Agregados UES

La Buena Práctica en la Selección de Agregados para la Construcción Sostenible

[email protected]

2

08.06.2012/sceaHolcim (El Salvador)

Desarrollo Sostenible

Es el desarrollo que satisface las necesidades

presentes, sin comprometer la capacidad de las

generaciones futuras para satisfacer las suyas

propias

3


Construcción Sostenible

La Construcción sostenible, que debería ser la

construcción del futuro, se puede definir como

aquella que, con especial respeto y compromiso

con el Medio Ambiente, implica el uso sostenible

de la energía

4


Construcción Sostenible

La producción de Agregados debe contribuir a

ahorrar recursos y limitar la generación de

contaminación y la degradación de los terrenos

5


Agregados

� Son gravas y arenas las cuales consisten en fragmentos

de rocas limpias, duras, resistentes y durables utilizadas

en la industria de la construcción, principalmente para la

elaboración de mortero y concreto

� Sin agregados no tendríamos viviendas, carreteras o

autopistas, aeropuertos, vías de ferrocarril, puertos,

hospitales, colegios...

6


Ciclo de Vida de una Cantera

Fuente: Holcim Quarry Rehabilitation Manual

7


Granite

Basalt, Rhyolite

Limestone

QuartziteGreenstone

Investigación Geológica

8


Granite

BasaltRhyolite

Igneous Rocks:Hand specimen examples

9


Sandstone

Conglomerate

Limestone

Sedimentary Rocks:Hand specimen examples

10


Schist Greenstone

Metamorphic Rocks:Hand specimen examples

Gneiss Hornfels

11


The Rock Cycle:Rocks continually change and are ‘reborn’ over geological time

Glacial transportation and

deposition during melt

Metamorphosed

sediments from

proximity to granite

intrusion

Magma on earth

surface (lava)

after eruption

Volcanic eruption

Magma within the

earth

12


Secondary Mineralisation:Hydrothermal solutions deposit secondary minerals when cooling

� Hydrothermal

solutions may

migrate along

structural

bedding

planes,

forming veins

of weaker

rock.

� Upon cooling,

the solutions

will precipitate

minerals into

the ‘host rock’.

13


Secondary Mineralisation:Example of sulphate particles appearing due to oxidation of host rock

Sulphate particles generated from the

oxidation of carbonaceous shale

� Host rocks containing sulphur minerals need exposure to water and

oxygen to commence oxidation.

� Limiting either of these elements inhibits the process.

14


Secondary Mineralisation:Example result of pyrite (sulphur) contamination in road-base materials

Pyrite contaimination in sub-base materials

reacting with sub-surface water to produce asphalt

‘pop-outs’

Iron staining typical of pyrite oxidation

� The presence of sulphates in aggregates can lead to excessive

expansion, cracking, and disruption of hardened concrete or asphalt

emplaced in wet or damp conditions.

15


Uso de Suelo Actual y Futuro

16


Diseño de la Rehabilitación

Norte

Oeste

Centro

Este

Sur

Ejemplo:

�Norte: Pasto para ganado

�Centro: Parque turístico con un lago y una isla

�Oeste: Bosque

�Este: Area de conservación natural

�Sur: Agricultura

17


Secuencia de Operación

I

II

V

IV

III

18


Planificación de Canteras a Largo Plazo

Present situation

19



+ 10 years

20



+ 30 years

21



After rehabilitation

22


Etapas: Plan Minero y Rehabilitación de la Cantera.

EL TUNAL

4'

4

33'

2'

2

11

'

