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AGREGADOS EN EL CEMENTO
DEFINICIONES
Llamados tambin ridos, son un conjunto de partculas de origen
natural o artificial; que pueden ser tratados o
elaborados y cuyas dimensiones estn comprendidas entre los
lmites fijados por la Norma Tcnica Peruana 400.011.
Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en
volumen, de una mezcla tpica de concreto; razn por la
cual haremos un anlisis minucioso y detenido de los agregados
utilizados en la zona.
Los agregados debern cumplir con los siguientes
requerimientos:
- Los agregados empleados en la preparacin de los concretos de
peso normal (2200 a 2500 kg/m3) debern cumplir con los requisitos
de la NTP 400.037 o de la Norma ASTM C 33, as como los de las
especificaciones del
proyecto.
- Los agregados fino y gruesos debern ser manejados como
materiales independientes. Si se emplea con autorizacin del
Proyectista, el agregado integral denominado hormign deber cumplir
como lo indica la Norma E.060.
- Los agregados seleccionados debern ser procesados,
transportados manipulados, almacenados y dosificados de manera tal
de garantizar:
1) Que la prdida de finos sea mnima;
2) Se mantendr la uniformidad del agregado;
3) No se producir contaminacin con sustancias extraas;
4) No se producir rotura o segregacin importante en ellos.
- Los agregados expuestos a la accin de los rayos solares
debern, si es necesario, enfriarse antes de su utilizacin en la
mezcladora.
Si el enfriamiento se efecta por aspersin de agua o riego, se
deber considerar la cantidad de humedad aadida al
agregado a fin de corregir el contenido de agua de la mezcla y
mantener la relacin agua - cemento de diseo
seleccionada.
Dependiendo de sus dimensiones la Norma Tcnica Peruana,
clasifica y denomina a los agregados en:
a) AGREGADO FINO
Se define como agregado fino al proveniente de la desintegracin
natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51
mm. (3/8) y queda retenido en el tamiz 74 um (N200) que cumple
con los limites establecidos en la NTP 400.037.
El agregado fino deber cumplir con los siguientes
requerimientos:
- El agregado fino puede consistir de arena natural o
manufacturada, o una combinacin de ambas. Sus partculas sern
limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compacto y
resistente.
- El agregado fino deber estar libre de cantidades perjudiciales
de polvo, terrones, partculas escamosas o blandas, esquistos,
pizarras, lcalis, materia orgnica, sales, u otras sustancias
dainas.
- El agregado fino deber estar graduado dentro de los lmites
indicados en la NTP 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo
siguiente:
1) La granulometra seleccionada deber ser preferentemente
continua, con valores retenidos en las mallas N4,
N8, N16, N30, N50 y N100 de la serie de Tyler.
2) El agregado no deber retener ms del 45% en dos tamices
consecutivos cualesquiera.
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3) En general, es recomendable que la granulometra se encuentre
dentro de los siguientes lmites: NTP
400.037
Tabla
MALLA PORCENTAJE QUE PASA
3/8 100
N4 95-100
N8 80-100
N16 50-85
N30 25-60
N50 10-30
N100 2-10
El porcentaje indicado para las mallas N50 y N100 podr ser
reducido a 5% y 0% respectivamente, si el agregado
es empleado en concretos con aire incorporado que contenga ms de
225 kgs. de cemento por metro cbico, o si se
emplea un aditivo mineral para compensar la deficiencia en los
porcentajes mencionados.
- El mdulo de fineza del agregado fino se mantendr dentro del
lmite de 0.2 del valor asumido para la seleccin de las proporciones
del concreto; siendo recomendable que el valor asumido est entre
2.35 y
3.15. Si excede el lmite indicado de 0.2, el agregado podr ser
rechazado por la Inspeccin, o
alternativamente sta podr autorizar ajustes en las proporciones
de la mezcla para compensar las variaciones en la
granulometra. Estos ajustes no debern significar reducciones en
el contenido de cemento.
