JUAN CARDONA J-

Los Agregados para Concreto

OBJETIVO GENERAL DE LA PRESENTACIN DEL TEMA DE AGREGADOS

Recordar el concepto general sobre los agregados y sus funciones Identificar las condiciones necesarias para que el agregado cumpla eficientemente su funcin dentro de la mezcla de concreto Reiterar la importancia fundamental de la caracterstica de adherencia pasta-agregado Analizar el concepto de la caracterizacin fsica de los agregados, y el anlisis de los resultados

CONTENIDO DE LA PRESENTACIN DEL TEMA DE LOS AGREGADOS PARA CONCRETO:

Definicin bsica Condiciones fundamentales para un buen agregado Propiedades fsicas que deben ser evaluadas Granulometra: Tamices / Clculo / Curvas / MF / TM / TMN / Especificacin / Granulometra ideal / Material que pasa el tamiz 200 Forma Textura y caracterstica de Adherencia

Materia Orgnica Densidades / Absorciones y Masas Unitarias Humedad y absorcin Solidez (sanidad) Influencia de los agregados en diversas caractersticas del concreto.

AGREGADOS

Son las partculas sueltas, de diversos tamaos, y de origen natural o artificial, que al ser aglomeradas mediante la pasta de cemento, conforman el concreto. Los agregados ocupan entre el 60 % y el 80 % del volumen de la mezcla de concreto, por consiguiente su importancia es evidente: Sirven como llenante de la mezcla, y deben dejar muy pocos espacios inter-partculas para ser ocupados con la pasta de cemento En buena medida las propiedades del hormign, tanto en estado fresco como endurecido, dependen de las propiedades de los agregados

CONDICIONES FUNDAMENTALES PARA UN BUEN AGREGADO

Que sean de naturaleza inerte, es decir no presentar ningn tipo de reaccin qumica con otros componentes del hormign o del medio ambiente. Resistencia mecnica acorde con las que se pretendan del hormign Caractersticas de buena adherencia con la pasta de cemento Presencia de todos los tamaos posibles de partculas (dentro de ciertos lmites) a efecto de lograr muy buena compacidad, y requerir menos cantidad de pasta.

Grava 12/20.

Grava 0/5

Arena de ro.

NORMATIVA COLOMBIANA SOBRE AGREGADOSAnlisis granulomtrico de agregados finos y gruesos Lavado de material que pasa al tamiz de 0.074mm Masa unitaria y vacos entre partculas de agregados Resistencia al desgaste en Mquina de los ngeles Solidez (sanidad) de agregados (sulfatos de Na y Mg) Impurezas orgnicas en agregados finos Prctica para toma de muestras de agregados Especificaciones de los agregados para concreto Reactividad potencial lcali silice de los agregados Densidad y absorcin del agregado grueso Densidad absorcin del agregado fino Terrones de arcilla y partculas deleznables Contenido total de humedad de los agregados NTC 77 NTC 78 NTC 93 NTC 93- 98 NTC 126 NTC 127 NTC 129 NTC 174 NTC 175 NTC 176 NTC 237 NTC 589 NTC 1776

PROPIEDADES FISICAS QUE DEBEN SER EVALUADAS EN LOS AGREGADOSPara realizar un diseo de mezcla, y para inferir como se comportarn en el hormign, es necesario conocer: Granulometra Tamao mximo Forma y textura de las partculas Densidad (aparente y nominal) Masa unitaria suelta y apisonada Absorcin, porosidad y contenido de humedad Contenido de finos Eventual presencia de materia orgnica

PROPIEDADES FISICAS QUE DEBEN SER EVALUADAS EN LOS AGREGADOSA modo de informacin complementaria sera deseable conocer:

Resistencia mecnica y dureza Mdulo de elasticidad Coeficiente de expansin trmica Conductividad trmica.

GRANULOMETRIA:

Es la caracterstica fsica ms importante de conocer, e influye de manera definitiva en el hormign. Se trata de conocer la distribucin porcentual de los tamaos de las partculas constituyentes, con referencia a una serie normalizada de tamices (NTC 32), segn un procedimiento tambin normalizado (NTC 77)

PRUEBAS DE LABORATORIO NORMALIZADAS:

GRANULOMETRIA (continuacin):

La serie de tamices especificada se basa en que la abertura de un determinado tamiz es igual o cercana a la mitad de la abertura del tamiz inmediatamente superior, salvo algunos casos en donde se intercalan otros tamices (12.5 mm, 25mm, 50 mm), para una mayor informacin.

