Universidad Católica del NorteDpto. Ingeniería en ConstrucciónAntofagastaMayo 2012

Integrantes:

Angelo Aguilera

Sebastián Lecaros

Karina Olmedo

Asiak Toroco

Profesor:

Lili Lastra M.

Página | 1

Índice

Índice……………………………………………………………….…………….….2

Introducción……………………………………………………..…………………..3

Generalidades…………………………………………..……….…….…...……....4

Clasificación de los áridos…………………………………….………..….….......5

Propiedades de los áridos……….………………………………….…………......6

Características del grano…….……………………………………….…..............7

Tratamiento a los Áridos………………………... …………….……………….....8

Abastecimiento……………………... …………….…………………………….....9-10

Sitios de extracción……………………... …………….……………………….....11

Determinación del contenido de humedad (NCh1515)………………..……....12-13

Determinación de la materia orgánica. NCh166………………………………..14

Ensayo desgaste de los Ángeles…………………………………………….…..15

Esponjamiento de las arena ………………………………………….…………..16-17

Densidad Aparente Suelta y Compactada NCh1116……………….…..…......18-19

Determinación Densidad Neta, Real y Absorción de los Pétreos gruesos.…20-23

Porcentaje de Huecos en Áridos (NCh1326 Of.77)……………………...….....24-25

Determinación del % de finos menor que 0,08 . NCh.1223……………...……25

Determinación Coeficiente Volumétrico de las gravas NCh 1511…………….26

Análisis Granulométrico NCh 165……………………..………….………………27-28

Reacciones algunos áridos………………………………………………………..29

Agua para Hormigones Nch1443………………….……………………………...30

Conclusión………………………………………………………………..……….…31

Bibliografía-…………………………………………………...……………………..32

Página | 2

Introducción

Hoy en día en la Construcción el material más utilizado es el hormigón, tanto por su bajo costo y distintas formas de utilización, y alta resistencia. Siendo unas de sus materias primas importantes los áridos y el agua.

La resistencia del Hormigón es un factor importante en la seguridad de una estructura, de la calidad de los agregados pétreos depende la resistencia del hormigón ya que ocupa aproximadamente el 75% de su masa, es el esqueleto resistente. En las mezclas asfálticas ocupa aproximadamente el 90% de su masa. Pero esta no se obtiene únicamente con la correcta dosificación de sus materias primas, ni un eficiente mezclado, colocación y fraguado, porque aún cumpliendo con esto, los resultados de ensayos en los laboratorios muestran variaciones importantes en la resistencia de de el mismo.

Uno de los factores que afectan a la contracción del concreto es la cantidad del agregado fino (que pasa la malla Nº 200), también la adherencia interna del concreto se ve afectada por materiales desmenuzables e impurezas como limos y arcillas y la resistencia es afectada también por un exceso de partículas liviana en los agregados. Por ejemplo en la zona Norte de Chile el alto contenido de impurezas como Cloruros y Sulfatos en los áridos puede causar altos daños en las estructuras. Es por estas razones que es muy necesario controlar, de la manera más rigurosa posible, la calidad de estos agregados para obtener un resultado óptimo y de gran valor.

El enfoque que le daremos a este informe de agregados pétreos y agua es sobre el control de calidad mediante ensayos de laboratorio, para saber sus componentes y su comportamiento frente a las distintas solicitaciones a las que será sometido. Lo que en Chile está regulado por la NCh163.

Generalidades

Página | 3

Agregados Pétreos

Son materiales granulares sólidos e inertes que se extraen de la naturaleza, se utilizan para la fabricación de productos artificiales resistentes, mediante su mezcla con materiales aglomerantes de activación hidráulica (cementos, cales, etc.) o con ligantes asfálticos.

Las rocas que provienen de canteras, son procesadas en plantas chancadoras y clasificadoras dan formas con aristas agudas y se les llama “áridos de canto vivo”. Las provenientes de ríos o pozos, arrastradas por las aguas van pulimentándose formando las piedras llamadas “áridos de canto rodado.

Lo más utilizado en la construcción es el hormigón y una de las materias primas fundamentales para su confección son los áridos, los cuales se separan en grava y arena. 

Definiciones

Árido: material pétreo compuesto de partículas duras, de forma y tamaño estables.

Árido natural: árido procedente de yacimientos pétreos y que no ha sido sometido a tratamiento mecanizado.

Árido tratado: árido que se sometió a tratamiento de trituración, dosificación por tamaños y/o lavado en operaciones mecanizadas.

Arena (árido fino): árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm y es retenido en el de 0,08 mm ( Nº 200).

Grava (árido grueso): árido retenido en el tamiz de abertura nominal de 5 mm (Nº 4).

Árido total (árido combinado): árido resultante de la combinación de arena y grava en proporciones definidas por el estudio de dosificación y que ha de emplearse en la fabricación de un hormigón.

Árido revuelto (árido integral): arena y grava mezclada en proporción no definida.