- El agregado fino no deber indicar presencia de materia orgnica
cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la NTP
400.013.
Podr emplearse agregado fino que no cumple con los requisitos de
la norma indicados siempre que:
1) La coloracin en el ensayo se deba a la presencia de pequeas
partculas de carbn, lignito u otras partculas
similares; o
2) Realizado el ensayo, la resistencia a los siete das de
morteros preparados con dicho agregado no sea menor
del 95% de la resistencia de morteros similares preparados con
otra porcin de la misma muestra de agregado
fino previamente lavada con una solucin al 3% de hidrxido de
sodio.
- El porcentaje de partculas inconvenientes en el agregado fino
no deber exceder de los siguientes lmites: Lentes de arcilla y
partculas desmenuzables..3%
Material ms fino que la Malla N200:
a) Concretos sujetos a abrasin.3%
b) Otros concretos....0.5%
Carbn:
1) Cuando la apariencia superficial del concreto es
importante.0.5%
2) Otros Concretos...1%
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Finalmente, la granulometra deber corresponder a la gradacin C
de la siguiente tabla (similar a la normalizada
por el ASTM).
GRANULOMETRIA DEL AGREGADO FINO, NTP 400.037
Tabla N
TAMIZ PORCENTAJE DE PESO (MASA) QUE PASA
LIMITES TOTALES *C M F
9.5 mm (3/8) 100 100 100 100
4.75 mm (N4) 89 100 95 100 89 100 89 100
2.36 mm (N8) 65 100 80 100 65 100 80 100
1.18 mm (N16) 45 100 50 85 45 100 70 100
600 um (N30) 25 100 25 60 25 80 55 100
300 um (N50) 5 70 10 30 5 48 5 70
150 um (N100) 0 12 2 10 0 - 12* 0 12
* Incrementar a 5% para agregado fino triturado, excepto cuando
se use para pavimentos.
b) AGREGADO GRUESO
Se define como agregado grueso al material retenido en el tamiz
4.75 mm. (N 4) y cumple los lmites establecidos
en la NTP 400.037.
El agregado grueso podr consistir de grava natural o triturada,
piedra partida, o agregados metlicos naturales o
artificiales. El agregado grueso empleado en la preparacin de
concretos livianos podr ser natural o artificial.
El agregado grueso deber cumplir con los siguientes
requerimientos:
- Deber estar conformado por partculas limpias, de perfil
preferentemente angular, duras, compactas, resistentes, y
de textura preferentemente rugosa.
- Las partculas debern ser qumicamente estables y debern estar
libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus,
incrustaciones superficiales, materia orgnica, sales u otras
sustancias dainas.
- Es recomendable tener en consideracin lo siguiente: Segn
NTP400.037 la Norma ASTM C33
1) La granulometra seleccionada deber ser de preferencia
continua.
2) La granulometra seleccionada deber permitir obtener la mxima
densidad del concreto, con una adecuada
trabajabilidad y consistencia en funcin de las condiciones de
colocacin de la mezcla.
3) La granulometra seleccionada no deber tener ms del 5% del
agregado retenido en la malla de 11/2 y no ms
del 6% del agregado que pasa la malla de .
