UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
CURSO: TECNOLOGÍA DEL CONCRETO I TEMA: “ENSAYO DE GRANULOMETRÍA DE AGREGADOS FINO Y GRUESO ”
ALUMNOS:
CONDORI ZEBALLOS JOSEPH LLACHO HUAMANÍ JHON PACHECO PUMA OSCAR DOCENTE Y JEFE DE PRÁCTICAS: ING. FERNANDO PERALTA QUINO
AREQUIPA – PERÚ PERÚ - 2014
ENSAYO DE GRANULOMETRÍA
I.
FIC - UNSA
INTRODUCCIÓN El análisis granulométrico es de gran importancia en varias ramas de la ingeniería civil. Puede ser de mucha utilidad para estudios de suelos, estabilización de taludes, diseño de mezclas asfálticas y diseño de concreto. Este informe pretende dar a conocer al lector, paso a paso de cómo se realizó el ensayo anteriormente mencionado y los equipos utilizados para el desarrollo correcto de la actividad. NORMA DE REFERENCIA NORMA TÉCNICA PERUANA NORMA TÉCNICA PERUANA
II. o
400.012-2002 400.037-2002
OBJETIVOS Determinar el porcentaje de paso de los diferentes tamaños del agregado (fino y grueso) y con estos datos construir su curva granulométrica.
o
Determinar mediante el análisis de tamizado la gradación que existe en
o
Determinar la granulometría para la elaboración del concreto.
o
Analizar las gráficas granulométricas.
III.
MARCO TEORICO
AGREGADOS
Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas, de origen natural o artificial, cuyas dimensiones están comprendidas entre los limites fijados por la norma NTP 400.011. 1) CLASIFICACIÓN:
1. Por su tamaño: Agregados finos, Agregados gruesos y Agregado global. 1
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Agregados finos: Consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pasan el tamiz 3/8” (9.5 mm) y quedan retenidos en el tamiz N° 200.
Utilización: o o o o o
Tarrajeos de paramentos de muros Enlucido de cielo raso Enlucido de pisos, veredas Asentado de unidades de albañilería Concreto
Recomendaciones: o o
El agregado para su utilización debe estar libre de limos y arcillas. Debe estar libre de materia orgánica
Agregados gruesos: Consisten en grava o agregado triturado y son aquellas partículas retenidas en el tamiz N° 4 (4.75 mm). El tamaño máximo de agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.
Clasificación por el tamaño de sus granos: o
Confitillo o gravilla de 3/8 a 5/8
o
Gravas, cascajo3/4” a 1 ½”
o
Piedra redonda de origen natural 3” a 4”
o o
Piedra Canto rodado Piedra Machada
Usos o o o
o o
Confitillo o gravilla: En concretos expuestos, carreteras Gravas, cascajo: concreto Piedra redonda de origen natural: Para empedrados, como base para pisos, veredas Piedra Canto rodado: Cimientos corridos Piedra Machada: Cimientos corridos
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Agregado global: material que de forma natural esta compuesto por gravas y arenas, también conocido como Hormigón. 2. Por su composición mineralógica:
Igneas Metamórficas Sedimentarias 3. Por su origen:
Agregado Natural: Son aquellos agregados procedentes de la explotación de fuentes naturales tales como: depósitos de arrastres fluviales (arenas y gravas de rio) o glaciares (cantos rodados) y de canteras de diversas rocas y piedras naturales. Pueden usarse tal y como se hallen o variando la distribución de tamaños de sus partículas, si ello se requiere. Agregado Artificial: Por lo general, los agregados artificiales se obtienen a partir de productos y procesos industriales tales como: arcillas expandidas, escorias de alto horno, Clinker, limaduras de hierro y otros, comúnmente estos son de mayor o menor densidad que los agregados corrientes. 4. Por su densidad:
Agregado Pesado.- Son agregados de alta densidad (3,6 g/cm3). Naturales: magnetita, la limonita, baritina. Artificiales: trozos de hierro, bolas de metal, virutas de acero, etc. Agregado de peso Normal.- (2,3 – 2,7)Naturales: Granito, andesita, diorita, piedra caliza, etc. Artificiales: ladrillo partido, escorias. Agregados Livianos.- (1,8) Naturales: escoria volcánica y la piedra pómez. Artificiales: esquistos expandidos, la perlita. 5. Por sus propiedades químicas:
Agregados Inocuos.- Cuyos elementos constituyentes no tienen reacciones químicas dañinas para el concreto 3
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Agregados Deletéreos- Cuyos elementos constituyentes producen efectos adversos sobre el concreto 6. Por su perfil:
Agregados sub redondeado: Partículas transportadas por el agua, que se han desgastado sus aristas por frotamiento. Agregado Laminado: Partículas en las que la medida del espesor es mucho menor que las otras medidas. Agregado Angular: Partículas que tienen sus aristas bien formadas.
