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• Yvan A. Ortiz Alvaro

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GRANULOMETRIA DE AGREGADOS

21-4-2014

INTRODUCCION Los agregados son cualquier sustancia solida o partículas (masa de materiales casi siempre pétreos) añadidas intencionalmente al concreto que ocupan un espacio rodeado por pasta de cemento, de tal forma, que en combinación con ésta proporciona resistencia mecánica al mortero o concreto en estado endurecido y controla los cambios volumétricos durante el fraguado del cemento.

Los agregados ocupan entre 59% y 76% del volumen total del concreto. Están constituidos por la parte fina (arena) y la parte gruesa (grava o piedra triturada).

Además, la limpieza, sanidad, resistencia, forma y tamaño de las partículas son importantes en cualquier tipo de agregado. En nuestro laboratorio nos enfocaremos en esta última, teniendo como propiedad LA

GRANULOMETRÍA. Ahora, La granulometría y el tamaño máximo de los agregados son importantes debido a su efecto en la dosificación, trabajabilidad, economía, porosidad y contracción del concreto.

Para la gradación de los agregados se utilizan una serie de tamices que están especificados en la Norma Técnica los cuales se seleccionarán los tamaños y por medio de unos procedimientos hallaremos su módulo de finura, para el agregado fino (arena) y el tamaño máximo nominal y absoluto para el agregado fino (arena).

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar si la granulometría de los agregados (finos, grueso) se encuentra dentro de los parámetros establecidos en la norma, para un diseño de mezcla adecuado.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Calcular el módulo de finura para agregados finos (arena). Calcular tamaño máximo y tamaño máximo nominal para agregados finos (arena).

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JUSTIFICACION

El ensayo de granulometría de los agregados es de verás importancia para el diseño del concreto debido a la relevante influencia de los agregados en la resistencia del mismo.

Con lo dicho anteriormente se resalta que para diseñar un concreto que suplan las necesidades o requerimientos es menester controlar nuestra variable agregados.

Entre los agregados existe una relación granulométrica (agregados finos y gruesos) junto a la pasta de cemento, esta mezcla tiene que ser proporcional a las densidades del concreto a diseñar.

Ahora, según sea el cuidado y control de la granulometría de los agregados así será los resultados de resistencia y durabilidad de la obra a edificar.

Además, existen normas que rigen los rangos granulométricos óptimos a utilizar en una mezcla de concreto, por lo tanto en los estudios de agregados es completamente importante regirse a la norma.

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MARCO TEÓRICO

AGREGADOS Los agregados son los elementos inertes dentro del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna establece que siendo este material el que mayor porcentaje de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto.

La influencia de este material en las propiedades del concreto tiene efectos importante no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios volumétricos y peso unitario del concreto endurecido.

La norma de concreto E-060, recomienda que a pesar que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los requisitos estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo debe tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida de lo posible deberán usarse agregados que cumplan con las especificaciones del proyecto. UNIVERISDAD PRIVADA SAN PEDRO

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GRANULOMETRÍA DEFINICIÓN: La granulometría de agregados se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.

Los tamices son básicamente unas mallas de aberturas cuadradas, que se encuentran estandarizadas por la Norma Técnica.

La denominación en unidades inglesas (tamices ASTM) se hace según el tamaño de la abertura en pulgadas para los tamaños grandes y el numeral de aberturas por pulgada lineal para tamices menores.

La serie de tamices utilizados para agregado grueso son 3", 2", 1½", 1", ¾", ½", 3/8, Nº 4 y para agregado fino son Nº 4, Nº 8, Nº 16, Nº 30, Nº 50, Nº 100, Nº 200.

La serie de tamices que se emplean para clasificar agrupados para concreto se ha establecido de manera que la abertura de cualquier tamiz sea aproximadamente la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, o sea, que cumplan con la relación 1 a 2.

El tamizado a mano se hace de tal manera que el material se mantenga en movimiento circular con una mano mientras se golpea con la otra, pero en ningún caso se debe inducir con la mano el paso

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de una partícula a través del tamiz; Recomendando, que los resultados del análisis en tamiz se coloquen en forma tabular.

