Universidad Nacional Santiago Antúnez de Mayolo

Facultad de Ingeniería Civil

Curso Materiales de Construcción

Docente: Ing. Mas Anderson Huerta Maza

Separatas Unidad Didáctica Nº 01 Tema : Agregados

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ARIDOS

1.1 DEFINICIONES:

Por razones de carácter técnico y económico rara vez se utilizan los aglomerantes sin adición de materiales inertes. Estos se dividen de acuerdo a sus dimensiones en finos y gruesos y se designa con el nombre de agregados. Tienen gran influencia en las mezclas en que intervienen, pues de sus características físicas, químicas y mecánicas dependen los resultados que se buscan. Los agregados que vamos a estudiar son los que se utilizan para mezclas de concreto hidráulicos, constituyen aproximadamente el 75% de la masa, su rol es evidentemente de importancia.

1.2 CLASIFICACION POR SU PROCEDENCIA

La mayoría de los depósitos de agregados están referidos a la historia geológica de la región circundante. Los procesos geológicos que originaron la formación de depósitos o sus modificaciones subsecuentes son responsables de su tamaño, forma y localización, tipo y condición de la roca, granulometría, redondez y grado de uniformidad y muchos otros factores pertinentes para su utilización.

1.2.1 Agregados Naturales:

Depósitos fluviales. Son las más corrientes y suelen ser los mejores porque 1) Las piezas aisladas suelen ser redondeadas, 2) Las corrientes ejercen una acción clasificadora que puede mejorar sus granulometrías y 3) el desgaste causado por el transporte de la corrientes y la acumulación determinada una eliminación parcial de los materiales más débiles. Depósitos glaciales. Han sido transportado por el hielo y no han estado sujeto a las acciones de desgaste y clasificación de transporte por el río. Depósitos eólicos. El material acarreado por él viendo se reduce a la arena fina y es útil como arena para preparar morteros (mezclas). Cono de Deyección. Es una masa de material dietríctico en forma de semicono de suave pendiente depositada en la desembocadura de un barranco. Depósitos de lechos de mar. Son agregados limpios y de buena durabilidad, en el caso de ser utilizados para preparar concreto debe hacerse análisis químico para determinar el porcentaje de sales.

1.2.2 Agregados Artificiales

En este tipo de agregados ha intervenido la mano del hombre. Piedra partida. Es el material que se obtiene triturando mecánicamente rocas duras y tenaces. Las principales rocas usadas para la obtención de la piedra partida son las siguientes:

a. Grupo de rocas diabasas.- Que son rocas de origen ígneo, más densas y de grano más fino que las graníticas, (andesita, basalto, diabasa, gabro, etc.)

b. Grupo de granitos ( cuarzosas, feldespáticos o micáceos ).

c. Grupo de calcáreos (calcitas, dolomíticas).

d. Grupo de areniscas (silicios o cuarzosas, ferruginosas, etc. ). Fabricado expresamente, vale decir hechos por un proceso industrial. Arcilla expandida, consiste en obtener un agregado grueso (similar a la piedra), a base de arcilla. Cascote de ladrillo. Los pedazos de ladrillos, limpio y de buena calidad pueden constituir un agregado satisfactorio, dependiendo la resistencia del concreto y su densidad del tipo de ladrillo. El problema de abastecimiento de agregado grueso se encuentra en la región selvática, especialmente en la zona baja de la selva norte.

1.2.3 Sub - productos: Materiales obtenidos de desechos de los procesos industriales. En la zona norte, sur y en la zona central del País existen plantas de concentración de minerales y complejos siderúrgicos en los cuales se obtiene como subproducto escoria, pudiéndose emplear como agregado fino y grueso. También se emplea subproductos orgánicos que sirven para hacer aglomerado con el cemento. Al procesar la caña de azúcar (bagazo); en los molinos de trituración de arroz (cáscara de arroz), en los aserraderos ( viruta de madera). Requisitos que deben satisfacer los agregados. Los agregados deben satisfacer ciertos requisitos, y deben consistir en partículas limpias, duras, resistentes y durables, libres de sustancias químicas, recubrimientos de arcilla, o de otros materiales finos que pueden afectar la hidratación y la adherencia de la pasta de cemento. Las partículas débiles, quebradizas o laminas son perjudiciales.

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1.3 CLASIFICACION POR SU PESO:

Los agregados que producen concreto cuyo peso unitario varia de 2100 a 2400 kg/m3 se denominan de peso normal; los que producen concreto cuyo peso unitario varía de 320 a 1600 kg/m3 se denomina de peso ligero, los agregados que producen concreto cuyo peso unitario varía de 2400 a 2800 kg/m3 se denominan de gran peso.