Clasificación de los áridos

Página | 4

a) De acuerdo al origen de la roca el árido puede ser ígneo, sedimentario o metamórfico. En este grupo se incluyen los basaltos, pórfidos, gabros, granitos, cuarcitas, etc. cuyas cualidades de resistencia al pulimento los hace idóneos para garantizar la textura superficial necesaria durante un largo periodo de tiempo, por lo que son especialmente adecuados para su empleo como árido grueso en capas de rodadura, tanto en mezclas bituminosas como en tratamientos superficiales. Su mayor inconveniente es su precio, que muchas veces tiene un gran peso a la hora de decidir sobre la conveniencia de usarlos.

b) Artificiales o indirectos: cuando se obtienen de canteras y se someten a un proceso de chancado, cuando no hay a mano depósitos naturales de arenas o gravas hay que recurrir a canteras. En la cantera se deben obtener rocas de tamaños adecuados para someterlas a chancado

c) Naturales o directos :se obtienen de yacimientos, que pueden ser depósitos fluviales, glaciares, eólicos o marinos Los áridos se encuentran prácticamente sueltos, son más económicos.

d) Clasificación según tipo de partículas: Chancados ó Rodados

e) Clasificación según tamaños

Grava

− Bolones : mayores de 80 mm

− Grava gruesa : de 80 a 40 mm

− Grava Fina : de 40 a 20 mm

− Gravilla : de 20 a 10 mm

Arena

− Arena gruesa : de 5 a 2 mm

− Arena media : de 2 a 0,50 mm

− Arena fina : de 0,50 a 0,080

− Limo o polvo : de 0,05 a 0,005mm

− Arcilla : de 0,005 a 0,001 mm

− Coloides : menores que 0,001 mm.

Otros pétreos utilizados en construcción

Página | 5

TamizASTM

Tamiz mmNCH

3” 802” 50

1 ½” 401” 25

3/4” 203/8” 10

TamizASTM

Tamiz mmNCH

N°4 5N°10 2N°20 0.9N°40 0.5N°60 0.3

N°140 0.1N°200 0.08

- Granito

- Basalto

- Traquita

- Arcilla

- Conglomerados(brechas, o pudines)

- Areniscas

- Yeso o algez

- Caliza

- Margas

- Pizarras

- Mármol

- Gneis.

Propiedades de los Áridos

Las piedras que se utilizan en construcción deben tener las siguientes propiedades:

Ser homogéneas, compactas, duras, estables y de grano uniforme.

Carecer de grietas, coqueras (cavidades), nódulos, restos orgánicos, etc. lo que se aprecia fácilmente por el sonido claro al golpearlas con el martillo.

Ser resistentes a las cargas que hayan de soportar: flexión, compresión, desgaste, impacto, etc., aproximadamente superior a 500 kg/cm2 las eruptivas y 250 kg/cm2 las de sedimentación y metamórficas.

No deberán alterarse por los agentes atmosféricos y agentes químicos (humedad, agua, hielo, etc.) teniendo una pérdida de resistencia a la compresión menor del 10%.

Ser resistentes al fuego.

No ser absorbentes o permeables en proporción mayor del 4,5% de su volumen.

La porosidad del grano está íntimamente relacionada con la absorción de agua ya que con esta medición se pretende representar el volumen de huecos accesibles.

Página | 6

La absorción se relaciona con:

la finura de los granos

la rugosidad de la superficie

cantidad de poros accesibles

afinidad del material con el agua.

Características del grano

Forma

La forma de los granos influye en las propiedades del hormigón. Las piedras de formas irregulares (mayor superficie específica) producen dificultades en el manipuleo o menor trabajabilidad , pero, por otra parte, produce mayor trabazón y soporta mejor las tracciones.

Un exceso de partículas irregulares acarrea dificultades que se compensan con el uso de los finos (arena y cemento) y agua, los que hacen disminuir las resistencias y aumentan las deformaciones por contracción.

Para los efectos prácticos se puede decir que no hay problemas en el uso de áridos redondeados y áridos de cantos angulosos (chancado) siempre y cuando se use la dosificación adecuada.

Composición

Frente a la estabilidad físico química es importante pronosticar un comportamiento estable frente a los ataques físicos y químicos y que los hace permanente en el tiempo. Varios son los factores que degradan a los áridos:

composición mineralógica

porosidad accesible

compuestos solubles

compuestos reactivos

tipos de cemento con los que se va a usar

Página | 7

solicitaciones, etc.

Tiene que existir afinidad con la pasta de cemento. La reacción química de los áridos con los álcalis del cemento produce dilataciones y agrietamientos. El ópalo (sílice hidratada amorfa) también reacciona desfavorablemente. Para que se produzcan estos fenómenos deben coincidir tres condiciones:

Áridos reactivos

cementos con exceso de álcalis

ambiente cálido y húmedo

Tratamientos a que son sometidos los áridos.

Es preciso someter a los áridos a diversos procesos que corrigen los índices que miden sus calidades, hasta llevarlos dentro de los intervalos de valores admitidos en las especificaciones de las obras y fabricación de hormigones. Las etapas de procesamiento de los áridos son, por lo general, las siguientes:

Trituración, clasificación y eliminación de impurezas

1.Trituración de los Áridos

Los materiales procedentes de yacimientos no suelen encontrarse en condiciones de utilización directa, salvo algunos casos. En general, los materiales presentan partículas de mayor tamaño que el especificado.

2. Clasificación de Arenas y Gravas

Para clasificar los agregados pétreos en sus distintos tamaños de acuerdo a una curva granulométrica elegida, es necesario tamizar dichos materiales a fin de que el producto final tenga las características deseadas.

Página | 8

3. Métodos de eliminación de impurezas ( Lavado de agregados pétreos).

El lavado del material se realiza por intermedio del agua, la cual cumple las funciones de: lavar el material, eliminar la arcilla, remover y separar materiales indeseables como las pizarras, materia orgánica, esquistos, carbón, etc., clasificar y diluir las sales solubles. Los áridos gruesos se lavan, normalmente, en la operación de tamizado. También se utilizan rampas de lavado especial, tromeles, lavadores de paleta y tornillos sin fin, fundamentalmente para aquellos casos en los que el lavado debe ser más eficiente. Las arenas pueden someterse a procesos similares a los de las gravas.

