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El Hormigón parte 3 - Monografía



 
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AGREGADOS



Son partículas minerales que se le adicionan a la pasta ( cemento+ agua ) , para producir al endurecerse un sólido único o piedra artificial conocida con el nombre de hormigón. La mayoría de los agregados constituyen entre el 70 a 80 % del volumen de la mezcla del concreto. Los agregados deben ser minerales inertes para que no se produzcan reacciones quimicas con el cemento.

FUNCIÓN :


Los agregados tienen una acción determinante sobre las características del concreto tanto en estado plastico como en estado endurecido que en muchos casos modifica la estabilidad de la estructura. En estado plastico la arena y la pasta actuan como lubricante de las partículas más gruesas para que el concreto pueda ser mezclado , transportado , colocado, compactado y terminado en forma adecuada. Durante el proceso de fraguado la pasta experimenta una pérdida  de húmedad que origina una contracción generalmente va acompañada con la aparición de grietas. Con la introducción de los agregados a la pasta se forma un trabazón de tal manera que se genera una superficie de adherencia que disminuye los cambios de volumen  y se disminuye el volumen total que pueda sufrir por contracción.

CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS



CLASIFICACIÓN DE LOS AGREGADOS SEGUN SU ORIGEN.



Los agregados pueden ser naturales o artificiales.



- Agregados Naturales :

Son los que se encuentran en la corteza terrestre (casi siempre en un mismo lugar de origen ), y sus partículas se forman por la acción directa con la naturaleza ó por proceso de trituración  y fragmentación inducidos por el hombre , la mayoría de suu propiedades quimicas son iguales a la de la  roca madre. A través de estos procesos se obtienen los verdaderos agregados tradicionales como gravas y arenas .

- Agregados Artificiales :

Reciben también el nombre de manofacturados y se obtienen a través de procesos industríales  por fenómenos de licuefación y pulverización . Los minerales en este estado se llevan a los tamaños indicados y se vuelven a endurecer para su posterior utilización , de este grupo hacen parte la escoria de alto horno , arcillas expansibles , limaduras de hierro , humo de sílice , etc.

CLASIFICACION DE LOS AGREGADOS SEGUN SU TAMAÑO :



Se dividen en dos grandes grupos : gruesos y finos

- Agregado Grueso :

Son materiales cuyas partículas tienen tamaños de 7.6 cm ( 3″) a 4.76 mm. (# 4). Todo lo que esté por encima de 3″ todavía no tiene condiciones para el concreto. Los agregados gruesos normales se utilizan  11/2 ” a  3/8 “.

- Agregado Fino :

Materiales cuyas partículas estan entre el tamiz #4 y el tamiz # 200 es decir entre 4,76 mm y 0.074 mm. Los agregados finos menores de 0.074 mm no sirven para concretos ya que son demasiados finos.

Los normales estan entre 3/8 ” y él tamiz # 100.

Los agregados finos siempre se van a conocer como arenas, los agregados finos menores de 0.074 mm generalmente son limos o arcillas cuyas partículas tienen ciertas características que interfieren en el proceso de hidratación del cemento, por esto se consideran perjudiciales.

Los agregados gruesos los conocemos como gravas y se denominan según su origen

GRAVA



Triturado Calizo
Canto Rodado (China )

ARENAS



Gruesa
Media
Fina

Las arenas gruesas y medias se utilizan para la fabricación del concreto, mientras que las finas se emplean para la pega de los bloques.

CLASIFICACION DE LOS AGREGADOS SEGUN SU DENSIDAD :



Se divide en 3 grupos (ligero, normal, pesado)

- Agregados Ligeros :

Son aquellos cuya densidad está entre 500 - 1000  Kg/m³. Entre estos tenemos pizarras expandidas, esquistos, escorias, arcillas, pómez, perlita etc. Se utiliza en concreto de relleno o en mampostería estructural , concreto para aislamiento .

- Agregado Normal :

Son aquellos cuya densidad estan entre 1300 - 1600 Kg/m³. Se encuentran en gravas de trituración, arena de rio, clinker, escoria de fundición. Se utiliza en concreto de toda índole es decir concretos estructurales y no estructurales .

- Agregados   Pesado:

Son aquellos cuya densidad estan entre los 3000 - 7000 Kg / m3. Por lo general hay que fabricarlos , se utilizan en concretos especiales ( concreto para macizo de anclaje ) , que van a estar expuestos a rayos ultravioletas y radiaciones, ya que estos agregados son capaces de absorver estas radiaciones. Entre estos tenemos la barita, limonita, magnetita , limaduras de acero y hematita.

Región : Gruesos 1.5″-3/8″ (trituran caliza, canto rodado), Finos 3/8″-#100 (arenas b/quilla, bayunca).


