Libro de Tecnologia del Concreto

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LAPA HUMAREDA, Raúl

CONCEPTOS GENERALES DEL CONCRETO, MATERIALES Y EL CEMENTO PORTLAND  El Concreto es una mezcla con proporciones de Cemento, Agua y Agregados (A.F., A.G) y opcionalmente Aditivos.

CONCRETO = C + A + A.F., A.G+ Aditivo PROPORCIONES TIPICAS EN VOLUMEN ABSOLUTO DE LOS COMPONENTES DEL CONCRETO

AIRE: 1 - 3 % CEMENTO: 7 - 15 % AGUA: 15 - 22 % AGREGADOS: 60 - 75 % • • • •

•

El Concreto no sólo será analizado como un producto final, sino se tendrá que estudiar las propiedades de sus componentes. A su vez pasará por estudiar los componentes en sus propiedades Físicas y Químicas. Cabe mencionar que la preparación de un buen concreto, no siempre tendrá factores de diseño similares, por el contrario dependerá de las propiedades de los agregados y del criterio del diseñador. El diseño eficiente y óptimo de un buen concreto se ve reflejado, en las características de Resistencia y Durabilidad, sin embargo la preparación del mismo pasa por el control exhaustivo en obra de la compactación, colocación, trabajabilidad. En nuestra realidad, muchos de los diseños de Mezcla de concreto han sido considerados en función a los métodos AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI) ó COMITE EUROPEO DEL CONCRETO, Método del Agregado Global y otros.

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CEMENTO PORTLAND •

Es un aglomerante Hidrófilo, resultante de la calcinación de las rocas Calizas, areniscas y arcillas de manera de obtener un polvo muy que en presencia de agua endurece adquiriendo propiedades resistentes y adherentes. FABRICACION DEL CEMENTO PORTLAND

•

El proceso de fabricación se inicia con la selección y explotación de materias primas.

•

Los Componentes Químicos principales están conformados por reacciones (Óxidos de Calcio, Sílice, Aluminio y Fierro). FABRICACION DEL CEMENTO PORTLAND

CANTIDAD

95 %

COMPONENTE QUIMICO

PROCEDENCIA

Oxido de Calcio (CaO)

Rocas Calizas

Oxido de Sílice (SiO2)

Areniscas

Oxido de Aluminio (Al2O3)

Arcillas

Oxido de Fierro (Fe2O3)

Arcillas, Mineral de Hierro, Pirita

Oxido de Magnesio, Sodio. Potasio, Titanio, Azufre 5%

Minerales Varios Fósforo y Magnesio.

MECANISMO DE HIDRATACION DEL CEMENTO • • •

Hidratación, conjunto de reacciones químicas entre el agua y los componentes de cemento, originando el cambio del estado plástico al endurecido, con las propiedades inherentes a los nuevos productos formados. Los componentes al reaccionar con el agua forman hidróxidos e hidratos de calcio complejos. La velocidad con que se desarrolla la hidratación es directamente proporcional a la finura del cemento e inversa al tiempo.

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•

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Dependiendo de la temperatura el tiempo y la relación a/c que reacciona, se define los estados :

-Plástico, estado que se comporta como una pasta moldeable. -Fraguado Inicial, pérdida de la plasticidad, se acelera la reacción química, etapa de evidencia del proceso exotérmico (calor de Hidratación). -Fraguado Final, estado que se caracteriza por el endurecimiento significativo y deformaciones permanentes. -Endurecimiento , estado final en el cual se incrementa con el tiempo las características resistentes. RECOMENDACIONES Y ASPECTOS GENERALES • • • • •