Abastecimiento de áridos

En un proceso constructivo el abastecimiento de árido puede ser de dos maneras, donde el tipo de abastecimiento que se tratara se elegirá básicamente por tema de costo:

Abastecimiento externo: El proveedor deberá acreditar con certificación valida que su producto (el árido), cumplan con los requisitos normalizados, que para el árido cumple con la norma NCh 163, o si son más exigentes, los que establezca el comprador mismo.

Abastecimiento propio: En este caso se debe considerar el estudio de las fuentes de abastecimiento de áridos.

Este procedimiento debe adaptarse a la magnitud de la demanda de áridos que significará la obra, por lo tanto, el proceso sugerido se muestra como:

Página | 9

Muestreo de los áridos

Una de las operaciones más importantes a considerar previo a los ensayos a que se ha de someter el árido es el muestreo. Para los fines de control de la producción, los áridos pueden ser muestreados en yacimientos, canteras, pozos, plantas, vehículos, acopios, correas transportadoras.

La muestra en definitiva debe ser “representativa“, es decir, que muestre la verdadera naturaleza y condición (uniformidad y variabilidad) de todo el material existente.

Tamaño de las muestras para laboratorio:

Como recomendación general y según en número de ensayos debe considerarse:

1.- Para ensayos corrientes: Se recomienda enviar al laboratorio una cantidad de material, expresado en litros a lo menos dos veces el tamaño máximo del árido medido en mm.

Ej.: Grava de 20 mm

Volumen de la muestra = 20 x 2 = 40 litros.

En la práctica esto corresponde enviar:

- 2 sacos cementeros de grava (aprox. 70 lt)

- 2 sacos cementeros de gravilla (aprox. 50 lt)

- 1 saco cementero de arena (aprox. 25 lt)

2.- Si se requiere confeccionar mezclas de prueba, además de los ensayos corrientes, se debe enviar, a lo menos, dos veces las cantidades anteriores.

3.- Para ensayos especiales, como desgaste o especiales de reconocimiento, en ese caso también debe ser, a lo menos, dos veces el volumen requeridos para la muestras corrientes.

Importante es el envasado de las muestras evitando contaminaciones e identificando bien las muestras: procedencia, ubicación, obra, etc.

Página | 10

Sitios de extracción

Canteras: Es la explotación de los mantos rocosos o formaciones geológicas, donde los materiales se extraen usualmente desde cerros mediante lo que se denomina tronadura o voladura (rotura mediante explosivos).

Cauce de rió: Corresponde a la extracción desde el lecho del ríos, en las cuales se encuentra material arrastrado por el escurrimiento de aguas.

Pozos secos: Zonas de antiguos rellenos Fluviales en valles, cercanos a ríos.

Bancos de sedimentación: Son los bancos construidos artificialmente para embarcar el material fino-grueso que arrastran los ríos.  

 

Precauciones para la extracción

1. Para extraer muestras de acopio o montones se procede a tomar paladas al azar en distintos puntos y desde el interior del acopio haciendo excavaciones u hoyos a distintos niveles en contorno de, acopio.

2. Se recomienda no tomar paladas del material en la base ni en la cima de los acopios. Las extracciones efectuadas a unos 30 cm de altura sobre el piso y de 30 cm más abajo del nivel superior, pueden proporcionar muestras más representativas.

3. Para extraer muestras desde camiones se efectúan excavaciones en distintos puntos de la capa, retirando porciones a medida que se profundiza la excavación.

Página | 11

Determinación del contenido de humedad (NCh1515)

Objetivo

Se pretende determinar el contenido de agua que tiene un material.

El agua que queda retenida en los poros y sobre la superficie de las partículas se llama “agua retenida”. Esta agua retenida tiene el agua químicamente combinada, que es la que forma parte de la estructura cristalina de los minerales en una cantidad muy pequeña.

Esta agua no puede ser eliminada si se seca hasta 110°C. El agua que se pierde en el secado es el agua gravitacional y capilar.

Tanto en las arenas como en las arcillas la humedad produce esponjamiento. Este aumento interesa en el caso de las arenas cuando se especifican los materiales en volumen en el caso de hormigones.

A un árido es posible encontrarlo bajo cuatro estados de humedad; saturado; saturado superficialmente seco; semi-saturado y finalmente seco.

El estado saturado superficialmente seco es el estado de humedad neutro, corresponde a la condición en que se encuentra el árido, cuando está dentro del hormigón fresco: no aporta ni gasta agua. Es una condición importante en los hormigones para fijar la relación agua/cemento.

Es conveniente hacer dos determinaciones de humedad cuyos resultados no deben diferir en más de 0,3%.

El secado debe ser a peso constante. Se entiende por peso constante el valor obtenido cuándo la pérdida de peso, entre dos pesadas sucesivas después de una hora adicional de secado, sea menor a 0,1% del peso del material.