N49N52

01

10

01

00

00

90

00

80

00

70

00

60

00

50

00

40

00

30

00

20

00

10

00

00

0 140

0 130

0 120

0 110

0 100

0 176. 179

0 170

0 160

0 150

0 090

0 080

0 070

0 060

0 050

0 040

0 030

0 020

0 010

0 000

02

40

02

30

02

20

02

10

02

00

01

90

0180

01

70

01

60

01

50

01

40

01

30

01

20

0 150

0 140

0 130

0 120

0 110

0 100

0 090

0 080

0 070

0 176.179

0 170

0 160

0 060

0 050

0 040

0 030

0 020

0 010

0 000

036

0

035

0

03

40

03

30

0 176.179

0 170

0 160

0 150

0 140

0 130

0 120

0 110

0 100

0 090

0 080

0 070

0 060

0 050

0 040

0 030

0 020

0 010

0 000

03

20

03

10

03

00

02

90

02

80

0270

02

60

02

50

042

0

04

10

040

0

03

90

03

80

037

0

045

0.1

82

045

0

04

40

043

0

T:N

2=50

.20

ACCESO

AREA DE CANTERA EL TUNAL

1 2

3

EL TUNAL

Canaleta

horizontal

Canaleta

Vertical

4

23


Diseño de Taludes

24


Prevenir Fallas en Taludes

25



26



27



28


• Tipo de material• Producción requerida • Area de Carga

�Altura de banco

� Espacios reducidos

� Presión sobre el suelo

�Material difícil

�Sobre tamaño

� Excavación selectiva

� Un solo frente o banco

� Carga desde arriba

�Espacios reducidos

� Corte

� Tiempo de ciclo

� Presión sobre el suelo

� Un solo frente o banco

�Movilidad y versatilidad

�Múltiples bancos

�Carga y transporte

� No necesita equipo de soporte

Elegir el Equipo Correcto para la Operación

29


Diseñar Correctamente las Vías de Acceso

� Construir y mantener pendientes constantes

� Reduce el número de cambios en la transmision

� Reduce el consumo de combustible

� Mejora el tiempo de ciclo de los camiones

� Reduce los derrames

Pendiente constante (8% -10% max)

30


Diseñar Correctamente las Vías de Acceso

31


JPara Evitar Accidentes

32


Rehabilitación de Canteras

33


Rehabilitación de Canteras Simultanea a la Extracción

34


Diseño de Voladuras

35


Ejemplo de una Voladura bien Diseñada

36


La Operación puede Reducir su ImpactoJ

37


La Operación puede Reducir su ImpactoJ

38


Composición del concreto

CementoAguaGrava Arena

30 34

ArenaGrava Cemento

21 59 20

Costo ( % )

Materiales ( volumen % )

153

Aire

18

39


Agregados para concreto-Características

� Mecánicas

� Sanidad

� Estabilidad Química

� Gravedad específica

� Humedad

� Absorción de agua

� Granulometría

� Peso Unitario

� Forma y Textura

� Sustancias perjudiciales

� Propiedades Térmicas

40


Absorción

� Masa de agua necesaria para saturar el agregado

� % absorción

� Afecta la dosificación de agua del concreto

� Rangos

- 0.2% al 4% Agregado grueso

- 0.2% al 2% Agregado fino *

41


Granulometría

� Importancia

� Determinación del tamaño máximo del agregado

� Trabajabililidad

� Propocionamiento de la mezcla

- Agua

- Contenido de cemento

� Compactabilidad de la mezcla

� Cambios volumétricos

� Economía

42


Sustancias perjudiciales

� Impurezas orgánicas

� Derivados de la descomposición de la materia vegetal

� Efecto:

- Interferencia con hidratación del cemento

- Retardo de fraguado

- Deterioro del concreto

� Prueba Colorimétrica ASTM C 40-92

43


Agregados para concreto - Clasificación

Tamaño de particula

Grava

> 4.75mm

Arena>75mm<4.75mm

44



SemitrituradaNatural Triturada

Según el tipo de partícula

45



Según su Peso

Pesado

> 1700 kg/m3Liviano

< 1100 kg/m3

Normal1200 kg/m3

Estructural

Aislante

46


Según el origen de la roca

Roca ígnea RocaSedimentaria

RocaMetamórfica

Granito,Basalto,Andesita

Pómez, etc.

Caliza,DolomíticaCuarzitaChert,etc

Mármol,Pizarras,

Esquistos, etc.


47


Por sus Características

Forma Textura Generales

Planas,alargadas,

equidimensionales,etc.

Pulida (vítrea),semi áspera,

áspera,etc.

Sana,intemperizada,

laminada,etc.


48



� Forma:

� Compacta

- Equidimensional

� Aplanada

- espesor/ancho < 0.5

� Alargada

- largo/ancho > 1.5

Redondeadas o Angulares: de acuerdo a

- Medida del filo o angularidad relativo de los bordes o esquinas de una particula

49


Por sus Características

Forma Textura Generales

Planas,alargadas,

equidimensionales,etc.

Pulida (vítrea),semi áspera,

áspera,etc.

Sana,intemperizada,

laminada,etc.


50



� Textura Superficial

Grado de Pulimento u opacidad, pulido o aspereza de la

Partícula

� Adherencia

� Demanda de agua

� Evaluación:

- Visual

51


Agregados para concreto-Características

� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

� Peso Unitario

� Forma y Textura


52


Características Mecánicas

� Resistencia

� Comunmente se determina la resistencia a trituración

� Generalmente supera la resistencia del concreto

Promedio Mpa(referencia)

- Granito 181

- Felsita 324

- Roca Tiapeana 283

- Caliza 159

- Arenisca 131

- Basalto 200

53


Características Mecánicas

� Resistencia al desgaste – Abrasión

� Especialmente para pavimentos, ó concreto expuesto a acciones que produzcan desgaste o erosión

- Prueba de la máquina de los Angeles ASTM C 131-89

Combinación de desgaste por frotación y abrasión.