• • •

El cemento empleado en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos químicos y físicos que se indican en : *Las Especificaciones para cemento Pórtland de la Norma ASTM C-150 ó NTP en el caso de los cementos Tipo I (NTP 334. 009); Tipo II (NTP 334.038), y Tipo V (NTP 334.040). *Está prohibido el empleo de Cementos cuya pérdida por calcinación sea > 3%. En aquellos casos de no conocer el valor real se considera para el cemento Pórtland un P.e.= 3.15. *Se considera que la bolsa oficial de cemento tiene 1 pie3 de capacidad y pesa 42.50 Kg. Muestreo; se tomará muestras periódicas del cemento para comprobar su calidad y uniformidad. La supervisión determinará de acuerdo con el proyectista la frecuencia de la toma de muestras y certificará que se efectúe de acuerdo a la Norma ASTM C-183 ó NTP 334.007. Ensayos; la supervisión tiene el derecho de ordenar en cualquier etapa de la ejecución del proyecto, ensayos de certificación de la calidad del cemento empleado. Los ensayos se efectuarán de acuerdo a las normas ASTM ó NTP. Almacenamiento; los materiales deberán almacenarse en obra, de manera tal que evite su deterioro o contaminación con sustancias inconvenientes. El material deteriorado y contaminado no deberá emplearse en la preparación del concreto. CEMENTOS RESEÑA HISTORICA IMPERIO INCAICO Conocimiento de:  Astronomía  Trazado y construcción de canales de irrigación  Edificaciones de piedra y adobe COLONIA (Siglo XVI)  Cal y Arena ( calicanto )  Cal + Piedras ( Concreto ciclópeo ) Ejm: Puente de Piedra 1608

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 Fortificaciones militares  Conventos, iglesias RESEÑA HISTORICA LA REPUBLICA (1820)     

    

1824 1840 1845 1855 1871

Apsdin( Calcinación de la caliza ) Francia ( 1rafábrica ) Inglaterra Alemania E.E.U.U.

RESEÑA HISTORICA SIGLO XX 1915 (Terminal marítima del Callao, Pavimentación Av. Venezuela Pavimentación Av. Costanera) Primeros hornos de fabricación de cemento 1916 Primera fábrica de cemento en el Perú (CPCP) 1955 –1975 fábricas de cemento: Chilca, Lima, Andino, Chiclayo, Pacasmayo, Sur, Yura. Edificios importantes: Palacio de Justicia, Hotel Bolívar, Club Nacional, Country Club.

DEFINICIONES CEMENTANTES: (La arcilla, Yeso, Cal, Cementos, Asfaltos, Polímeros) DEFINICIONES CEMENTOS: Material pulverizado que combinado con agua forma una pasta capaz de endurecer en el agua y al aire. CLINKER Producto obtenido por calcinación de materias primas, adecuadamente dosificadas.

calizas y arcillosas

CEMENTO PORTLAND Obtenido por la pulverización del clinker con la adición eventual del sulfato de calcio.

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COMPOSICION QUÍMICA DEL CLINKER Oxido Componente CaO SiO 2 Al2O3 Fe2 O3 SO3 MgO K2 O y Na2O Mn2 O3 TiO2 P2O5 Perdida por Calcinación

Porcentaje Típico 58 % - 67 % 16 % - 26 % 4%-8% 2%-5% 0.1 % - 2.5 % 1%-5% 0%-1% 0%-3% 0 % - 0.5 % 0 % - 1.5 % 0.5 % - 3 %

Abreviatura C S A F

FASES MINERALES DEL CLINKER Designación

Fórmula

Abreviatura

Silicato tricálcico

3CaO.SiO2

C3S

Silicato dicálcico

2CaO.SiO2

C2S

Aluminato tricálcico Ferrito aluminato tetracálcico

3CaO.Al2O3 4CaO. Al2O3.Fe 2O3

C3A C4AF

Cal libre

CaO

Magnesia libre (Periclasa)

MgO

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REQUISITOS FÍSICOS DEL CEMENTO Tipo Tipo Requisitos Físicos Resistencia la Compresión mín. Kg/cm² 3 días 7 días 28 días Tiempo de fraguado, minutos Inicial, mínimo Final, máximo Expansión en autoclave, % máximo Resistencia a los Sulfatos % máximo de expansión Calor de Hidratación, máx., KJ/Kg 7 días 28 días

I

II

V

MS

IP

ICo

120 190 280*

100 170 280*

80 150 210

100 170 280*

130 200 250

130 200 250

45 375

45 375

45 375

45 420

45 420

45 420

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

--

--

0.04* 14 días

0.10 6meses

0.10* 6meses

--

---

290* --

---

---

290* 330*

---

REQUISITOS QUÍMICOS DEL CEMENTO

Tipo Requisitos Químicos Óxido de Magnesio (MgO), máx., % Trióxido de Azufre (SO3), máx., % Pérdida por Ignición, máx., % Residuo Insoluble, máx., % Aluminato tricálcico (C 3A), máx., % Álcalis equivalentes ( Na2 O+ 0.658 K2O ), máx, %