CURVA GRANULOMÉTRICA Los resultados de un análisis granulométrico también se pueden representar en forma gráfica y en tal caso se llaman curvas granulométricas. Estas gráficas se representan por medio de dos ejes perpendiculares entre sí, horizontal y vertical, en donde las ordenadas representan el porcentaje de peso de las partículas que pasan y en el eje de las abscisas la abertura del tamiz cuya escala puede ser aritmética, logarítmica o en algunos casos mixtos. La forma de la curva da idea inmediata de la distribución granulométrica del suelo, un suelo constituido por partículas de un solo tamaño estará representado por una línea vertical, una curva muy tendida indica gran variedad en tamaños (suelo bien graduado). Tomar en cuenta las siguientes formulas:

Fórmula. % Retenido = Peso de material retenido en tamiz * 100 Peso total de la muestra

Fórmula % que Pasa = 100 – % Retenido Acumulado

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AGREGADO FINO Módulo de Finura (MF) El módulo de finura del agregado fino, es el índice aproximado que nos describe en forma rápida y breve la proporción de finos o de gruesos que se tiene en las partículas que lo constituyen. Es útil para estimar las proporciones de los agregados finos y gruesos en las mezclas de concreto.

Es un parámetro que se obtiene de la suma de los porcentajes retenidos acumulados de la serie de tamices especificados que cumplan con la relación 1:2 desde el tamiz # 100 en adelante hasta el tamaño máximo presente y dividido en 100 , para este cálculo no se incluyen los tamices de 1" y ½". MF = ∑% Retenido Acumulado 100 Se considera que el MF de una arena adecuada para producir concreto debe estar entre 2, 3, y 3,1 o, donde un valor menor que 2,0 indica una arena fina 2,5 una arena de finura media y más de 3,0 una arena gruesa.

Tamaño Máximo Nominal (TMN) El tamaño máximo nominal es otro parámetro que se deriva del análisis granulométrico y está definido como el siguiente tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado es del 15% o más. La mayoría de los especificadores granulométricos se dan en función del tamaño máximo nominal y comúnmente se estipula de tal manera que el agregado cumpla con los siguientes requisitos. 

El TMN no debe ser mayor que 1/5 de la dimensión menor de la estructura, comprendida entre los lados de una formaleta. UNIVERISDAD PRIVADA SAN PEDRO

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

El TMN no debe ser mayor que 1/3 del espesor de una losa.



El TMN no debe ser mayor que 3/45 del espaciamiento libre máximo entre las barras de refuerzo.

OEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (CU)

El, Coeficiente de Uniformidad es definido originalmente por Terzaghi y Peck, se utiliza para evaluar la uniformidad del tamaño de las partículas de un suelo. Se expresa como la relación entre D60 y D10, siendo: Cu = D60 / D10 

D60 = el diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 60% del suelo, en peso; y,



D10 = el diámetro o tamaño por debajo del cual queda el 10% del suelo, en peso.

Un suelo con un Coeficiente de uniformidad menor de 3, se considera muy uniforme. En el límite, si un terreno estuviera formado por esferas perfectamente iguales, su coeficiente de uniformidad sería 1. El suelo cuya curva granulométrica se presenta en el gráfico, con Cu = 10, podría ser llamado de "arena limosa bien graduada". En realidad la relación es un coeficiente de no uniformidad, pues su valor numérico decrece cuando la uniformidad aumenta. Los suelos con Cu < 3 se consideran muy uniformes; aun las arenas naturales muy uniformes rara vez se presentan Cu > 2. UNIVERISDAD PRIVADA SAN PEDRO

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MATERIALES UTILIZADOS Balanza con sensibilidad de 0.5 gr. para el caso del agregado fino y 5 gr. Para el



agregado grueso.

Serie de tamices:

 

Para la arena: ½", 3/8”, Nº 04, Nº 08, Nº 16, Nº 30, Nº 50, Nº 100, N°200.



Para la piedra: N°3,2½", 2", 1½", 1", ¾", ½", 3/8”, Nº 04

MUESTRA 

Arena

:

1460.5gr



Piedra

:

7350 gr. UNIVERISDAD PRIVADA SAN PEDRO

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ROCEDIMIENTO El procedimiento que se realiza de manera similar por separado para la arena y la piedra: o

Secar la muestra a una temperatura aproximada de 110ºC, hasta peso constante.

o

Luego el material a tamizar se colocará en la malla superior, las que estarán dispuestas en orden decreciente, según tamaño de aberturas.

o

Se tomara cada tamiz con su tapa y base, y se imprimirá movimientos permanentes con direcciones frecuentemente cambiantes. Para ello se imprime al tamiz los distintos movimientos de vaivén, atrás, izquierdos, derechos, arriba, abajo y circular.

o El resultado del tamizado se expresa indicando el porcentaje retenido por cada tamiz referido al total de la muestra. En el peso del retenido por cada tamiz, debe incluirse el material retenido de la limpieza del mismo.