7. Por sus propiedades físicas:
Agregado Bueno.- Contribuye a una resistencia alta del concreto, buena durabilidad, resistente a procesos de erosión y abrasión Agregado Satisfactorio.- Contribuye a una moderada resistencia del concreto, durabilidad, erosión y abrasión. Agregado Regular.- Similar al anterior, pero bajo condiciones de clima se pueden destruir. Agregado Pobre.- Cuyos constituyentes son de baja calidad
2) CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN AGREGADO:
Una buena gradación con tamaños intermedios, la falta de dos o más tamaños sucesivos puede producir problemas de segregación. Forma de los granos compacta. Un tamaño máximo adecuado a las condiciones de la estructura. 4
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Redondeada con la superficie bien cerrada Ninguna reacción perjudicial con la pasta de cemento ni con el refuerzo. Invariabilidad de volumen. Suficiente resistencia a los fenómenos climatológicos. Además deben de tener una rigidez y una resistencia propia suficientemente elevada y ser de calidad permanente y uniforme. Densidad lo menor posible, (esto último es opcional porque depende de los requerimientos de la obra y tipo de concreto que se quiera elaborar).
3) PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS:
FÍSICAS a) Peso específico.- Es la división del peso del material entre el volumen que este ocupa. En Sistema Internacional: newton por metro cubico (N/m3 ). Es un indicador de calidad: los valores elevados corresponden a materiales de buen comportamiento, mientras que para bajos valores generalmente corresponde a agregados absorbentes y débiles. b) Porosidad.- La palabra porosidad viene de poro que significa espacio no ocupado por materia sólida en la partícula de agregado es una de las más importantes propiedades del agregado por su influencia en las otras propiedades de éste, puede influir en la estabilidad química, resistencia a la abrasión, resistencias mecánicas, propiedades elásticas, gravedad específica, absorción y permeabilidad. c) Peso Unitario.- Es el resultado de dividir el peso de las partículas entre el volumen total incluyendo los vacíos. Al incluir los espacios entre partículas influye la forma de acomodo de estos. El procedimiento para su determinación se encuentra normalizado en ASTM C29 y NTP 400.017. Es un valor útil sobre todo para hacer las transformaciones de pesos a volúmenes y viceversa, por ejemplo para un agregado grueso pesos unitarios altos significa que quedan muy pocos huecos para llenar con arena y cemento. d) Contenido de Humedad.- Los agregados se presentan en los siguientes estados: seco al aire, saturado y superficialmente seco y humedos; en los calculos para proporcionar los componentes del concreto se considera al agregado en condiciones de saturado superficialmente seco, es decir con todos
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sus poros abiertos llenos de agua y libre de humedad superficial. Los estados de saturacion del agregado son como sigue.
e) Absorción.- Es la cantidad de agua absorbida por el agregado sumergido en el agua durante 24 horas. Se expresa como un porcentaje del peso del material seco, que es capaz de absorber, de modo que se encuentre el material saturado superficialmente seco. f) Porosidad.- Es el volumen de espacios dentro de las partículas de agregado. Tiene una gran influencia en todas las demás propiedades de los agregados, por ser representativa de la estructura interna de las partículas. Los valores usuales en agregados pueden oscilar entre 0 a 15 %, aunque por lo general el rango común es del 1 al 5%. En agregados ligeros, se pueden tener porosidades del orden del 15 al 50%. MECÁNICAS: a) Resistencia.- La resistencia del concreto no puede ser mayor que el de los agregados; la textura la estructura y composición de las partículas del agregado influyen sobre la resistencia. b) Tenacidad.- Esta característica está asociada con la resistencia al impacto del material. Esta directamente relacionada con la flexión, angularidad y textura del material. c) Dureza.- Se define como dureza de un agregado a su resistencia a la erosión abrasión o en general al desgaste. La dureza de las partículas depende de sus constituyentes. d) Módulo de elasticidad.- Es definido como el cambio de esfuerzos con respecto a la deformación elástica, considerándosele como una medida de la resistencia del material a las deformaciones. El módulo elástico se determina en los agregados sin embargo el concreto experimentara deformaciones por lo que es razonable intuir que los agregados también deben tener elasticidades acordes 6
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al tipo de concreto. El valor del módulo de elasticidad además influye en el escurrimiento plástico y las contracciones que puedan presentarse.
4) GRANULOMETRÍA: Se refiere a la distribución por tamaños de las partículas de la arena, el análisis granulométrico divide la muestra en fracciones de elementos del mismo tamaño según la abertura de los tamices utilizados El reglamento nacional determina la granulometría de la arena en concordancia con las normas ASTM. LA CURVA GRANULOMÉTRICA: La curva granulométrica de un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de las partículas que lo forman. Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las partículas mayores se separan por medio de tamices con aberturas de malla estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada tamiz. Las partículas menores se separan por el método hidrométrico. Se representa gráficamente en un papel denominado "log-normal" o semilogarítmico por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.