Tipo I 6.0 3.5 3.0 0.75 -0.6*

II 6.0 3.0 3.0 0.75 8 0.6*

V 6.0 2.3 3.0 0.75 5 0.6*

MS -------

IP 6.0 4.0 5.0 ----

ICo 6.0 4.0 8.0 ----

REQUISITOS OPCIONALES

Características Físicas Opcionales Falso Fraguado, % ( P. Fin ) mínimo Calor de Hidratación, máx, Cal/gr. 7 días 28 días Resistencia la Compresión (MPa) 28 días Resistencia a los sulfatos, 14 días, máx Características Químicas Opcionales Aluminato tricálcico (C3 A), máx, % Suma (C3S + C 3A), máx., % Álcalis equivalentes (Na2 O + 0.658 K2O), máx, %

I 50

II 50

Tipo III 50

IV 50

V 50

--280 -I

70 -280 -II

----III

60 70 -- -IV

---0.04 V

--0.6

-58 0.6

5 -8 -0.6

----

----

TIPOS DE CEMENTOS PÓRTLAND

PORTLAND ADICIONADOS

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CEMENTOS PÓRTLAND (ASTM C-150 NTP 334.009)     

TIPO I : Uso general, alto calor, f ’c alto TIPO II: Mediana Resistencia Sulfatos, calor moderado, f´c lento. TIPO III: Alto calor, f´c muy rápido, baja resistencia sulfatos. TIPO IV: Muy bajo calor, f´c muy lento. TIPO V: Muy resistente sulfatos bajo calor, f´c muy lento.

Desarrollo de la resistencia en compresión en % de la resistencia a 28 días

Desarrollo del calor de hidratación vs. Tiempo para cementos Standard

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CEMENTOS PÓRTLAND ADICIONADOS TIPO IP: Uso general, hasta 15 % a 40% puzolana. Menor calor, f´c después 28 días. TIPO IPM: Uso general, hasta 15% puzolana, Menor calor, f´c después 28 días. TIPO IMS: Mediana resistencia a sulfatos, hasta 25% escoria, menor calor, f´c después 28 Días. TIPO ICo: Uso general, hasta 30% filler calizo. Menor calor, f´c después 28 días. CEMENTO TIPO I MEJORADO

REQUISITOS FÍSICOS COMPARATIVOS

REQUISITOS FISICOS

Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090

Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090

130 200 250

120 190 280*

45 420

45 375

0.80

0.80

Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días Tiempo de fraguado, minutos Inicial, min. Final, min. Expansión en autoclave % máximo

•Obras de concreto y de concreto armado en general. •Morteros en general, especialmente para tartajeo y asentado de unidades de albañilería. •Pavimentos y cimentaciones. CEMENTO TIPO MS COMPARATIVOS

REQUISITOS FISICOS

REQUISITOS FÍSICOS Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090

Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090

100 170 280*

100 170 280*

45 420

45 375

0.80

0.80

0.10 (6 meses)

--

Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días Tiempo de fraguado, minutos Inicial, min. Final, min. Expansión en autoclave % máximo Resistencia a los sulfatos % máximo de expansión

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CEMENTO TIPO IP ESPECIAL

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REQUISITOS FÍSICOS COMPARATIVOS

REQUISITOS FISICOS Resistencia a la compresión, Kg/cm², mín. 3 Días 7 Días 28 Días Tiempo de fraguado, minutos Inicial, min. Final, min. Resistencia a los sulfatos % máximo de expansión Calor de hidratación, máx, kJ/Kg 7 días 28días

Tipo ICo Tipo I mejorado NTP 334.090

Tipo I ASTM C 150 NTP 334.090

130 200 250

120 190 280*

45 420

45 375

0.10 *(6 meses)

--

290* 330*

---

FABRICAS DE CEMENTOS EN EL PERU

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LAPA HUMAREDA, Raúl LOS CEMENTOS NACIONALES

Fabricante Cementos Lima S.A. 46% Cemento Andino S.A. 19% Yura S.A. 14% Cemento Pacasmayo S.A. 13% Cementos Sur S.A. 5% Cementos Rioja S.A. 1%

