Curso Básico de Tecnología del Concreto Agua y Agregados Para Concreto
31.05.2007/cim
AGUA Y AGREGADOS PARA CONCRETO
Ing. Mayolo Amado de Jesús Asesor Técnico para Distribuidores Región Centro
D.R. Cementos Apasco, S. A. De C. V. 2001-10-25 Todos los Derechos Reservados. Ninguna parte de esta Obra podrá reproducirse o transmitirse transmitirse en cualquier cualquier forma, sin el previo consentimiento consentimiento por escrito de Cementos Apasco, S. A. De C. V. 2 ©
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AGUA Y AGREGADOS PARA CONCRETO
Ing. Mayolo Amado de Jesús Asesor Técnico para Distribuidores Región Centro
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AGUA PARA CONCRETO
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Calidad del agua y requerimientos en el concreto
La cantidad y calidad del de agua de mezclado tiene una influencia determinante en las propiedades del concreto
Casi cualquier agua potable que no tenga un pronunciado olor o sabor, es adecuada para elaborar concreto y curarlo. 4 31.05.2007
Calidad del agua y requerimientos en el concreto
La calidad del agua de mezclado se refiere a sus características físico-químicas y a sus efectos sobre el comportamiento y las propiedades del concreto.
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Rol del agua en el concreto fresco
Provee movilidad (fluidez) a la masa de concreto fresco.
Exceso de agua resulta en pérdida de cohesión del concreto fresco y la segregación de sus componentes.
Debido al asentamiento de sólidos, una capa delgada de agua de “sangrado” tiende a cubrir la superficie del concreto fresco, protegiéndolo del secado abrupto.
Excesivo sangrado es a menudo detrimental para la calidad del concreto.
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Calidad del agua y requerimientos en el concreto El agua de mezclado que contenga impurezas excesivas, de acuerdo a las características de las mismas, afecta al concreto en:
El tiempo de fraguado
Resistencia de concreto
Contracción por secado
Corrosión del acero de refuerzo
Durabilidad
Eflorescencia
Manchado 7 31.05.2007
Impurezas permisibles en el agua
IMPUREZAS
LIMITES (ppm)
EFECTOS EN EL CONCRETO
Algas
2000
Inclusión de aire
Carbonatos
1000
Reducción del tiempo de fraguado
Sulfato de sodio
10000
Sulfato de magnesio
40000
Cloruros
20000
Boratos Azúcar
500 500
Alta resistencia inicial; baja a edades largas Alta resistencia inicial; baja a edades largas Reducción del tiempo de fraguado; alta resistencia inicial; baja a edades largas Retardo de fraguado Retardo de fraguado
Fosfatos
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Requisitos para el agua de mezclado
Se
considera que un agua es apta si al compararla con agua destilada o de la red municipal:
PRUEBA Y METODOS
LIMITES
Resistencia a la compresión (ASTM C 109)
Mínimo el 90% de la resistencia del testigo (agua destilada o de la red pública) a 7 días
Tiempo de fraguado (ASTM C 191)
Fraguado inicial no menor de 1 hora ni mayor 1.5 horas respecto al testigo
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AGREGADOS PARA CONCRETO
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Generalidades En
las mezclas de concreto hidráulico convencional, los agregados representan entre 60 y 75 % del volumen absoluto de todos los componentes. Por lo anterior, las características y propiedades de los agregados ejercen una notable influencia en las propiedades del concreto.
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Generalidades El agregado debe estar constituido por partículas limpias, duras, resistentes y durables, que desarrollen buena adherencia con la pasta de cemento, libres de recubrimientos de arcilla y de impurezas que interfieran el desarrollo de la resistencia del cemento.
