AGREGADOS

Vista previa del material en texto

1
1
AGREGADOS
MATERIALES DE INGENIERIA 
CIVIL
2
Introducción
• Definición:
– Diccionario: Combinación de distintas partes
unidas en una masa o en un conjunto.
– En ingeniería civil: Masa de piedra triturada, 
grava, arena, etc. mayormente compuesta de 
partículas individuales.
• Tamaño varia desde 6 in. a 5~10 micrones
• Usos principales en ingeniería civil:
– Material subyacente para fundaciones y 
pavimentos.
– Ingredientes del hormigón de cemento portland y 
hormigón asfáltico
3
Introduccion (cont)
• Fuente de los agregados:
– Naturales: 
• fosas de gravas à grava
• Depósitos en rios à grava
• canteras de rocas à piedra triturada
– Manufacturados:
• Escoria à Hormigón liviano
• Arcillas y esquistos expansivos à Hormigón liviano
• Trozos de acero à Hormigón pesado
4
Cantera de roca
5
Usos de los
agregados
1. Material subyacente para fundaciones y 
pavimentos (base y subbase)
§ Añade estabilidad a la estructura
§ Proveen una capa de drenaje
§ Protegen la estructura de las heladas
6
Usos de los
agregados (cont)
• Ingrediente del hormigón de cemento
portland
§ Ocupan 60-75% del volumen y 79-85% del peso
§ Actuan como relleno para reducir el cemento
necesario en la mezcla
§ Agregan estabilidad de volumen.
2
7
Usos de los agregados (cont)
3. Ingrediente de hormigón asfáltico:
– Constituyen >80% del volumeny 92-96% de la masa.
– El rozamiento entre las partículas de agregados provee la 
resistencia y la estabilidad del pavimento
8
Propiedades de los agregados
• Forma de la partícula y textura de la 
superficie
– La forma determina cómo se va a agrupar, 
qué densidad tendrá y cómo se moverá
dentro de la mezcla.
– Las 2 consideraciones en la forma del 
material son:
• Angularidad
• “Flakiness”
9
Formas de los agregados
10
Propiedades de los agregados
(cont)
– Partículas angulares se obtienen al triturar piedra .
– Al pasar el tiempo las esquinas se rompen formando
partículas subangulares
– Al transportarse y rodar entre sí las esquinas se 
pueden volver redondas.
– Los angulares producen masas con mayor 
estabilidad.
– Los redondos son mas fáciles de colocar
– El “flakiness” describe la relación entre la menor y la 
mayor dimensión del agregado.
11
Propiedades de los agregados
(cont)
• En cuanto a la textura:
– Agregados rugosos:
• Son más difíciles de compactar densamente
• Se adhieren mejor entre sí
• Presentan mejor rozamientoentre partículas
• Son preferidos para el hormigón asfalticoporque aumentan
la estabilidad del hormigón.
– Agregados redondos:
• Se prefieren en PCC porque mejoran la manejabilidad de la 
mezcla
12
Propiedades de los agregados
(cont)
• Integridad y durabilidad:
– Es la propiedad de los agregados de 
resistir la desintegración debida a agentes
climáticos:
• El congelamiento y los ciclos de hielo/deshielo
son los ataques climáticos más peligrosos para
los agregados.
• Tenacidad, dureza y resistencia a la 
abrasión:
– Es la propiedad de los agregados de 
resistir los efectos dañinos de las cargas .
3
13
Propiedades de los agregados
(cont)
– Los agregados deben resistir:
• Trituración
• Degradación
• Desintegración
• cuando están
almacenados
• mezclados como PCC or 
AC
• Colocados
• Compactados
• expuestos a cargas
– La resistencia a la abrasión se evalua mediante el 
Ensayo de Abrasión de Los Angeles.
14
Propiedades de los agregados
(cont)
• Absorción:
– Es la propiedad de absorber agua (en PCC) o 
aglomerante (en AC) en los vacios superficiales.
15
Propiedades de los agregados
(cont)
• Absorción (cont):
– En el PCC, el agua que los agregados
absorben no está disponible para
reaccionar con el cemento o mejorar la 
manejabilidad
– En el AC, el asfalto absorbido no está
disponible para actuar como aglomerante, 
aunque algo de absorcion es necesario
para promover la adhesion entre asfalto y 
agregado
16
Absorción (cont.)
• Los cuatro estados de humedad de un agregado
son:
– Seco (al horno): no contiene nada de humedad.
– Seco al aire: puede tener humedad pero sin llegar a 
saturarse.
– Saturado con superficie seca (SSD): Los vacios están
llenos de humedad pero la superficie está seca.
– Húmedo: Vacios llenos y la superficie también
húmeda.
17
Absorción (cont.)
• Basado en lo anterior, la absorción se 
define también como:
– La cantidad de agua necesaria para llenar los
vacios superficiales.