ORIGEN DE LOS  AGREGADOS  NATURALES



En todo caso ya sea por la naturaleza o por la acción del hombre los agregados tienen su origen en la roca madre y se producen por procesos físicos como la interperización , arrastre de aguas y glaciales , esto hacen que conserven la constitución minerológica  original de la roca y a través de estos procesos físicos se obtienen  unicamente gravas y arenas. Los cambio se producen en la parte física ( forma , densidad ). Las propiedades físicas que se estudian en los cambios que se producen son por lo general : dureza, tenacidad , densidad , textura , porosidad.

El origen de los agregados para el concreto estan condicionados por el  denominado ciclo Roca -Suelo , parte del hecho que existe una roca madre , estas rocas pueden ser ignéas, metemorfícas y sedimentarias, la roca sufre un intemperismo físico ya sea por acción del viento, temperatura opor la acción del hombre. A través de los procesos físicos obtenemos gravas y arenas. Cuando la rocas sufren un proceso químico las rocas sufren un ablandamiento ( arcilla y limos ) , y luego sufre un  proceso de cementación. Los procesos físicos y químicos pueden producirse simultaneamente , o uno después de otro.

Los agregados naturales conserva la mineralogía  original de la roca madre  pero por acción de los fenómenos fisicos hay cambios en la Dureza, Tenacidad, Densidad, Porosidad y Textura.

GRUPOS DIVERSOS DE AGREGADOS SEGÚN LA ROCA MADRE:



- Basáltico :  Andesita y Basalto.
- Pedervalino :  Ortosa y Pedernal.
- Gabrico :  Gabrico, Horblenda  y la Penblotita.
- Granítico: Canto rodado, Cuarzo y Diodita.
- Arenisco: Arenisca, Arenillas y Tulas.
-  Hornofelico: Todas las rocas exceptuando el Mármol.
- Calizo: Dolomita, Caliza y Mármol.
- Porfirico: Reolita.
- Cuarzoso: Arcilla refractaria y Cuarzo.
- Esquistoso: Esquisto y Pizarra.

El origen de los suelos esta condicionado en la naturaleza por el ciclo de la Roca-Suelo.

CICLO ROCA SUELO




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OBTENCION Y EXPLOTACION DE LOS AGREGADOS



CANTERA :


Lugar geográfico donde se detecta la presencia  de un yacimiento de agregado para concreto : Lo primero que se hace para una explotación de una cantera es el estudio de los suelos. En este estudio se tienen en cuente dos parámetros importantes :

- Extensión del manto o estrato de agregados.
- Volumen (topografía ).

Para explotar una cantera o banco se tienen en cuenta los siguientes aspectos básicos :

- Clase del material requerido.
- Facilidad de acceso.
- Distancia de acarreo.
- Derecho de propiedad.
- Normas ambientales.
- Uso de la tierra.


PROCESO DE EXPLOTACIÓN:



Después de haber elegido la cantera viene el proceso de explotación que comienza con:

- Descapote:

Consiste en retirar toda la capa vegetal y toda la materia orgánica que existe en la superficie ( 2m de profundidad).

- Barrenado y Dinamitado:

Se puede hacer por dos procesos : Manual o barreno y el dinamitado que es más industríal . En este proceso reducimos el tamaño de la piedra pero todavía no sirve como agregado.

- Excavación y Cargue:

Buldozer, dragas, retroescavadoras para llevarlas a las volquetas para llevarlas a la cantera.

- Transporte:

De los grandes materiales dinamitados, las rocas.

- Trituración:

Se hace con quebradores (de quijadas, martillo y bolas ). En la trituración no se produce agregado triturados menores o iguales a 3″.

- Zarandeo o cribado:

En este proceso se hace la clasificación primaria del material , en agregado grueso y en agregado fino .

- Calidad:

Determinación de sus propiedades físicas. Se mide por la granulometria, humedad, contenido de material inorgánico, densidad, peso especifico, absorción, desgaste, dureza, etc.;.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS AGREGADOS



Las propiedades física de los agregados que vamos estudiar relacionadas con la ingeniería civíl  dependen de:

- Tipo de obra que se va a construír .
- Tipo de concreto que se desea fabricar.

Relación entre las propiedades del concreto y las propiedades de los agregados :
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Den.þ Densidad.
Abs.þ Absorción.
Dur.þ Dureza.
Desg. þ Desgaste.
Grad. þ Gradación.
Peso Uni. þ Peso Unitario.
Mod. Elast. þ Modulo de Elasticidad.
For. þ Forma.
Tam. Max. þ Tamaño Máximo.
Mod. Fin. þ Modulo de Finura.

Entre las propiedades anteriores vamos a estudiar :



1. Composición minerológica.
2. Gradación , tamaño máximo y módulo de finura .
3. Densidad y absorción.
4. Pesos unitario .
5. Dureza , sanidad y solidéz.
6. Forma y textura.
7. Reacción alcalína.


