HORMIGÓN. 2 do Semestre Preparado por: Daniel Farias Brizuela
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- Josefa Henríquez Contreras
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1 2 do Semestre OBJETIVOS Establecer el procedimiento para efectuar el tamizado y determinar la granulometría de los pétreos. Este método se aplica a los pétreos que se emplean en la elaboración de morteros, hormigones, tratamientos superficiales asfálticos y mezclas asfálticas. La granulometría, en el caso de los pétreos usados en construcción, es una propiedad físicas fundamental para caracterizarlos y poder dosificarlos en el diseño tanto de hormigones como de mezclas asfálticas. Es una propiedad única para cada pétreo. 2. ANTECEDENTES GENERALES El análisis granulométrico de un árido, es el estudio de la proporción en que se encuentran los distintos tamaños de las partículas de dicho árido, lo que se determina mediante tamizado a través de varias mallas o tamices de diferentes abertura. Las granulometrías se expresan en términos de los porcentajes que pasan de material por cada tamiz utilizado respecto al total de material utilizado en el análisis. Las curvas granulométricas se acostumbra dibujarlas en grafico en que las ábsidas (eje de las X) indican las aberturas de los tamices y en las ordenadas (ejes de las Y) se indican los porcentajes correspondientes a cada tamaño. La granulometría sirve para comparar áridos entre sí, conocer la variación de un mismo árido y lo fundamental, para saber si el árido cumple con una determinada banda granulométrica requisito impuesto por norma, para asegurar la máxima compacidad y por consiguiente un hormigón de buena calidad. Áridos que no cumplen con las bandas especificadas deben someterse a ensayos en hormigones de prueba si no se conoce su comportamiento. Existen zonas en que el árido no cumple con la granulometría recomendada y sin embargo da buenos resultados. El lograr tener una buena estructura granulométrica del árido grueso tiene sobre todo por finalidad reducir la proporción de mortero incorporado y por lo tanto el cemento. Por otra parte en la preparación de buenos hormigones hidráulicos es indispensable que las arenas presenten una estructura granulométrica conveniente ya que la calidad del hormigón, depende de la del mortero.
2 2 do Semestre TERMINOLOGIA : Es la distribución porcentual en masa de los distintos tamaños de partículas que constituyen un pétreo. Porcentaje Parcial Retenido en un Tamiz: Porcentaje en masa correspondiente a la fracción directamente retenida en un determinado tamiz. Porcentaje Acumulado Retenido en un Tamiz: Porcentaje en masa de todas las partículas de mayor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la suma del porcentaje parcial retenido en ese tamiz más todos los porcentajes parciales retenidos en los tamices de mayor abertura. Porcentaje Acumulado que pasa por un Tamiz: Porcentaje en masa de todas las partículas de menor tamaño que la abertura de un determinado tamiz. Se calcula como la diferencia entre el 100 % y el porcentaje acumulado retenido en ese tamiz. Tamaño Máximo Absoluto (Da): Corresponde a la abertura del menor tamiz de la serie, que deja pasar el 100 % de la masa del árido. Tamaño Máximo Nominal: Corresponde a la abertura inmediatamente menor a Da, cuando por dicho tamiz pasa el 90 % o más de la masa del árido. Cuando pasa menos del 90 %, el tamaño máximo nominal se considera igual al tamaño máximo absoluto. 4. APARATOS Y EQUIPOS Balanza: Tendrá una capacidad superior a la masa de la muestra más el recipiente de pesaje y una resolución de 1 g. Tamices: Serán de alambre y abertura cuadrada, de acuerdo a Nch 1022 y sus tamaños nominales de abertura pertenecerán a las series que se indican en la tabla siguiente:
3 2 do Semestre Tamiz Nº4 Tamiz 1 Criba 5 mm 25mm SERIE DE TAMICES ESCOGIGOS Tamaños Nominales de Abertura ( mm ) ASTM ½ ½ ¾ 12,5 ½ 10 3/8 6,3 ¼ 5 Nº4 2,5 Nº8 2,0 Nª10 1,25 Nª16 0,630 Nª30 0,315 Nª50 0,160 Nª100 0,080 Nª200
4 2 do Semestre Nota: Cuando no se cuente con tamices de abertura nominales en mm, los tamaños nominales de los tamices podrán ser los correspondientes a ASTM. Los marcos de los tamices deben ser metálicos y suficientemente rígidos y firmes para fijar y ajustar las telas de alambre, a fin de evitar pérdidas de material durante el tamizado y alteraciones en las aberturas de las mallas. Deben ser circulares, con diámetros de 200 mm y 300 mm, preferentemente para los gruesos. Cada juego de tamices debe contar con un depósito que ajuste perfectamente, para la recepción del residuo mas fino. Cada juego de tamices debe contar con una tapa que ajuste perfectamente para evitar pérdida de material. Horno: Tendrá circulación de aire y temperatura regulable para las condiciones del ensayo. Herramientas y Accesorios: Espátulas, brochas, recipiente de secado, recipiente de pesaje, otros.