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Definición (NMX C 155)
“Agregados son todos aquellos materiales
naturales, naturales procesados o artificiales que se mezclan con el cemento y agua para elaborar mortero o concreto”
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Arena
Abarca las partículas de material mayores a 0.075 mm (malla No. 200) hasta aquellas inferiores a 4.76 mm (malla No. 4) 14 31.05.2007
Grava
Comprende
los fragmentos de material mayores de 4.75 mm (malla No. 4) hasta aquellos inferiores a 76 mm (3”) 15 31.05.2007
Producción de los agregados
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Clasificación de los agregados
Tipo de partícula
Natural
Semitriturado
Triturado
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Agregados naturales
De río (canto rodado)
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Agregados naturales
De mina
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Agregados mixtos
Semitriturados 20 31.05.2007
Agregados manufacturados
De cantera (triturados)
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Clasificación POR SU ORIGEN
Roca Sedimentaria
Roca Ignea Andesita, Granito, Basalto, Escoria, Pómez, etc.
Caliza, Caliza dolomítica, Arenisca etc.
Roca Metamórfica Mármol, Pizarras, Esquistos, etc.
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Influe Inf luencia ncia de de la forma forma y textura texturall superf superficia iciall Las partículas de forma redondeada y superficie lisa, como las que se encuentran en los depósitos aluviales (ríos), producen buena trabajabilidad en las mezclas de concreto, pero no son propicias para lograr una alta adherencia con la pasta de cemento. 23 31.05.2007
Forma y textural superficial Las partículas de forma muy angulosa y superficies ásperas, como ocurre con la mayoría de los agregados manufacturados, son inconvenientes para la elaboración de mezclas trabajables, pero favorables en lo relativo a su adherencia con la pasta de cemento. 24 31.05.2007
Calidad de los agregados La calidad de los agregados no se juzga solo por el
color o por una simple inspección visual Se juzga por sus propiedades físicas y químicas.
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Propiedades fí sicas sicas
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Propiedades físicas de los agregados: COMPOSICION MASA
GRANULOMETRICA (Granulometría)
ESPECIFICA (Densidad Específica Aparente)
ABSORCION PARTICULAS IMPUREZAS SANIDAD MASA
MENORES DE 0.075 mm (Pérdida por Lavado)
ORGANICAS (Materia Orgánica)
(Intemperismo Acelerado)
UNITARIA (Peso Volumétrico)
RESISTENCIA
A LA ABRASION (Desgaste Los Angeles)
FORMA TEXTURA 27 31.05.2007
Composición granulométrica (granulometría) Término usado para describir la distribución de
tamaños de las partículas que constituyen un agregado (grava y/o arena).
NMX C-077 28 31.05.2007
Módulo de Finura
Es un valor adimensional obtenido de sumar el total de porcentajes de material que se retiene, en una muestra, en las mallas de 3”, 1 1/2”, 3/4”, 3/8”, No. 4, No. 8, No. 16, No. 30, No. 50 y No. 100, dividida entre cien. GRANULOM ETRIA ARENA 10 0 90 % , o d a l u m u c a o d i n e t e R
80 70 60 50 40 30 20 10 0
0 l a 5 0 3 0 1 6 r o 1 0 o . o . o . h a o . N N N C N
8 o . N
4 o . N
" 8 3 /
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Clasificación de la arena según el módulo de finura
Módulo de finura
Clasificación
Menor de 2.0
Muy fina
2.0 a 2.3
Fina
2.3 a 2.6
Medio fina
2.6 a 2.9
Media
2.9 a 3.2
Medio gruesa
3.2 a 3.5
Gruesa
Mayor de 3.5
Muy gruesa
Módulo de finura: 2.3 a 3.1 (NMX C 111) 30 31.05.2007
Masa Específica (Densidad Aparente)
La masa específica de un material sólido es la razón entre su masa y la masa de un volumen igual de agua.
La determinación de la masa específica aparente es importante para:
El diseño de Mezclas
El cálculo de consumo de materiales / m 3
NMX C-064 y 065 31 31.05.2007
Masa específica de materiales comunes
Clase de roca
Densidad, g/cm²
Pómez Escoria volcánica Andesita Caliza Basalto Granito Limonita Barita Magnetita
1.2 a 1.8 1.6 a 2.2 2.2 a 2.5 2.4 a 2.8 2.5 a 2.9 2.4 a 2.7 3.0 a 3.8 3.5 a 4.5 4.5 a 5.0
Aplicación Concreto ligero
Concreto normal
Concreto pesado
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Absorción Es
el incremento en la masa de un agregado seco cuando es sumergido en agua durante 24 horas
Es
un índice de la porosidad del material.