GRANULOMETRIA (continuacin):

La informacin se representa en una curva granulomtrica , en la que las abscisas son las aberturas de los tamices, y las ordenadas el porcentaje acumulado que pasa a travs de cada tamiz . En la grfica es posible visualizar si existe presencia de partculas de todos los tamaos, que es lo deseable.

TAMAO MXIMO Y TAMAO MXIMO NOMINAL DEL AGREGADO

Son parmetros obtenidos del mismo ensayo granulomtrico, y son tiles para definir funcionalidad del material respecto de las dimensiones mnimas de los elementos que se funden, o de separacin de armaduras de refuerzo;

TAMAO MXIMO DEL AGREGADO

Tamao mximo: abertura que permite el paso de la totalidad (100%) de la muestra. Indica la menor dimensin de la partcula ms grande presente en la muestra.

TAMAO MXIMO NOMINAL DEL AGREGADO

Tamao mximo nominal (tamao mximo real): es la abertura del tamiz inmediatamente superior a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado sea del 15% o ms Es un tamao ms representativo del grupo de partculas grandes del material.

GRANULOMETRIA IDEAL PARA UNA MEZCLA:

Existen al menos dos criterios, por medio de los cuales se analiza cual es la granulometra ideal:

Mxima compacidad de la mezcla de agregados (o de la mezcla con pasta) Mxima resistencia obtenida de la mezcla

GRANULOMETRIA IDEAL PARA UNA MEZCLAEXPRESIN MATEMTICA:Se ha llegado a definir, bajo los criterios sealados, tales granulometras a travs de curvas parablicas, as: P = 100 * ( d / D ) ^n Donde: P: Porcentaje que pasa, ptimo, por el tamiz de abertura d d: Abertura de cada uno de los tamices de la serie D: Tamao mximo nominal del agregado n: Exponente que gobierna el mejor ajuste de la curva.

GRANULOMETRIA IDEAL PARA UNA MEZCLACRITERIO DE FULLER THOMPSONLa curva mas usual es la de Fuller-Thompson, tendiente a conseguir la mxima compacidad del material, as: P = 100 * ( d / D ) ^0,5 Donde: P: Porcentaje que pasa, ptimo, por el tamiz de abertura d d: Abertura de cada uno de los tamices de la serie D: Tamao mximo nominal del agregado n: Exponente que gobierna el mejor ajuste de la curva

VALORES PARA LA CURVA DE FULLER THOMPSONTamiz, mm 38,0 25,0 19,0 12,5 9,5 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 D = 38 mm 100 100 100 D = 25mm D = 19mm

Mtodo grfico para combinacin de agregados:

MDULO DE FINURA:

Es un parmetro especialmente valioso para estimar qu tan grueso qu tan fino es un material; se utiliza especialmente para el agregado fino (arenas), y se define como la suma de los porcentajes retenidos acumulados desde el tamiz de 0.15 mm (N 100), hacia arriba, en la serie de tamices con relacin 1:2, dividida por cien.

MDULO DE FINURA (continuacin):Para el concreto, son recomendables arenas con M F comprendidos entre 2.3 y 3.2, de acuerdo con las normas. Habitualmente se clasifican las arenas as:

Finas, si: Medias, si: Gruesas, si:

M F < 2.0 2.0 < M F 3.0

MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ N 200 (menor de 74 micras):

La presencia de material muy fino, menor de 75 micras (incluye limos y arcillas), dificulta o impide la adherencia de la pasta con los agregados, disminuyendo de modo drstico las resistencias, y alterando la manejabilidad.

MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ N 200 (menor de 74 micras), (continuacin):La NTC 174, establece como contenido mximo de material que pasa el tamiz de 74 micras (N 200): 1% para el agregado grueso, 3% para el agregado fino, en el caso de hormigones sujetos a desgaste ( y 5% para otros hormigones); Cuando se trate de arenas de trituracin - bajo la presuncin de que se trata de polvillos de trituracin, admite: 5% para el agregado grueso, 7% para el agregado fino pues se presume que en este caso los finos son polvillos de trituracin.

LA FORMA DE LAS PARTCULAS DE LOS AGREGADOS:

La forma ideal de las partculas de agregado es la esfrica, con el fin de conseguir el ptimo acomodamiento y la adecuada manejabilidad. De igual manera pueden ser convenientes, para efectos de acomodacin las formas cbicas. De cualquier modo deben evitarse las partculas de formas inconvenientes, planas o alargadas, o en formas de lajas o discos pues causan efectos negativos en la mezcla.