Ubicación Lima

Tipos de Cemento que producen Sol I, Sol II, Atlas IP

Tarma Junín Yura Arequipa Pacasmayo La Libertad

Andino I, Andino II, Andino V, Andino IPM

Juliaca Puno Pucallpa Ucayali

Rumi I, Rumi II, Rumi V, Rumi IPM,

Yura I, Yura IP, Yura IPM Pacasmayo I, Pacasmayo II, Pacasmayo V, Pacasmayo MS, Pacasmayo IP, Pacasmayo ICo

Tipo IP

REQUISITOS PARA CONCRETOS EXPUESTOS A SOLUCIONES QUE CONTIENEN SULFATOS

Exposición a sulfatos

Sulfatos solubles en agua (SO4) en el suelo

Sulfatos (SO4) en el agua, ppm

Tipo Cemento

Concreto con agregado de peso normal rel. a/c máx. en peso

Insignificante

03”

En exceso

0

0

En defecto

-1 ½”

- 2 ½”

Si NO se especifica un valor “máximo”o “no debe exceder”, entonces las tolerancias para el slump se indican en la siguiente tabla: Asentamiento

Tolerancia

≤2”

½”

2” < slump ≤4”

1”

> 4”

1 ½”

Concreto premezclado –Planta de dosificación Deberá estar provista de: a. Compartimientos separados para agregados b. Medios de control precisos c. Balanzas precisas que permitan descargas totales Las balanzas para pesar podrán ser de cualquier tipo con tal que en un ensayo de carga estática para cuarto de la capacidad tenga una aproximación de ±4% de la capacidad total Se deberá disponer de pesos patrón con la finalidad de chequear la exactitud de las balanzas. FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL / ESCUELA DE FORMACION

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Concreto premezclado –Mezcladores y Agitadores

Estacionarios Mezcladores Camiones Mezcladores Agitadores

Camiones Agitadores

Los mezcladores estacionarios deberán estar equipados de una placa metálica en el cual se indique: a. La capacidad máxima del volumen de concreto b. La velocidad de mezclado del tambor Los camiones mezcladores o agitadores deberán estar equipados de una placa metálica en el cual se indique: -El volumen bruto del tambor. -La capacidad del tambor Cuando la mezcla empieza en la planta fija, el volumen de concreto mezclado ≤63% del volumen del tambor Cuando el concreto es trasportado en el camión mezclador, el volumen de concreto mezclado ≤80% del volumen del tambor. Para que el concreto sea satisfactorio, se realizarán ensayos tomadas después de las descarga de aproximadamente 15% y 85% de la tanda. Estas dos muestras deberán cumplir con los requisitos de uniformidad siguientes:

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Max. Diferencia entre ensayos

Ensayo peso unitario

16

Contenido de aire % Asentamiento 4" 4" a 6" porción de la masa de Agregado grueso retenida sobre la malla Nº 4, % peso unitario libre de aire, %

1 1" 1 1/2" 6 1.6

f`c a 7 días, %

7.5

Concreto premezclado –Mezclado y Entrega Si el mixer fue aprobado para la entrega del concreto, NO se deberá añadir agua de mezclado EXCEPTO si el slump es menor que el especificado. El tambor será girado con 30 revoluciones o más hasta que la uniformidad del concreto este dentro de los límites. La descarga del concreto será completada dentro de:-1 ½ horas -El tambor haya girado 300 revoluciones Estas limitaciones pueden ser obviadas por el comprador si el concreto tiene un asentamiento tal que después de haber alcanzado alguno de las limitaciones anteriores, puede ser colocado sin la adición de agua. El concreto entregado en clima frío tendrá una temperatura mínima el cual se indica en la siguiente tabla:

Tamaño de la sección mm (Pulg)

Temperatura mínima °C

< 300 (12”) 300 a 900 (12” a 36”)

13 10

900 a 1800 (36” a 72”) > 1800 (72”)

7 5

La máxima temperatura del concreto producido con agregados calentados, agua caliente o ambos, no excederá los 32 °C. En climas cálidos el proveedor enviará el concreto premezclado a la temperatura más baja posible, sujeta a la aprobación del comprador. Concreto premezclado –Guía de Información Antes de la descarga de la tanda el proveedor entregará al comprador una guía conteniendo: 1. Nombre de la planta de premezclado 2. Número de serie de la boleta 3. Fecha FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL / ESCUELA DE FORMACION