Página | 12

Procedimiento:

Se debe tomar una muestra de acuerdo al tamaño máximo de la muestra según la tabla:

Tamaño máximo (mm)

Cantidad a emplear (g)

50 3000

25 1000

12,5 750

5 500

2 100

0,5 10

1.- Determinar y registrar la masa del recipiente (Mr)

2.- Colocar la muestra en el recipiente y pesar (Mh)

3.- Secar en horno por 24 hr a 110 +/- 5 ºC

4.- Determinar la masa de la muestra seca (Ms)

5.- Determinar la humedad con:

Fórmula a aplicar sin considerar recipiente:

ω = mh – ms 100%

ms

Fórmula a aplicar cuando se considera recipiente:

ω = mh – ms 100%

ms – mr

Página | 13

Determinación de la materia orgánica. NCh166

Objetivo

Determinar en forma cualitativa la presencia de materia orgánica en suelos y arenas. La presencia de impurezas orgánicas en los áridos es perjudicial en la dosificación de hormigones, debido a que éstas le quitan las propiedades a la mezcla, es decir, pueden absorber parte del agua que se ha calculado y variar la razón agua/cemento. También provoca que no se adhiera correctamente haciendo un hormigón menos resistente.

Se llama “Índice de coloración” en términos de ácido tánico, superior a 500 partes por millón, es la característica de una solución que tiene una intensidad de color superior (té cargado) a la solución tipo.

Reactivos:

Solución de hidróxido de sodio, NaOH (soda cáustica) al 3%

Solución de ácido tánico al 2%.

Preparación:

- La solución de NaOH al 3% se prepara disolviendo 30 gr. de soda cáustica en 970

cc. de agua destilada.

- La solución de ácido tánico al 2 % se prepara disolviendo 2 g de ácido tánico en

10 cc. de alcohol de 95° y 90 cc. de agua destilada.

- La solución patrón de ácido tánico de 500 partes por millón se prepara agregando

2,5 cc. de solución de ácido tánico al 2 % y 97,5 cc. de la solución de soda cáustica al 3%. Se agita y se deja reposar por 24 hr.

Procedimiento:

Se coloca en una probeta 150 a 200 g de la muestra a analizar junto con 100 cc. de la solución de soda cáustica al 3%. Se agita y se deja decantar por 24 hr. Al cabo de ese tiempo se comparan los colores de la solución con el material con la muestra patrón. Si el color es más oscuro que el patrón quiere decir que hay presencia de materia orgánica.

Color solución Contenido estimado

  materia orgánica

Transparente No tiene

Cetrino Indicios

Amarillo Regular

Te simple Abundante

Te cargado Muy abundante

Página | 14

Ensayo Desgaste de los Ángeles. NCh1369

Objetivo

Determinar la resistencia a la abrasión o desgaste de los agregados, es importante porque con esto conocemos la durabilidad y la resistencia que tendrá.

El método utilizado para conocer el desgaste, es conocido como el de la Máquina de los Ángeles, consiste básicamente en colocar una cantidad especificada de agregado dentro de un tambor cilíndrico de acero que está montado horizontalmente. Se añade una carga de bolas de acero y se le aplica un número determinado de revoluciones. El choque entre el agregado y las bolas da por resultado la abrasión, los efectos se miden por la diferencia entre la masa inicial y la masa del material desgastado expresándolo como porcentaje inicial.

Maquina de los Ángeles

Esta es un aparto constituido por un tambor cilíndrico hueco de acero de 500 mm. de longitud y 700 mm. de diámetro aproximadamente, con su eje horizontal fijado a un dispositivo exterior que le transmitirle el movimiento de rotación alrededor del eje. El tambor tiene una abertura para la introducción del material de ensayo y de la carga abrasiva.

Una carga abrasiva consiste en esfera de fundición o de acero de unos 48 mm de diámetro, entre 390 y 445 gramos de masa.

Procedimiento

Se mide unos 5000 gr de muestra seca con una aproximación de 1 gramo y se coloca junto con la carga abrasiva dentro del cilindro; se hace girar este con una velocidad entre 30 y 33 rpm, girando hasta completar 500 vueltas teniendo en cuenta que la velocidad angular es constante.

Después se retira el material del cilindro y luego se hace pasar por el tamiz # 12 según lo establecido en la Norma ICONTEC 77. El material retenido en el tamiz #12 debe ser lavado y secado en el horno a una temperatura comprendida entre 105 °C y 110 °C. Al día siguiente se cuantifico la muestra eliminando los finos y luego fue pesada.

Página | 15

Esponjamiento de las arenas

La arena al estar húmeda superficialmente, ocupa un mayor volumen que estando seca.

Si se tiene una cierta cantidad de material granular seco y se compacta, se obtiene un volumen. Si esta misma cantidad de material, se humedece levemente y se compacta de igual forma ocupará ahora un mayor volumen. Repitiendo la operación anterior con mayor cantidad de agua, su volumen aumentará hasta un valor máximo para luego ir disminuyendo, a medida que se agrega más agua, hasta alcanzar el mismo volumen seco. Este aumento de volumen se llama “esponjamiento” (e) y es un valor típico para cada arena.

La explicación física sería: cuando un material seco es compactado, los granos toman contacto entre sí dejando un mínimo de huecos. Al humedecerlo los granos se cubren con una película de agua muy firme y que es difícil de romper por las fuerzas intermoleculares entre la superficie de los granos y la película de agua (agua elástica). Debido a esta película es que el volumen aumenta. Esta película no crece indefinidamente sino que llegado a cierto espesor se rompe y los granos vuelven a tomar contacto entre sí y el agua se localiza en los huecos que quedan entre ellos (agua libre).

