Introducción AGREGADOS. Introduccion (cont) Cantera de roca. Usos de los agregados. Usos de los agregados (cont) MATERIALES DE INGENIERIA CIVIL

Transcripción

1 Introducción AGREGADOS MATERIALES DE INGENIERIA CIVIL 1 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 5~1 micrones Usos principales en ingeniería civil: Material subyacente para fundaciones y pavimentos. Ingredientes del hormigón de cemento portland y hormigón asfáltico 2 Introduccion Fuente de los : Naturales: fosas de gravas grava Depósitos en rios grava canteras de rocas piedra triturada Manufacturados: Escoria Hormigón liviano Arcillas y esquistos expansivos Hormigón liviano Trozos de acero Hormigón pesado Cantera de roca 3 4 Usos de los Usos de los 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 5 Ingrediente del hormigón de cemento portland Ocupan 6-75% del volumen y 79-85% del peso Actuan como relleno para reducir el cemento necesario en la mezcla Agregan estabilidad de volumen. 6 1

2 Usos de los 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: 3. Ingrediente de hormigón asfáltico: Constituyen >8% del volumen y 92-96% de la masa. El rozamiento entre las partículas de provee la resistencia y la estabilidad del pavimento Angularidad Flakiness 7 8 Formas de los Partículas angulares se obtienen al triturar piedra. Al pasar el tiempo las esquinas se rompen formando partículas subangulares Al transportarse y rodar entre sí l a s esquinas se pueden volver redondas. Los angulares producen masas con mayor estabilidad. Los redondos son m a s fáciles de colocar El flakiness describe la relación entre la menor y la mayor dimensión del agregado. 9 Integridad y durabilidad: En cuanto a la textura: Agregados rugosos: 1 Son más difíciles de compactar densamente Se adhieren mejor entre sí Presentan mejor rozamiento entre partículas Son preferidos para el hormigón asfaltico porque aumentan la estabilidad del hormigón. Agregados redondos: Se prefieren en PCC porque mejoran la manejabilidad de la mezcla Es la propiedad de los de resistir la desintegración debida a agentes climáticos : El congelamiento y los ciclos de hielo/deshielo son l o s ataques climáticos m á s peligrosos para los. Tenacidad, dureza y resistencia a la abrasión: Es la propiedad de los de resistir los efectos dañinos de las cargas

3 Los deben resistir: Trituración Degradación Desintegración cuando están almacenados mezclados comopcc or AC Colocados Compactados expuestos a cargas La resistencia a la abrasión se evalua mediante el Ensayo de Abrasión de Los Angeles. Absorción: Es la propiedad de absorber agua (en PCC) o aglomerante (en AC) en losvacios superficiales Absorción : En el PCC, el agua que los 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 15 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 vaciosestán llenos de humedad pero la superficie está seca. Húmedo: Vacios llenos y la superficie también húmeda. 16 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? 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: γ SG = γ w

4 Gravedad específica Hay cuatro tipos de gravedad específica: Seca: peso seco/ volumen total = W s ( V s + V i + V p ) γ w Gravedad específica Gravedad específica efectiva: (para hormigón asfáltico) = Peso del agregado / volumen no accesible al asfalto Saturada: Peso SSD / volumentotal Aparente: Peso seco/ volumen no accesible al agua: = W + W s ( V s + V i + V p ) γ w = W s p ( V s + V i ) γ w W s ( V s + V c ) γ w 19 2 Resistencia y módulo de los La resistencia de los no puede ser menor que la del hormigón cemento portland o del hormigón asfáltico Es poco frecuente medir la resistencia de los La resistencia en tensión varia entre a 23 psi y la de compresión entre 5 a 5 psi. El módulo de elasticidad tampoco se mide con frecuencia. Granulometría y tamaño máximo La granulometría describe la distribución de tamaños de las partículasde Agregadosgrandes se prefieren en PCC y AC porque tienen menos superficie y por lo tanto requieren menos aglomerante Sin embargo, grandes son másdifíciles de colocar en obra. Por lo tanto consideracionesconstructivaslimitan el tamaño máximo de (capacidad del equipo, dimensiones de la formaleta, distancia entre acerosde refuerzo, etc.) Tamaño máximo Cuál partícula usa más agua para mojarse? a) Un agregado b) Dos que en conjunto tienen el mismo volumen que a) Definición de tamaño máximo de Tamaño máximo del agregado: el tamiz más pequeño por el cual pasa el % de los Tamaño máximo nominal del agregado: el tamiz más grande que retiene algún agregado (usualmente no mayor que el 1%)

