULAS FAVORABLESPARTICULAS FAVORABLESFigura 1
Figura 2
Ancho
Figura 3 Espesor
CRITERIOS BASICOS PARA LA ESPECIFICACION
Para la especificación de áridos para morteros y hormigones, se
deben tener en consideración los siguientes aspectos básicos:
Procedencia de los áridos;
Tipo de ambiente en que prestarán servicio;
Realizar hormigones de prueba para la verificación de
resistencias;
Establecer por especificación los ensayos necesarios para
verificar la calidad del material.
Para la especificación de áridos para morteros y hormigones, se
deben tener en consideración los siguientes aspectos básicos:
Procedencia de los áridos;
Tipo de ambiente en que prestarán servicio;
Realizar hormigones de prueba para la verificación de
resistencias;
Establecer por especificación los ensayos necesarios para
verificar la calidad del material.
EJEMPLO DE METODOLOGIA PARA CLASIFICAR UN ARIDO
Sugerencias para establecer clasificación:
Fabricar series de hormigones de prueba.
Curvas granulométricas dadas por el proveedor de áridos.
Realizar amasadas utilizando cementos de la misma partida
para cada evaluación.
Determinar valores de resistencia, de consistencia y
trabajabilidad.
Sugerencias para establecer clasificación:
Fabricar series de hormigones de prueba.
Curvas granulométricas dadas por el proveedor de áridos.
Realizar amasadas utilizando cementos de la misma partida
para cada evaluación.
Determinar valores de resistencia, de consistencia y
trabajabilidad.
Requisitos Código 318Código de Diseño del Hormigón Armado
Normas para Ensayos y Materiales
Registros de Ensayos de Materiales.
NCh 163 y NCh 170 – ASTM C 33 y ASTM C 330.
Limitaciones del tamaño máximo del árido.
Para DISEÑO DE HORMIGONESTamaño Máximo Nominal del Árido
Debe ser igual o inferior al menor de los siguientes
valores:
¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.
1/5 de la menor distancia entre paredes del moldaje.
1/3 del espesor de losas armadas.
¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.
¾¾
1/3 del espesor de losas armadas.1/3 del espesor de losas armadas.
1/3
Requisitos Manual de CarreterasVolumen Nº8
Capitulo 8.200 – Agregados Petreos
Esta especificación establece los requisitos que deben cumplir los áridos para hormigones y morteros de cemento hidráulico. Se aplica a los áridos de densidad neta entre 2.000 y 3.000 kg/m3 que se emplean en la elaboración de morteros y hormigones.
Terminología:Árido NaturalÁrido TratadoÁrido FinoÁrido GruesoÁrido CombinadoÁrido Integral
Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Finos
Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Gruesos
Capitulo 8.200 – Agregados Petreos
Muestra de laboratorio. La cantidad de muestra necesaria para ser enviada al laboratorio depende del tipo y número de ensayos a los cuales será sometido el material. Las cantidades mínimas requeridas para los ensayos básicos de calidad son las siguientes:
Pétreo Fino: 30 kgPétreo grueso: una cantidad en kg equivalente a 2 veces el tamaño máximo absoluto del pétreo grueso, expresado en mm.Pétreo Integral: en este caso se cumplirá simultáneamente con las cantidades mínimas requeridas para los distintos tipos de pétreos antes mencionados.
Capitulo 8.200 – Agregados Petreos Frecuencias de Muestreo
Control de Recepción.
Al menos 1 muestra cada 500 m3 ó cuando se cambie de
proveedor.
Control para el Uso.
Una o más muestras por cada 250 m3 de cada tipo de material
pétreo.
Cuando se cambie de fuente de abastecimiento.
Combinación de Áridos
ANALISIS GRANULOMETRICO
TIPO DE ARIDO : GRAVAMASA INICIAL : 7335 Grs.
TAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASAASTM GRAMOS % %
2 "11/2 " 100
1 " 3951.5 53.87 463/4 " 2578.3 35.15 111/2 " 773.1 10.54 13/8 " 3.6 0.05 0N° 4 1.9 0.03 0
TIPO DE ARIDO : GRAVILLAMASA INICIAL : 5215 Grs.
TAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASAASTM GRAMOS % %
3/4 " 15 0.29 1001/2 " 2046.8 39.25 1003/8 " 1334.6 25.59 60N° 4 1574.2 30.19 35
ANALISIS GRANULOMETRICO
TIPO DE ARIDO : ARENAMASA INICIAL : 617.6 Grs.
TTAMICES PESO RETENIDO RETENIDO PARCIAL PORCENTAJE QUE PASA
ASTM GRAMOS % %
3/8 " 100N° 4 4.3 0.70 99N° 8 139 22.51 77N° 16 127.7 20.68 56N° 30 79.2 12.82 43N° 50 91.8 14.86 28N° 100 116.4 18.85 10
ANALISIS GRANULOMETRICO
TAMICES ARIDO ARIDO ARIDOA.S.T.M. A B C
2 "11/2 " 100
1 " 463/4 " 11 1001/2 " 1 603/8 " 35 100N° 4 5 99N° 8 1 77N° 16 56N° 30 43N° 50 28N° 100 10
COMBINACION DE ARIDOS
TAMICES ARIDO ARIDO 0,53*A 0,47*B G TABLA N ° 3A.S.T.M. A B 40 - 5
2 " 10011/2 " 100 100 53 47 100 90-100
1 " 46 100 24 47 713/4 " 11 100 6 47 53 35-701/2 " 1 60 1 28 293/8 " 0 35 0 16 16 10-30N° 4 0 5 0 2 2 0-5
COMBINACION DE ARIDOS
¾ de la menor distancia horizontal libre entre armaduras.
1/5 de la menor distancia entre paredes del moldaje.
1/3 del espesor de losas armadas.
Ley de CompacidadLey de Compacidad
En resumen, hay una cantidad de relleno y una dimensión de relleno
óptima y cuando estan bien proporcionados los pares BASE-RELLENO,
se puede considerar que no existen pérdidas de compacidad de las
mezclas.
La compacidad depende de la granulometría y hay soluciones tanto
continuas como discontinuas.
La compacidad alta es favorecida por la forma regular de las
partículas. Los granos de cantos rodados dan más altas compacidades
que los materiales chancados.
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