Página | 16

Procedimiento:

El procedimiento es medir en una probeta 250 cc. de arena húmeda compacta “V”, luego se agrega agua hasta inundarla y se le asienta bien dándole golpes a la probeta. Se lee el volumen ocupado por la arena inundada “v“, que es el mismo de la arena seca.

El porcentaje de esponjamiento con respecto a la arena seca será:

e = V – v . 100v

En obra, es útil conocer el esponjamiento cuando la arena se mide volumétricamente en carretilla.

El gráfico siguiente muestra curvas típicas de esponjamientos de arena gruesa y fina.

Para calcular el esponjamiento en función de las densidades se utiliza la fórmula:

Donde:

Dc = densidad aparente seca y compactada

Dap = densidad aparente húmeda y suelta, descontada la humedad.

Página | 17

Densidad Aparente Suelta y Compactada NCh 1116

Este método establece los procedimientos para determinar las densidades aparentes de los pétreos que se emplean en la elaboración de morteros, hormigones, tratamientos superficiales y mezclas asfálticas.La densidad de un árido es el cociente entre el peso y el volumen del material pesado y se expresa en kg/m3.

Definiciones.

- Hueco: espacio vacío entre las partículas de un pétreo.- Poro: espacio vacío interiores de una partícula de pétreo.- Vap: volumen aparente, es volumen de agua desplazado por la piedra, supuesta recubierta de una membrana impermeable infinitamente fina.

En hormigones se definen las siguientes densidades:

- Densidad aparente: considera el volumen de los granos (Vr), el volumen de los huecos entre los granos y el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. Se usa en la dosificación: Vr + ha + hi + H

- Densidad real: considera el volumen de los granos y el volumen de los poros accesibles e inaccesibles. Se usa en la dosificación.: Vr + ha + hi

- Densidad neta: considera el volumen de los granos y el volumen de los poros inaccesibles. Se usa para conocer la porosidad del grano.: Vr + hi = Vap – ha

- Densidad absoluta (Dab): corresponde a lo que en forma errónea se le designa por peso específico. Considera sólo el volumen del grano, condición que se logra cuando el material es molido a polvo impalpable. Su valor sirve para distinguir el origen mineralógico del árido.

Página | 18

La compacidad (C) es la relación entre el volumen de sólidos que tiene un materialgranular y el volumen aparente que ocupa. El complemento de la compacidad es la “Oquedad” (Oq) o cantidad de huecos.Para un conjunto de áridos:

Compacidad (C):

Se define la porosidad absoluta (Pa) u oquedad como:

Oquedad (Oq):

Ms = masa del material seco a masa constante.Vr = volumen realha = huecos accesibleshi = huecos inaccesibles.h = huecos totales ( ha + hi)

Equipos:- Balanza, horno, varilla pisón, recipientes, regla de enrase, poruñas, etc

Procedimientos:

Determinación de la densidad aparente suelta de los pétreos, incluye: arena, gravilla y grava.

− Tomar muestra representativa (cuarteo) y secar hasta masa constante.− Ocupar un recipiente de volumen conocido y de capacidad que indica la norma según el tamaño máximo nominal del pétreo en mm. (aprox. se usan 10 a 15 lt)

El volumen de la medida se realizará pesando el recipiente vacío y luego lleno de agua. El peso del agua será el volumen del recipiente. Se considera para los fines prácticos que la densidad del agua es uno. (γw = 1 kg/dm3).

Página | 19

Vaciar el pétreo con una poruña desde una altura del borde del recipiente de 5 cm en una medida de capacidad volumétrica especificada (V) para el tamaño máximo nominal del pétreo.

- Determinar la masa (Ms) del pétreo suelto o compactado que llena la medida.- Determinar la densidad aparente ( Dap) dividiendo la masa del pétreo por la

medida por la capacidad volumétrica de la medida. - Calcular la densidad aparente como el promedio aritmético de dos ensayos sobre

muestras gemelas.-

Daps = densidad aparente suelta.Ms = masa del material seco a masa constante.Vap = volumen del tiesto que lo contiene.

Determinación de la densidad aparente compactada de las arenas, gravas y gravillas.

− Llenar la medida en tres capas de espesores aproximadamente iguales, teniendo la última capa un exceso de pétreo por sobre el borde de la medida.− Emparejar cada capa y compactar mediante 25 golpes de pisón uniformemente repartidos. El pisón debe penetrar levemente en la capa inferior.− Enrasar la superficie con el pisón sin rellenar los huecos.− Registrar la masa del recipiente lleno en kg.− La densidad aparente compactada será el promedio de dos muestras gemelas aproximando a 10 kg/m3.

Se aplica a los pétreos de tamaño nominal igual o menor a 50 mm ( 2”). Llenar la medida en tres capas iguales compactando cada una de ellas con un pisón normalizado de 16 mm de diámetro terminado en media esfera. La expresión será:

Dapc = densidad aparente compactada.

Aceptación de resultados: Se acepta la determinación de las densidades cuando la diferencia entre los dos resultados obtenidos por el mismo operador, en ensayes sobre muestras gemelas, sea igual o inferior a 30 kg/m3.Para los pétreos de tamaño máximo nominal igual o superior a 50 mm e igual o inferior a 100 mm se aplica el procedimiento por percusión para la determinación de la densidad aparente compactada. Se llena en tres capas y se compacta cada una de ellas levantado el recipiente por cada asa a una altura de 5 cm y dejándola caer sobre una base firme. Se repite hasta completar 50 percusiones dejando caer la medida 25 veces de cada asa.