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IV.
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Tamaño máximo: Tamaño de la abertura del tamiz que deja pasar todo el agregado. Tamaño nominal máximo: Tamaño de la abertura del tamiz que produce el primer retenido del agregado. Módulo de Fineza: Es la centésima parte del número que se obtiene al sumar los porcentajes retenidos acumulados en el conjunto de tamices estándar, empleados al efectuar un análisis granulométrico. El módulo de fineza nos representa un tamaño promedio ponderado del agregado, pero no representa la distribución de las partículas. EQUIPO Y MATERIAL
Balanza. Una balanza o báscula con precisión dentro del 0.1% de la carga de ensayo en cualquier punto dentro del rango de uso, graduada como mínimo a 0,05 kg. El rango de uso de la balanza es la diferencia entre las masas del molde lleno y vacío.
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Serie de Tamices. Son una serie de tazas esmaltadas a través de las cuales se hace pasar una muestra de agregado que sea fino o grueso, su orden es de mayor a menor.
Bandejas: Para el fácil manipuleo, traslado y pesado de la muestra.
Cucharones: Para extraer la muestra y colocarla en otros recipientes.
Brochas: Para limpiar los tamices.
Escoba: Para no desperdiciar la muestra en el piso.
Lampa: Sirve para hacer el cuarteo.
Agitador mecánico de tamices: impartirá un movimiento vertical o lateral al tamiz causando que las partículas tiendan a saltar y a girar presentando así diferentes orientaciones a la superficie del tamizado. 9
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V.
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PROCEDIMIENTO 1. Se trajo el agregado de una cantera y, se ha extendido para hacer el cuarteo respectivo de agregado grueso y arena fina por separado.
2. Una vez seleccionado, se procede a pesar toda la muestra. Para lo cual el ingeniero nos indicó aproximar a 15 kg.
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3. La muestra seleccionada se hace pasar por los diferentes tamices según la norma. Esto con el cuidado de no perder nada de muestra. Tanto agregado fino como grueso. 4. Se mide la masa de los retenidos de los diferentes tamices en una balanza, para la parte gruesa y para la parte final. 5. Una vez obtenida esta información, se procede a calcular los porcentajes pasantes y retenidos, para luego graficar la curva granulométrica.
VI. DATOS Y CALCULO AGREGADO GRUESO: TOTAL TEORICO: 15KG TOTAL EXPERIMENTAL: 14.74 KG PERDIDA= 1.73% tamiz
DIAM(mm) retenido(kg)
% RETENIDO
% QUE PASA
2
50.80
0
0.00
100
1 1/2
38.10
0
0.00
100.00
1
25.40
0.02
0.14
99.86
3/4
19.05
0.64
4.34
95.52
1/2
12.70
4.26
28.90
66.62
3/8
9.53
2.72
18.45
48.17
N4
4.75
5.52
37.45
10.72
1.58
10.72
0.00
F
CURVA GRANULOMÉTRICA DE AGREGADO GRUESO:
GRUESO 120 100 80 60
GRUESO
40 20 0 100.00
10.00
1.00
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AGREGADO FINO: TOTAL TEORICO: 1000 GR TOTAL EXPERIMENTAL: 990.4 GR PERDIDA= 0.96%
tamiz
DIAM(mm) retenido(g)
3/8 N4 N8 N16 N30 N50 N100 N200 F
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
% RETENIDO
% QUE PASA
0.00 0.05 7.42 22.95 26.97 17.25 12.24 6.98 6.15
100.00 99.95 92.53 69.58 42.61 25.36 13.13 6.15 0.00
0.00 0.50 73.50 227.30 267.10 170.80 121.20 69.10 60.90
CURVA GRANULOMÉTRICA DE AGREGADO FINO:
FINO 120.00 100.00 80.00 60.00
FINO
40.00 20.00 0.00 100
10
1
0.1
0.01
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VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se considera que una buena granulometría es aquella que está constituida por partículas de todos los tamaños, de tal manera que los vacíos dejados por las de mayor tamaño sean ocupados por otras de menor tamaño y así sucesivamente. Para una base, el material analizado es adecuado. Para el agregado grueso se ha observado que hay cierta uniformidad, fundamental para una buena base. Para la elaboración de un concreto adecuado y de óptimo estado, es necesario utilizar un buen agregado, que cumpla los requerimientos de la norma. En el Agregado Fino se observó que hay gran variedad de tamaños; ya que si tenemos arenas muy finas se obtienen mezclas segregadas y costosas mientras que con arenas gruesas mezclas ásperas; por esto se debe evitar la utilización de cualquiera de los dos extremos. Se recomienda no sobrecargar los tamices, este error es muy frecuente, si hay porciones grandes debe tamizarlos en varias porciones. Los tamices deben agitarse en varias orientaciones, y así tengan mayor oportunidad de pasar en él.
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