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4. Número de camión 5. Nombre del comprador 6. Designación de la obra (nombre y ubicación) 7. Clase, especificación o designación del concreto 8. Cantidad de concreto en m³ 9. Tiempo del cargado o del primer mezclado del cemento y los agregados 10. Agua adicionada por el receptor del concreto y sus iniciales Con fines de certificación, el proveedor entregará al comprador conteniendo: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

una guía

Número de revoluciones en el momento de la primera adición de agua. Tipo, marca y cantidad de cemento Tipo, marca y cantidad de aditivos Información necesaria para calcular el agua total de mezclado por el proveedor Tamaño máximo del agregado Pesos del agregado fino y grueso Certificación aprobada de los materiales Firma o iniciales del representante de la planta de premezclado.

OTROS CONCRETOS     

Concreto Concreto Concreto Concreto Concreto

anti contracción con fibras Refractario Celular fluido, etc

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AGREGADOS DEFINICIONES Llamados también áridos, son un conjunto de partículas de origen natural o artificial; que pueden ser tratados o elaborados y cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados por la Norma Técnica Peruana 400.011. Los agregados pueden constituir hasta las tres cuartas partes en volumen, de una mezcla típica de concreto; razón por la cual haremos un análisis minucioso y detenido de los agregados utilizados en la zona. Los agregados deberán cumplir con los siguientes requerimientos: Los agregados empleados en la preparación de los concretos de peso normal (2200 a 2500 kg/m3) deberán cumplir con los requisitos de la NTP 400.037 o de la Norma ASTM C 33, así como los de las especificaciones del proyecto. Los agregados finos y gruesos deberán ser manejados como materiales independientes. Si se emplea con autorización del Proyectista, el agregado integral denominado “hormigón” deberá cumplir como lo indica la Norma E.060. Los agregados seleccionados deberán ser procesados, transportados manipulados, almacenados y dosificados de manera tal de garantizar: 1) Que la pérdida de finos sea mínima; 2) Se mantendrá la uniformidad del agregado; 3) No se producirá contaminación con sustancias extrañas; No se producirá rotura o segregación importante en ellos. Los agregados expuestos a la acción de los rayos solares deberán, si es necesario, enfriarse antes de su utilización en la mezcladora. Si el enfriamiento se efectúa por aspersión de agua o riego, se deberá considerar la cantidad de humedad añadida al agregado a fin de corregir el contenido de agua de la mezcla y mantener la relación agua - cemento de diseño seleccionada. Dependiendo de sus dimensiones la Norma Técnica Peruana, clasifica y denomina a los agregados en: a) AGREGADO FINO Se define como agregado fino al proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz 9.51 mm. (3/8”) y queda retenido en el tamiz 74 um (Nº200) que cumple con los limites establecidos en la NTP 400.037.

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El agregado fino deberá cumplir con los siguientes requerimientos: El agregado fino puede consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias, de perfil preferentemente angular, duro, compactas y resistentes. El agregado fino deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales, u otras sustancias dañinas. El agregado fino deberá estar graduado dentro de los límites indicados en NTP 400.037. Es recomendable tener en cuenta lo siguiente:

la

La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua, con valores retenidos en las mallas Nº4, Nº8, Nº16, Nº30, Nº50 y Nº100 de la serie de Tyler. El agregado no deberá retener más del 45% en dos tamices consecutivos cualesquiera. En general, es recomendable que la granulometría siguientes límites: NTP 400.037

se encuentre dentro de los

Tabla MALLA 3/8” Nº4 Nº8 Nº16 Nº30 Nº50 Nº100

PORCENTAJE QUE PASA 100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

El porcentaje indicado para las mallas Nº50 y Nº100 podrá ser reducido a 5% y 0% respectivamente, si el agregado es empleado en concretos con aire incorporado que contenga más de 225 kgs. de cemento por metro cúbico, o si se emplea un aditivo mineral para compensar la deficiencia en los porcentajes mencionados. El módulo de fineza del agregado fino se mantendrá dentro del límite de  0.2 del valor asumido para la selección de las proporciones del concreto; siendo recomendable que el valor asumido esté entre 2.35 y 3.15. Si excede el límite indicado de  0.2, el agregado podrá ser rechazado por la Inspección, o alternativamente ésta podrá autorizar ajustes en las proporciones de la mezcla para compensar las variaciones en la granulometría. Estos ajustes no deberán significar reducciones en el contenido de cemento.