1.3.1. Agregados de peso normal:

Los agregados más comúnmente usados como la arena, grava, piedra triturada y escoria de altos hornos enfriada al aire producen concreto de peso normal, es decir concreto que pasa 2100 kg/m3 a 2400 kg/m3. Estos deben satisfacer los requisitos de las especificaciones de los agregados para concreto (ASTM-C33).

1.3.2. Agregados de peso.

La demanda en la industria de la construcción de concretos de bajo peso volumétrico Dentro de los agregados de tipo ligero que nos brinda la naturaleza se mencionan la piedra pómez, las escorias y cenizas volcánicas, las tobas volcánicas, la diatomita, etc.; todas de suficiente resistencia y ligereza para ser empleadas en los concretos de bajo peso volumétrico, sin más elaboración que la trituración y cribado. Deben satisfacer los agregados para concreto (ASTM-C 330,C332). Piedra pómez.- En un vidrio poroso y de contextura espumosa, cuyo valor varía del blanco grisáceo al

amarillo. Cuando su estructura es débil y con elevado porcentaje de absorción, puede mejorarse por calcinación a temperatura próxima a su punto de fusión. Los concretos fabricados con agregados de piedra poméz alcanzan pesos volumétricos que varían desde 1400 a 1600 kg/m3. Escorias y cenizas volcánicas. La escoria es una roca volcánica vítrea muy semejante a las cenizas

industriales. Su calor varía del rojo al negro. Las cenizas son residuos de igual naturaleza que toman el lugar de los agregados finos o arenas en la fabricación de los concretos. Tobas volcánicas: Son polvos, cenizas o barras eruptivos que han sufrido proceso de consolidación. Perlita. -Es un material de origen volcánico que requiere un proceso industrial, por medio del cual se le

infla, adquiriendo una estructura cavernosa de celdas no interconectadas, su excepcional resistencia en relación como se le prepara industrialmente, su peso volumétrico puede controlarse y varía desde 320 a 800 kg/m3. Vermiculitas: Es un producto proveniente de la alteración de la riolita y otras clases de mica. Por

calcinación se dilata normalmente a los planos de exfoliación, cuyo volumen se hace 30 veces mayor que el volumen que tenía el material antes de ser calentado. Su peso volumétrico varía de 460 a 1000 kg/m3. Diatomita: Es una roca sedimentaria, compuesta principalmente de esqueletos de diatomes (silicio).

Aunque puede usarse en los concretos ligeros, previa calcinación como material inerte fino, no es aconsejable por la mayor cantidad de agua que requiere las masas, en cambio, como material adicional y en un 8% con relación al peso del cemento, hace el papel de dispersar, más manejable las mezclas secas y proporcionar impermeabilidad al concreto o morteros hidráulicos donde intervine. Arcillas y pizarras expansionadas: Se obtienen calentando las arcillas rápidamente y a temperatura tal

que se produzca cierto grado de fusión en la cual se hacen blandas, se dilatan o hinchan considerablemente. Los productos obtenidos o son estables e inertes y dan concretos son peso volumétrico que varían de 600 a 1600 kg/m3, según la dilatación de los agregados.

1.3.3. Agregados de gran peso:

Los agregados muy pesados como barita, ferrofosfor, goetita, hematita, ilminita, limanita, magnetita y recortes de acero y munición se usan para producir concreto de gran peso, funcionar como material de blindaje para proteger a obreros y equipo de los peligros efectos de los rayos x, de los rayos ganma, y de la radiación de neutrones. Cuando es conveniente tener (una proposición alta de agua fija, se puede usar serpentina (un poco más pesada que el agregado de peso normal) o bauxita. Los recortes de acero y la munición se usan donde se requiere un concreto que pese más de 4800 kg/m3. En general la selección del agregado la determinan las propiedades físicas, disponibilidades y costo. Los agregados de gran peso deberán estar razonablemente exentos extraños que afecten ya sea la adherencia de la pasta a las partículas del agregado o la hidratación del cemento.

1.4 CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS:

1.4.1. Resistencia al Desgaste:

Se usa con frecuencia como indicador general de la calidad de agregado. Esta característica es esencial cuando el agregado se va usar en concreto sujeto a desgaste como en pavimento o pisos para servici0s pesados.

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El método más común para la resistencia al desgaste en el método de ensayo del tambor giratorio de los Ángeles. (ASTM C13).

1.4.2. Resistencia a la congelación y deshielo:

Una característica importante del concreto que va a quedar a la intemperie, la resistencia a la congelación y deshilo de un agregado, está relacionado a su porosidad, absorción y estructura porosa.. Cualquiera que sea la rapidez del congelamiento puede haber un tamaño crítico de partícula, arriba del cual falla si está completamente saturada. Las especificaciones pueden pedir que se demuestre la resistencia al intemperismo mediante la prueba con el sulfato de magnesio o de sodio (ASTM C88).