El agregado grueso debera estar graduado dentro de los lmites
especificados en la NTP 400.037, tal como sigue:
REQUISITOS GRANULOMETRICOS DEL AGREGADO GRUESO
Tabla
N
A.S.T.M
TAMAO
NOMINAL
% QUE PASA POR LOS TAMICES NORMALIZADOS
100 mm
90 mm
75 mm
63 mm
50 mm
37,5 mm
25 mm
19 mm
12,5 mm
9,5 mm
4,75 mm
2,36 mm
1,18 mm
4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 3/8 N4 N8 N16
1
31/2 a
11/2
100 90 a
100
25 a 60
0 a
15
0 a 5
2
21/2 a
11/2
100 90 a
100
35 a 70
0 a
15
0 a 5
3
2 a
100 90 a
35 a
0 a
0 a
-
1 100 70 15 5
357
2 a
N4
100 95 a
100
35 a 70
10 a 30
0 a 5
4
11/2 a
100 90 a
100
20 a 55
0 a
15
0 a 5
467
11/2 a
N4
100 95 a
100
35 a
70
10 a 30
0 a 5
5
1 a
100 90 a
100
20 a
55
0 a 10
0 a 5
56
1 a
3/8
100 90 a
100
40 a
85
10 a 40
0 a 15
0 a 5
57
1 a
N4
100 95 a
100
25 a 60
0 a 10
0 a 5
6
a
3/8
100 90 a
10
20 a 55
0 a 15
0 a 5
67
a
N4
100 90 a
100
20 a 55
0 a 10
0 a 5
7
a
N4
100 90 a
100
40 a 70
0 a 15
0 a 5
9
3/8 a
N8
100 85 a
100
10 a 30
0 a 10
0 a 5
- Las Normas de Diseo Estructural recomiendan que el tamao
nominal mximo del agregado grueso sea el mayor
que pueda ser econmicamente disponible, siempre que l sea
compatible con las dimensiones y caractersticas de la
estructura. Se considera que, en ningn caso el tamao nominal
mximo del agregado no deber ser mayor de:
1) Un quinto de la menor dimensin entre caras de encofrados;
o
2) Un tercio del peralte de las losas; o
3) Tres cuartos del espacio libre mnimo entre barras o alambres
individuales de refuerzos; paquetes de barras;
torones; o ductos de presfuerzo.
En elementos de espesor reducido, o ante la presencia de gran
cantidad de armadura; se podr con autorizacin de
la Inspeccin reducir el tamao nominal mximo del agregado grueso,
siempre que se mantenga una adecuada
trabajabilidad y se cumpla con el asentamiento requerido, y se
obtenga las propiedades especificadas para el
concreto.
- El porcentaje de partculas inconvenientes en el agregado
grueso no deber exceder de los siguientes valores:
Arcilla 0.25%
Partculas deleznables...5.00%
Material ms fino que pasa la malla N 200..1.00%
Carbn y lignito:
1) Cuando el acabado superficial del concreto es de
importancia...0.50%
2) Otros concretos....1.00%
El agregado grueso cuyos lmites de partculas perjudiciales
excedan a los indicados, podr ser aceptado siempre que
en un concreto preparado con agregado de la misma procedencia;
haya dado un servicio satisfactorio cuando ha
estado expuesto de manera similar al estudiado; o en ausencia de
un registro de servicios siempre que el concreto
preparado con el agregado tenga caractersticas satisfactorias,
cuando es ensayado en el laboratorio.
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- El agregado grueso empleado en concreto para pavimentos, en
estructuras sometidas a procesos de erosin,
abrasin o cavitacin, no deber tener una perdida mayor del 50% en
el ensayo de abrasin realizado de acuerdo a la
NTP 400.019 NTP 400.020, a la Norma ASTM C 131.
- EL lavado de las partculas de agregado grueso se deber hacer
con agua preferentemente potable. De no ser as, el
agua empleada deber estar libre de sales, materia orgnica, o
slidos en suspensin.
c) ARENA
La NTP 400.011 define a la arena como el agregado fino
proveniente de la desintegracin natural de las rocas.
Tambin se define la arena como el conjunto de partculas o granos
de rocas, reducidas por fenmenos mecnicos,
naturales acumulados por los ros y corrientes acuferas en
estratos aluviales y mdanos o que se forman en in-situ por
descomposicin; o el conjunto de piedras producidas por accin
mecnica artificial, las primeras son las arenas naturales;
y las segundas, las arenas artificiales.
Se clasifican segn la Comisin de Normalizacin de la Sociedad de
Ingenieros del Per como sigue:
Arena Fina 0.05 a 0.5 mm.
Arena Media 0.5 a 2.0 mm.