A
mayor peso específico los agregados tendrán menor absorción.
NMX C-064 y 065
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Absorción
El contenido de humedad, corresponde a la cantidad total de agua que contiene un agregado. Puede ser mayor o menor que la absorción.
Material seco
Humedad absorbida
Humedad libre
(absorción)
Contenido de humedad
Material semi seco (secado al aire)
Material saturado superficialmente seco
Material saturado
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Absorción
La determinación de la absorción y la humedad de los agregados que se emplean en la elaboración de las mezclas de concreto es útil para la corrección de la humedad en los proporcionamientos de concreto, con lo que:
La relación a/c se conserva constante garantizándose la resistencia del concreto elaborado
Se tiene control en la elaboración de los volúmenes de concreto producidos.
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Pérdida por Lavado Se
llama así a todo aquel material consistente en arcilla, limo y polvo de trituración cuyo tamaño es menor de 0.075 mm (malla No. 200). Efectos negativos en el concreto:
Aumento en el consumo de agua
Disminución de resistencia
Aumento de contracción
Interferencia en la adherencia entre el agregado y la pasta.
NMX C-084
El polvo de trituraci ón es menos dañino que la arcilla y el limo 36 31.05.2007
Pérdida por lavado (especificación NMX C 111)
% de material menor malla 200 Tipo de agregado
Concreto expuesto a la abrasión
Concreto no expuesto a la abrasión
Arena natural
3.0
5.0
Arena triturada
5.0
7.0
Grava natural
1.0
1.0
Grava triturada
1.5
1.5
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Impurezas Orgánicas
Son compuestos derivados de la descomposición de materia vegetal que puede estar presente más frecuentemente en la arena que en la grava.
Efecto común: interferencia en la hidratación normal del cemento (retardo en el fraguado).
NMX C-088 38 31.05.2007
Sanidad
Se define como la aptitud de los agregados para resistir y permanecer inalterables bajo condiciones de servicio que generan acciones destructivas por cambios de volumen en el concreto.
Estas condiciones de servicio están representadas por efectos de periodos alternados de:
Humedad y secado
Variaciones extremas de temperatura
Congelamiento y deshielo 39 31.05.2007
Intemperismo Acelerado
Se llama así a la prueba con que se mide la sanidad de los agregados. El método usual consiste en someter los agregados a periodos sucesivos de inmersión y secado, empleando una solución sobresaturada de Sulfato de Sodio o de Sulfato de Magnesio.
NMX C-075
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Intemperismo Acelerado Pérdidas
máximas permisibles después de 5 ciclos de inmersión y secado (NMX-C-111) Pérdida máxima, % Solución utilizada Arena
Grava
Sulfato de sodio
10
12
Sulfato de Magnesio
15
18
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Masa Unitaria
La masa volumétrica, conocida también como peso volumétrico, es la masa del material por unidad de volumen, siendo el volumen el ocupado por el material en un recipiente especificado.
NMX C-073
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Masa Unitaria
Sirve para:
Calcular la cantidad de vacíos en el agregado
Calcular las proporciones de los materiales
Convertir el volumen suelto a peso o viceversa
Determinar las variaciones granulométricas de los agregados ya que
cualquier variación al respecto,
incide en el contenido de huecos del agregado.
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Rangos aproximados de pesos volumétricos de los agregados según el tipo de concreto
Tipo de concreto
Rango aprox., Kg/m³
Pesado
Mayor de 1,700
Peso normal
1,200 a 1,700
Ligero estructural
500 a 1,100
Ligero aislante
100 a 1,100
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Resistencia a la abrasión
Esta propiedad del
concreto es muy importante cuando el concreto estará expuesto a cualquier acción que produzca desgaste o erosión (mécánica o hidráulica).