PARTICULAS PLANAS Y ALARGADAS definiciones:

Partcula larga: es aquella cuya relacin longitud / ancho (l / b) es mayor de 1.5 Partcula plana: es aquella cuya relacin espesor / ancho (d / b) es menor de 0.5

PARTICULAS PLANAS Y ALARGADAS efectos:

Aumentan el contenido de pasta para una compacidad dada (afectando la economa y aumentando la retraccin de la mezcla) Disminuyen la manejabilidad del hormign en estado fresco Afectan la resistencia y la durabilidad del concreto en estado endurecido, al colocarse en forma horizontal, formando puentes, bolsas, vacos y discontinuidades.

El total de partculas planas y largas, segn la NTC 174, no debe superar el 50% de la masa total de la muestra.

RELACIN ENTRE LA TEXTURA DEL AGREGADO Y LA ADHERENCIALa resistencia del concreto es funcin de: La resistencia del agregado La adherencia pasta agregado La resistencia de la pasta. La adherencia depende de: El grado de rugosidad superficial del agregado La limpieza (ausencia de partculas finas no ligantes en la superficie).

RELACIN ENTRE LA TEXTURA DEL AGREGADO Y LA ADHERENCIA (continuacin):La rugosidad: el agregado ms rugoso demanda mayor contenido de agua para una determinada manejabilidad; el agregado liso conlleva a la obtencin de una menor resistencia del concreto. No obstante, tener presente: La mejor adherencia entre el agregado rugoso y la pasta compensa la prdida de resistencia por el mayor contenido de agua.

MATERIA ORGNICA EN LOS AGREGADOS:La presencia de Materia Orgnica en un agregado tiene varios efectos as: Altera tiempos de fraguado Disminuye la manejabilidad en estado fresco Disminuye de modo importante las resistencias mecnicas del hormign endurecido Puede llegar a incluir sulfatos a la mezcla

ENSAYO COLORIMTRICO:Es el ensayo cualitativo, para detectar la posible presencia de materia orgnica (NTC 127): Consiste en mantener una muestra de arena en contacto con una solucin de soda custica, durante 24 horas, al cabo de las cuales se compara el color de la solucin con una carta de colores predeterminada (numerada de 1 a 5). Una coloracin oscura (N 4 5, correspondientes a mbar oscuro o negro) podra ser indicio, no concluyente, de la presencia de materia orgnica. Resultados de N 1,2 3, indican que no existe la materia orgnica en la muestra.

MATERIA ORGANICA ensayo alternativo:

Si el ensayo colorimtrico arroja duda (4 5), se procede a hacer un ensayo comparativo de resistencias mediante la elaboracin de series de cubos, unos con la arena problema y otros con la misma arena tratada mediante lavado con soda custica. Sera aceptable la arena si la diferencia de resistencias no supera un 5% a los 28 das (en tal caso se presume que la coloracin oscura pudo ser causada por la presencia de xidos frricos u otra sustancia no daina) En caso opuesto se confirmara la presencia de materia orgnica.

DENSIDAD DE LOS AGREGADOS:

Es una de las caractersticas ms importantes del agregado, y se define como una relacin entre peso y volumen de una masa dada. De acuerdo con la interpretacin que se le d al volumen, que puede ser definido de varios modos, se han establecido mtodos para determinacin de Densidades Nominales, Densidades Aparentes y Masas Unitarias, tanto para agregados finos como gruesos (NTC 92, 237, 176).

DENSIDAD DE LOS AGREGADOS (continuacin):

Densidad Nominal: relacin entre la masa del material seco y el volumen neto ocupado por las partculas (material neto mas poros no saturables). Densidad Aparente: relacin entre la masa del material seco y el volumen real ocupado por las partculas (material neto mas toda clase de poros, saturables o no, sin incluir espacios entre ellas). Masa unitaria: relacin entre peso de material seco y el volumen total ocupado por el material, incluyendo los poros y los espacios inter-partculas.

ABSORCIN DE LOS AGREGADOS:

La capacidad de absorcin de un agregado depende de: Contenido de poros saturables Tamao de los poros e intercomunicacin entre ellos Un agregado altamente poroso es indeseable, pues si no est saturado absorbe buena cantidad del agua de mezcla, alterando la manejabilidad del hormign, los contenidos volumtricos e incluso la resistencia. Tambin ser menos estable al ataque qumico, al desgaste por abrasin y tendr menor mdulo de elasticidad.