Arena gruesa 2.0 a 5.0 mm.
d) GRAVA
La NTP 400.011 define a la grava como el agregado grueso,
proveniente de la desintegracin natural de
materiales ptreos, encontrndoseles corrientemente en canteras y
lechos de ros depositados en forma natural.
e) PIEDRA TRITURADA O CHANCADA
La NTP 400.011 define como el agregado grueso obtenido por
trituracin artificial de rocas o gravas.
f) HORMIGON
La NTP 400.011 define al hormign como al material compuesto de
grava y arena empleado en forma natural de
extraccin.
En lo que sea aplicable, se seguir para el hormign las
recomendaciones correspondientes a los agregados fino y
grueso.
El hormign deber estar libre de cantidades perjudiciales de
polvo, terrones, partculas blandas o escamosas, sales,
lcalis, materia orgnica, u otras sustancias dainas para el
concreto. Su granulometra deber estar comprendida
entre la malla de 2 como mximo y la malla N100 como mnimo.
El hormign deber ser manejado, transportado y almacenado de
manera tal de garantizar la ausencia de contaminacin
con materiales que podran reaccionar con el concreto.
El hormign deber emplearse nicamente en la elaboracin de
concretos con resistencias en compresin, hasta de
100 kg/cm2 a los 28 das. El contenido mnimo de cemento ser 255
kg/m3.
g) TAMAO NOMINAL MAXIMO DEL AGREGADO GRUESO
La NTP 400.011 lo define como la abertura de la malla del tamiz
que indica la Norma de malla menor, por lo
cual el agregado grueso pasa del 95% al 100%.
h) MODULO DE FINEZA
El denominado mdulo de fineza, representa un tamao promedio
ponderado de la muestra de arena, pero no representa la
distribucin de las partculas.
Es un factor emprico obtenido por la suma dividida por cien de
los porcentajes retenidos acumulados de los siguientes
tamices NTP: 149 um (N 100), 297 um(N 50), 595um (N 30), 1.19mm
(N 16), 2.38 mm (N 8), 4.76 mm (N4), 9.51
mm (3/8), 19.00mm (3/4), 38.1mm (11/2), 76.2 mm (3) y mayores
incrementando en la relacin de 2 a 1.
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Nota.- Para el clculo del mdulo de fineza del agregado fino, se
tomar slo hasta el tamiz 9.51 mm(3/8),
segn la NTP 400.011.
En la apreciacin del mdulo de fineza, se estima que las arenas
comprendidas entre los mdulos 2.2 y 2.8 producen
concretos de buena trabajabilidad y reducida segregacin; y que
las que se encuentran entre 2.8 y 3.2 son las ms
favorables para los concretos de alta resistencia.
i) MATERIAL QUE PASA Y MATERIAL RETENIDO
La NTP 400.011 considera que un agregado pasa por un tamiz,
siempre que ste no retenga ms de un 5% en
peso del material tamizado. Se dice que un agregado es retenido
por un tamiz cuando ste no deja pasar
ms de un 5% en peso del material tamizado.
j) PESO ESPECIFICO Y ABSORCION (NTP 400.021 - NTP 400.022)
PESO ESPECFICO
El peso especfico de los agregados es un indicador de calidad,
en cuanto que los valores elevados corresponden a
materiales de buen comportamiento, mientras que para bajos
valores generalmente corresponde a agregados
absorbentes y dbiles.
PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO FINO (NTP 400.022)
La presente norma establece el mtodo de ensayo para determinar
el peso especfico (densidad); peso especifico
saturado con superficie seca, el peso especfico aparente y la
absorcin despus de 24 horas en agua del agregado
fino.
Las definiciones que se sugieren en la presente norma son:
- PESO ESPECFICO
Es la relacin a una temperatura estable, de la masa de un
volumen unitario de material, a la masa del mismo
volumen de agua destilada libre de gas.