45 31.05.2007
46 31.05.2007
Resistencia a la abrasión Prueba de los Angeles
Pérdida máxima permisible:
40 % para uso de agregados en carreteras (SCT)
50% para cualquier otro uso de los agregados (NMX C111)
NMX C-196 47 31.05.2007
Forma La
forma de las partículas se califica de acuerdo con su mayor o menor proximidad a la equidimensionalidad, por considerarse que es la más deseable en los agregados.
La
forma deseable de las partículas depende de la clase de concreto y del nivel de resistencia que se requiere. Hay ocasiones que las partículas trituradas muy alargadas y las excesivamente esféricas son igualmente indeseables: Las primeras por sus efectos adversos sobre la trabajabilidad del concreto y, las segundas, por falta de adherencia limitan la posibilidad de obtener resistencia muy alta. 48 31.05.2007
Forma Coeficiente
de Forma
Indice relativo a la esfericidad de un agregado empleado
para calificar la forma de los agregados gruesos. Determina la relación entre el volumen aparente de las
partículas seleccionadas respecto al volumen de las esferas que las circunscriben. En el RCCDF se especifica para el agregado grueso un coeficiente de forma mayor o igual a 0.18
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Forma Partículas
Planas y/o Alargadas (CRD C 119)
Agregados Agregado
de ¾” : igual o menor al 18%
de 1 “: Igual o menor al 15% 50 31.05.2007
Forma
Clasificación
Cúbica
Plana
Alargada
51 31.05.2007
Forma Redondeada
Plana
Alargada
Angular
Plana
Alargada
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Textura Para
fines prácticos, la textura superficial se define como el grado de aspereza o rugosidad que presentan las superficies de las partículas.
Esta
característica se deriva de la naturaleza de la roca y del origen de los agregados, ya sean naturales o manufacturados.
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Textura Los
agregados naturales suelen presentar una textura lisa o cerrada (vítrea) debido al proceso de pulimiento durante su tránsito en el interior de los lechos fluviales, Por su parte, los agregados manufacturados o triturados, debido al proceso de trituración presentan una textura abierta, lo cual permite un mejor anclaje de la pasta con éstos.
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Textura Los
agregados naturales suelen presentar una textura lisa o cerrada (vítrea) debido al proceso de pulimiento durante su tránsito en el interior de los lechos fluviales, Por su parte, los agregados manufacturados o triturados, debido al proceso de trituración presentan una textura abierta, lo cual permite un mejor anclaje de la pasta con éstos.
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Textura
Clasificación
Pulida (ví trea) trea)
No
Semi áspera
Aspera
existe una norma aplicable para la
determinación de la textura de los agregados 56 31.05.2007
Propiedades quí micas micas
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Propiedades químicas de los agregados:
ANTIGUAMENTE ANTIGUAMENTE
Se consideraban los agregados como materiales inertes dentro del concreto.
ACTUALMENTE ACTUALMENTE
Se reconoce que un agregado puede ser reactivo dentro de una matríz cementante (cemento).
Reacciones químicas con la
AGREGADOS AGREGADOS REACTIVOS REACTIVOS
pasta Afectan el comportamiento del concreto 58 31.05.2007
Agregados que pueden manifestar químicas con la pasta de cemento
reacciones
Rocas silíceas
Calizas dolomíticas
Reacción ALCALI - SILICE
Reacción ALCALI - CARBONATO
REACCION ALCALI - AGREGADO 59 31.05.2007
Reacción Alcali-Agregado (RAA)
La RAA produce una reacción deletérea consistente en una expansión anormal y con ello el agrietamiento y la destrucción del concreto.
Se manifesta a largo plazo (3 ó más años)
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Las 3 condiciones para la RAA
Que el agregado contenga sílice reactiva con los álcalis del cemento
Que el cemento no sea de bajo contenido de álcalis totales (> 0.6 % )
Que el concreto se encuentre permanentemente húmedo
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