Página | 20

Determinación Densidad Neta, Real y Absorción de los Pétreos gruesos.

Se aplicará a los pétreos cuya densidad neta fluctúe entre 2000 y 3000 kg/m3 que son los que se emplean en hormigones, mezclas asfálticas y tratamientos superficiales.El problema radica en determinar el volumen de un árido o de una cantidad de áridos. Para ello se aplica el principio de Arquímedes (287-212 a de C.)“Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado “.

Antecedentes teóricos.

La densidad real y neta permite conocer los volúmenes compactos del árido con el fin de dosificar morteros y hormigones. Relacionada con la densidad aparente permite conocer la compacidad (C ) del árido. La absorción está íntimamente relacionada con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los morteros y hormigones.Se llama pétreo grueso al material retenido en el tamiz N° 4 (5 mm ) y N° 8 (2,5 mm).

La densidad real sss es aquella en que se considera la masa del pétreo seco más la masa de agua contenida en los poros accesibles.Se define como estado sss al grado y distribución de humedad que corresponde a la saturación de las cavidades accesibles, sin presencia de agua libre en la superficie de granos.Si se sumerge una piedra en agua por 24 hr ésta se satura y si se seca su superficie y se pesa, se tiene:

Msss = Ms + γw * ha = M + ha γw = 1 kg/dm3

Si se pesa sumergida en una balanza hidrostática, según Arquímedes:

Msum = Ms – ( Vap – h )*γw

Msss = masa de pétreo saturado superficialmente seco.Ms = masa del pétreo en estado seco.γw = densidad del agua (1 kg/dm3 supuesto a una t° = 18°C y a nivel del mar)

Absorción de agua es la masa de agua necesaria para llevar un pétreo de estado seco a estado sss. en 24 hr. Ello representa o pretende representar al volumen de huecos accesibles de las piedras. Se expresa como porcentaje del pétreo secado en horno hasta masa constante.Se recomienda limitar la absorción de agua al 5% en peso cuando se trata de hormigones que no estarán en contacto con agua. Para el caso de hormigones que deben ser impermeables se limita en el 3% y se permite hasta el 10% en hormigones pobres o de menor importancia.En pavimentos es más riguroso aceptándose para las gravas un 2% y para las arenas un

3%.

El agua libre (wL) que tiene el árido será:

wL = w – Ab (%) w = humedad total (%)

Página | 21

Equipos: Balanza, horno , recipiente, canastillo, herramientas.

La forma de determinar la densidad de un material fino (arena, suelo fino) es hacer tres pesadas:- Masa de un picnómetro con agua (Mw)- Masa seca del material fino (aprox. 200 gr) Ms- Masa del picnómetro con agua y el material dentro de él. (Mt)Si ha y hi son los huecos accesibles e inaccesibles, entonces los huecos totales serán h = ha + hi; luego el volumen real (Vr) será:Vr = Vap – hVap = volumen aparente

La densidad real Dr será:

Expresiones:- Vr = volumen real, es el volumen que ocupa la roca, sin contar el aire que encierra:Vap – ha –hi = Vap – h

Se llama porosidad absoluta (Pa) a la relación: (Oquedad)

La porosidad relativa (Pr) considera solamente los poros accesibles (ha)

Procedimientos para los Pétreos Gruesos

El tamaño de la muestra de ensayo debe ser de 4 kg cuando el tamaño máximo absoluto sea igual o inferior a 40 mm (1 ½”)− Eliminar por tamizado las partículas inferiores a 5 mm ó 2,5 mm para hormigón o asfalto respectivamente.− Saturar la muestra por 24 horas en agua.− Hacer una pesada sumergida (Msum) mediante un canastillo.− Secar superficialmente con un paño las piedras y pesar (Msss).− Secar la muestra hasta masa constante a 110 más menos 5 grados Celsius.(Ms)

Página | 22

Expresiones:

Determinación de la Absorción

Si la humedad (ω) del árido es menor que la ωsss éste absorberá agua durante el amasado, se le denomina absorción parcial.Si la cantidad de agua ω es mayor que la ωsss, entonces habrá agua libre que será cedida a la masa de hormigón durante la amasada.

Msss = masa saturada superficialmente seca.Ms = masa seca ( se obtiene en horno a 110° C durante 24 hrs. )ωT = humedad totalωL = humedad libreAbs = absorción

La densidad del agua se considera como 1000 kg/m3.Las densidades se expresan en kilos por metro cúbico aproximando a 10 kg/m3 y La absorción se expresa en porcentaje aproximando a 0,05%

Página | 23

Porcentaje de Huecos en Áridos (NCh 1326 Of.77)

El contenido de huecos que tiene un árido no se emplea directamente en el cálculo de la dosificación pero entrega un valor que permite comprobar la regularidad granulométrica de él. Una grava con alto porcentaje de huecos si se mezcla con gravilla se mejora su granulometría disminuyendo los huecos.Un árido con un alto contenido de huecos significa deficiencias en algunos tamaños como sucede en el caso de las gravas “cortadas” en 25 mm procedentes de plantas clasificadoras que tienen un alto contenido de huecos. Si estas gravas se mezclan con gravilla, al mejorar la granulometría, los huecos disminuyen.Los huecos de un árido corresponden a las separaciones o vacíos de los granos mayores que no son llenados por granos menores. El concepto de compacidad de la dosificación está basado en el relleno de huecos.Los huecos se expresan en porcentajes y representan la relación entre el volumen de vacíos y el volumen aparente de los granos contenidos en un recipiente.