COMPOSICIÓN MINERALÓGICA



Se conserva idéntica a la de la roca de origen, su importancia no radica en el estudio de si misma sino en su influencia en las demás propiedades. Se estudia en Geología.

Minerales indeseables en los agregados :



- Pirita.
- Calcita.
- Moscovita.
- Yeso.
- Azufre.
- Ematita.
- Carbón mineral.
- Roca reactiva.

Son indeseables porque reaccionan con el cemento o con el agua de la mezcla.

GRADACIÓN, TAMAÑO MÁXIMO Y MODULO DE FINURA.



GRADACIÓN :



Se define como la distribución del tamaño de las partículas en una muestra de los agregados, también
se le denomina granulometría de los suelos.

Desde este punto de vista los agregados se dividen en :

- No uniforme = Bien gradados.
- Uniforme = Mal gradados.

- No Uniformes o Bien Gradados :

Presentan gran variedad de tamaño en sus estructuras y son los agregados ideales desde el punto de vista ingenieril , ya que ofrecen un mejor comportamiento mecánico, debido a que los espacios entre los tamaño grandes son llenados por las partículas de tamaño menores . Su curva granulométrica tiene la forma aproximadamente de una S invertida suavemente horizontal.

La anterior gradación corresponde a una  densa o cerrada. Desde el punto de vista económico  la gradación cerrada es mejor  ya que se utiliza menos cemento.


Uniformes o Mal Gradados :

Existen poca variedad de tamaños o esta es prácticamente nula. Puede darse por dos fenómenos : Porque todas las partículas tengan el mismo tamaño o porque existan deficiencia de tamaños intermedios.  Su curva granulometrica es prácticamente vertical. Corresponde a lo que denomina una gradación incompleta o abierta.

Puede darse por dos fenómenos :

a.) Porque todas las partículas tengan el mismo tamaño.

La granulometría es casi vertical en su curva , como gradación mala.

b.) Exista deficiencia en los tamaños intermedios .

La granulometría es abierta o incompleta.

TAMAÑO  MAXIMO :  



Se refiere a los agregados grueso y tiene dos formas de hallarlos :

TAMAÑO MAXIMO REAL :



El tamaño máximo real corresponde a la lectura del menor tamiz que deja pasar el 100%  de la muestra ensayada , para nuestro caso es de el tamiz 1½.

TAMAÑO MAXIMO NOMINAL :



El tamaño máximo nominal es la dimensión del tamiz inmediatamente superior al menor tamiz cuyo porcentaje acumulado es del  15% o más . Tiene su aplicación para el diseño de la mezcla , por medio de la parábola de Fuller.

MODULO DE FINURA :



Se refiere al agregado fino corresponde a la sumatoria de los porcentajes retenidos acumulados desde el tamiz 3/8″ hasta el #100 dividido entre el 100%.

Arena Fina  —- > 0,5 y 1,5

Arena Media —- > 1,5 y 2,5

Arena Gruesa —- > 2,5 y 3,5  (mezcla de grava).

La norma del modulo de finura es el intervalo  —- >  2,3 - 3,1.

En caso para que la arena sea gruesa tiene que tener una mezcla de grava.

DENSIDAD Y ABSORCIÓN.



Son propiedades que dependen directamente de las características de  la roca   madre.

LA DENSIDAD :


La densidad es la relación entre una masa determinada y el volumen ocupado por esa misma masa.
La densidad tiene varios conceptos :

Densidad Absoluta:

Es la relación entre el peso de la masa sólida y el volumen ocupado exclusivamente por si misma .

D abs. =  Ps / Vs.       Vs = Vm - Vps - Vpns.

Ps = Peso  del sólido.
Vs = Volumen del sólido.
Vm =Volumen de la parte sólida.
Vps= Volumen de los poros saturables.
Vpns= Volumen de los poros no saturables.
Densidad Nominal : Es la relación entre el peso de la masa sólida y el volumen ocupado por éste , sin incluir los poros saturables .

D n = Ps / ( Vm - Vps ) .

Densidad Aparente :

Es la relación entre el peso del sólido y el volumen total , incluyendo los poros saturables y no saturables .

DA = Ps / Vm.

Desde el punto de vista ingenieríl  la más utilizada es la densidad aparente , debido a que con ella se determina la cantidad de agregado en peso que se resista para fabricar un metro cúbico de concreto. Sus valores normales oscilan entre 2.3 a 2.8 gr / Cm3.

LA ABSORCIÓN :



se define como la propiedad que tienen los agregados de atrapar el agua en sus poros durante un periodo de tiempo determinado (24 h). La absorción influye en el calculo de agua en la mezcla.

La densidad y la absorción influyen directamente sobre el peso unitario , resistencia mécanica , durabilidad y la dureza de los agregados .





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