Se analiza el porcentaje de la pérdida de masa de una muestra

Valor máximo recomendado 50%

54


Agregados para concreto -Características

� Mecánicas

� Sanidad

55


Sanidad

� Capacidad del agregado para resistir cambios excesivos de

volumen como resultado de los cambios en la condiciones físicas.

� Causa física:

- Hielo – deshielo

- Variaciones extremas de temperatura

- Ciclos de humedecimiento y secado

� Efecto en el concreto

- Descascaramiento

- Agrietamiento

- Desintegración

� Ejemplos:

- Pederenales porosos, Hosternos, Lutitas, Partic. con minerales

arcillosos.

56


Agregados para concreto - Características

� Mecánicas

� Sanidad


57


Estabilidad Química

ANTIGUAMENTESe consideraban los agregados

como materiales inertes dentro

del concreto.

ACTUALMENTESe reconoce que un agregado

puede ser reactivo dentro de una

matríz cementante (cemento).

AGREGADOSREACTIVOS

�� Reacciones químicas con lapasta

�� Afectan el comportamiento del

concreto

58


ROCASSILICEAS

REACCIONALCALI - SILICE

CALIZASDOLOMITICAS

REACCIONALCALI - CARBONATO

REACCION ALCALI - AGREGADO


59



� Reacción Alcali-Agregado

� Mecanismo:Minerales siliceos Hidróxidos alcalinos

Gel Alcali-Silicato

� Condiciones

- Presencia de sílice reactiva

- Se requiere de la presencia de humedad

- La temperatura afecta la velocidad de la reacción

- El tamaño de las partículas influye velocidad de la reacción

- Alcalis del cemento

60



� Reacción Alcali-Agregado

� Pruebas:

- ASTM C 227-90

- ASTM C 33-93

61


Ejemplos de Agregados ReactivosSection 1

62



� Mecánicas

� Sanidad



63


Gravedad específica

� Masa promedio de la unidad de volumen de partículas

incluyendo poros permeables e impermeables

� Otros nombres: peso específico

64


Clase de Roca Peso Específico Aplicación

Pómez 1.2 - 1.8 Concreto Ligero

Escoria Volcánica 1.6 - 2.2

Andesita 2.2 - 2.5 Concreto Normal

Caliza 2.4 - 2.8

Basalto 2.5 - 2.9

Granito 2.4 - 2.7

Limonita 3.0 - 3.8 Concreto Pesado

Barita 3.5 - 4.5

Magnetita 4.5 - 5.0

Importante para: � Diseño de Mezclas

� Cálculo de consumo de materiales / m3

Gravedad específica

65



� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad

66


Humedad

67



� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad

� Absorción

68


Absorción

� Masa de agua necesaria para saturar el agregado

� % absorción

� Afecta la dosificación de agua del concreto

� Rangos

- 0.2% al 4% Agregado grueso

- 0.2% al 2% Agregado fino *

69



� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

70


Granulometría

� Distribución Granulométrica

División de una muestra de agregado en fracciones, cada

compuesta por partículas del mismo tamaño

71


Granulometría Arenas

72


Granulometría Gravas

73


Granulometría

� Importancia

� Determinación del tamaño máximo del agregado

� Trabajabililidad

� Propocionamiento de la mezcla

- Agua

- Contenido de cemento

� Compactabilidad de la mezcla

� Cambios volumétricos

� Economía

74


Granulometría

� Módulo de finura

� Es un factor obtenido de sumar el total de porcentajesretenido acumulado de material, en las mallas 3/8” aNo.100 dividida entre cien (ACI 116).- Malla 3/8” (9.5 mm)

- Malla No. 4 (4.76 mm)

- Malla No. 8 (2. 36 mm)

- Malla No. 16 (1.18 mm)

- Malla No. 30 (0.600 mm)

- Malla No. 50 (0.300 mm)

- Malla No. 100 (0.150 mm)

75


Granulometría

Módulo de finura Clasificación

Menor 2.0 Muy fina

2.0 a 2.3 Fina

2.3 a 2.6 Medio Fina

2.6 a 2.9 Media

2.9 a 3.2 Media Gruesa

3.2 a 3.5 Gruesa

Mayor a 3.5 Muy Gruesa

76



� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

� Peso unitario

77


Peso Unitario

� Masa necesaria para llenar un recipiente con un

volumen especificado

� El volumen es ocupado por las partículas y los espacios

entre ellas

- Influenciado por :

Forma de las partículas

Granulometría del material

78


Agregados para concreto - Caracteristicas

� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

� Peso Unitario

� Forma y Textura

79


Forma y Textura

Partículas de formas redondeadas y superficies lisas

� Ventajas

� Mezclas con buena trabajabilidad

� Desventajas

� No muy buena adherencia

80


Forma y Textura

Partículas de formas angulosas y superficies ásperas

� Ventajas

� Mezclas con buena Adherencia

� Desventajas

� Mayores requerimientos de agua

para trabajabilidad

81


Angulosidad

Redondez

Manejabilidad

Adherencia

ManejabilidadAdherencia

Optimo

Forma

82



� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

� Peso Unitario

� Forma y Textura


83


� Material < 0.075 mm (malla No. 200)

que a pesar de ser indeseable se

tolera en cierta proporción

Un exceso de finos = efectos negativos

en el concreto:

� Aumento en el consumo de agua

- Disminución de resistencia

- Aumento de contracción

� Interferencia en la adherencia entre

el agregado y la pasta

ARCILLA

POLVO DETRITURACION

L I M O


84



� Impurezas orgánicas

� Derivados de la descomposición de la materia vegetal

� Efecto:

- Interferencia con hidratación del cemento

- Retardo de fraguado

- Deterioro del concreto

� Prueba Colorimétrica ASTM C 40-92

85



� Partículas deleznables, materiales nocivos

� Carbón, lignito, otros materiales livianos

� Efecto:

- Mayores requerimientos de agua

- Desprendimientos de concreto

- Problemas de durabilidad

86


Agregados para concreto - Caracteristicas

� Mecánicas

� Sanidad



� Humedad


� Granulometría

� Peso Unitario

� Forma y Textura


87


PLANTA DE AGREGADOS

CALIDAD DE LOS

AGREGADOS EN EL CONCRETO

ALGUNOS

OBSTACULOS

UNIFORMIDAD EN EL BANCO

TRANSPORTE A LA PLANTA DE CONCRETO

ALMACENAMIENTO EN LA PLANTA DE

CONCRETOCONTAMINACIONES

(polvo, aceite,...)

DISEÑO Y ARREGLO DE

TOLVAS Y BANDAS

Manejo y Almacenamiento

88



� Segregación y contaminación debe ser evitada

89



� Segregación y contaminación

debe ser evitada

CORRECTO INCORRECTO

Segregación

Chute

90



SegregaciónMuro deretención

ContaminaciónMuro divisorio

91



92



� Contaminaciones Varias

� Suelo

� Polvo

� Contaminación con otros agregados

� Rotura de Partículas

� Excesiva altura de caída libre

� Tránsito sobre los agregados

- Modicación de la granulometría original

93


8. CONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONES

94


Concreto

Su calidad es influidapor la calidad de losmateriales utilizados

El Concreto es un

material compuesto

Los Agregados constituyen entre el 60

y el 75 % del volumen absoluto de

todos los componentes

Conclusiones

95


Conclusiones

� Calidad de los agregados:

� No se juzga sólo por el color ó por simple inspección visual

� Sus propiedades y características deber ser analizadas

- Aspectos fisicos

- Aspectos Quimicos

� Los agregados no son materiales completamente “Inertes”

� Los agregados además de importancia Económica

proveen al concreto con caracteristicas especificas

96


Conclusiones

Aspectos influidos en el concretoCaracterísticas delos Agregados Concreto Fresco Concreto Endurecido

GranulometríaManejabilidad,

Requerimiento de

agua, Sangrado

Resistencia mecánica,Cambios volumétricos

Economía

Limpieza (materiaorgánica, limo, arcilla

y otros finosindeseables)

Requerimiento deagua

Contracción Plástica

DurabilidadResistencia mecánicaCambios volumétricos

Densidad(Gravedad Específica)

Peso Unitario Peso Unitario

SanidadRequerimiento de

aguaDurabilidad

97


Conclusiones

Aspectos influidos en el concretoCaracterísticas de

los AgregadosConcreto Fresco Concreto Endurecido

Absorción y

Porosidad

Pérdida de

revenimiento

Contracción Plástica

Durabilidad

Permeabilidad

Forma de partículas

Trabajabilidad

Requerimiento de

agua

Sangrado

Resistencia mecánica

Cambios volumétricos

Economía

Textura Superficial

Trabajabilidad

Requerimiento de

agua

Resistencia Mecánica

Resistencia al desgaste

Economía

98


Conclusiones

Aspectos influidos en el concreto Características de

los Agregados Concreto Fresco Concreto Endurecido

Tamaño máximo

Segregación Peso unitario

Requerimiento de agua

Resistencia mecánica, Cambios volumétricos

Peso unitario Permeabilidad

Economía

Reactividad con los álcalis

Ninguno Durabilidad

Resistencia a la abrasión

Ninguno Resistencia a la abrasión

Durabilidad

99


Conclusiones

Aspectos influidos en el concreto Características de los Agregados Concreto Fresco Concreto Endurecido

Resistencia Mecánica (por aplastamiento)

Ninguno Resistencia mecánica,

Partículas Friables y terrones de arcilla

Contracción Plástica Resistencia mecánica

Durabilidad Reventones Superficiales

Coeficiente de expansión térmica

Ninguno Propiedades térmicas

100


Documents

Agregados UES