Vh: volumen de huecos Vap: volumen aparente

Se puede demostrar, a partir de esta relación, que el porcentaje de huecos tiene relación con la densidad real y la densidad aparente que es un método indirecto analítico de obtener el porcentaje de huecos:

Dr: densidad real seca Dap: densidad aparente compactada seca. También el cálculo se puede efectuar con las densidades aparente y real en la condición sss.

Compacidad es el concepto que en dosificación indica el relleno de huecos. Respecto de ella se tiene:Para una mezcla binaria con material monogranular1ª Ley :Se alcanza la máxima compacidad en una mezcla binaria con siete partes en peso de material base y tres partes de material de relleno aproximadamente.Se llama material monogranular al que queda limitado entre un tamaño máximo y un mínimo que es la mitad del máximo.2ª Ley:Para una base monogranular de tamaño D, la máxima compacidad se alcanza con un relleno monogranular de dimensión igual a 1/16 D.3ª Ley:La compacidad depende de la granulometría.Los granos de cantos redondeados dan más altas compacidades que los materiales chancados.La compacidad se altera con la humedad y el grado de energía de compactación.La determinación de la densidad real se efectúa de acuerdo a las normas NCh 1117 para las gravas y NCh 1239 para las arenas y la la determinación de la densidad aparente se efectúa de acuerdo a la norma NCh 1116.

Página | 24

DETERMINACIÓN DEL % FINOS MENOR QUE 0,08 mm. NCh 1223.

ObjetivoEstablece el procedimiento, mediante tamizado húmedo, para determinar el contenido de material fino compuesto por partículas inferiores a 0,08 mm en los pétreos.

Antecedentes teóricos:El material más fino que la malla N° 200 (0,08 mm) que posee un árido se conoce como arcilla; ésta recubre los granos de árido formando una película que desmejora la adherencia entre el árido y la pasta de cemento, lo cual afecta la resistencia mecánica del mortero u hormigón.

Equipos: Balanza, tamices: 1,25 mm (N° 16); N°200 (0,08 mm), recipientes, horno, herramientas.

Procedimiento- Tomar una muestra representativa mediante cuarteo en la cantidad que indican la norma correspondiente.- Secar a masa constante y registrar su masa en estado seco (ms).- Lavar la muestra en un recipiente de modo de separar el material más fino y vaciarlo en los tamices con la malla N° 16 sobre la 200 para protegerla. Con agua corriente se continúa el lavado hasta que el agua escurra limpia y clara.- Recuperar este material lavado y secarlo a masa constante.- Pesar este material lavado y registrar su masa como ml.- El porcentaje de fino por lavado será:

Mf = contenido de fino menor que 0,08 mm

Ms = masa seca a masa constante, en gr.Ml = masa del material lavado, en gr.

Tamaño de la muestra.

Requisitos para Gravas y arenas. Cantidad de finos.

Página | 25

Determinación Coeficiente Volumétrico de las gravas NCh 1511

Dentro del mundo de la construcción es importa la calidad, la dimensión y forma de cada material, es así, cuando llegamos a medir el volumen volumétrico de las gravas, para nosotros es importante este paso, el coeficiente ideal para nosotros sería una forma esférica perfecta, cosa que no sucede en lo cotidiano.

En realidad en nuestras muestras salen muchas especies con formas elipsoidales, poliédricas, laminares y alargadas, para determinar nuestros coeficiente volumétrico es necesario una serie de ejercicios matemático que a continuación se les redacta:

Procedimiento:

- Se determina y registra el tamaño máximo absoluto del árido (Ta).

- Se reduce por cuarteo el material retenido en Nº 4 a las cantidades que específica la norma.

- Se acondiciona la muestra al estado SSS de acuerdo a la norma NCh 1117.

- Se coloca en una probeta graduada un volumen de agua que la deje totalmente sumergida. Se registra el volumen como V1.

- Se sumerge la muestra en el agua de la probeta, se agita para eliminar burbujas de aire. Se registra este volumen como V2.

- Se determina el volumen de agua desplazada V

V= V2 – V1

- Se miden con el pie de metro la mayor dimensión de cada partícula (Ni) y se registra.

- Se calcula y se registra la sumatoria del cubo de Ni:

(ΣNi3 = N1 ´3 + N2´ 3 + N3´ 3 +..........+ Nn´3 )

- Se calcula el CVM de acuerdo a:

en que Volumen esfera:

Se recomienda en gravilla usar CV > 0,15

Para hormigón armado impermeable usar CV > 0,20

Para hormigones en masa CV ≈ 0,12 – 0,15

Página | 26

Una grava de río puede tener un valor sobre 0,40.

Análisis Granulométrico NCh 165

Este ensayo es uno de lo más importantes ya que determina el tamaño de los áridos que serán distribuidos. La proporción de los distintos tamaños se llama también composición granulométrica y su estudio y determinación análisis granulométrico.

A través de este ejercicio podemos determinar varios aspecto de la muestra a realizar por ejemplo:

a) los áridos de un solo tamaño son los menos compactos.

b) la ausencia de finos conduce a compacidades escasas.

c) el árido más compacto es el compuesto de 60% de grueso y 40% de fino, con ausencia de medianos, lo que explica la preferencia para arenas gruesas, ya que el aglomerante del mortero hace el fino.

Para este ensayo utilizaremos una serie de tamices.