– O lo que es lo mismo: La cantidad de 
humedad en la condición SSD.
• Si la absorción es menor que la cantidad
de humedad, qué pasa con el agua de la 
mezcla?
18
Gravedad específica
• El peso del agregado no es una medida de su
calidad pero es importante para el diseño de 
la mezcla.
• La gravedad especifica (SG) es el cociente
entre su peso específico y el peso específico
del agua:
w
SG
γ
γ=
4
19
Gravedad específica (cont)
• Hay cuatro tipos de gravedad específica:
( )
wpis
s
VVV
W
γ++
=
( )
wpis
ps
VVV
WW
γ++
+
=
( )
wis
s
VV
W
γ+
=
– Saturada: Peso SSD / 
volumentotal
– Aparente: Peso seco / 
volumen no accesible al agua:
– Seca: peso seco / volumen
total
20
Gravedad específica (cont)
• Gravedad específica efectiva: (para hormigón
asfáltico) = Peso del agregado / volumen no 
accesible al asfalto
( ) wcs
s
VV
W
γ+
21
Resistencia y módulo de los
agregados
• La resistencia de los agregados no puede ser 
menor que la del hormigón cemento portland o 
del hormigón asfáltico
• Es poco frecuente medir la resistencia de los
agregados
• La resistencia en tensión varia entre 100 a 2300 
psi y la de compresión entre 5000 a 50000 psi.
• El módulo de elasticidad tampoco se mide con 
frecuencia.
22
Granulometría y tamaño máximo
• La granulometría describe la distribución de tamaños de 
las partículas de agregados
• Agregados grandes se prefieren en PCC y AC porque
tienen menos superficie y por lo tanto requieren menos
aglomerante
• Sin embargo, agregados grandes son más difíciles de 
colocar en obra.
• Por lo tanto consideracionesconstructivas limitan el 
tamaño máximo de agregados (capacidad del equipo, 
dimensiones de la formaleta, distancia entre aceros de 
refuerzo, etc.)
23
Tamaño máximo
• Cuál partícula usa más agua para
mojarse?
a) Un agregado
b) Dos agregados que en 
conjunto tienen el mismo
volumen que a)
24
Definición de tamaño máximo de 
agregados
• Tamaño máximo del agregado: el tamiz
más pequeño por el cual pasa el 100% de 
los agregados
• Tamaño máximo nominal del agregado: el 
tamiz más grande que retiene algún
agregado (usualmente no mayor que el 
10%)
5
25
Análisis de tamices
26
Análisis de tamices
• La granulometría se establece haciendo
pasar los agregados por una serie de 
tamices.
• Los tamices cuyas aberturas son mayores
que ¼” se designan por el tamaño de la 
abertura
• Los tamices cuyas aberturas son menores
que ¼” se designan por el número de 
aberturas por pulgada lineal
• Los agregados retenidos en el tamiz #4 se 
llaman agregados gruesos y los que pasan
se llaman agregados finos
27
Análisis de tamices (cont)
• Los resultados de una granulometria se 
describen usando el porcentaje acumulado
de agregados que, ya sea pasan o quedan
retenidos en un determinado tamano de 
tamiz.
• Los resultados generalmente se dibujan en 
una grafica semi-logaritmica.
28
Ejemplo de analisis de tamices
15.6pan
58.30.075
72.00.15
40.40.30
151.40.60
83.11.18
56.92.00
33.22.36
04.75
Amount 
retained, g
Sieve, 
mm
0
20
40
60
80
100
120
0.01 0.1 1 10
29
Granulometria de densidad
maxima
• Cual recipiente tiene mayor volumen de 
agregados, o lo que es lo mismo, menor
cantidad de espacios vacios?
a) Recipiente lleno de 
bolitas de 1”
b) Mismo recipiente
lleno de bolitas de 
1/2”
Y que pasa si
mezclamos a) y 
b)?
30
Granulometria de densidad
maxima (cont)
• En 1907 Fuller establecio la relacion para determinar la distribucion
de agregados que provee la densidad maxima (minima cantidad de 
vacios )
45.0
100 




=
D
d
P i
i
Pi = porcentajeque pasa el tamiz de tamano di
di = el tamano del tamiz en cuestion
D = maximo tamano del agregado
•En los 60’s, el FHWA introdujo la grafica granulometrica potencia
0.45
•Usualmente, una granulometria densa y no una maxima es la que
se desea en las mezclas.