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DATOS Y RESULTADOS PARA EL AGREGADO GRUESO

ABERTURA

PESO RETENIDO (GR)

½"

75,000

0

0,00

0,00

100,00

3/8” 4

63,000

0

0,00

0,00

100,00

50,000

425

5,78

5,78

94,22

8 16

38,100

1280

17,41

23,20

76,80

25,000

2320

31,56

54,76

45,24

30

19,000

1470

20,00

74,76

25,24

50

12,500

280

3,81

78,57

21,43

100

9,500

125

1,70

80,27

19,73

200

4,750

60

0,82

81,09

18,91

PLATO

1390

18,91

100,00

0,00

TOTAL

7350

100,00

-

-

MALLA

%RETENIDO %RETENIDO PARCIAL ACUMULADO

%QUE PASA

MODULO DE FINURA = ∑ % Retenido Acumulado en las Mallas(*) 100 MALLAS (*): 3”,2½”, 2”, 1 ½”, 1”, 3/4", ½”, 3/8", Nº 4 PARA NUESTRO CASO VAMOS A CONSIDERAR: MODULO DE FINURA = ∑% 3”,2½”, 2”, 1 ½”, 1”, 3/4", ½”, 3/8", Nº 4 100 = 0 + 0 + 5.78 + 23.20 + 54.76 + 74.76 + 78.57+80.27+81.09 100 MODULO DE FINURA

= 3.9843

La muestra se trata de una ARENA GRUESA ya que está en el rango 3.1 a 4.5 y se puede considerar como buena arena para el concreto. UNIVERISDAD PRIVADA SAN PEDRO

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Según las especificaciones del ASTM para el módulo de finura menor de 2.3 se trata de una arena fina; de 2.3 a 3.1 se trata de una arena mediana; y si es mayor de 3.1 y menor de 4.5 se trata de una arena gruesa.

GRANULOMETRIA DEL AGREGADO GRUESO(PIEDRA) GRANULOMETRIA 120,00

% QUE PASA

100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0,000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

80,000

ABERTURA

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: Se expresa como la relación entre D60 y D10, siendo: Cu = D60 / D10 Del gráfico

Cu = 29.46 /0 = 0

COEFICIENTE DE CURVATURA: Se expresa como la relación entre D30, D60 y D10, siendo: D30 = 20.11 Cc =

(D30) D60 x D10

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Cc=0

PARA EL AGREGADO FINO (ARENA) PESO RETENIDO ABERTURA (GR)

MALLA

%RETENIDO %RETENIDO PARCIAL ACUMULADO

%QUE PASA

½"

12,500

0

0,00

0,00

100,00

3/8” 4

9,5000

0

0,00

0,00

100,00

4,7500

6,5

0,45

0,45

99,55

8 16

2,3600

310,5

21,26

21,70

78,30

1,1800

338

23,14

44,85

55,15

30

0,6000

0

0,00

44,85

55,15

50

0,3000

640

43,82

88,67

11,33

100

0,1500

112,5

7,70

96,37

3,63

200

0,0750

35,5

2,43

98,80

1,20

PLATO

17,5

1,20

100,00

0,00

TOTAL

1460,5

100,00

-

-

CURVA GRANULOMETRICA GRANULOMETRIA DEL AGREGADO FINO(ARENA) 120

% QUE PASA

100 80 60 40 20 0 0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

ABERTURA

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COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: Se expresa como la relación entre D60 y D10, siendo: Cu = D60 / D10 Del gráfico

Cu = 6.48 /8.825 = 0.73

COEFICIENTE DE CURVATURA: Se expresa como la relación entre D30, D60 y D10, siendo: D30 = 8.56 Cc =

(D30) D60 x D10

Cc=1.281

TAMAÑO NOMINAL MAXIMO de la tabla se observa q la malla de menor abertura con peso retenido parcial mayores a 15% es la malla nª8, POR TANTO EL TAMAÑAO MAXIMO NOIMINAL CORRESPONDERA ALA ABERTURA DE LA MALLA 8

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CONCLUSIONES:



Se ha obtenido con el cálculo de los porcentajes de paso de materiales en los tamices su curva granulométrica, en los cuales su coeficiente de uniformidad nos indica que tanto el agregado fino como el grueso tienen buena uniformidad.



Los resultados de las pruebas en los agregados se encuentran dentro de los rangos establecidos en las normas ASTM, como el módulo de finura, coeficiente de uniformidad tamaño máximo por lo que se puede concluir que son adecuados para el diseño de mezcla.

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RECOMENDACIONES:

Se recomienda a los alumnos un mejor manejo de los materiales de laboratorio durante la ejecución de los laboratorios, con los que se podrá obtener mejores resultados.

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ANEXOS

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