5 Análisis de tamices Análisis de tamices 25 La granulometría se establece haciendo pasar los 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 retenidos en el tamiz #4 se llaman gruesos y los que pasan se llaman finos 26 Análisis de tamices Ejemplo de analisis de tamices Los resultados de una granulometria se describen usando el porcentaje acumulado de que, ya sea pasan o quedan retenidos en un determinado tamano de tamiz. Los resultados generalmente se dibujan en una grafica semi-logaritmica. Sieve, mm pan Amount retained, g Granulometria de densidad maxima Cual recipiente tiene mayor volumen de, 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)? 29 Granulometria de densidad maxima En 197 Fuller establecio la relacion para determinar la distribucion de que provee la densidad maxima (minima cantidad de vacios ) di P = i D.45 P i = porcentaje que pasa el tamiz de tamano d i d i = el tamano del tamiz en cuestion D = maximo tamano del agregado En los 6 s, el FHWA introdujo la grafica granulometrica potencia.45 Usualmente, una granulometria densa y no una maxima es la que se desea en las mezclas. 3 5

6 Granulometría de máxima densidad Granulometría de máxima densidad Otros tipos de granulometría Otros tipos de granulometria Distribución de un tamaño: La mayoría de los pasa un tamiz y es retenido en el siguiente La curva granulométrica escasi 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 finospara bloquear los vacíosentre losgruesos Tienen buena permeabilidad, poca estabilidad Especificaciones de granulometría Especificaciones de granulometría ASTM C33 para finos de hormigón de cemento Portland 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 finos y gruesos para hormigón de cemento Portland 35 Tamaño tamiz 3/8 in # 4 # 8 # 16 # 3 # 5 # % que pasa

7 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 #, 5, 3, 16, 8, 4 y 3/8, ¾, 1-1/2, 3 y 6 ) dividido entre. El módulo de finura debe estar entre 2.3 y 3.1 en el agregado de hormigón de cemento Portland 37 Combinación de para cumplir con especificaciones Dibujar los porcentajes que pasan por cada tamizen 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, 38 Combinación de para cumplir con especificaciones (ejemplo) Combinacion de para cumplir con especificaciones (ejemplo) ¾ ½ 3/8 #4 #8 #3 #5 # #2 Specificat ion Aggregat e A Aggregat e B Blend Combinación de para cumplir especificaciones Propiedades de combinados Cuando deban combinarsemás de dos : Se aplicael método gráfico en forma iterativa O se usa la ecuación básicade la combinación usando un método de tanteo P i = Aa + Bb + Cc +... P i = Porcentaje de la combinacion que pasa el tamiz i A, B, C, = Porcentaje de A, B, C que pasan el tamiz i a, b, c, = Porcentajes (en peso) de los A, B, C usados en la combinación 41 Con excepción de la gravedad específica y la densidad, las propiedadesde la combinación siguen la ecuación: X = PX P2 X 2 + P3 X3 + L Esta ecuación puede usarse para propiedades tales como la angularidad, la absorción, la resistencia, y el módulo X=propiedad de la combinación X 1,X 2,X 3 =propiedad de los 1,2, y 3 P 1,P 2,P 3 =porcentajes de peso de los 1,2, y

8 Sustancias nocivas en los Es cualquier material en los que afecta la calidad del hormigón hecho con ellos Para hormigón de cemento Portland Impurezas orgánicas Partículas menores que.75 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 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 Thin-Section Cut of ASR-Damaged Concrete ASR-Induced Damage in Unrestrained Concrete Element Extrusion of Joint-Sealing Material Triggered by Excessive Expansion from ASR. 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