6
31
Granulometría de máxima
densidad (cont)
32
Granulometría de máxima
densidad (cont)
33
Otros tipos de granulometría
• Distribución de un tamaño:
– La mayoría de los agregados pasa un tamiz y es
retenido en el siguiente
– La curva granulométrica es casi vertical
– Tienen buena permeabilidad, poca estabilidad
• Granulometría con brecha: 
– No tienen uno o más tamaños
– La curva tiene una sección horizontal
• Granulometría abierta :
– No tienen agregados finos para bloquear los
vacíos entre los agregados gruesos
– Tienen buena permeabilidad, poca estabilidad
34
Otros tipos de granulometria
35
Especificaciones de 
granulometría
• Las especificaciones de granulometría
indican los máximos y mínimos
porcentajes que debe acumularse en 
cada tamiz
• Por ej., la norma ASTM C33 especifica
los requerimientos para agregados finos
y gruesos para hormigón de cemento
Portland
36
Especificaciones de granulometría ASTM C33 
para agregados finos de hormigón de cemento
Portland
2 –10# 100
10 – 30# 50
25 – 60# 30
50 – 85# 16
80 – 100# 8
95 – 100# 4
1003/8 in
% que pasaTamaño tamiz
7
37
Módulo de finura
• Es una medida de la granulometría del 
agregado fino
• Se usa principalmente en el diseño de mezcla
de hormigón de cemento Portland
• Se define como la suma de los pesos retenidos
acumulados en los tamices # 100, 50, 30, 16, 8, 
4 y 3/8”, ¾”, 1-1/2”, 3” y 6”) dividido entre 100.
• El módulo de finura debe estar entre 2.3 y 3.1 
en el agregado de hormigón de cemento
Portland
38
Combinación de agregados para
cumplir con especificaciones
• Dibujar los porcentajes que pasan por cada tamiz en el eje
derecho para el agregado A y en el eje izquierdo para el 
agregado B
• Para cada tamiz, unir los ejes izquierdoy derecho
• Dibujar los limites de la especificación de cada tamiz en las
lineas
• Unir los puntos límites superior e inferior en cada linea
• Dibujar lineas verticales en el puntomás a la derecha de la 
linea de límites superiores y en el punto más a la izquierda de la 
linea de límites inferiores . Si se sobreponen, no hay solución
• Cualquier linea vertical entre esas dos lineas es una
combinación que cumple con las especificacio.
• Proyectando intersecciones de la linea de la combinación y las
lineas de los tamices da un estimado de la granulometríade la 
mezcla,
39
Combinación de agregados para cumplir
con especificaciones (ejemplo)
4.511182643568095100Blend
92136518296100100100Aggregat
e B
00003165990100Aggregat
e A
4-108-1613-2318-2935-5050-7070-9080-100100Specificat
ion
#200#100#50#30#8#43/8”½”¾”
40
Combinacion de agregados para cumplir
con especificaciones (ejemplo)
41
Combinación de agregados para
cumplir especificaciones
• Cuando deban combinarsemás de dos agregados :
– Se aplicael método gráfico en forma iterativa
– O se usa la ecuación básicade la combinación usando un 
método de tanteo
...+++= CcBbAaPi
Pi = Porcentaje de la combinacion que pasa el tamiz i
A, B, C, = Porcentaje de agregadosA, B, C que pasan el tamiz i
a, b, c, = Porcentajes (en peso) de los agregados A, B, C usados en la 
combinación
42
Propiedades de agregados
combinados
• Con excepción de la gravedad específica y la 
densidad, las propiedades de la combinación siguen la 
ecuación:
L+++=
332211
XPXPXPX
• Esta ecuación puede usarse para propiedades
tales como la angularidad, la absorción, la 
resistencia, y el módulo
– X=propiedad de la combinación
– X1,X2,X3=propiedad de los agregados 1,2, y 3
– P1,P2,P3=porcentajes de peso de los agregados
1,2, y 3
8
43
Sustancias nocivas en los
agregados
• Es cualquier material en los agregados que afecta la 
calidad del hormigón hecho con ellos
• Para hormigón de cemento Portland
– Impurezas orgánicas
– Partículas menores que 0.075 mm
– Carbón, lignita u otros materiales livianos
– Grumos de arcillay partículas friables
– Partículas suaves
• Para el hormigón asfáltico
– Grumos de arcilla
– Partículas suaves o friables
44
Reactividad álcali-agregado
• Es la reacción química entre constituyentes de 
sílice del agregado con el álcali en el cemento .
• Ocurre mayormente en lugares húmedos y 
cálidos
• Resulta en una excesiva expansión, 
agrietamiento y reventones
• El ASTM C227 es el ensayo usado para
determinar la reactividad entre cemento y 
agregado
45
Thin-Section Cut of ASR-Damaged 
Concrete 
46
ASR-Induced Damage in 
Unrestrained Concrete Element. 
47
Extrusion of Joint-Sealing Material Triggered 
by Excessive Expansion from ASR. 
48
Reactividad álcali-agregado
• Opciones para minimizar los efectos:
– Limitar el contenido de álcalis en el cemento
(ej. cemento tipo II)
– Mantener la estructura lo más seca posible
– Usar aditivos puzolánicos (ej. fly ash)
– Reemplazar parte del agregado con piedra
caliza triturada