El tamizado se efectúa sobre una muestra representativa seca, como mínimo de:

- 10 kg para gravas

- 1 kg para arenas.

Página | 27

El resultado de una granulometría se expresa en un gráfico, con ello se aprecia visualmente su comportamiento con las bandas granulométricas recomendadas o para comparar las variaciones del mismo árido.

Para nuestro ensayo de áridos gruesos estos son los resultados recomendados.

Al combinar estos dos áridos es muy recomendado estar dentro de estos siguientes márgenes.

- La banda comprendida entre las curvas A – B corresponde a la zona de trabajo preferida y resultan de mezclar las granulometrías completas de las gravas o gravilla con la arena media. Es aplicable a los hormigones habitualmente usados en la construcción corriente.

- Para hormigones de pavimentos es recomendable adoptar granulometrías próximas a las curvas A.

- La banda comprendida entre las curvas B-C corresponde a la zona de trabajo aceptable siempre que se dosifique con más cemento y agua. Es aplicable a hormigones bombeables, hormigones a la vista y en aquellos casos en que se requiere más trabajabilidad.

- Los límites de la banda de trabajo se aplican a partir de la curva granulométrica

Página | 28

Reacciones algunos áridos.

La primera reacción álcali - agregado se detectó en 1940 en California, Estados Unidos, cuando en varias estructuras de concreto como edificios, puentes y carreteras se comenzó a observar agrietamientos y expansiones inexplicables a los pocos años de su construcción.

“Thomas Staton, un ingeniero estadounidense, demostró que el deterioro del concreto fue debido a la reacción entre el álcalis del cemento Portland y las rocas silíceas de los agregados. Este descubrimiento fue aceptado con gran interés y permitió a muchos científicos identificar la reacción álcali – sílice” explica Hermida Barrera.

Este hecho llevó a que en 1941 se colocara un límite superior de 0.6% por masa en el contenido de álcali del cemento adquirido para los más importantes trabajos y de esta manera disminuir el riesgo de fisuramiento.

Durante 1950, la reacción fue estudiada por muchos laboratorios a nivel mundial, iniciándose en Estados Unidos, más tarde en Europa, Canadá y otras partes del mundo. “Los estudios avanzaron rápidamente y se identificaron los componentes minerales en el agregado que intervenían en la reacción”, agrega Hermida Barrera.

En 1974 se realizó uno de los primeros encuentros internacionales de científicos interesados en la reactividad álcali – agregado en Dinamarca. Durante estas conferencias se proporcionaron las más importantes fuentes de información disponible, inclusive el relato de experiencias nacionales e internacionales, casos históricos, medidas preventivas y reparadoras como las de Dinamarca, Canadá, Nueva Zelanda, Japón e India.

Reacción Álcali - CarbonatoEsta reacción provoca que la roca genere poros, permitiendo que el agua entre y cause el hinchamiento de la arcilla y posteriormente la ruptura del agregado. Por lo general ocurre con piedras limosas de calcita, propias de las dolomías y no en las calizas.

Página | 29

Agua para Hormigones Nch1443

Dentro del ámbito de la construcción el agua juega un papel fundamental, es la base para

todo proceso que se pueda generar.

No se puede ocupar cualquier tipo de agua porque cada composición puede cambiar el término de terminación del material a llegar. Algunas de las condiciones que debe tener el agua es la siguiente: A) Características:

• Le otorga trabajabilidad al hormigón fresco

• Permite la hidratación del cemento

B) Condiciones

• Calidad tipo agua potable

• Usar agua de mar solo en hormigón < H15

• Agua sin azucares

• Las aguas desconocidas deben cumplir además requisitos químicos

Si se exceden los limites señalados, el agua debe ser sometida a tratamiento, ya sea por decantación en estanques sedimentarios de dimensiones apropiadas que trata de un proceso de depósito y asentamiento por gravedad de la materia en suspensión en el agua, donde por deposición se transporta el material mediante arrastre mecánico por el agua o el viento.

(*) Si sólidos disueltos > 5.000 mg/l se debe chequear y cumplir los requisitos de NCh 163, referente a los cloruros y sulfatos

Página | 30

Conclusión

Al haber terminado esta investigación del control de calidad de los áridos y agua, en su gran gama, podemos concluir varios aspectos relevantes de estos:

el papel que juegan los áridos en el mundo de la construcción es fundamental, ya que es la base principal para un molde que después se llevara a cabo, sin embargo existen tantos tipos de materiales en el mundo entero y podemos deducir que existen materiales excelentes; buenos, malos y muy malos.

Para determinar las propiedades del material a utilizar existen los ensayos, que han sido de una gran ayuda a la hora de optar por un material idóneo, que no nos pueda traer complicaciones futuras.

Gracias a las normas y a muchas investigaciones realizadas, hoy en día es fácil saber con qué elemento se va a trabajar lo que nos ayuda a tener en cuenta los problemas que nos puede traer una mala elección, o beneficios que estos nos puedan aumentar, si conocemos las características y propiedades del mismo.

Página | 31

Bibliografía

http://www.chancadoras.org/article/Trituradora-para-grava.html

http://www.spaincenter.org/b2b/construccion/hormigones/cantera-hormigones.htm

http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Tipos_de_%C3%A1ridos

http://web.usach.cl/doocc/matcc/aridos1.pdf

http://www.trateco.net/caracteristicas_grava.html

Apuntes de Tecnología del hormigón

“Guía de laboratorios de materiales” del departamento de ingeniería en obras

civiles de la USACH

Página | 32