5 2 do Semestre EXTRACIÓN DE LA MUESTRA Las muestras se extraerán y prepararán de acuerdo con HO /b. Nota: Las muestras de árido mezclados deben humedecerse antes de la reducción para evitar segregaciones y pérdida de polvo. 6. ACONDICIONAMIENTO DE LA MUESTRA DE ENSAYE Homogeneizar el total de la muestra de laboratorio en estado húmedo y reducirla por cuarteo de acuerdo a HO /b para obtener, cuando esté seca, el tamaño de muestra de ensaye según punto 7. No se debe reducir la muestra estando seca, ni tampoco a una masa predeterminada. No debe reducir la muestra de laboratorio en estado seco, ni tampoco reducirla a una masa exacta predeterminada. Secar la muestra hasta masa constante en horno a una temperatura de 110 ± 5 ªC. 7. TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE 7.1 Para árido Fino. Cuando se emplean los tamices de 200 mm de diámetro, la muestra de ensaye en estado seco tendrá una masa ligeramente superior a los valores indicados en la tabla Nº 1, según el tamaño máximo nominal. TABLA Nº 1 TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE DEL ARIDO FINO Tamiz 5 mm 2,5 mm % Retenido 5% 5% Masa mínima de la muestra (g) Para árido Grueso. Cuando se emplean los tamices de 300 mm de diámetro, la muestra de ensaye en estado seco tendrá una masa ligeramente superior a los valores indicados en la tabla Nº 2, según el tamaño máximo nominal.
6 2 do Semestre TABLA Nº 2 TAMAÑO DE LA MUESTRA DE ENSAYE DEL ARIDO GRUESO Tamaño Máximo Absoluto (Da) (mm) ,5 10 Masa Mínima de la Muestra (kg) EXPRESION DE RESULTADOS a) Sumar y registrar la masa total (100%) de las fracciones retenidas en todos los tamices y en el depósito receptor. Esta suma no debe diferir de la masa inicial en más de 3% para finos y de 0,5% para gruesos. b) Cuando no se cumple lo anterior, rechazará el ensayo y se efectuará otro con una muestra gemela. c) Calcular el porcentaje parcial retenido en cada tamiz referido a la masa total de las fracciones retenidas, aproximando al 1%. d) Expresar la granulometría como porcentaje acumulado que pasa indicando como primer resultado el del menor tamiz en que pasa el 100% y como último resultado, el del primer tamiz en que el porcentaje sea 0%. e) Adicionalmente la granulometría se podrá expresar de acuerdo con cualquiera de las siguientes formas: Como porcentaje acumulado retenido, indicando como primer resultado el menor tamiz en que queda retenido un porcentaje igual a 0% y como último resultado el del primer tamiz en que el porcentaje acumulado retenido sea 100%. Como porcentaje parcial retenido.
7 2 do Semestre EJEMPLO Y EJERCICIO DE GRANULOMETRIAS 9.1 Ejemplo TIPO DE ÁRIDO Gravilla Peso de la muestra Total Seca a tamizar (grs.) Peso Seco inicial Retenido (grs.) Peso Seco Lavado (grs.) RETENIDO TAMIZ PESO % % PASA 80 mm (3 ) 63 mm (2½ ) 50 mm (2 ) 40 mm (1½ ) 25 mm (1 ) mm (¾ ) 208 2, ,5 mm (½ ) , mm ( ) , mm (Nº 4) ,33 2 2,5mm (Nº 8) 0 1,25 mm (Nº 16) 0,63 mm (Nº 30) 0,315 mm (Nº 50) 0,15 mm (Nº 100) mm (Nº 200) RESIDUO 144 1,54 Total % Retenido 20mm = ( 208 / 9335 ) x 100 = 2,23 % % Retenido 12,5mm = ( 5599 / 9335 ) x 100 = 59,98 % % Retenido 10mm = ( 2196 / 9335 ) x 100 = 23,52 % % Retenido 5mm = ( 1151 / 9335 ) x 100 = 12,33 % % Pasa 20mm = 100-2,23 = 97,77 % % Pasa 12,5mm = 97,77-59,98 = 37,79 % % Pasa 10mm = 37,79-23,52 = 14,27 % % Pasa 5mm = 14,27-12,33 = 1,94 % Error por diferencia = = 4 grs. Error = ( 4 / 9298 ) x 100 = 0,04 % < a 0,5 % ( CUMPLE)
8 2 do Semestre Ejercicio TIPO DE ÁRIDO Peso de la muestra Total Seca a tamizar (grs.) Peso Seco inicial Retenido 645,80 (grs.) Peso Seco Lavado 636,10 (grs.) RETENIDO TAMIZ PESO % % PASA 80 mm (3 ) 63 mm (2½ ) 50 mm (2 ) 40 mm (1½ ) 25 mm (1 ) 20 mm (¾ ) 12,5 mm (½ ) 10 mm ( ) 5 mm (Nº 4) 89,9 2,5mm (Nº 8) 142,3 1,25 mm (Nº 16) 113,3 0,63 mm (Nº 30) 96,6 0,315 mm (Nº 50) 99,0 0,15 mm (Nº 100) 55, mm (Nº 200) 22,6 RESIDUO 15,4 Error máximo para grava: 0,5% Error máximo para arena: 3,0%
9 2 do Semestre EXPRESIÓN GRÁFICA La expresión gráfica se hará en un sistema de coordenadas ortogonal en cuya abscisa están en escala logarítmica, las aberturas nominales y en su ordenada están, en escala normal, los valores de la granulometría obtenida expresados como porcentaje que pasa. 11. BIBLIOGRAFIA Nch 1223 Of 77 : Determinación del contenido de finos menores a 0,080 mm Método (LNV 70), Volumen Nº 8 del Manual de Carretera. Manual de Ensayos del Hormigón Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón.