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El agregado fino no deberá indicar presencia de materia orgánica cuando ella es determinada de acuerdo a los requisitos de la NTP 400.013. Podrá emplearse agregado fino que no cumple con los requisitos de la norma indicados siempre que: La coloración en el ensayo se deba a la presencia de pequeñas partículas de carbón, lignito u otras partículas similares; o Realizado el ensayo, la resistencia a los siete días de morteros preparados con dicho agregado no sea menor del 95% de la resistencia de morteros similares preparados con otra porción de la misma muestra de agregado fino previamente lavada con una solución al 3% de hidróxido de sodio. El porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado fino no deberá exceder de los siguientes límites: Lentes de arcilla y partículas desmenuzables………………………….………….3% Material más fino que la Malla Nº200: a) Concretos sujetos a abrasión……………………………………………………….3% b) Otros concretos..……….………….……………………………………………0.5% Carbón: 1) Cuando la apariencia superficial del concreto es importante…………….0.5% 2) Otros Concretos……………………………………………….…………………..1% Finalmente, la granulometría deberá corresponder a la siguiente tabla (similar a la normalizada por el ASTM). GRANULOMETRIA DEL AGREGADO FINO, NTP 400.037 Tabla N TAMIZ

PORCENTAJE DE PESO (MASA)

9.5 4.75 2.36 1.18 600 300 150

LIMITES TOTALES 100 89 – 100 65 – 100 45 – 100 25 – 100 5 – 70 0 – 12

mm mm mm mm um um um

(3/8) (Nº4) (Nº8) (Nº16) (Nº30) (Nº50) (Nº100)

gradación

C

de la

QUE PASA

*C 100 95 – 100 80 – 100 50 – 85 25 – 60 10 – 30 2 – 10

M 100 89 – 100 65 – 100 45 – 100 25 – 80 5 – 48 0 - 12*

F 100 89 – 100 80 – 100 70 – 100 55 – 100 5 – 70 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 º 4) y cumple los límites establecidos en la NTP 400.037.

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El agregado grueso podrá consistir de grava natural o triturada, piedra partida, o agregados metálicos naturales o artificiales. El agregado grueso empleado en la preparación de concretos livianos podrá ser natural o artificial. El agregado grueso deberá cumplir con los siguientes requerimientos: Deberá estar conformado por partículas limpias, de perfil preferentemente angular, duras, compactas, resistentes, y de textura preferentemente rugosa. Las partículas deberán ser químicamente estables y deberán estar libres de escamas, tierra, polvo, limo, humus, incrustaciones superficiales, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas. Es recomendable tener en consideración lo siguiente: Según NTP400.037 ó la Norma ASTM C33 La granulometría seleccionada deberá ser de preferencia continua. La granulometría seleccionada deberá permitir obtener la máxima densidad del concreto, con una adecuada trabajabilidad y consistencia en función de las condiciones de colocación de la mezcla. La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado retenido en la malla de 11/2” y no más del 6% del agregado que pasa la malla de ¼”. El agregado grueso debería estar graduado dentro de los límites especificados en la NTP 400.037, tal como sigue: REQUISITOS GRANULOMETRICOS DEL AGREGADO GRUESO Tabla

% QUE PASA POR LOS TAMICES NORMALIZADOS Nº A.S.T. M

1

TAMAÑ O

10 0 mm NOMINA 4” L 31/2” 10 a 0 11/2”

2

21/2” a 11/2”

3

2” a 1”

357

2” a

90 mm

75 mm

3.5 3” ” 90 a 10 0 10 0

63 mm

37,5 25 mm mm

19 mm

2.5 2” ” 25 a 60

1.5”

¾”

0 a 15

0 a 5

90 a 10 0 10 0

35 a 70

0 a 15

0 a 5

90 a 10 0 95 a

35 a 70

10 0

50 mm

1”

12, 9,5 4,7 5 mm 5 mm mm ½” 3/8 Nº4 ”

0 a 15

0 a 5

35 a

10 a

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0 a

2,3 1,18 6 mm mm Nº8 Nº16

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Nº4

4

467 5

11/2” a ¾” 11/2” a Nº4 1” a ½”