- PESO ESPECFICO APARENTE
Es la relacin a una temperatura estable, de la masa en el aire,
de un volumen unitario de material, a la masa en
el aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada
libre de gas, si el material es un slido, el
volumen es igual a la porcin impermeable.
- PESO ESPECFICO DE MASA
Es la relacin, a una temperatura estable, de la masa en el aire
de un volumen unitario de material (incluyendo
los poros permeables e impermeables naturales del material); a
la masa en el aire de la misma densidad, de un
volumen igual de agua destilada libre de gas.
- PESO ESPECIFICO DE MASA SATURADO SUPERFICIALMENTE SECO
Es lo mismo que el peso especfico de masa, excepto que la masa
incluye el agua en los poros permeables.
Nota: El peso especfico anteriormente definido est referido a la
densidad del material, conforme al Sistema
Internacional de Unidades.
PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO GRUESO (NTP 400.021)
Es la relacin a una temperatura estable de la masa en el aire de
un volumen unitario de material, a la masa en el
aire de igual densidad de un volumen igual de agua destilada
libre de gas.
ABSORCIN DEL AGREGADO FINO (NTP 400.022)
La presente norma, establece el mtodo de ensayo para determinar
el porcentaje de absorcin (despus de 24 horas
en el agua).
Podemos definir la absorcin, como la cantidad de agua absorbida
por el agregado sumergido en el agua durante
24horas. 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.
La absorcin del agregado grueso se determina por la NTP
400.021.
-
K) CONTENIDO DE HUMEDAD (NTP 400.010)
La presente norma, establece el mtodo de ensayo para determinar
el contenido de humedad del agregado fino y grueso.
Los agregados se presentan en los siguientes estados: seco al
aire, saturado superficialmente seco y hmedos; en los
clculos para el proporcionamiento de los componentes del
concreto, se considera al agregado en condiciones de saturado
y superficialmente seco, es decir con todos sus poros abiertos
llenos de agua y libre de humedad superficial.
Los estados de saturacin del agregado son como sigue:
l) PESO VOLUMETRICO UNITARIO (NTP 400.017)
La norma establece el mtodo para determinar el peso unitario de
agregados finos y gruesos.
Se denomina peso volumtrico del agregado, al peso que alcanza un
determinado volumen unitario. Generalmente se
expresa en kilos por metro cbico. Este valor es requerido cuando
se trata de agregados ligeros o pesados y para convertir
cantidades en volumen y viceversa, cuando el agregado se maneja
en volumen.
m) FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL
La forma y textura de las partculas de agregados influyen
grandemente en los resultados a obtenerse en las propiedades
del concreto. Existiendo un efecto de anclaje mecnico que
resulta ms o menos favorable en relacin con el tamao, la
forma, la textura superficial y el acomodo entre ellas, tambin
se producen fenmenos de adherencia entre la pasta de
cemento y los agregados, condicionados por estos factores; que
contribuyen en el comportamiento de resistencia y
durabilidad del concreto.
FORMA
Por naturaleza los agregados tienen una forma irregularmente
geomtrica, compuesta por combinaciones aleatorias
de caras redondeadas y angularidades.
Bryan Mather establece que la forma de las partculas est
controlada por la redondez o angularidad y la esfericidad,
dos parmetros relativamente independientes.
En trminos meramente descriptivos, la forma de los agregados se
define en:
Angular : Poca evidencia de desgaste en caras y bordes.
Subangular : Evidencia de algo de desgaste en caras y
bordes.
Subredondeada : Bordes casi eliminados.
Muy redondeadas: Sin caras ni bordes.
La esfericidad resultante de agregados procesados, depende mucho
del tipo de chancado y la manera como se
opera.
La redondez est ms en funcin de la dureza y resistencia al
desgaste de la abrasin.
Los agregados con forma equidimensional producen un mejor
acomodo entre partculas dentro del concreto, que los
que tienen forma plana o alargada y requieren menos agua, pasta
de cemento, o mortero para un determinado grado
de trabajabilidad del concreto.