1.4.3. Estabilidad Química:

Se considera que los agregados que tienen estabilidad química cuando no reaccionan químicamente con el cemento en forma peligrosa, ni sufren la influencia química de otras fuentes externas. En algunas regiones, los agregados que tienen ciertos elementos químicos (El ópalo - sílice hidratada amorfa) reaccionan con los álcalis del cemento. El ASTM recomienda el examen petrográfico competente, puede ser útil a menudo para la identificación de los agregados con afinidad química potencial.

1.4.4. Forma y Textura Superficial de las Partículas:

La forma de las partículas y la textura superficial de un agregado influyen en las propiedades del concreto fresco más que en el concreto más que en el concreto endurecido. Las partículas 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 máximo de 15 por ciento en peso del agregado total.

1.4.5. Granulometría:

Distribución del agregado según su tamaño se determina con un análisis granulométrico. Las cribas o mallas estándar para determinar las granulometrías de los agregados gruesos tienen perforaciones cuadradas de 3, 2, 2, 1, 1, 3/8 de pulgada, más un número de 4 (que tiene cuatro alambres por pulgada). Los diagramas de Granulometría muestran la distribución en tamaños y generalmente tienen líneas que representan las mallas estándar sucesivas colocadas e intervalos iguales. Los límites especifican usualmente para el porcentaje de material que pasa por cada criba o malla. Los agregados finos especialmente pasan la malla N° 04, mientras que los agregados gruesos son retenidos en dicha malla. Las variaciones en la gradación pueden afectar seriamente, la uniformidad del concreto de una mezcla a otra. Granulometría del Agregado Fino: Los requisitos estipulados en las especificaciones ASTM C33,

permiten una relativa amplitud de variación en la Granulometría del agregado fino. Otros requisitos de estas especificaciones son: 1. Que el agregado fino no tenga más del 45% retenido entre dos mallas consecutivas. 2. Que el módulo de finura no sea menor de 2.3 o mayor de 3.1, ni varíe más de 0.20 del valor supuesto al

elegir las proporciones del concreto. Si se excede de este valor, el agregado fino se rechaza, a menos que se hagan los ajustes pertinentes en las proporciones de agrego fino y grueso.

Se define como módulo de fineza, ya sea del agregado fino o grueso, la suma de los porcentajes acumulados de los agregados retenidos en las mallas estándar, dividida por 100. Es un indicador de la finura de un agregado: cuanto mayor sea el módulo de finura, más grueso es el agregado. Módulo de fineza: Es un indicador del grosor predominante en el conjunto de agregados. Es también un

indicado del valor lubricante del agregado, estando en relación inversa con este; es decir a mayor módulo de fineza, menor será el valor lubricante de agregado. Se define como módulo de fineza, ya sea del agregado fino o grueso, el resultado de dividir por 100, la suma de los tantos por ciento retenidos acumulados en las mallas estándar: 3”, 1 ½”, ¾”, 3/8”, N° 4, N° 8, N° 16, N° 30, N° 50 y N° 100. Módulo de fineza de la combinación de agregados: Cuando se combinan agregados de diferentes

dimensiones como arena y grava, el procedimiento a seguir es el siguiente: Se calcula el módulo de fineza de cada uno de los agregados por separado. Se calcula el factor en que cada uno de ellos interviene en la combinación El módulo de fineza de la combinación de agregados será igual a la suma de los productos de los

factores indicados por el módulo de fineza de cada agregado. Es decir, si llamamos módulo de fineza de la combinación de agregados mc, módulo de fineza del agregado fino mf y módulo de fineza del agregado grueso mg, tenemos:

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mc = Vol. Abs. A fino x mf + Vol.Abs. A. Grueso x mg. Vol. Abs. Agregados Vol. Abs. Agregados. Si hacemos: rf = Volumen absoluto del agregado fino Volumen absoluto de los agregados. rg = Volumen absoluto del agregado grueso Volumen absoluto de los agregados. Por lo tanto: mc = rf x mf + rg x mg. Y También: rf + fg = 1 Granulometría del Agregado Grueso: La Granulometría de un agregado grueso de un tamaño máximo

dado puede variar dentro de una variedad relativamente amplia de valores sin producir efecto apreciable en las cantidades necesarias de cementos y de agua, si la proporción de agregado fino produce concreto manejable. Se considera como tamaño máximo de un agregado, al determinado por la malla inmediata superior a aquella que retiene (acumulado) 15% o más del material. El tamaño máximo que se puede usar generalmente depende del tamaño y la forma de los miembros de concreto y de la cantidad y distribución del acero de refuerzo. En general, el tamaño máximo de agregados no debe exceder de:

a. Un quinto de la menor separación 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 opinión del ingeniero, la mezcla es lo suficientemente manejable para que el concreto pueda colocarse sin que asegure sus fines. Agregados con Granulometría Discontinua: La falta de dos o más tamaños sucesivos pueden producir

problemas de segregación, especialmente en los concretos sin aire incluido con asentamiento mayores de 3 pulgadas.