LAPA HUMAREDA, Raúl

10 0 10 0 10 0

70 90 a 100 95 a 100 100

56

1” a 3/8”

100

1” a Nº4

100

57

6 67

¾” a 3/8” ¾” a Nº4

7

½” a Nº4

9

3/8” a Nº8

20 a 55

90 a 10 0 90 a 10 0 95 a 10 0 10 0 10 0

30 0 a 15 35 a 70 20 a 55 40 a 85

5

0 a 5

0 a 10

0 a 5 10 a 30 0 a 5

10 a 40

0 a 15

0 a 5

25 a 60 90 a 10 90 a 100

20 a 55

100

90 a 10 0 10 0

0 a 10

0 a 5

0 a 15 20 a 55

0 a 5 0 a 10

0 a 5

40 a 70

0 a 15

0 a 5

85 a 10 0

10 a 30

0 a 10

0 a 5

Las Normas de Diseño Estructural recomiendan que el tamaño nominal máximo del agregado grueso sea el mayor que pueda ser económicamente disponible, siempre que él sea compatible con las dimensiones y características de la estructura. Se considera que, en ningún caso el tamaño nominal máximo del agregado no deberá ser mayor de: Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrados; o Un tercio del peralte de las losas; o Tres cuartos del espacio libre mínimo 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 podrá con autorización de la Inspección reducir el tamaño nominal máximo del agregado grueso, siempre que se mantenga una adecuada trabajabilidad y se cumpla

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con el asentamiento concreto.

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requerido, y se obtenga las propiedades especificadas para el

El porcentaje de partículas inconvenientes en el agregado grueso no deberá exceder de los siguientes valores: Arcilla …………………………………………………………………………………0.25% Partículas deleznables…………………………………………………………..….5.00% Material más fino que pasa la malla N º 200……………………………………..1.00% Carbón y lignito: 1) Cuando el acabado superficial del concreto es de importancia.…………..0.50% 2) Otros concretos…………………………..…………………………..…………1.00% El agregado grueso cuyos límites de partículas perjudiciales excedan a los indicados, podrá 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 características satisfactorias, cuando es ensayado en el laboratorio. - El agregado grueso empleado en concreto para pavimentos, en estructuras sometidas a procesos de erosión, abrasión o cavitación, no deberá tener una perdida mayor del 50% en el ensayo de abrasión realizado de acuerdo a la NTP 400.019 ó NTP 400.020, ó a la Norma ASTM C 131. - EL lavado de las partículas de agregado grueso se deberá hacer con agua preferentemente potable. De no ser así, el agua empleada deberá estar libre de sales, materia orgánica, o sólidos en suspensión. c) ARENA La NTP 400.011 define a la arena como el agregado fino proveniente de la desintegración natural de las rocas. También se define la arena como el conjunto de partículas o granos de rocas, reducidas por fenómenos mecánicos, naturales acumulados por los ríos y corrientes acuíferas en estratos aluviales y médanos o que se forman en in-situ por descomposición; o el conjunto de piedras producidas por acción mecánica artificial, las primeras son las arenas naturales; y las segundas, las arenas artificiales. Se clasifican según la “Comisión de Normalización” de la Sociedad de Ingenieros del Perú 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

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La NTP 400.011 define a la grava como el agregado grueso, proveniente de la desintegración natural de materiales pétreos, encontrándoseles corrientemente en canteras y lechos de ríos depositados en forma natural.

e) PIEDRA TRITURADA O CHANCADA La NTP 400.011 define como el agregado artificial de rocas o gravas.