HUMEDAD DE LOS AGREGADOS:

La medicin de la humedad se basa en la diferencia de pesos del material hmedo y seco, con relacin al peso seco. Existen diversos grados de humedad de los materiales, desde saturados y con humedad sobrante, hasta absolutamente secos. Conociendo el contenido de humedad y comparndolo con el de la absorcin se pueden hacer los ajustes de cantidad de agua para una mezcla.

RESISTENCIA AL ATAQUE DE SULFATOS: (SOLIDEZ, SANIDAD)

La NTC 126 establece un mtodo mediante el cual se somete una muestra de agregado a cinco ciclos de inmersin del material en una solucin de sulfato de sodio o de magnesio y posterior secado, al cabo de los cuales se evala la prdida en masa y otros efectos sobre el material (fisuramiento, desprendimiento, rompimiento, etc.).

RESISTENCIA AL ATAQUE DE SULFATOS: (SOLIDEZ, SANIDAD) NTC 126:Se pretende simular con este mtodo de ensayo los ciclos sucesivos de hielo - deshielo, los cuales implican:

El ensayo es cuestionado por lo drstico y por cuanto desestima la proteccin que la pasta de cemento brinda al agregado en el concreto, al recubrir todas las partculas.

Cmo influyen los agregados en.. : LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN DEL CONCRETO:

La Resistencia a la Compresin del concreto depende la propia resistencia de los agregados, pero sobre todo de la adherencia entre la pasta y los agregados La adherencia depende del grado de rugosidad superficial del agregado y de su limpieza (libre de arcillas u otras sustancias dainas). Ntese que el agregado rugoso requiere mayor A/C para lograr una manejabilidad, pero ello se compensa con la mejora de adherencia.

Cmo influyen los agregados en.. : LA RESISTENCIA A LA ABRASIN DEL CONCRETO:

Hay una dependencia directa entre la resistencia de los agregados a la abrasin y la del concreto.

Cmo influyen los agregados en.. : LA DURABILIDAD DEL CONCRETO:

No siempre es la pasta la responsable de las fallas de durabilidad. Los agregados eventualmente son los responsables, como por ejemplo en los siguientes casos: Reactividad lcali Agregado: los lcalis del cemento (Na, K) pueden reaccionar con la slice reactiva presente en algunos agregados, causando fenmenos expansivos, fisuracin, etc.

Cmo influyen los agregados en.. : LA DURABILIDAD DEL CONCRETO:

Ciclos de humedecimiento y secado: en agregados altamente porosos, se pueden ocasionar hinchamientos diferenciales, fallas de adherencia, etc. Resistencia al calentamiento y enfriamiento: si el concreto se somete a temperaturas extremas deben estudiarse coeficientes de expansin trmica tanto de la pasta como de los agregados.

Cmo influyen los agregados en.. : LA ECONOMIA DE LA MEZCLA:Los agregados son determinantes en la economa obtenida de la mezcla, en razn de:

Su disponibilidad (cantidad y cercana del suministro) Forma de produccin (explotacin, trituracin, seleccin, etc. ) Granulometra deficiente (falta de algunos tamaos y exceso de espacios inter-partculas). Formas inadecuadas (exceso de partculas planas o alargadas) Porosidad excesiva

En todos los casos anteriores es factible que se requiera mayor cantidad de pasta, con el consecuente aumento de costos de la mezcla, debido al mayor contenido de cemento.

Cmo influyen los agregados en.. : EL PESO UNITARIO DEL HORMIGN:

A mayor gravedad especfica de los agregados, mayor ser la gravedad especfica del hormign. Cantidad de agregados presentes en la mezcla, por unidad de volumen de hormign

Adems el peso unitario del hormign depende de:

Gravedad especfica de la pasta, Cantidad de aire atrapado o incorporado.

Cmo influyen los agregados en.. : EL MDULO DE ELASTICIDAD:Este parmetro del hormign depende de:

Mdulo de elasticidad y relacin de Poisson del agregado. Contenido del agregado por volumen de hormign; influye en mayor medida que el factor anterior. Distribucin agregado. granulomtrica y tamao mximo del

Cmo influyen los agregados en.. : LAS PROPIEDADES TRMICAS DEL HORMIGN

Hay una relacin directa entre los coeficientes de expansin trmica, difusividad y calor especfico de los agregados y del hormign Se ha concluido que estos valores pueden ponderarse para cada componente de la mezcla, segn su contenido proporcional dentro de ella.