1.4.6. Peso Volumétrico Unitario:

Es el peso del material necesario para llenar un recipiente de un pie cúbico. Se usa el término, peso “volumétrico unitario” porque se trata del volumen ocupado por el agregado y los huecos. Existe peso volumétrico suelto y compactado.

1.4.7. Peso Específico:

Es la relación de su peso al peso de un volumen igual de agua. Se usa en algunos cálculos para el control y proyecto de mezclas: por ejemplo, en la determinación del volumen absoluto ocupardo por el agregado. No es una medida de calidad del agregado. La mayor parte de los agregados de peso normal tienen pesos específicos comprendidos entre 2.4 y 2.9.

1.4.8. Absorción y Humedad Superficial:

Deben terminarse de manera que la proporción de agua en el concreto pueda controlarse y se puedan determinar los pesos correctos de las mezclas. La estructura interna de las partículas de un agregado está formadas por material sólido y huecos que pueden contener agua o no.

Se designan así:

1. Secados al horno: completamente absorbentes.

2. Secado al aire: La superficie de la partícula está seca peso está algo húmeda en el interior, son por tanto algo absorbentes.

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3. Saturados y superficialmente secos: No absorben agua ni aumentan el agua de la mezcla, condición ideal.

4. Húmedos o mojados: Contenido un exceso de humedad en la superficie. Los pesos de los materiales de las revolturas deben ajustarse por las condiciones de humedad de los agregados. Contenidos de Humedad (W): El contenido de agua dentro de un agregado expresado en porcentaje es: % humedad 0 % W = H - S x 100 S H = Peso húmedo del agregado S = Peso seco del agregado Porcentaje de Absorción (Abs): Es la cantidad de agua que puede absorber un agregado, expresado en

porcentajes es; % de absorción 0 % Abs. = A - S x 100 s A = Peso del Agregado saturado con superficie seca S = Peso del agregado seco. Agua libre y agua que le falta a un agregado para encontrarse en la condición ideal: Sí % W > % Abs. Tenemos: Agua libre = (%W - %Abs. ) x S 100 Sí %W < %Abs. Tenemos: Agua que le falta = (% Abs. - %W) x S 100 La arena aumenta de volumen cuando el agregado fino está húmedo y se mueve en alguna otra forma. La humedad superficial mantiene separada las partículas produciendo un aumento de volumen que se llama “abundamiento”. Las arenas finas abundan más que las gruesas para una humedad dada.

SUSTANCIAS PERJUDICIALES EN LOS AGREGADOS

Sustancias perjudiciales Efecto sobre el concreto Nombre de la prueba ASTM

Impurezas orgánicas Afectan el fraguado y él endurecimiento y puede C40 - C87 Producir deterioro.

C40 - C87

Materiales más fino que la malla 200

Afectan la adherencia y endurecimiento y puede Producir deterioro

C117

Carbón de piedra, lignito u otros materiales ligeros

Afectan la adherencia y aumenta la cantidad de Agua necesaria

C123

Partículas blandas Afectan la durabilidad Y pueden producir manchas Y reventones

C235

Partículas frágiles Afectan la durabilidad y la resistencia al desgaste

C142

RESUMEN DE LAS ESPECIFICACIONES DE LA NORMA ASTM-C-33-AGREGADOS PARA CONCRETO

AGREGADO FINO:

1. Características Generales:

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1.1 El agregado fino consistirá en arena natural o manufacturada a una combinación de ellas. Algunas arenas manufacturadas producen pavimentos de superficie resbaladizas y deben investigarse antes de emplearlas.

2. Granulometría:

El agregado fino, deberá estar graduado entre los siguientes límites: Malla Porcentaje que pasa

3/8 (9.51 mm) 100 N° 4 (4.76 mm) 95 a 100 8 (2.38 mm) 80 a 100 18 (1.19 mm) 50 a 85 30 (0.595 mm) 25 a 60 50 (0.297 mm) 10 a 30 100 (0.149 mm) 2 a 10

2.2 El agregado fino no deberá tener más del 45% retenido entre dos mallas consecutivas de aquellos mostrados

en 3.1. y su módulo de fineza no deberá ser menor de 2.3 ni mayor de 3.1. 2.3 Si el módulo de fineza varía en más de 0.20 con el valor asumido en la dosificación del concreto, se rechazará

el agregado fino hasta realizar los ajustes necesarios, correspondientes.

El Docente