10 2 do Semestre /8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 21/2" 3"
11 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre PROCEDIMIENTO Se seleccionará un juego de tamices de acuerdo con la especificación correspondiente al material a ensayar. Dispóngalos según abertura decreciente, montados sobre el depósito receptor y provisto de su tapa. Todos estos elementos deben estar limpios y secos. 1.1 El tamizado se efectuará en dos etapas: a) un tamizado inicial manual o mecánico b) Un tamizado final que deberá ser manual. 1.2 Tamizado Inicial. a) Determinar la masa de la muestra en estado seco, registrarla aproximando a 10 g los pétreos gruesos y a 1 g los finos. Vaciar la muestra sobre el tamiz superior y cubrir y cubrirla con la tapa.
12 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre b) Agitar el conjunto de tamices por un período tal que el primer tamiz del juego pueda ser retirado. 1.3 Tamizado Final. a) Retirar el primer tamiz provisto de fondo y tapa. b) Sostenerlo de un costado con una mano, manteniéndolo ligeramente inclinado. c) Golpear firmemente el costado libre hacia arriba con la palma de la otra mano, a un ritmo de 150 golpes por minuto. d) Girar el tamiz cada 25 golpes, en 1/6 de vuelta. e) Al completar el ciclo de 150 golpes, pesar separadamente el material retenido en el tamiz y el material que pasa retenido en el depósito.
13 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre f) Trasladar el material que pasa en cada ciclo al tamiz siguiente. g) Repetir el ciclo en el mismo tamiz con el material retenido hasta que se recoja en el depósito una masa inferior al 1 % de la masa retenida, con lo cual se da por terminado el tamizado de esa fracción. h) Retirar el tamiz siguiente provisto de depósito y tapa para efectuar con dicho tamiz los ciclos necesarios y así sucesivamente hasta completar todos los tamices. 2. EXPRESION DE RESULTADOS a) Sumar y registrar la masa total (100%) de las fracciones retenidas en todos los tamices y en el depósito receptor. Esta suma no debe diferir de la masa inicial en más de 3% para finos y de 0,5% para gruesos. b) Cuando no se cumple lo anterior, rechazará el ensayo y se efectuará otro con una muestra gemela.
14 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre c) Calcular el porcentaje parcial retenido en cada tamiz referido a la masa total de las fracciones retenidas, aproximando al 1%. d) Expresar la granulometría como porcentaje acumulado que pasa indicando como primer resultado el del menor tamiz en que pasa el 100% y como último resultado, el del primer tamiz en que el porcentaje sea 0%. e) Adicionalmente la granulometría se podrá expresar de acuerdo con cualquiera de las siguientes formas: Como porcentaje acumulado retenido, indicando como primer resultado el menor tamiz en que queda retenido un porcentaje igual a 0% y como último resultado el del primer tamiz en que el porcentaje acumulado retenido sea 100%. Como porcentaje parcial retenido. 3. EXPRESIÓN GRÁFICA La expresión gráfica se hará en un sistema de coordenadas ortogonal en cuya abscisa están en escala logarítmica, las aberturas nominales y en su ordenada están, en escala normal, los valores de la granulometría obtenida expresados como porcentaje que pasa. 4. BIBLIOGRAFIA Nch 1223 Of 77 : Determinación del contenido de finos menores a 0,080 mm Método (LNV 70), Volumen Nº 8 del Manual de Carretera. Manual de Ensayos del Hormigón Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón.
15 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre GRANULOMETRIAS Fecha de Ensaye TIPO DE ÁRIDO Peso de la muestra Total Seca a tamizar Peso Seco inicial Retenido Peso Seco Lavado (grs.) (grs.) (grs.) RETENIDO TAMIZ PESO % % PASA 80 mm (3 ) 63 mm (2½ ) 50 mm (2 ) 40 mm (1½ ) 25 mm (1 ) 20 mm (¾ ) 12,5 mm (½ ) 10 mm ( ) 5 mm (Nº 4) 2,5mm (Nº 8) 1,25 mm (Nº 16) 0,63 mm (Nº 30) 0,315 mm (Nº 50) 0,15 mm (Nº 100) mm (Nº 200) RESIDUO Observaciones. Realizado por:
16 Ensaye Tamizado y 2 do Semestre /8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 21/2" 3"
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