grueso

obtenido

por trituración

f) HORMIGON La NTP 400.011 define al hormigón como al material compuesto de grava y arena empleado en forma natural de extracción. En lo que sea aplicable, se seguirá para el hormigón las recomendaciones correspondientes a los agregados fino y grueso. El hormigón deberá estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partículas blandas o escamosas, sales, álcalis, materia orgánica, u otras sustancias dañinas para el concreto. Su granulometría deberá estar comprendida entre la malla de 2” como máximo y la malla Nº100 como mínimo. El hormigón deberá ser manejado, transportado y almacenado de manera tal de garantizar la ausencia de contaminación con materiales que podrían reaccionar con el concreto. El hormigón deberá emplearse únicamente en la elaboración de concretos con resistencias en compresión, hasta de 100 kg/cm2 a los 28 días. El contenido mínimo de cemento será 255 kg/m3. g) TAMAÑO 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 módulo de fineza, representa un tamaño promedio ponderado de la muestra de arena, pero no representa la distribución de las partículas. Es un factor empírico obtenido por la suma dividida por cien de los porcentajes retenidos acumulados de los siguientes tamices NTP: 149 um (Nº 100), 297 um(Nº 50), 595um (Nº 30), 1.19mm (Nº 16), 2.38 mm (Nº 8), 4.76 mm (Nº4), 9.51 mm (3/8”), 19.00mm (3/4”), 38.1mm (11/2”), 76.2 mm (3”) y mayores incrementando en la relación de 2 a 1. Nota.- Para el cálculo del módulo de fineza del agregado fino, se tomará sólo hasta el tamiz 9.51 mm(3/8”), según la NTP 400.011. En la apreciación del módulo de fineza, se estima que las arenas comprendidas entre los módulos 2.2 y 2.8 producen concretos de buena trabajabilidad y reducida FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL / ESCUELA DE FORMACION

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segregación; y que las que se encuentran entre 2.8 y 3.2 son las más 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 éste no retenga más de un 5% en peso del material tamizado. Se dice que un agregado es “retenido” por un tamiz cuando éste no deja pasar más de un 5% en peso del material tamizado. j) PESO ESPECÍFICO Y ABSORCION (NTP 400.021 - NTP 400.022) PESO ESPECÍFICO El peso específico 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 débiles. PESO ESPECIFICO DEL AGREGADO FINO (NTP 400.022) La presente norma establece el método de ensayo para determinar el peso específico (densidad); peso especifico saturado con superficie seca, el peso específico aparente y la absorción después de 24 horas en agua del agregado fino. Las definiciones que se sugieren en la presente norma son: - PESO ESPECÍFICO Es la relación 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 ESPECÍFICO APARENTE Es la relación 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 sólido, el volumen es igual a la porción impermeable. - PESO ESPECÍFICO DE MASA Es la relación, 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.

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- PESO ESPECÍFICO DE MASA SATURADO SUPERFICIALMENTE SECO Es lo mismo que el peso específico de masa, excepto que la masa incluye el agua en los poros permeables. Nota: El peso específico anteriormente definido está referido a la densidad del material, conforme al Sistema Internacional de Unidades. PESO ESPECÍFICO DEL AGREGADO GRUESO (NTP 400.021) Es la relación 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. ABSORCIÓN DEL AGREGADO FINO (NTP 400.022) La presente norma, establece el método de ensayo para determinar el porcentaje de absorción (después de 24 horas en el agua). Podemos definir la absorción, 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 absorción del agregado grueso se determina por la NTP 400.021. K) CONTENIDO DE HUMEDAD (NTP 400.010) La presente norma, establece el método 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 húmedos; en los cálculos 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 saturación del agregado son como sigue:

PESO VOLUMETRICO UNITARIO (NTP 400.017) FACULTAD DE INGENIERIA MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL / ESCUELA DE FORMACION

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La norma establece el método para determinar el peso unitario de agregados finos y gruesos. Se denomina peso volumétrico del agregado, al peso que alcanza un determinado volumen unitario. Generalmente se expresa en kilos por metro cúbico. 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 partículas de agregados influyen grandemente en los resultados a obtenerse en las propiedades del concreto. Existiendo un efecto de anclaje mecánico que resulta más o menos favorable en relación con el tamaño, la forma, la textura superficial y el acomodo entre ellas, también se producen fenómenos 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 geométrica, compuesta por combinaciones aleatorias de caras redondeadas y angularidades. Bryan Mather establece que la forma de las partículas está controlada por la redondez o angularidad y la esfericidad, dos parámetros relativamente independientes. En términos 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 está más en función de la dureza y resistencia al desgaste de la abrasión. Los agregados con forma equidimensional producen un mejor acomodo entre partículas 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. TEXTURA Representa qué tan lisa o rugosa es la superficie del agregado. Es una característica ligada a la absorción, pues los agregados muy rugosos tienen mayor absorción que los lisos; además que producen concretos menos plásticos pues se incrementan la fricción entre partículas dificultando el desplazamiento de la masa.

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